Вопросы ЕГЭ: Обмен веществ и энергии

4.2. Обмен веществ и энергии

1.В каких реакциях обмена исходным веществом для синтеза углеводов  является вода?

     ОТВЕТ: Фотосинтеза.

2.Энергию  какого типа потребляют гетеротрофные живые  организмы?

      ОТВЕТ: Энергию окисления органических веществ.

3.Энергию какого типа потребляют автотрофные организмы?

      ОТВЕТ: Фототрофы – энергию света, хемотрофы – энергию окисления неорганических веществ.

4.В какую фазу фотосинтеза происходит синтез АТФ?

      ОТВЕТ: В световой фазе.

5.Какое вещество служит источником кислорода во время фотосинтеза?

      ОТВЕТ: Вода ( в результате фотолиза – распада под действием света в световой фазе, происходит выделение кислорода).

6.Почему гетеротрофные организмы сами  не могут создавать органические вещества?

     ОТВЕТ: В их клетках нет хлоропластов и хлорофилла.

7.Почему жиры являются  наиболее энергетическими  веществами?

     ОТВЕТ: При их окислении выделяется два раза больше энергии, чем при окислении углеводов и белков.

8.Что служит матрицей для синтеза и-РНК?

     ОТВЕТ: Участок одной  из полинуклеотидных цепей ДНК.

9.В каких реакциях обмена углекислый газ является исходным веществом для синтеза углеводов?

     ОТВЕТ:  В реакциях фотосинтеза.

10.  В чем проявляется  сходство фотосинтеза и энергетического обмена веществ?

      ОТВЕТ: В обоих процессах происходит синтез АТФ.

11.  В чем сходство и различие  процессов фотосинтеза и хемосинтеза?

ОТВЕТ:  Сходство:  в результате этих процессов синтезируется глюкоза. Различия: фотосинтез происходит в клетках растений, в хлоропластах, а хемосинтез – в клетках хемосинтезирующих бактерий (азото-, серо_, железобактерий) на мембранных структурах. В результате фотосинтеза выделяется кислород, а в результате хемосинтеза – нет.

12.  В каких реакциях обмена веществ вода является конечным продуктом?

     ОТВЕТ: В реакциях окисления органических веществ в процессе энергетического обмена.

13.  В каких реакциях обмена веществ  осуществляется связь между ядром, ЭПС, рибосомами, митохондриями?

       ОТВЕТ: В реакциях биосинтеза белка.

14.  В чем сходство биосинтеза белка и фотосинтеза?

       ОТВЕТ: В образовании органических веществ с затратой энергии АТФ.

15.  Что происходит в световую фазу фотосинтеза?

   ОТВЕТ:  Синтез АТФ и высокоэнергетических атомов водорода, фотолиз  ( распад воды под действием света приводящий к выделению кислорода).

16.  Какие основные процессы происходят в темновую  фазу фотосинтеза?

     ОТВЕТ:  Поступление из атмосферы углекислого газа и его восстановление водородом за счет   НАДФ. 2Н; синтез глюкозы и крахмала с использованием АТФ.

17.  Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?

   ОТВЕТ: В ДНК содержится  информация о первичной структуре молекул белка. Эта информация переписывается на молекулу и-РНК, которая переносит ее  из ядра к рибосоме, т.е. и-РНК служит матрицей для сборки молекул белка. Т-РНК присоединяют аминокислоты и доставляют их к месту синтеза белка – к рибосоме.

18.  В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

   ОТВЕТ: Одна т-РНК транспортирует одну аминокислоту. Так как в синтезе белка участвовало  30 т-РНК, белок состоит из 30 аминокислот. Одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит, 30 аминокислот кодирует 30 триплетов.  Триплет состоит из 3 нуклеотидов, значит количество нуклеотидов  в гене, кодирующем  белок из 30 аминокислот, равно 30х3= 90. 

19.  В чем заключается биологический смысл окислительного фосфорилирования?

