Тест по биологии: Свет — источник жизни (10 класс)
Тест по биологии «Свет — источник жизни» для 10 класса — это проверочная работа, предназначенная для оценки знаний учащихся о роли солнечного излучения в биоэнергетике планеты. Вопросы охватывают темы эволюции фотосинтеза, механизмов циклического и нециклического фосфорилирования, а также адаптации растений к условиям освещенности.
1
Кому принадлежит высказывание: «Свет — это вечно натянутая пружина, приводящая в действие механизмы земной жизни»?
Правильный ответ:
Юлиусу МайеруПояснение:
Это образное и точное высказывание принадлежит немецкому естествоиспытателю XIX века Юлиусу Роберту фон Майеру. Он был одним из тех, кто сформулировал закон сохранения энергии, и первым применил его к живым системам, осознав, что растения не создают энергию из ниоткуда, а преобразуют световую энергию в химическую.2
Какое количество гидроэлектростанций потребовалось бы, чтобы выработать энергию, эквивалентную годовой выработке всех зеленых растений Земли?
Правильный ответ:
Около 200 000 станцийПояснение:
Масштабы фотосинтеза на планете колоссальны. Если перевести всю энергию, запасаемую растениями в химических связях за год, в электрический эквивалент, то для получения такой же мощности человечеству пришлось бы построить 200 000 крупных гидроэлектростанций. Это показывает, насколько биосферные процессы мощнее техногенных.3
Какой ион металла находится в активном центре молекулы хлорофилла и взаимодействует с квантом света?
Правильный ответ:
Магний (Mg)Пояснение:
Молекула хлорофилла имеет сложное строение, сходное с гемом гемоглобина, но в центре порфиринового кольца у хлорофилла находится ион магния (Mg). Именно этот ион играет ключевую роль в улавливании фотонов и передаче энергии возбуждения электронам, что запускает всю цепь реакций фотосинтеза.4
Что происходит с электроном молекулы хлорофилла при поглощении кванта света?
Правильный ответ:
Он переходит на более высокий энергетический уровень (сходит с орбитали).Пояснение:
Поглощение кванта света переводит молекулу хлорофилла в возбужденное состояние. Электрон в атоме магния получает избыток энергии и перескакивает на более высокую орбиталь (энергетический уровень). В этом состоянии электрон слабо удерживается ядром и может быть легко оторван и передан на цепь белков-переносчиков.5
Какой процесс считается древнейшим и наиболее простым вариантом световой фазы фотосинтеза?
Правильный ответ:
Циклическое фосфорилированиеПояснение:
Циклическое фосфорилирование — это эволюционно первичный механизм. В нем участвует только одна фотосистема, а электрон, выбитый светом, проходит по цепи переносчиков и возвращается обратно в хлорофилл. При этом энергия тратится только на синтез АТФ, без образования восстановителя и без выделения кислорода. Такой тип фотосинтеза характерен для некоторых бактерий.6
Какое вещество синтезируется в процессе циклического фосфорилирования за счет энергии электрона?
Правильный ответ:
АТФ (из АДФ)Пояснение:
В ходе циклического фосфорилирования энергия возбужденного электрона, проходящего через систему цитохромов, используется для создания протонного градиента на мембране. Этот градиент, в свою очередь, активирует фермент АТФ-синтетазу, который присоединяет остаток фосфорной кислоты к АДФ, образуя АТФ. Органические вещества (глюкоза) при этом непосредственно не синтезируются.7
Почему эффективность фотосинтеза при свете полной Луны ничтожно мала?
Правильный ответ:
Интенсивность лунного света слишком слаба (в тысячи раз меньше дневного).Пояснение:
Свет полной Луны является отраженным солнечным светом, но его интенсивность крайне низка — примерно одна шеститысячная доля от дневного освещения даже в облачный день. Такого количества фотонов физически недостаточно для эффективного возбуждения фотосистем и запуска массовых фотохимических реакций.8
Какая фотосистема необходима и достаточна для протекания циклического фосфорилирования у бактерий?
Правильный ответ:
Фотосистема IПояснение:
Для циклического транспорта электрона, при котором электрон возвращается в тот же реакционный центр, из которого вышел, достаточно наличия одной фотосистемы — фотосистемы I (или ее бактериального аналога). Фотосистема II, связанная с разложением воды, появилась в эволюции позже и необходима для нециклического процесса.9
Что доказывает наличие двух фотосистем (I и II) у высших зеленых растений?
Правильный ответ:
Что этот механизм фотосинтеза эволюционно более поздний и сложный.Пояснение:
Наличие двух сопряженно работающих фотосистем и сложной Z-схемы переноса электронов (с участием воды как донора электронов) свидетельствует о длительной эволюции процесса. Первичные организмы обходились одной системой и циклическим процессом, в то время как высшие растения используют более продвинутый механизм для получения не только энергии, но и восстановителей.10
Какую роль в процессе циклического фосфорилирования играет система цитохромов?
Правильный ответ:
Они служат переносчиками электрона, обеспечивая постепенную отдачу энергии.Пояснение:
Цитохромы — это сложные железосодержащие белки, встроенные в мембрану. В процессе фотосинтеза (и дыхания) они выполняют функцию транспортной цепи: принимают возбужденный электрон и передают его дальше, “ступенчато” понижая его энергию, которая используется для перекачки протонов и последующего синтеза АТФ.11
Какое утверждение о поглощении углекислого газа (CO2) растениями является верным?
Правильный ответ:
Многие растения поглощают CO2 ночью, хотя используют его для синтеза сахаров днем.Пояснение:
Некоторые растения (особенно обитатели засушливых мест, использующие CAM-фотосинтез) открывают устьица и поглощают углекислый газ именно ночью, чтобы избежать потери влаги на жаре. Этот CO2 запасается в виде органических кислот, а днем, когда есть свет для энергетических реакций, высвобождается и включается в синтез глюкозы.12
Чему равен один «квадр» (единица, использованная для оценки энергии фотосинтеза)?
Правильный ответ:
Миллиону миллиардов (10 в 15-й степени).Пояснение:
В тексте приводится оценка энергии, запасаемой растениями, в 2 квадра киловатт-часов. Квадр — это внесистемная единица, обозначающая квадриллион (в американской системе) или миллион миллиардов (10 в 15-й степени). Это число с 15 нулями, подчеркивающее гигантский масштаб планетарного фотосинтеза.13
Какова судьба электрона при циклическом фосфорилировании после прохождения цепи переносчиков?
Правильный ответ:
Он возвращается на свое место в молекулу хлорофилла.Пояснение:
Суть циклического процесса заключается в его замкнутости. Электрон, выбитый светом из хлорофилла, совершает работу, проходя по цепи переносчиков, теряет избыточную энергию и возвращается в исходное состояние — в ту же самую молекулу хлорофилла («затыкает дырку»), восстанавливая ее для поглощения следующего кванта.14
Какое из перечисленных явлений НЕ происходит при циклическом фосфорилировании?
Правильный ответ:
Выделение молекулярного кислорода.Пояснение:
При циклическом фосфорилировании не происходит фотолиза воды, так как электрон возвращается в хлорофилл по замкнутому кругу и не требует восполнения извне (от воды). Следовательно, разложения воды не происходит, и побочный продукт этого разложения — кислород — не выделяется. Это бескислородный тип фотосинтеза.15
Что является конечным энергетическим итогом работы «вечно натянутой пружины» света в растениях?