Принцип преобразования солнечной энергии в электричество. Процесс фотосинтеза Световые и темновые стадии фотосинтеза

краткое содержание других презентаций

«Вопросы ЕГЭ по биологии 2013» - Генотип организма. Симбиотические отношения. Молекула белка. Основные ошибки. Табачный дым. Сходство и различие мутационной и комбинативной изменчивости. Нуклеотид. Сколько клеток образуется в результате мейоза. Молекулы белков. Группа крови. Синдром Дауна. Триплет нуклеотидов. Стадии энергетического обмена. Консультация по биологии. Тромбоциты. Комбинативная изменчивость. Способность к хемо-автотрофному питанию.

«Заболевания выделительной системы» - Цистит. Уретрит. Диабетическая нифропатия. Нефрогенная анемия. Мочекаменная болезнь. Пиелонефрит. Гидронефроз. Поликистоз почек. Почечная колика. Амилоидоз почек. Острые заболевания органов выделительной системы. Простатит.

«Палеогеновый период» - Климат. Климат был ровным тропическим. Кайнозойская эра. Костистые рыбы. Олигоцен. Начало палеогена. Животный мир. Диатримы. Палеоген. Веерохвостые беззубые птицы. Верхний эоцен. Палеогеновый период.

«Вопросы ЕГЭ по биологии» - Расцвет класса Птицы. Какое размножение относят к бесполому. Какая структура хлоропласта содержит ферменты. Установите соответствие между признаком и органом. Соматические мутации. Появление тканей. Восприятие раздражения. У позвоночных в процессе эволюции изменялся орган слуха. Анализ результатов ЕГЭ по биологии. Образование плаценты. Возникновение лёгких. Структура глаза. Какое количество аутосом находится в ядрах соматических клеток.

«Правила здорового питания» - Организация столовых полного цикла. Реализация программы. Курятина. Результаты реализации программы. Белок. Правильное питание - это образ жизни. Здоровое питание. Правильное питание. Теории питания. Питание школьников. Классическая теория сбалансированного питания. Комплексная реорганизация системы школьного питания. Диеты. Цели и задачи программы. Возможны 2 варианта разработки рациона школьного питания.

«Производство молочной продукции» - Исследование качества молока. Строительство. Животноводческая отрасль. Отчет об экскурсии. Определение углеводов в молоке. Старицкий маслосырзавод. Предложение. Работы критиков и аналитиков. Произведенное молоко. Вклад великого ученого. Вклад Дмитрия Ивановича Менделеева в развитие молочной промышленности. Подлинный учёный. Порядок. Развитие сыроварения. Идеи. Определение жира. Свойства составных частей молока.

В основе этого способа получения электричества лежит солнечный свет , названный в учебниках как – Фотонов. Для нас он интересен тем, что, так же как и движущийся воздушный поток, световой поток обладает энергией! На расстоянии в одну астрономическую единицу (149 597 870,66 км) от Солнца, на котором и располагается наша Земля, плотность потока солнечного излучения составляет 1360 Вт/м 2 . А пройдя через земную атмосферу, поток теряет свою интенсивность из-за отражения и поглощения, и у поверхности Земли уже равен ~ 1000 Вт/м 2 . Здесь и начинается наша работа: использовать энергию светового потока и преобразовать её в необходимую нам в быту энергию – электрическую.

Таинство этого преобразования происходит на небольшом псевдоквадрате со скошенными углами, который вырезан из кремниевого цилиндра (рис. 2), диаметром 125 мм, и имя ему - . Каким же образом?

Ответ на этот вопрос получили физики, открывшие такое явление как Фотоэффект. Фотоэффект - это явление вырывания электронов из атомов вещества под воздействием света.

В 1900г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой: Е = h ∙ ν (аш ню), где h - постоянная Планка, равная 6,626 × 10 -34 Дж∙с, ν - частота фотона. Гипотеза Планка объяснила явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспериментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым, который, путем обобщения полученных результатов, установил следующие три закона фотоэффекта :

1. При неизменном спектральном составе света сила тока насыщения прямо пропорциональна падающему на катод световому потоку.
2. Начальная кинетическая энергия вырванных светом электронов линейно растет с ростом частоты света и не зависит от его интенсивности.
3. Фотоэффект не возникает, если частота света меньше некоторой, характерной для каждого вещества, величины, называемой красной границей.

Теорию фотоэффекта, проясняющую таинство, царящее в ФЭПе, развил немецкий ученый Альберт Эйнштейн в 1905г., объяснив законы фотоэффекта с помощью квантовой теории света. Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн записал уравнение для энергетического баланса при фотоэффекте:

где: h ∙ ν – энергия фотона, А – работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из атома вещества. Таким образом, получается, что частица света – фотон - поглощается электроном, который приобретает дополнительную кинетическую энергию ½m∙ v 2 и совершает работу выхода из атома, что дает ему возможность свободно двигаться. А направленное движение электрических зарядов и есть электрический ток, или, правильнее говоря, в веществе возникает Электро Движущая Сила – Э.Д.С.

За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия.

Возвращаясь из прошлого в наши дни, мы видим, что «сердцем» Солнечной батареи является ФЭП (полупроводниковый фотоэлемент), в котором осуществляется удивительное чудо природы – Вентильный фотоэффект (ВФЭ). Он заключается в возникновении электродвижущей силы в p-n переходе под действием света. ВФЭ, или фотоэффект в запирающем слое , - явление, при котором электроны покидают пределы тела, переходя через поверхность раздела в другое твёрдое тело (полупроводник).

Полупроводники - это материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. Полупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет порядка нескольких электрон-вольт [эВ]. Ширина запрещенной зоны - это разность энергий электронов в кристалле полупроводника между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны полупроводника.

К числу полупроводников относятся многие химические элементы: германий, кремний, селен, теллур, мышьяк и другие, огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.) Самым распространённым в природе полупроводником является кремний , составляющий около 30 % земной коры.

Кремнию суждено было стать материалом для благодаря его широкому распространению в природе, легкость, подходящая ширина «запрещенной зоны» 1,12 эВ для поглощения энергии солнечного света. Сегодня на рынке коммерческих систем наземного применения наиболее заметны кристаллические кремниевые (около 90% мирового рынка) и тонкопленочные солнечные элементы (около 10% рынка).

Ключевым элементом конструкции кристаллических кремниевых фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) является p-n переход. В упрощенном виде ФЭП можно представить в виде "бутерброда": он состоит из слоев кремния, легированных для получения p-n перехода.

