Zasady metabolizmu i przenośniki – zadania maturalne z biologii

Zadanie 1

1. 1.1 Energia w cząsteczce ATP jest zmagazynowana głównie w: (1 pkt)

   • A. wiązaniach bezwodnikowych między resztami fosforanowymi
   • B. wiązaniu N-glikozydowym między adeniną a rybozą
   • C. pierścieniu adeniny
   • D. reszcie rybozy
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: A. wiązaniach bezwodnikowych między resztami fosforanowymi

   Hydroliza wysokoenergetycznych wiązań między resztami fosforanowymi (ATP → ADP + Pi) uwalnia energię wykorzystywaną w procesach komórkowych.

2. 1.2 Przykładem procesu anabolicznego jest: (1 pkt)

   • A. glikoliza
   • B. synteza białek na rybosomach
   • C. cykl Krebsa
   • D. trawienie skrobi
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: B. synteza białek na rybosomach

   Anabolizm to synteza złożonych związków z prostszych, wymagająca energii – np. łączenie aminokwasów w białko. Glikoliza, cykl Krebsa i trawienie to procesy kataboliczne.

3. 1.3 Oceń, czy podane informacje są prawdziwe. (1 pkt)

   • . NAD⁺ po przyjęciu elektronów i protonu przechodzi w formę zredukowaną NADH.
   • . NADPH powstaje w fazie zależnej od światła fotosyntezy.
   • . FAD jest przenośnikiem grup fosforanowych.
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: true, true, false

   NAD⁺, NADP⁺ i FAD to przenośniki elektronów i protonów (wodoru) w reakcjach redoks. NADPH powstaje na końcu łańcucha transportu elektronów w tylakoidach. Grupy fosforanowe przenosi ATP, a nie FAD.

Zadanie 2

1. 2.1 Wykaż związek między budową cząsteczki ATP a jej rolą uniwersalnego przenośnika energii w komórce. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: ATP zawiera reszty fosforanowe połączone wiązaniami wysokoenergetycznymi. Ich hydroliza (ATP → ADP + Pi) uwalnia energię wykorzystywaną w różnych procesach, a ATP łatwo odtworzyć z ADP i fosforanu, dlatego może wielokrotnie przenosić energię.

   ATP zawiera trzy reszty fosforanowe połączone wiązaniami wysokoenergetycznymi (bezwodnikowymi). Ich hydroliza do ADP i Pi szybko uwalnia porcję energii, a ATP łatwo odtworzyć z ADP, więc może krążyć między procesami dostarczającymi i zużywającymi energię.

2. 2.2 Wyjaśnij, na czym polega powiązanie procesów katabolicznych i anabolicznych w komórce. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Procesy kataboliczne (rozkładu) uwalniają energię, która jest magazynowana w ATP, a procesy anaboliczne (syntezy) zużywają energię z ATP do budowy związków złożonych.

   Procesy kataboliczne rozkładają związki złożone, uwalniając energię, która jest magazynowana w ATP (oraz w zredukowanych przenośnikach). Procesy anaboliczne zużywają tę energię do syntezy związków złożonych.

3. 2.3 Porównaj szlak metaboliczny i cykl metaboliczny. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Szlak metaboliczny to ciąg reakcji prowadzący od substratu wyjściowego do produktu końcowego (np. glikoliza), a w cyklu metabolicznym produkt ostatniej reakcji jest substratem pierwszej, więc ciąg jest zamknięty (np. cykl Krebsa).

   W szlaku metabolicznym kolejne reakcje prowadzą od substratu do produktu końcowego (ciąg otwarty, np. glikoliza). W cyklu metabolicznym produkt ostatniej reakcji jest substratem pierwszej – ciąg reakcji jest zamknięty (np. cykl Krebsa).

4. 2.4 Określ rolę NAD⁺ w procesie oddychania komórkowego. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: NAD⁺ przyjmuje elektrony i protony (wodór) z utlenianych związków w glikolizie i cyklu Krebsa, redukując się do NADH, a następnie przekazuje je do łańcucha oddechowego.

   NAD⁺ jest przenośnikiem elektronów i protonów (atomów wodoru). Przyjmuje je w glikolizie i cyklu Krebsa (redukując się do NADH), a następnie oddaje do łańcucha oddechowego, gdzie ich energia służy do syntezy ATP.

Zadanie 3

Hydroliza ATP do ADP i fosforanu uwalnia ok. 30,5 kJ/mol energii. Synteza glutaminy z kwasu glutaminowego i amoniaku wymaga dostarczenia ok. 14 kJ/mol i w komórce jest sprzężona z hydrolizą ATP.

1. 3.1 Wyjaśnij, dlaczego synteza glutaminy może zachodzić w komórce, mimo że wymaga dostarczenia energii. (1 pkt)

   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: Synteza glutaminy jest sprzężona z hydrolizą ATP, która uwalnia więcej energii (30,5 kJ/mol), niż wymaga synteza (14 kJ/mol), więc łączny przebieg obu reakcji jest korzystny energetycznie.

   Reakcje endoergiczne zachodzą w komórce dzięki sprzężeniu z reakcjami egzoergicznymi – najczęściej z hydrolizą ATP.

2. 3.2 Synteza glutaminy jest przykładem reakcji: (1 pkt)

   • A. katabolicznej, egzoergicznej.
   • B. anabolicznej, endoergicznej.
   • C. katabolicznej, endoergicznej.
   • D. anabolicznej, egzoergicznej.
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: B. anabolicznej, endoergicznej.

   Z prostszych związków powstaje bardziej złożony (anabolizm), a reakcja wymaga dostarczenia energii (endoergiczna).

3. 3.3 Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących ATP. (1 pkt)

   • . W cząsteczce ATP występuje ryboza.
   • . ATP jest głównym magazynem energii, w którym organizm przechowuje ją przez wiele dni.
   • . Energii do syntezy ATP w komórkach zwierzęcych dostarczają reakcje kataboliczne.
   Pokaż odpowiedź

   Odpowiedź: true, false, true

   ATP to adenina + ryboza + trzy reszty fosforanowe. To krótkotrwały nośnik energii – długotrwałe magazyny to tłuszcze i glikogen. ATP u zwierząt powstaje dzięki energii z rozkładu związków organicznych.