   ОТВЕТ: В результате реакции окислительного фосфорилирования   из АДФ и остатка фосфорной кислоты  образуется молекула АТФ, которая является источником энергии для всех процессов жизнедеятельности клетки.

20.  В чем заключается сходство и различие автотрофного питания у фото- и хемосинтезирующих бактерий?

   ОТВЕТ: Сходство:  в результате фототрофного  и хемотрофного  питания  образуется  углевод – глюкоза.

Различие:  фототрофные бактерии для синтеза глюкозы используют энергию света, а хемотрофные – энергию окисления  неорганических веществ.

21.  Какова взаимосвязь между пластическим и энергетическим обменом веществ? Аргументируйте свой ответ.

   ОТВЕТ: Для реакций пластического обмена (для синтеза веществ) нужна энергия АТФ, которая образуется  в результате энергетического обмена. А для реакций энергетического обмена (для распада веществ) нужны вещества, которые синтезируются в результате пластического обмена. В результате пластического обмена (биосинтеза белков) образуются ферменты, которые участвуют в реакциях энергетического обмена.

22.  Почему реакции биосинтеза белка называют матричными?

   ОТВЕТ: Матрица, это объект,  с которого снимается копия. Участок молекулы ДНК является матрицей для синтеза и -РНК, а молекула и-РНК является матрицей для сборки молекулы белка в рибосомах.

23.  В чем проявляется взаимосвязь энергетического обмена и биосинтеза белка?

   ОТВЕТ:  В процессе биосинтеза белка используется энергия  молекул АТФ, синтезируемых в процессе  энергетического обмена. В реакциях энергетического  обмена участвуют ферменты, образованные в результате биосинтеза белка. Процесс  распада  белков до аминокислот  является промежуточным этапом энергетического обмена.

24.  Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода), если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГЦЦГТЦАААА.

   ОТВЕТ: Последовательность на  и-РНК: ЦАЦГГЦАГУУУУ; антикодоны на т-РНК: ГУГ,ЦЦГ,УЦА,ААА; аминокислотная последовательность: Гис-гли-сер-фен.

25.  К каким последствиям приведет снижение активности ферментов, участвующих в кислородном этапе  энергетического обмена животных?

ОТВЕТ: Реакции полного биологического окисления будут идти слабо, и в клетке будет преобладать процесс бескислородного окисления – гликолиз. Молекул АТФ синтезируется меньше, что приведет к недостатку  энергии в клетке и организме. В клетке и организме будут накапливаться продукты неполного окисления, которые могут привести к  их гибели. Из-за недостатка  молекул АТФ замедлятся   процессы пластического обмена.

26.  Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦАТ- ГГЦ- ТГТ – ТЦЦ – ГТЦ… Объясните, как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение четвертого триплета нуклеотидов в  цепи ДНК?

   ОТВЕТ: Новая цепь ДНК будет: ЦАТ- ГГЦ- ТГТ – ТЦЦ - ТЦЦ – ГТЦ. Структура и-РНК будет: ГУА – ЦЦГ – АЦА – АГГ – АГГ – ЦАГ. Произойдет удлинение молекулы белка на одну аминокислоту. Молекула белка будет состоять из аминокислот: вал – про – тре – арг – арг – гли.

27.  В биосинтезе полипептида участвуют молекулы т-РНК с антикодонами УГА, АУГ, АГУ, ГГЦ, ААУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц) в двухцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.

   ОТВЕТ:  1) и-РНК: АЦУ – УАЦ – УЦА – ЦЦГ – УУА.

      2) ДНК:  1-ая цепь: ТГА – АТГ – АГТ – ГГЦ – ААТ

                      2-ая цепь: АЦТ – ТАЦ –ТЦА –ЦЦГ -  ТТА

      3) количество нуклеотидов: А – 9 (30%), Т – 9 (30%), так как А=Т;  Г -6 (20%), Ц – 6 (20%), так как Г=Ц.

28.  В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

ОТВЕТ:  Если при замене нуклеотида,  новый кодон соответствует  той же аминокислоте или аминокислоте  со сходным химическим составом,  который не меняет структуру белка; если изменения произойдут  на участках между  генами или неактивных участках ДНК.

