В чём заключается значение процесса фотосинтеза для жизни на Земле?

Фотосинтез обеспечивает все живые организмы необходимыми им органическими веществами. В ходе фотосинтеза световая энергия превращается в доступную для живых организмов химическую энергию. В световой фазе фотосинтеза выделяется побочный продукт – молекулярный кислород, необходимый для дыхания большинству организмов.

 

А. В чём заключаются сходства и различия между фотосинтезом и энергетическим обменом веществ?

1. Сходство заключается в том, что оба процесса сопровождаются синтезом АТФ.

2. Различия в противоположной направленности процессов.

3. Фотосинтез – это образование органических соединений, а энергетический обмен – разрушение, распад органических соединений на неорганические.

 

В листьях растений интенсивно протекает процесс фотосинтеза. Происходит ли он в зрелых и незрелых плодах? Ответ поясните.

1. Фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зелёные), так как в них имеются хлоропласты.

2. По мере созревания плодов, хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых фотосинтез не происходит.

 

Какие основные процессы происходят в темновую фазу фотосинтеза?

1. Поступление из атмосферы углекислого газа и его восстановление водородом за счёт НАДФ ∙ Н₂.

2. Использование в реакциях энергии АТФ синтезированных в световой фазе.

3. Синтез глюкозы и крахмала.

 

Если мышь поместить под стеклянный колпак, закрытый герметично, то она вскоре погибнет. Если вместе с мышью под колпак поместить зелёное растение и оставить колпак на свету, то мышь останется жива длительное время. Объясните в чём причина этих явлений.

1. В первом случае, мышь погибает от недостатка кислорода, который быстро расходуется под колпаком при её дыхании.

2. Во втором случае, зелёное растение на свету выделяет кислород в процессе фотосинтеза, и мышь сможет использовать его в процессе дыхания.

 

Каковы основные отличия фотосинтеза от хемосинтеза?

1. При фотосинтезе используется энергия солнечного света, при хемосинтезе – энергия химических связей.

2. В световую фазу фотосинтеза происходит фотолиз воды, в хемосинтезе световая фаза отсутствует.

3. В процессе фотосинтеза, в отличие от хемосинтеза, в атмосферу выделяется кислород.

4. Источником водорода при фотосинтезе является вода, а при хемосинтезе – разнообразные неорганические соединения.

(подробнее см. ответ № 9, в разделе II. «Прокариоты…» на стр. 56 – 58).

 

Прочтите тексты (№№ 52 – 57) и найдите предложения, в которых содержатся биологические ошибки. Запишите сначала номера этих предложений, а затем сформулируйте их правильно.

Генетическая информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот. 2. Она передаётся от иРНК к ДНК. 3. Генетический код записан на «языке РНК». 4. Одну аминокислоту кодирует последовательность из четырёх нуклеотидов. 5. Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном. 6. Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. 7. У каждого живого организма свой генетический код.

1. Ошибки допущены во 2, 4, 7 предложениях.

2. 2 – Она передаётся от ДНК к РНК; 4 – одну аминокислоту кодирует последовательность из трёх нуклеотидов; 7 – генетический код универсален для всех живых организмов.

 

Растения являются фотосинтезирующими гетеротрофами. 2. Автотрофные организмы не способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. 3. Фотосинтез происходит в хлоропластах растений. 4. В световой фазе фотосинтеза образуются молекулы глюкозы. 5. В процессе фотосинтеза энергия света переходит в энергию химических связей неорганических соединений.

1. Ошибки допущены в 1, 2, 4, 5 предложениях.

2. 1 – Растения – фотосинтезирующие автотрофы; 2 – автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений; 4 – в световую стадию, в случае нециклического фотофосфорилирования(синтез АТФза счёт энергии световых квантов), происходят: фотолиз воды, образование свободного кислорода, НАДФ ∙ Н₂ и молекулы АТФ. Молекулы глюкозы образуются в темновую стадию; 5 – в процессе фотосинтеза энергия света переходит в энергию химических связей органических соединений.

 

По типу питания организмы подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. 2. Автотрофы – это зелёные растения, все остальные организмы являются гетеротрофами. 3. Автотрофы способны синтезировать органические вещества из углекислого газа и воды. 4. Все автотрофы способны к фотосинтезу. 5. Все гетеротрофы способны заглатывать твёрдую пищу.

1. Ошибки допущены во 2, 4, 5 предложениях.

2. 2 – К автотрофам, кроме зелёных растений, относится ряд бактерий; 4 – к автотрофам относятся бактерии-хемосинтетики, которые к фотосинтезу неспособны; 5 – не все гетеротрофы способны захватывать твёрдую пищу (эта способность характерна для животных), грибы и многие бактерии питаются осмотически, поглощая органические вещества непосредственно из растворов.

 

Белки – это биологические полимеры. 2. Мономерами белков являются аминокислоты. 3. В состав белков входит 30 разных аминокислот. 4. Все аминокислоты могут синтезироваться в организме человека и животных. 5. Аминокислоты соединяются в молекуле белка нековалентными пептидными связями.

1. Ошибки допущены в 3, 4, 5 предложениях.

2. 3 – В состав белка входит 20 различных аминокислот; 4 – некоторые аминокислоты не синтезируются в организме животных и человека, они называются незаменимыми; 5 – пептидная связь является ковалентной.

 

К прокариотам относятся бактерии и некоторые одноклеточные грибы. 2. В клетках прокариот отсутствуют клеточные органоиды. 3. Все прокариоты получают энергию в результате процесса брожения. 4. Клетки прокариот отделены от внешней среды плазматической мембраной. 5. Прокариоты не способны к процессу фагоцитоза.