Одним из главных свойств p-n перехода является его способность быть энергетическим барьером для носителей тока, то есть пропускать их только в одном направлении. Именно на этом эффекте и базируется генерация электрического тока в солнечных элементах. Излучение, попадающее на поверхность элемента, генерирует в объеме полупроводника носители заряда с разным знаком - электроны (n) и дырки (p). Благодаря своим свойствам p-n переход «разделяет» их, пропуская каждый тип только на "свою" половину, и хаотически двигающиеся в объеме элемента носители заряда оказываются по разные стороны барьера, после чего могут быть переданы во внешнюю цепь для создания напряжения на нагрузке и электрического тока в замкнутой цепи, подключенной к солнечному элементу.

История изучения фотосинтеза ведет свое начало от августа 1771 г., когда английский теолог, философ и натуралист-любитель Джозеф Пристли (1733–1804) обнаружил, что растения могут «исправлять» свойства воздуха, меняющего свой состав в результате горения или жизнедеятельности животных. Пристли показал, что в присутствии растений «испорченный» воздух снова становится пригодным для горения и поддержания жизни животных.

В ходе дальнейших исследований Ингенгауза, Сенебье, Соссюра, Буссенго и других ученых было установлено, что растения при освещении выделяют кислород и поглощают из воздуха углекислый газ. Из углекислого газа и воды растения синтезируют органические вещества. Этот процесс был назван фотосинтезом.

Роберт Майер, открывший закон сохранения энергии, в 1845 г. высказал предположение, что растения превращают энергию солнечного света в энергию химических соединений, образующихся при фотосинтезе. По его словам, «распространяющиеся в пространстве солнечные лучи «захватываются» и сохраняются для использования в дальнейшем по мере надобности». Впоследствии русским ученым К.А. Тимирязевым было убедительно доказано, что важнейшую роль в использовании растениями энергии солнечного света играют молекулы хлорофилла, присутствующие в зеленых листьях.

Образующиеся при фотосинтезе углеводы (сахара) используются как источник энергии и строительный материал для синтеза различных органических соединений у растений и животных. У высших растений процессы фотосинтеза протекают в хлоропластах – специализированных энергопреобразующих органеллах растительной клетки.

Схематическое изображение хлоропласта показано на рис. 1.

Под двойной оболочкой хлоропласта, состоящей из наружной и внутренней мембран, находятся протяженные мембранные структуры, которые образуют замкнутые пузырьки, называемые тилакоидами. Мембраны тилакоидов состоят из двух слоев молекул липидов, в которые включены макромолекулярные фотосинтетические белковые комплексы. В хлоропластах высших растений тилакоиды группируются в граны, которые представляют собой стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов, имеющих форму дисков. Продолжением отдельных тилакоидов гран являются выступающие из них межгранные тилакоиды. Пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами называется стромой. В строме содержатся хлоропластные молекулы РНК, ДНК, рибосомы, крахмальные зерна, а также многочисленные ферменты, включая те, которые обеспечивают усвоение CO2 растениями.

Публикация произведена при поддержке компании «Суши E’xpress». Компания «Суши E’xpress» предоставляет услуги доставки суши в Новосибирске . Заказав суши от компании «Суши E’xpress», Вы в быстрые сроки получите вкусное и полезное блюдо, изготовленное профессиональными поварами, с использованием самых свежих продуктов высочайшего качества. Посетив сайт компании «Суши E’xpress», Вы сможете ознакомиться с ценами и составом предлагаемых роллов, что поможет определиться с выбором блюда. Чтобы сделать заказ на доставку суши звоните по телефону 239-55-87

Световые и темновые стадии фотосинтеза

Согласно современным представлениям, фотосинтез представляет собой ряд фотофизических и биохимических процессов, в результате которых растения за счет энергии солнечного света синтезируют углеводы (сахара). Многочисленные стадии фотосинтеза принято разделять на две большие группы процессов – световую и темновую фазы.

Световыми стадиями фотосинтеза принято называть совокупность процессов, в результате которых за счет энергии света синтезируются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и происходит образование восстановленного никотинамидадениндинуклеотид фосфата (НАДФ Н) – соединения, обладающего высоким восстановительным потенциалом. Молекулы АТФ выполняют роль универсального источника энергии в клетке. Энергия макроэргических (т.е. богатых энергией) фосфатных связей молекулы АТФ, как известно, используется в большинстве биохимических процессов, потребляющих энергию.

Световые процессы фотосинтеза протекают в тилакоидах, мембраны которых содержат основные компоненты фотосинтетического аппарата растений – светособирающие пигмент-белковые и электронтранспортные комплексы, а также АТФ-синтазный комплекс, который катализирует образование АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Ф i) (АДФ + Ф i → АТФ + H 2 O). Таким образом, в результате световых стадий фотосинтеза энергия света, поглощаемого растениями, запасается в форме макроэргических химических связей молекул АТФ и сильного восстановителя НАДФ Н, которые используются для синтеза углеводов в так называемых темновых стадиях фотосинтеза.

Темновыми стадиями фотосинтеза обычно называют совокупность биохимических реакций, в результате которых происходит усвоение растениями атмосферной углекислоты (CO 2) и образование углеводов. Цикл темновых биохимических превращений, приводящих к синтезу органических соединений из CO 2 и воды, по имени авторов, внесших решающий вклад в исследование этих процессов, называется циклом Кальвина–Бенсона. В отличие от электронтранспортных и АТФ-синтазного комплексов, которые находятся в тилакоидной мембране, ферменты, катализирующие «темновые» реакции фотосинтеза, растворены в строме. При разрушении оболочки хлоропласта эти ферменты вымываются из стромы, в результате чего хлоропласты теряют способность усваивать углекислый газ.

В результате превращений ряда органических соединений в цикле Кальвина–Бенсона из трех молекул CO 2 и воды в хлоропластах образуется молекула глицеральдегид-3-фосфата, имеющего химическую формулу CHO–CHOH–CH 2 O–PO 3 2- . При этом в расчете на одну молекулу CO 2 , включающуюся в глицеральдегид-3-фосфат, расходуются три молекулы АТФ и две молекулы НАДФ Н.

Для синтеза органических соединений в цикле Кальвина–Бенсона используется энергия, выделяющаяся в ходе реакции гидролиза макроэргических фосфатных связей молекул АТФ (реакция АТФ + H 2 O → АДФ + Ф i), и сильный восстановительный потенциал молекул НАДФ Н. Основная часть образовавшихся в хлоропласте молекул глицеральдегид-3-фосфата поступает в цитозоль растительной клетки, где превращается во фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат, которые в ходе дальнейших превращений образуют сахарофосфат – предшественник сахарозы. Из оставшихся в хлоропласте молекул глицеральдегид-3-фосфата синтезируется крахмал.