29.  В биосинтезе белка участвовали  т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который  несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин, гуанин, тимин, цитозин в двухцепочечной молекуле ДНК.

   ОТВЕТ: Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность  нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК.

т-РНК:            УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ

и-РНК:          ААУ-ЦЦГ-ГЦГ-УАА-ГЦА

1 цепь ДНК: ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ

2 цепь ДНК: ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА.

В молекуле ДНК  А=Т= 7, число Г=Ц= 8.

30.  Общая масса всех молекул ДНК в 46 соматических хромосомах одной соматической клетки человека  составляет 6х10^-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания. Ответ поясните.

   ОТВЕТ: В половых клетках 23 хромосомы, т.е. в два раза меньше, чем в соматических, поэтому масса ДНК в сперматозоиде в два раза меньше и составляет  6х 10^-9 : 2= 3х 10^-9мг. Перед началом деления (в интерфазе) количество ДНК  удваивается и масса ДНК равна 6х 10^-9 х2 = 12 х 10^-9мг. После митотического деления в соматической клетке число хромосом не меняется и масса ДНК  равна 6х 10^-9  мг.

31.  В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы и-РНК и т-РНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

   ОТВЕТ:  Первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот, зашифрованных  на участке  молекулы ДНК.  ДНК является матрицей для молекулы и-РНК. Матрицей для синтеза белка является молекула и-РНК, а они в пробирке  одинаковые. К месту синтеза белка т-РНК транспортируют аминокислоты в соответствии  с кодонами и-РНК.

32.  В процессе трансляции участвовало 30 молекул т-РНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

   ОТВЕТ: одна т-РНК транспортирует одну аминокислоту, следовательно, 30 т-РНК соответствуют 30 аминокислотам, и белок состоит из 30 аминокислот; одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит, 30 аминокислот кодируют 30 триплетов; количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот, 30 х 3 = 90.

33.  В одной молекуле ДНК нуклеотиды с тимином (Т) составляют 24% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в %) нуклеотидов с гуанином (Г), аденином (А), цитозином (Ц) в молекуле ДНК и объясните полученные результаты.

   ОТВЕТ: аденин (А) комплементарен  тимину (Т), а гуанин (Г) – цитозину (Ц),  поэтому количество комплементарных нуклеотидов одинаково; количество нуклеотидов с аденином  составляет 24%;  количество гуанина (Г) и цитозина (Ц) вместе составляют 52%, а каждого из них – 26%.

34.              Дана цепь ДНК: ЦТААТГТААЦЦА.  Определите:

А) Первичную  структуру  закодированного  белка.

Б) Количество (в%)  различных видов нуклеотидов в этом гене (в двух цепях)

В) Длину этого гена

Г) Длину белка

ОТВЕТ:  А) 1-ая цепь ДНК: ЦТА-АТГ-ТАА-ЦЦА-

                      2-ая цепь ДНК: ГАТ-ТАЦ-АТТ-  ГГТ-

                                   И-РНК: ЦУА-АУГ-УАА-ЦЦА

По таблице генетического кода определяем аминокислоты:

                     Аминокислоты: лей- мет- тир - про

Б) Количество А=8; Т=8; Г=4; Ц=4. Все количество = 24 = 100%.

А=Т= 8   (8х100%) : 24 = 33, 3%

Г=Ц=4    (4х100%) : 24= 16,6%

В)  Длина гена: 12х 0,34 = 4,04 нм  (0,34нм – длина 1 нуклеотида)

Г) Длина белка: 4 кодона х 0,3нм = 1,2 нм  (0,3нм – длина 1 ам/к-ты.)

35.  Определите:последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода),

если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ.

ОТВЕТ: ГТГ-ТАТ-ГГА-АГТ -     ДНК

    ЦАЦ-АУА-ЦЦУ-УЦА – и-РНК

                ГУГ; УАУ; ГГА; АГУ -  антикодоны т-РНК

    Аминокислоты: Гис-иле-про-сер