Повторяем тему «Митохондрии и клеточное дыхание»: тест с ответами и комментариями
Диагностическая ситуация. Ученик сказал: «Митохондрия просто хранит энергию, которую клетка получает из пищи». Формулировка неточная. Митохондрия не является «складом энергии»: в ней идут важные этапы клеточного дыхания, а энергия химических веществ используется для образования АТФ — молекулы, с помощью которой клетка обеспечивает многие энергозатратные процессы.
Вопросы ниже проверяют не только названия частей митохондрии, но и связь строения с функцией: почему внутренняя мембрана образует складки, где идут разные этапы дыхания и что изменится, если клетке не хватает кислорода.
Содержание статьи7 разделов
Мини-опора перед работой
Две мембраны.
У митохондрии есть наружная и внутренняя мембраны.
У митохондрии есть наружная и внутренняя мембраны.
Кристы.
Складки внутренней мембраны увеличивают её площадь.
Складки внутренней мембраны увеличивают её площадь.
Матрикс.
Внутреннее содержимое митохондрии; здесь идут реакции цикла лимонной кислоты.
Внутреннее содержимое митохондрии; здесь идут реакции цикла лимонной кислоты.
АТФ.
Основной переносчик доступной энергии для множества клеточных процессов.
Основной переносчик доступной энергии для множества клеточных процессов.
Кислород.
При аэробном дыхании нужен на завершающем этапе переноса электронов.
При аэробном дыхании нужен на завершающем этапе переноса электронов.
Гликолиз.
Начальный этап расщепления глюкозы идёт в цитоплазме, а не внутри митохондрии.
Начальный этап расщепления глюкозы идёт в цитоплазме, а не внутри митохондрии.
Основной блок: 19 заданий
Разбор типичных ошибок
Ошибки в вопросах о расположении процессов. Повторите границу между гликолизом в цитоплазме, реакциями матрикса и процессами на внутренней мембране.
Ошибки в вопросах о кислороде. Важно понимать не формулу наизусть, а роль кислорода в конце дыхательной цепи и связь его нехватки со снижением выхода АТФ.
Ошибки в вопросах о строении. Сопоставьте «наружная мембрана — внутренняя мембрана — кристы — матрикс» с тем, что происходит в каждом участке.
Ошибки в применении. Если клетка работает интенсивнее, ей требуется больше АТФ; отсюда можно объяснить большое число митохондрий в энергозатратных тканях.
Мини-задания без автоматического балла
- Объясните двумя-тремя предложениями, почему увеличение площади внутренней мембраны может повышать возможности митохондрии по синтезу АТФ.Критерий: Хороший ответ связывает кристы с увеличением площади мембраны и размещением большего числа белковых комплексов дыхательной цепи и АТФ-синтазы.
- Сравните гликолиз и цикл лимонной кислоты по месту протекания в эукариотической клетке.Критерий: Нужно указать: гликолиз — цитоплазма; цикл лимонной кислоты — матрикс митохондрии, с оговоркой о школьном уровне описания.
- Предложите признак клетки, по которому можно предположить высокую потребность в энергии, и объясните логику.Критерий: Подходит, например, большое число митохондрий или развитые кристы; важна причинная связь с потребностью в АТФ.
Ключ и объяснения
- B — Участвовать в клеточном дыхании и образовании большей части АТФ при аэробных условиях. Митохондрии участвуют в аэробном клеточном дыхании и обеспечивают образование значительной части АТФ в эукариотической клетке. Они не заменяют ядро, рибосомы или клеточную стенку, потому что эти структуры выполняют другие функции.
- D — Они увеличивают площадь внутренней мембраны, где расположены белковые комплексы синтеза АТФ. Кристы — складки внутренней мембраны. Чем больше площадь такой мембраны, тем больше на ней может размещаться белковых комплексов цепи переноса электронов и АТФ-синтазы, участвующих в окислительном фосфорилировании.
- A — В цитоплазме. Гликолиз идёт в цитоплазме и не требует помещения исходной глюкозы внутрь митохондрии. Поэтому утверждение «всё клеточное дыхание происходит только в митохондриях» является упрощением.