Преобразование энергии в фотосинтетических реакционных центрах

Фотосинтетические энергопреобразующие комплексы растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий хорошо изучены. Установлены химический состав и пространственное строение энергопреобразующих белковых комплексов, выяснена последовательность процессов трансформации энергии. Несмотря на различия в составе и молекулярном строении фотосинтетического аппарата, существуют общие закономерности процессов преобразования энергии в фотореакционных центрах всех фотосинтезирующих организмов. В фотосинтетических системах как растительного, так и бактериального происхождения единым структурно-функциональным звеном фотосинтетического аппарата является фотосистема , которая включает в себя светособирающую антенну, фотохимический реакционный центр и связанные с ним молекулы – переносчики электрона.

Рассмотрим сначала общие принципы превращения энергии солнечного света, характерные для всех фотосинтетических систем, а затем более детально остановимся на примере функционирования фотореакционных центров и цепи электронного транспорта хлоропластов у высших растений.

Светособирающая антенна (поглощение света, миграция энергии к реакционному центру)

Самым первым элементарным актом фотосинтеза является поглощение света молекулами хлорофилла или вспомогательных пигментов, входящих в состав специального пигмент-белкового комплекса, называемого светособирающей антенной. Светособирающая антенна представляет собой макромолекулярный комплекс, предназначенный для эффективного улавливания света. В хлоропластах антенный комплекс содержит большое число (до нескольких сотен) молекул хлорофилла и некоторое количество вспомогательных пигментов (каротиноидов), прочно связанных с белком.

На ярком солнечном свету отдельная молекула хлорофилла поглощает кванты света сравнительно редко, в среднем не чаще чем 10 раз в секунду. Однако поскольку на один фотореакционный центр приходится большое количество молекул хлорофилла (200–400), то даже при относительно слабой интенсивности света, падающего на лист в условиях затенения растения, происходит достаточно частое срабатывание реакционного центра. Ансамбль пигментов, поглощающих свет, по сути дела, выполняет роль антенны, которая за счет своих достаточно больших размеров эффективно улавливает солнечный свет и направляет его энергию к реакционному центру. Тенелюбивые растения имеют, как правило, больший размер светособирающей антенны по сравнению с растениями, произрастающими в условиях высокой освещенности.

У растений основными светособирающими пигментами служат молекулы хлорофилла a и хлорофилла b , поглощающие видимый свет с длиной волны λ ≤ 700–730 нм. Изолированные молекулы хлорофилла поглощают свет лишь в двух сравнительно узких полосах солнечного спектра: при длинах волн 660–680 нм (красный свет) и 430–450 нм (сине-фиолетовый свет), что, разумеется, ограничивает эффективность использования всего спектра солнечного света, падающего на зеленый лист.

Однако спектральный состав света, поглощаемого светособирающей антенной, в действительности значительно шире. Объясняется это тем, что спектр поглощения агрегированных форм хлорофилла, входящих в состав светособирающей антенны, сдвигается в сторону больших длин волн. Наряду с хлорофиллом в светособирающую антенну входят вспомогательные пигменты, которые увеличивают эффективность ее работы за счет того, что они поглощают свет в тех областях спектра, в которых сравнительно слабо поглощают свет молекулы хлорофилла – основного пигмента светособирающей антенны.

У растений вспомогательными пигментами являются каротиноиды, поглощающие свет в области длин волн λ ≈ 450–480 нм; в клетках фотосинтезирующих водорослей это красные и синие пигменты: фикоэритрины у красных водорослей (λ ≈ 495–565 нм) и фикоцианины у синезеленых водорослей (λ ≈ 550–615 нм).

Поглощение кванта света молекулой хлорофилла (Сhl) или вспомогательного пигмента приводит к ее возбуждению (электрон переходит на более высокий энергетический уровень):

Chl + hν → Chl*.

Энергия возбужденной молекулы хлорофилла Chl* передается молекулам соседних пигментов, которые, в свою очередь, могут передать ее другим молекулам светособирающей антенны:

Chl* + Chl → Chl + Chl*.

Энергия возбуждения может, таким образом, мигрировать по пигментной матрице до тех пор, пока возбуждение в конечном итоге не попадет на фотореакционный центр P (схематическое изображение этого процесса показано на рис. 2):

Chl* + P → Chl + P*.

Заметим, что продолжительность существования молекул хлорофилла и других пигментов в возбужденном состоянии очень мала, τ ≈ 10 –10 –10 –9 с. Поэтому существует определенная вероятность того, что на пути к реакционному центру P энергия таких короткоживущих возбужденных состояний пигментов может бесполезно потеряться – рассеяться в тепло или выделиться в виде кванта света (явление флуоресценции). В действительности, однако, эффективность миграции энергии к фотосинтетическому реакционному центру очень велика. В том случае когда реакционный центр находится в активном состоянии, вероятность потери энергии составляет, как правило, не более 10–15%. Такая высокая эффективность использования энергии солнечного света обусловлена тем, что светособирающая антенна представляет собой высокоупорядоченную структуру, обеспечивающую очень хорошее взаимодействие пигментов друг с другом. Благодаря этому достигается высокая скорость переноса энергии возбуждения от молекул, поглощающих свет, к фотореакционному центру. Среднее время «перескока» энергии возбуждения от одного пигмента к другому, как правило, составляет τ ≈ 10 –12 –10 –11 с. Общее время миграции возбуждения к реакционному центру обычно не превышает 10 –10 –10 –9 с.

Фотохимический реакционный центр (перенос электрона, стабилизация разделенных зарядов)

Современным представлениям о строении реакционного центра и механизмах первичных стадий фотосинтеза предшествовали работы А.А. Красновского, открывшего, что в присутствии доноров и акцепторов электрона возбужденные светом молекулы хлорофилла способны обратимо восстанавливаться (принимать электрон) и окисляться (отдавать электрон). Впоследствии Коком, Виттом и Дюйзенсом у растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий были обнаружены особые пигменты хлорофилловой природы, названные реакционными центрами, которые окисляются при действии света и являются, по сути дела, первичными донорами электрона при фотосинтезе.

Фотохимический реакционный центр P представляет собой особую пару (димер) молекул хлорофилла, которые выполняют роль ловушки энергии возбуждения, блуждающего по пигментной матрице светособирающей антенны (рис. 2). Подобно тому как жидкость стекает со стенок широкой воронки к ее узкому горлышку, к реакционному центру направляется энергия света, поглощаемого всеми пигментами светособирающей антенны. Возбуждение реакционного центра инициирует цепь дальнейших превращений энергии света при фотосинтезе.