1. Ошибки допущены в 1, 2, 3 предложениях.

2. 1 – Все грибы являются эукариотами; 2 – в клетках прокариот присутствуют клеточные органоиды рибосомы, но отсутствуют мембранные органоиды; 3 – брожение не единственный способ получения энергии для прокариот, часть из них способны к дыханию и фотосинтезу.

Все живые организмы – животные, растения, грибы, бактерии, вирусы – состоят из клеток. 2. Любые клетки имеют плазматическую мембрану. 3. Снаружи от мембраны у клеток живых организмов имеется жёсткая клеточная стенка. 4. Во всех клетках имеется ядро. 5. В клеточном ядре находится генетический материал клетки – молекулы ДНК.

1. Ошибки допущены в 1, 3, 4 предложениях.

2. 1 – Вирусы не имеют клеточного строения; 3 – клетки животных, некоторых бактерий и грибов не имеют клеточной стенки; 4 – клетки прокариот не имеют ядра.

 

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

58а. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок, если в процессе трансляции участвовало 30 молекул тРНК.

1. Одна тРНК транспортирует одну аминокислоту; 30 тРНК соответствуют 30 аминокислотам, следовательно, белок состоит из 30 аминокислот.

2. Одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, значит, 30 аминокислот кодируются 30 триплетами.

3. Количество нуклеотидов в гене, кодирующем белок из 30 аминокислот, составляет 30 ∙ 3 = 90.

 

59. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6 ∙ 10^-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде и в соматической клетке перед началом деления и после его окончания? Ответ поясните.

1. Перед началом деления в исходной клетке количество ДНК удваивается и масса равна 2 ∙ 6 ∙ 10^-9 мг. = 12 ∙ 10^-9 мг.

2. После окончания деления в соматической клетке количество ДНК остаётся таким же, как в исходной клетке – 6 ∙ 10^-9 мг.

3. В половых клетках 23 хромосомы, то есть в два раза меньше, чем в соматических, соответственно, масса ДНК в сперматозоиде в два раза меньше и составляет 6 ∙ 10^-9: 2 = 3 ∙ 10^-9 мг.

60. Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода (см. приложение № 5).

 1. Последовательность на иРНК: ЦАЦАУАЦЦУУЦА.

2. Антикодоны молекул тРНК: ГУГ, УАУ, ГГА, АГУ.

3. Последовательность аминокислот: гис-иле-про-сер.

61. Цепочка аминокислот белка рибонуклеазы имеет следующее начало: лиз – глу – тре – ала – ала –…, с какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку? Как измениться ген, чтобы третьей аминокислотой стал пролин?

1. Каждой аминокислоте в последовательности лиз – глу – тре – ала – ала соответствует несколько триплетов (в соответствии со свойством вырождённости генетического кода), выберем по одному из них: лиз – ТТТ, глу – ЦТТ, тре – ТГЦ, ала – ЦГА, ала – ЦГЦ. Последовательность нуклеотидов соответствующего гена: ТТТЦТТ-ТГЦЦГАЦГЦ

2. Аминокислоте пролину соответствуют триплеты ГГА, ГГГ, ГГТ, ГГЦ.

3. Чтобы на место треонина встал пролин необходимо триплет ТГЦ заменить на ГГЦ, то есть седьмой нуклеотид Т заменить на Г и последовательность нуклеотидов станет: ТТТЦТТГГЦЦГАЦГЦ.

 

С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов: АГААЦГАТГТАТГАГ? А каким станет начало цепочки аминокислот синтезируемого белка, если под влиянием облучения седьмой нуклеотид окажется выбитым из молекулы ДНК?

1. Последовательность нуклеотидов молекулы ДНК АГААЦГАТГ-ТАТГАГ разделяется на триплеты: АГА, АЦГ, АТГ, ТАТ, ГАГ

2. Триплеты кодируют аминокислоты: АГА – серин, АЦГ – цистин, АТГ – тирозин, ТАТ – изолейцин, ГАГ – лейцин, следовательно, состав аминокислот будет: сер – цис – тир – иле – лей…

3. При исчезновении седьмого нуклеотида триплеты, начиная с третьего, изменяться: АГА, АЦГ, ТГТ, АТГ, остаток АГ. Последовательность аминокислот в белке тоже изменится: АГА – серин, АЦГ– цистин, ТГТ – треонин, АТГ – тирозин и станет: сер – цис – тре – тир…

Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используя таблицу генетического кода), если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГТГЦЦГ-ТЦАААА

1. Последовательность на иРНК: ЦАЦГГЦАГУУУУ.

2. Антикодоны молекул тРНК: ГУГ, ЦЦГ, УЦА, ААА.

3. Аминокислотная последовательность: гис – гли – сер – фен.

 

Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислот – 110, а нуклеотида – 300? Ответ поясните.

1. Генетический код триплетен, следовательно, белок, состоящий из 100 аминокислот, кодируют 300 нуклеотидов.

2. Молекулярная масса белка 100 ∙ 110 = 11000, молекулярная масса гена 300 ∙ 300 = 90000.

3. Участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок, в 8 раз (90/11000).

 

Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка (используйте таблицу генетического кода), если фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАЦАГГТГТАТ.

1. Последовательность на иРНК: ААУГУЦЦАЦАУА.

2. Антикодоны молекул тРНК: УУА, ЦАГ, ГУГ, УАУ.

3. Аминокислотная последовательность: асн – вал – гис – иле.