- C — Матрикс — реакции цикла лимонной кислоты. В матриксе располагаются ферменты цикла лимонной кислоты. Внутренняя мембрана и её кристы связаны с цепью переноса электронов и работой АТФ-синтазы, а перечисленные в других вариантах процессы относятся к иным структурам.
- B — Возрастает потребность в восстановлении АТФ из АДФ и фосфата. При работе клетке требуется постоянно пополнять запас АТФ. Митохондрии обеспечивают эффективное образование АТФ при аэробном дыхании, поэтому клетки с высоким энергопотреблением обычно особенно зависят от их работы.
- A — Кислород. Кислород принимает электроны в конце дыхательной цепи. Углекислый газ, напротив, образуется при реакциях окисления углеродсодержащих веществ и выводится как продукт обмена.
- D — Эффективность аэробного образования АТФ заметно снизится. Без достаточного кислорода цепь переноса электронов не может работать в обычном аэробном режиме, поэтому выход АТФ снижается. Гликолиз в цитоплазме может продолжаться некоторое время, поэтому вариант о полном мгновенном прекращении всех путей неверен.
- C — Потому что типичные растительные клетки тоже содержат митохондрии и используют клеточное дыхание. Растительная клетка не только фотосинтезирует, но и осуществляет клеточное дыхание. Поэтому у типичных растительных эукариотических клеток есть митохондрии, как и у животных клеток.
- A — АТФ служит удобным переносчиком энергии для клеточных процессов. АТФ связывает процессы выделения энергии с процессами, где энергия нужна: транспортом, движением, синтезом веществ и другими реакциями. Это не долговременный «склад» наподобие запасных питательных веществ и не носитель наследственной информации.
- B — Указать, что кристы — это складки внутренней мембраны. Кристы образованы внутренней мембраной митохондрии. Это принципиально важно, потому что именно с внутренней мембраной связаны ключевые этапы окислительного фосфорилирования.
- D — Клетки ткани с высокой потребностью в энергии содержат особенно много митохондрий. Количество и развитость митохондрий часто связаны с энергетическими потребностями клетки. Это наблюдение поддерживает причинную связь между активным обменом энергии и необходимостью интенсивного образования АТФ.
- C — Во внутренней мембране. Дыхательная цепь встроена во внутреннюю митохондриальную мембрану. Её складки-кристы увеличивают рабочую площадь этой мембраны.
- D — Гликолиз → цикл лимонной кислоты → цепь переноса электронов. Сначала в цитоплазме идёт гликолиз. Затем продукты дальнейших превращений поступают в митохондрию, где происходят реакции цикла лимонной кислоты, а завершающие этапы аэробного образования основной части АТФ связаны с внутренней мембраной.
- A — Потому что митохондрия участвует в преобразовании энергии питательных веществ и синтезе АТФ, а не просто хранит неизменный запас. Митохондрия — активная система биохимических превращений. Она помогает переводить энергию химических связей питательных веществ в форму, удобную для использования клеткой, прежде всего в АТФ.
- C — Работа дыхательной цепи и АТФ-синтазы. Дыхательная цепь и АТФ-синтаза находятся во внутренней мембране. Поэтому её повреждение непосредственно нарушит создание протонного градиента и образование АТФ за счёт окислительного фосфорилирования.
- B — Углекислый газ. Углекислый газ образуется в ходе окислительных превращений, связанных с клеточным дыханием. Он не является источником АТФ сам по себе и выводится из организма как продукт обмена.
- A — Внутренняя мембрана образует многочисленные складки, увеличивая площадь для связанных с дыханием белков. Складчатость внутренней мембраны даёт больше поверхности для белковых комплексов, обеспечивающих перенос электронов и синтез АТФ. Это прямой пример того, как особенности строения поддерживают функцию.
- D — Эта клетка не сможет выполнять никакие реакции вообще. Отсутствие митохондрий не означает автоматического прекращения всех химических реакций клетки: ряд процессов идёт в цитоплазме. Однако митохондриальные этапы аэробного дыхания такой клетке недоступны.
- C — Можно предположить высокую потребность в аэробном образовании АТФ, но одного признака недостаточно для описания всей функции клетки. Развитая внутренняя мембрана обычно согласуется с интенсивным энергетическим обменом. Но по одному морфологическому признаку нельзя без дополнительных данных делать вывод обо всех свойствах клетки.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.