Последовательность процессов, происходящих после возбуждения реакционного центра P, и диаграмма соответствующих изменений энергии фотосистемы схематически изображены на рис. 3.

Наряду с димером хлорофилла Р в фотосинтетический комплекс входят молекулы первичного и вторичного акцепторов электрона, которые мы условно обозначим символами A и B, а также первичный донор электрона – молекула D. Возбужденный реакционный центр P* обладает низким сродством к электрону и поэтому он с легкостью отдает его находящемуся рядом с ним первичному акцептору электрона A:

D(P*A)B → D(P + A –)B.

Таким образом, в результате очень быстрого (т ≈10 –12 с) переноса электрона от P* к A реализуется второй принципиально важный этап преобразования солнечной энергии при фотосинтезе – разделение зарядов в реакционном центре. При этом образуются сильный восстановитель А – (донор электрона) и сильный окислитель P + (акцептор электрона).

Молекулы P + и А – расположены в мембране асимметрично: в хлоропластах реакционный центр P + находится ближе к поверхности мембраны, обращенной внутрь тилакоида, а акцептор А – расположен ближе к внешней стороне. Поэтому в результате фотоиндуцированного разделения зарядов на мембране возникает разность электрических потенциалов . Индуцированное светом разделение зарядов в реакционном центре подобно генерации разности электрических потенциалов в обычном фотоэлементе. Следует, однако, подчеркнуть, что, в отличие от всех известных и широко используемых в технике фотопреобразователей энергии, эффективность работы фотосинтетических реакционных центров очень высока. КПД разделения зарядов в активных фотосинтетических реакционных центрах, как правило, превышает 90–95% (у лучших образцов фотоэлементов КПД не более 30%).

За счет каких механизмов обеспечивается столь высокая эффективность преобразования энергии в реакционных центрах? Почему электрон, перенесенный на акцептор A, не возвращается обратно к положительно заряженному окисленному центру P + ? Стабилизация разделенных зарядов обеспечивается главным образом за счет вторичных процессов электронного транспорта, следующих за переносом электрона от P* к A. От восстановленного первичного акцептора А – электрон очень быстро (за 10 –10 –10 –9 с) уходит на вторичный акцептор электрона B:

D(P + A –)B → D(P + A)B – .

При этом происходит не только удаление электрона от положительно заряженного реакционного центра P + , но и заметно снижается энергия всей системы (рис. 3). Это означает, что для переноса электрона в обратном направлении (переход B – → A) ему потребуется преодолеть достаточно высокий энергетический барьер ΔE ≈ 0,3–0,4 эВ, где ΔE – разность энергетических уровней для двух состояний системы, при которых электрон находится соответственно на переносчике A или B. По этой причине для возвращения электрона назад, от восстановленной молекулы В – к окисленной молекуле A, ему потребовалось бы гораздо больше времени, чем для прямого перехода A – → B. Иными словами, в прямом направлении электрон переносится гораздо быстрее, чем в обратном. Поэтому после переноса электрона на вторичный акцептор B существенно уменьшается вероятность его возвращения назад и рекомбинации с положительно заряженной «дыркой» P + .

Вторым фактором, способствующим стабилизации разделенных зарядов, служит быстрая нейтрализация окисленного фотореакционного центра P + за счет электрона, поступающего к P + от донора электрона D:

D(P + A)B – → D + (PA)B – .

Получив электрон от молекулы донора D и вернувшись в свое исходное восстановленное состояние P, реакционный центр уже не сможет принять электрон от восстановленных акцепторов, однако теперь он готов к повторному срабатыванию – отдать электрон находящемуся рядом с ним окисленному первичному акцептору A. Такова последовательность событий, происходящих в фотореакционных центрах всех фотосинтезирующих систем.

Цепь электронного транспорта хлоропластов

В хлоропластах высших растений имеются две фотосистемы: фотосистема 1 (ФС1) и фотосистема 2 (ФС2), различающиеся по составу белков, пигментов и оптическим свойствам. Светособирающая антенна ФС1 поглощает свет с длиной волны λ ≤ 700–730 нм, а ФС2 – свет с λ ≤ 680–700 нм. Индуцированное светом окисление реакционных центров ФС1 и ФС2 сопровождается их обесцвечиванием, которое характеризуется изменениями их спектров поглощения при λ ≈ 700 и 680 нм. В соответствии с их оптическими характеристиками реакционные центры ФС1 и ФС2 получили название P 700 и P 680 .

Две фотосистемы связаны между собой посредством цепи электронных переносчиков (рис. 4). ФС2 является источником электронов для ФС1. Инициируемое светом разделение зарядов в фотореакционных центрах P 700 и P 680 обеспечивает перенос электрона от воды, разлагаемой в ФС2, к конечному акцептору электрона – молекуле НАДФ + . Цепь электронного транспорта (ЦЭТ), соединяющая две фотосистемы, в качестве переносчиков электрона включает в себя молекулы пластохинона, отдельный электронтранспортный белковый комплекс (так называемый b/f-комплекс) и водорастворимый белок пластоцианин (P c). Схема, иллюстрирующая взаимное расположение электронтранспортных комплексов в тилакоидной мембране и путь переноса электрона от воды к НАДФ + , показана на рис. 4.

В ФС2 от возбужденного центра Р* 680 электрон переносится сначала на первичный акцептор феофетин (Phe), а затем на молекулу пластохинона Q A , прочно связанную с одним из белков ФС2,

Y(P* 680 Phe)Q A Q B → Y(P + 680 Phe –)Q A Q B →Y(P + 680 Phe)Q A – Q B .

Затем электрон переносится на вторую молекулу пластохинона Q B , а Р 680 получает электрон от первичного донора электрона Y:

Y(P + 680 Phe)Q A – Q B → Y + (P 680 Phe)Q A Q B – .

Молекула пластохинона, химическая формула которой и ее расположение в бислойной липидной мембране показаны на рис. 5, способна принять два электрона. После двукратного срабатывания реакционного центра ФС2 молекула пластохинона Q B получит два электрона:

Q B + 2е – → Q B 2– .

Отрицательно заряженная молекула Q B 2– обладает высоким сродством к ионам водорода, которые она захватывает из стромального пространства. После протонирования восстановленного пластохинона Q B 2– (Q B 2– + 2H + → QH 2) образуется электрически нейтральная форма этой молекулы QH 2 , которая называется пластохинолом (рис. 5). Пластохинол выполняет роль подвижного переносчика двух электронов и двух протонов: покинув ФС2, молекула QH 2 может легко перемещаться внутри тилакоидной мембраны, обеспечивая связь ФС2 с другими электронтранспортными комплексами.

