Тест по биологии: Водородные бактерии (10 класс)
Тест по биологии «Водородные бактерии» для 10 класса — это проверочная работа профильного уровня, предназначенная для оценки знаний учащихся о физиологии, экологии и практическом значении самой многочисленной группы хемосинтетиков. Задания охватывают биохимические процессы окисления водорода, ферментативные системы и применение этих организмов в биотехнологиях.
1
Какой химический элемент служит донором электронов (источником энергии) для водородных бактерий при хемосинтезе?
Правильный ответ:
ВодородПояснение:
Водородные бактерии относятся к группе литотрофов, использующих неорганические вещества как источник энергии. В данном случае донором электронов выступает молекулярный водород (H2). Специальные ферменты расщепляют его, и электроны поступают в дыхательную цепь, обеспечивая синтез АТФ, а протоны участвуют в создании мембранного потенциала.2
Какой ключевой фермент позволяет водородным бактериям расщеплять молекулярный водород и использовать его энергию?
Правильный ответ:
ГидрогеназаПояснение:
Гидрогеназа — это специфический металлофермент, который катализирует обратимую реакцию окисления молекулярного водорода (H2 2H+ + 2e-). Именно наличие активной гидрогеназы отличает водородные бактерии от других организмов и позволяет им использовать газообразный водород как энергетический субстрат для жизнедеятельности.3
Какую экологическую нишу преимущественно занимают водородные бактерии в природе?
Правильный ответ:
Они обитают на границе аэробной и анаэробной зон (в почве, иле).Пояснение:
Водородные бактерии нуждаются одновременно в двух компонентах: водороде (который образуется в бескислородных условиях при гниении) и кислороде (который нужен им для окисления этого водорода). Поэтому они заселяют пограничные зоны — поверхность донных отложений или слои почвы, куда снизу поступает водород, а сверху проникает кислород из воздуха.4
Какое утверждение о типе питания большинства водородных бактерий является верным?
Правильный ответ:
Большинство из них — факультативные хемолитоавтотрофы (миксотрофы).Пояснение:
Уникальная особенность большинства водородных бактерий — их метаболическая гибкость. Они являются факультативными хемолитоавтотрофами. Это значит, что при наличии водорода и CO2 они растут как автотрофы, но если в среде появляются готовые органические вещества, они легко переключаются на гетеротрофный тип питания, как обычные сапротрофы.5
Какое практическое применение водородные бактерии могут найти в космонавтике?
Правильный ответ:
Использование в системах жизнеобеспечения для регенерации пищи и атмосферы.Пояснение:
Благодаря способности быстро наращивать биомассу из простых продуктов (водорода, полученного электролизом воды, и углекислого газа, выдыхаемого людьми), водородные бактерии рассматриваются как идеальный компонент замкнутых систем жизнеобеспечения (СЖО). Они могут перерабатывать отходы и производить богатую белком биомассу для питания экипажа.6
Что является конечным продуктом реакции окисления водорода у этих бактерий?
Правильный ответ:
ВодаПояснение:
Процесс получения энергии водородными бактериями химически представляет собой реакцию окисления молекулярного водорода молекулярным кислородом. Это реакция образования воды: 2H2 + O2 = 2H2O. В отличие от взрывного горения «гремучего газа», в клетке этот процесс разбит на этапы, и энергия выделяется постепенно, запасаясь в АТФ.7
Какой газ служит источником углерода для синтеза органических веществ водородными бактериями при автотрофном росте?
Правильный ответ:
Углекислый газПояснение:
При автотрофном режиме питания (хемосинтезе) водородные бактерии, как и растения, используют углекислый газ (CO2) в качестве единственного источника углерода. Они фиксируют его в цикле Кальвина, используя энергию АТФ и восстановитель (НАДН), полученные при окислении водорода, и превращают в сложные органические соединения клетки.8
Какое ценное вещество, способное заменить традиционные пластмассы, могут накапливать некоторые виды водородных бактерий?
Правильный ответ:
Полигидроксибутират (биопластик).Пояснение:
Некоторые виды водородных бактерий (например, рода Ralstonia) при определенных условиях способны накапливать в клетках запасное вещество — полигидроксибутират (ПГБ). Это биоразлагаемый полимер, обладающий свойствами термопластиков. Изделия из него после использования полностью разлагаются в почве микроорганизмами, не загрязняя окружающую среду.9
В чем заключается преимущество водородных бактерий перед сельскохозяйственными растениями при производстве белка?
Правильный ответ:
Бактерии имеют значительно более высокую скорость роста и содержание белка.Пояснение:
Водородные бактерии характеризуются чрезвычайно высокой скоростью размножения: их биомасса может удваиваться каждые несколько часов. Кроме того, содержание белка в их клетках достигает 70-80% от сухой массы, что значительно выше, чем у сои или пшеницы. Это делает их перспективным источником дешевого кормового и пищевого белка.10
К какому типу организмов по строению клетки относятся водородные бактерии?