В каких реакциях обмена вода является конечным продуктом

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: Всветовой 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: Участокодной 
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