Окисленный реакционный центр ФС2 Р 680 обладает исключительно высоким сродством к электрону, т.е. является очень сильным окислителем. Благодаря этому в ФС2 происходит разложение воды – химически устойчивого соединения. Входящий в состав ФС2 водорасщепляющий комплекс (ВРК) содержит в своем активном центре группу ионов марганца (Mn 2+), которые служат донорами электрона для P 680 . Отдавая электроны окисленному реакционному центру, ионы марганца становятся «накопителями» положительных зарядов, которые непосредственно участвуют в реакции окисления воды. В результате последовательного четырехкратного срабатывания реакционного центра P 680 в Mn-содержащем активном центре ВРК накапливаются четыре сильных окислительных эквивалента (или четыре «дырки») в форме окисленных ионов марганца (Mn 4+), которые, взаимодействуя с двумя молекулами воды, катализируют реакцию разложения воды:

2Mn 4+ + 2H 2 O → 2Mn 2+ + 4H + + O 2 .

Таким образом, после последовательной передачи четырех электронов от ВРК к Р 680 происходит синхронное разложение сразу двух молекул воды, сопровождающееся выделением одной молекулы кислорода и четырех ионов водорода, которые попадают во внутритилакоидное пространство хлоропласта.

Образовавшаяся при функционировании ФС2 молекула пластохинола QH 2 диффундирует внутрь липидного бислоя тилакоидной мембраны к b/f-комплексу (рис. 4 и 5). При столкновении с b/f-комплексом молекула QH 2 связывается с ним, а затем передает ему два электрона. При этом на каждую молекулу пластохинола, окисляемую b/f-комплексом, внутрь тилакоида выделяются два иона водорода. В свою очередь, b/f-комплекс служит донором электрона для пластоцианина (P c) – сравнительно небольшого водорастворимого белка, у которого в состав активного центра входит ион меди (реакции восстановления и окисления пластоцианина сопровождаются изменениями валентности иона меди Cu 2+ + e – ↔ Cu +). Пластоцианин выполняет роль связующего звена между b/f-комплексом и ФС1. Молекула пластоцианина быстро перемещается внутри тилакоида, обеспечивая перенос электрона от b/f-комплекса к ФС1. От восстановленного пластоцианина электрон поступает непосредственно к окисленным реакционным центрам ФС1 – Р 700 + (см. рис. 4). Таким образом, в результате совместного действия ФС1 и ФС2 два электрона от молекулы воды, разлагаемой в ФС2, через цепь электронного транспорта переносятся в конечном итоге на молекулу НАДФ + , обеспечивая образование сильного восстановителя НАДФ Н.

Зачем хлоропластам нужны две фотосистемы? Известно, что фотосинтезирующие бактерии, которые используют в качестве донора электрона для восстановления окисленных реакционных центров различные органические и неорганические соединения (например, Н 2 S), успешно функционируют с одной фотосистемой. Появление двух фотосистем, вероятнее всего, связано с тем, что энергии одного кванта видимого света недостаточно для того, чтобы обеспечить разложение воды и эффективное прохождение электроном всего пути по цепи молекул-переносчиков от воды к НАДФ + . Приблизительно 3 млрд лет назад на Земле появились синезеленые водоросли или цианобактерии, которые приобрели способность использовать воду в качестве источника электронов для восстановления углекислоты. В настоящее время считается, что ФС1 ведет свое происхождение от зеленых бактерий, а ФС2 – от пурпурных бактерий. После того как в ходе эволюционного процесса ФС2 «включилась» в единую цепь переноса электрона вместе с ФС1, стало возможным решить энергетическую проблему – преодолеть довольно большую разницу в окислительно-восстановительных потенциалах пар кислород/вода и НАДФ + /НАДФ Н. Возникновение фотосинтезирующих организмов, способных окислять воду, стало одним из важнейших этапов развития живой природы на Земле. Во-первых, водоросли и зеленые растения, «научившись» окислять воду, овладели неисчерпаемым источником электронов для восстановления НАДФ + . Во-вторых, разлагая воду, они наполнили атмосферу Земли молекулярным кислородом, создав, таким образом, условия для бурного эволюционного развития организмов, энергетика которых связана с аэробным дыханием.

Сопряжение процессов электронного транспорта с переносом протонов и синтезом АТФ в хлоропластах

Перенос электрона по ЦЭТ, как правило, сопровождается понижением энергии. Этот процесс можно уподобить самопроизвольному движению тела по наклонной плоскости. Понижение уровня энергии электрона в ходе его движения вдоль ЦЭТ вовсе не означает, что перенос электрона всегда является энергетически бесполезным процессом. В нормальных условиях функционирования хлоропластов большая часть энергии, выделяющейся в ходе электронного транспорта, не пропадает бесполезно, а используется для работы специального энергопреобразующего комплекса, называемого АТФ-синтазой. Этот комплекс катализирует энергетически невыгодный процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата Ф i (реакция АДФ + Ф i → АТФ + H 2 O). В этой связи принято говорить, что энергодонорные процессы электронного транспорта сопряжены с энергоакцепторными процессами синтеза АТФ.

Важнейшую роль в обеспечении энергетического сопряжения в мембранах тилакоидов, как и во всех остальных энергопреобразующих органеллах (митохондрии, хроматофоры фотосинтезирующих бактерий), играют процессы протонного транспорта. Синтез АТФ тесно связан с переносом через АТФ-синтазу трех протонов из тилакоидов (3H in +) в строму(3Н out +):

АДФ + Ф i + 3H in + → АТФ + Н 2 О + 3Н out + .

Этот процесс становится возможным потому, что вследствие асимметричного расположения переносчиков в мембране функционирование ЦЭТ хлоропластов приводит к накоплению избыточного количества протонов внутри тилакоида: ионы водорода поглощаются снаружи на стадиях восстановления НАДФ + и образования пластохинола и выделяются внутри тилакоидов на стадиях разложения воды и окисления пластохинола (рис. 4). Освещение хлоропластов приводит к существенному (в 100–1000 раз) увеличению концентрации ионов водорода внутри тилакоидов.

Итак, мы рассмотрели цепь событий, в ходе которых энергия солнечного света запасается в форме энергии высокоэнергетичных химических соединений – АТФ и НАДФ Н. Эти продукты световой стадии фотосинтеза используются в темновых стадиях для образования органических соединений (углеводов) из углекислого газа и воды. Основные этапы преобразования энергии, приводящие к образованию АТФ и НАДФ Н, включают в себя следующие процессы: 1) поглощение энергии света пигментами светособирающей антенны; 2) перенос энергии возбуждения к фотореакционному центру; 3) окисление фотореакционного центра и стабилизация разделенных зарядов; 4) перенос электрона по цепи электронного транспорта, образование НАДФ Н; 5) трансмембранный перенос ионов водорода; 6) синтез АТФ.

1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. Т. 1. – М.: Мир, 1994. 2-е изд.
2. Кукушкин А.К., Тихонов А.Н. Лекции по биофизике фотосинтеза растений. – М.: Изд-во МГУ, 1988.
3. Николс Д.Д. Биоэнергетика. Введение в хемиосмотическую теорию. – М.: Мир, 1985.
4. Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. – М.: Наука, 1989.

Задания части С1-С4 Вопрос: Какой хромосомный набор характерен для клеток мякоти иголок и спермиев сосны? Объясните, из каких исходных клеток и в результате какого деления образуются эти клетки.

Ответ: В клетках иголок сосны набор хромосом – 2n; в спермиях сосны – n. Взрослое растение сосны развивается из зиготы (2n). Спермии сосны развиваются из гаплоидных спор (n) путём
митоза.

Вопрос: Проследите путь водорода в световой и темновой стадиях фотосинтеза от момента его образования до синтеза глюкозы.

Ответ: В световой фазе фотосинтеза под действием солнечного света происходит фотолиз воды и образуются ионы водорода. В световой фазе происходит соединение водорода с переносчиком НАДФ + и образование НАДФ 2Н. В темновой фазе водород из НАДФ 2Н используется в реакции восстановления промежуточных соединений, из которых синтезируется глюкоза.

Вопрос: Как происходит преобразование энергии солнечного света в световой и темновой фазах фотосинтеза в энергию химических связей глюкозы? Ответ поясните.

Ответ: В световой фазе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в энергию возбужденных электронов, а затем энергия возбужденных электронов преобразуется в энергию АТФ и НАДФ-Н. В темновой фазе фотосинтеза энергия АТФ и НАДФ-Н преобразуется в энергию химических связей глюкозы.

Вопрос: Какую роль играют электроны молекул хлорофилла в фотосинтезе?

Ответ: Электроны хлорофилла, возбужденные солнечным светом, проходят по электронотранспортным цепям и отдают свою энергию на образование АТФ и НАДФ-Н.

Вопрос: Скорость фотосинтеза зависит от лимитирующих (ограничивающих) факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию углекислого газа, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими для реакций фотосинтеза?

Ответ: Свет необходим для возбуждения хлорофилла, он поставляет энергию для процесса фотосинтеза. Углекислый газ необходим в темновой фазе фотосинтеза, из него синтезируется глюкоза. Изменение температуры ведет к денатурации ферментов, реакции фотосинтеза замедляются.

Вопрос: Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.

Ответ: Если в одной цепи ДНК 300 А, 100 Т, 150 Г и 200 Ц, то в комплементарной ей цепи, соответственно, 300 Т, 100 А, 150 Ц и 200 Г. Следовательно, в двуцепочечной ДНК 400 А, 400 Т, 350 Г и 350 Ц. Если в одной цепи ДНК 300 + 100 +150 + 200 = 750 нуклеотидов, значит там 750 / 3 = 250 триплетов. Следовательно, этот участок ДНК кодирует 250 аминокислот.

Вопрос: В одной молекуле ДНК нуклеодиды 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: Если 24% Т, значит, по принципу комплементарности 24% А. В сумме на А и Т приходится 48%, следовательно, на Г и Ц в сумме приходится 100%-48%=52%. Количество Г равно количеству Ц, 52% / 2 = 26%.

1.Какие экологические факторы способствуют регуляции численности волков в экосистеме?

Ответ:
1) антропогенные: сокращение площади лесов, чрезмерный отстрел;
2) биотические: недостаток корма, конкуренция, распространение заболеваний.

2.Определите тип и фазу деления клетки, изображённой на рисунке. Какие процессы происходят в этой фазе?

Ответ:
1) на рисунке изображена метафаза митоза;
2) нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом;
3) в этой фазе двухроматидные хромосомы выстраиваются в плоскости экватора.

3.Почему вспашка почвы улучшает условия жизни культурных растений?

Ответ:
1)способствует уничтожению сорняков и ослабляет конкуренцию с культурными растениями;
2)способствует снабжению растений водой и минеральными веществами;
3)увеличивает поступление кислорода к корням.

4.Чем природная экосистема отличается от агроэкосистемы?

Ответ:
1)большим биоразнообразием и разнообразием пищевых связей и цепей питания;
2)сбалансированным круговоротом веществ;
3)продолжительными сроками существования.

5.Раскройте механизмы, обеспечивающие постоянство числа и формы хромосом во всех клетках организмов из поколения в поколение?

Ответ:
1)благодаря мейозу образуются гаметы с гаплоидным набором хромосом;
2)при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом, что обеспечивает постоянство хромосомного набора;
3)рост организма происходит за счет митоза, обеспечивающего постоянство числа хромосом в соматических клетках.

6.В чем состоит роль бактерий в круговороте веществ?

Ответ:
1)бактерии-гетеротрофы – редуценты разлагают органические вещества до минеральных, которые усваиваются растениями;
2)бактерии-автотрофы (фото, хемотрофы) – продуценты синтезируют органические вещества из неорганических, обеспечивая круговорот кислорода, углерода, азота и др.

7.Какие признаки характерны для моховидных растений?

Ответ:
2)размножаются мхи как половым, так и бесполым путем с чередованием поколений: полового (гаметофит) и бесполого (спорофит);
3)взрослое растение мха - половое поколение (гаметофит) а коробочка со спорами – бесполое (спорофит);
4)оплодотворение происходит при наличии воды.

8.Белки, как правило, обитают в хвойном лесу и питаются преимущественно семенами ели. Какие биотические факторы могут привести к сокращению численности популяции белок?

9.Известно, что аппарат Гольджи особенно хорошо развит в железистых клетках поджелудочной железы. Объясните почему.

Ответ:
1)в клетках поджелудочной железы синтезируются ферменты, которые накапливаются в полостях аппарата Гольджи;
2)в аппарате Гольджи ферменты упаковываются в виде пузырьков;
3)из аппарата Гольджи ферменты выносятся в проток поджелудочной железы.

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

Ответ:
1)первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот;
2)матрицами для синтеза белка являются одинаковые молекулы иРНК, в которых закодирована одна и та же первичная структура белка.

11.Какие особенности строения характерны для представителей типа Хордовых?

Ответ:
1)внутренний осевой скелет;
2)нервная система в виде трубки на спинной стороне тела;
3)щели в пищеварительной трубке.

12.Клевер произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биотические факторы могут привести к сокращению численности популяции клевера?

Ответ:
1)уменьшение численности шмелей;
2)увеличение численности растительноядных животных;
3)размножение растений конкурентов (злаков и др).

13.Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе – 7,9%, в печени – 18,4%, в сердце – 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохондрий?

Ответ:
1)митохондрии являются энергетическими станциями клетки, в них синтезируются и накапливаются молекулы АТФ;
2)для интенсивной работы сердечной мышцы необходимо много энергии, поэтому содержание митохондрий в ее клетках наиболее высокое;
3)в печени количество митохондрий по сравнению с поджелудочной железой выше, так как в ней идет более интенсивный обмен веществ.

14.Объясните, почему говядину, которая не прошла санитарного контроля, опасно употреблять в пищу в недоваренном или слабо прожаренном виде.

Ответ:
1)в говяжьем мясе могут быть финны бычьего цепня;
2)в пищеварительном канале из финны развивается взрослый червь, и человек становится окончательным хозяином.

15.Назовите органоид растительной клетки, изображенный на рисунке, его структуры, обозначенные цифрами 1-3, и их функции.

Ответ:
1)изображенный органоид – хлоропласт;
2)1 – тилакоиды граны, участвуют в фотосинтезе;
3)2 – ДНК, 3 – рибосомы, участвуют в синтезе собственных белков хлоропласта.

16.Почему бактерии нельзя отнести к эукариотам?

Ответ:
1)в их клетках ядерное вещество представлено одной кольцевой молекулой ДНК и не отделено от цитоплазмы;
2)не имеют митохондрий, комплекса Гольджи, ЭПС;
3)не имеют специализированных половых клеток, отсутствуют мейоз и оплодотворение.

17.Какие изменения биотических факторов могут привести к увеличению численности популяции голого слизня, обитающего в лесу и питающегося преимущественно растениями?

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

Ответ:
1)фотосинтез происходит в незрелых плодах (пока они зеленые), так как в них имеются хлоропласты;
2)по мере созревания хлоропласты превращаются в хромопласты, в которых не происходит фотосинтез.

19.Какие стадии гаметогенеза обозначены на рисунке буквами А, Б и В? Какой набор хромосом имеют клетки на каждой из этих стадий? К развитию каких специализированных клеток ведет этот процесс?

Ответ:
1)А – стадия (зона) размножения (деления), клетки диплоидные;
2)Б – стадия (зона) роста, клетка диплоидная;
3)В - стадия (зона) созревания, клетки гаплоидные, развиваются сперматозоиды.

20.Чем отличаются по строению бактериальные клетки от клеток организмов других царств живой природы? Укажите не менее трех отличий.

Ответ:
1)отсутствует оформленное ядро, ядерная оболочка;
2)отсутствует ряд органоидов: митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи и др.;
3)имеют одну кольцевую хромосому.

21.Почему растения (продуценты) считают начальным звеном круговорота веществ и превращения энергии в экосистеме?

Ответ:
1)создают органические вещества из неорганических;
2)аккумулируют солнечную энергию;
3)обеспечивают органическими веществами и энергией организмы других звеньев экосистемы.

22.Какие процессы обеспечивают передвижение воды и минеральных веществ по растению?

Ответ:
1)из корня в листья вода и минеральные вещества передвигаются по сосудам за счет транспирации, в результате которой возникает сосущая сила;
2)восходящему току в растении способствует корневое давление, которое возникает в результате постоянного поступления воды в корень за счет разницы концентрации веществ в клетках и окружающей среде.

23.Рассмотрите изображенные на рисунке клетки. Определите, какими буквами обозначены прокариотическая и эукариотическая клетки. Приведите доказательства своей точки зрения.

Ответ:
1)А – прокариотическая клетка, Б – эукариотическая клетка;
2)клетка на рисунке А не имеет оформленного ядра, ее наследственный материал представлен кольцевой хромосомой;
3)клетка на рисунке Б имеет оформленное ядро и органоиды.

24.В чем проявляется усложнение кровеносной системы земноводных по сравнению с рыбами?

Ответ:
1)сердце становится трехкамерным;
2)появляется второй круг кровообращения;
3)в сердце содержится венозная и смешанная кровь.

25.Почему экосистему смешанного леса считают более устойчивой, чем экосистему елового леса?

Ответ:
1)в смешанном лесу больше видов, чем в еловом;
2)в смешанном лесу цепи питания более длинные и разветвленные, чем в еловом;
3)в смешанном лесу ярусов больше, чем в еловом.

26.Участок молекулы ДНК имеет следующий состав: ГАТГААТАГТГЦТТЦ. Перечислите не менее трех последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

Ответ:
1)произойдет генная мутация – изменится кодон третьей аминокислоты;
2)в белке может произойти замена одной аминокислоты на другую, в результате изменится первичная структура белка;
3)могут измениться все остальные структуры белка, что повлечет появление у организма нового признака.

27.Красные водоросли (багрянки) обитают на большой глубине. Несмотря на это, в их клетках происходит фотосинтез. Объясните, за счет чего происходит фотосинтез, если толща воды поглощает лучи красно – оранжевой части спектра.

Ответ:
1)для фотосинтеза необходимы лучи не только красной, но и синей части спектра;
2)в клетках багрянок содержится красный пигмент, который поглощает лучи синей части спектра, их энергия используется в процессе фотосинтеза.

28.Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
1.Кишечнополостные – это трехслойные многоклеточные животные. 2.Они имеют гастральную или кишечную полость. 3.Кишечная полость включает стрекательные клетки. 4.Кишечнополостные имеют сетчатую (диффузную) нервную систему. 5.Все кишечнополостные – свободноплавающие организмы.

1)1 – кишечнополостные – двухслойные животные;
2)3 – стрекательные клетки содержатся в эктодерме, а не в кишечной полости;
3)5 – среди кишечнополостных есть прикрепленные формы.

29.Каким образом происходит газообмен в лёгких и тканях у млекопитающих? Чем обусловлен этот процесс?

Ответ:
1)в основе газообмена лежит диффузия, которая обусловлена разницей концентрации газов (парциального давления) в воздухе альвеол и в крови;
2)кислород из области высокого давления в альвеолярном воздухе поступает в кровь, а углекислый газ из области высокого давления в крови поступает в альвеолы;
3)в тканях кислород из области высокого давления в капиллярах поступает в межклеточное вещество и далее в клетки органов. Углекислый газ из области высокого давления в межклеточном веществе поступает в кровь.

30.В чем проявляется участие функциональных групп организмов в круговороте веществ в биосфере? Рассмотрите роль каждой из них в круговороте веществ в биосфере.

Ответ:
1)продуценты синтезируют органические вещества из неорганических (углекислого газа, воды, азота, фосфора и других минеральных веществ), выделяют кислород (кроме хемотрофов);
2)консументы (и другие функциональные группы) организмов используют и преобразуют органические вещества, окисляют их в процессе дыхания, поглощая кислород и выделяя углекислый газ и воду;
3)редуценты разлагают органические вещества до неорганических соединений азота, фосфора и др., возвращая их в среду.

31.Участок молекулы ДНК, кодирующей последовательность аминокислот в белке, имеет следующий состав: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-ТТ-Ц-Т-Т-Ц. Объясните, к каким последствиям может привести случайное добавление нуклеотида гуанина (Г) между седьмым и восьмым нуклеотидами.

Ответ:
1)произойдёт генная мутация - могут измениться коды третьей и последующих аминокислот;
2)может измениться первичная структура белка;
3)мутация может привести к появлению нового признака у организма.

32.Какие органы растений повреждают майские жуки на разных стадиях инди-видуального развития?

Ответ:
1)корни растений повреждают личинки;
2)листья деревьев повреждают взрослые жуки.

33.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
1. Плоские черви - это трехслойные животные. 2. К типу Плоские черви относят белую планарию, человеческую аскариду и печеночного сосальщика. 3. Плоские черви имеют вытянутое уплощенное тело. 4. У них хорошо развита нервная система. 5. Плоские черви - раздельнополые животные, откладывают яйца.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - к типу Плоские черви не относят человеческую аскариду, это Круглый червь;
2)4 - у плоских червей нервная система развита слабо;
3)5 - Плоские черви - гермафродиты.

34.Что представляет собой плод? Каково его значение в жизни растений и жи-вотных?

Ответ:
1)плод - генеративный орган покрытосеменных растений;
2)содержит семена, с помощью которых происходит размножение и расселение растений;
3)плоды растений - пища для животных.

35.Большая часть видов птиц улетает на зиму из северных районов, несмотря на их теплокровность. Укажите не менее трёх факторов, которые являются причиной перелётов этих животных.

Ответ:
1)пищевые объекты насекомоядных птиц становятся не доступными для добывания;
2)ледовый покров на водоёмах и снеговой покров на земле лишают пищи растительноядных птиц;
3)изменение продолжительности светового дня.

36.Какое молоко, стерилизованное или свеженадоенное, прокиснет быстрее в одних и тех же условиях? Ответ поясните.

Ответ:
1)быстрее прокиснет свеженадоенное молоко, так как в нем имеются бактерии, вызывающие сбраживание продукта;
2)при стерилизации молока клетки и споры молочнокислых бактерий погибают, и молоко сохраняется дольше.

37.Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.
1. Основные классы типа членистоногих - Ракообразные, Паукообразные и Насекомые. 2. Тело ракообразных и паукообразных расчленено на голову, грудь и брюшко. 3. Тело насекомых состоит из головогруди и брюшка. 4. У паукообразных усиков нет. 5. У насекомых две пары усиков, а у ракообразных одна пара.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 – тело ракообразных и паукообразных состоит из головогруди и брюшка;
2)3 – тело насекомых состоит из головы, груди и брюшка;
3)5 – у насекомых одна пара усиков, а у ракообразных две пары.

38.Докажите, что корневище растения - видоизмененный побег.

Ответ:
1)корневище имеет узлы, в которых находятся рудиментарные листья и почки;
2)на верхушке корневища находится верхушечная почка, определяющая рост побега;
3)от корневища отходят придаточные корни;
4)внутреннее анатомическое строение корневища сходно со стеблем.

39.Для борьбы с насекомыми-вредителями человек применяет химические вещества. Укажите не менее трёх изменений жизни дубравы в случае, если в ней химическим способом будут уничтожены все растительноядные насекомые. Объясните, почему они произойдут.

Ответ:
1)численность насекомоопыляемых растений резко сократится, так как растительноядные насекомые являются опылителями растений;
2)резко сократится численность насекомоядных организмов (консументов ІІ порядка) или они исчезнут из-за нарушения цепей питания;
3)часть химических веществ, которыми уничтожали насекомых, попадет в почву, что приведет к нарушению жизнедеятельности растений, гибели почвенной флоры и фауны, все нарушения могут привести к гибели дубравы.

40.Почему лечение антибиотиками может привести к нарушению функции кишечника? Назовите не менее двух причин.

Ответ:
1)антибиотики убивают полезные бактерии, обитающие в кишечнике человека;
2)нарушаются расщепление клетчатки, всасывание воды и другие процессы.

41.Какая часть листа обозначена на рисунке буквой А и из каких структур она состоит? Какие функции выполняют эти структуры?

1)буквой А обозначен сосудисто-волокнистый пучок (жилка), в состав пучка входят сосуды, ситовидные трубки, механическая ткань;
2)сосуды обеспечивают транспорт воды в листья;
3)ситовидные трубки обеспечивают транспорт органических веществ из листьев в другие органы;
4)клетки механической ткани придают прочность и являются каркасом листа.

42.Каковы характерные признаки царства грибов?

Ответ:
1)тело грибов состоит из нитей – гифов, образующих грибницу;
2)размножаются половым путем и бесполым (спорами, грибницей, почкованием);
3)растут в течение всей жизни;
4)в клетке: оболочка содержит хитиноподобное вещество, запасное питательное вещество – гликоген.

43.В небольшом водоеме, образовавшемся после разлива реки, обнаружены следующие организмы: инфузории-туфельки, дафнии, белые планарии, большой прудовик, циклопы, гидры. Объясните, можно ли этот водоем считать экосистемой. Приведите не менее трех доказательств.

Ответ:
Названный временный водоем нельзя назвать экосистемой, так как в нем:
1)отсутствуют продуценты;
2)отсутствуют редуценты;
3)отсутствует замкнутый круговорот веществ и нарушены цепи питания.

44.Почему под жгут, который накладывают для остановки кровотечения из крупных кровеносных сосудов, кладут записку с указанием времени его наложения?

Ответ:
1)прочитав записку, можно определить, сколько времени прошло после наложения жгута;
2)если через 1-2 часа не удалось доставить больного к врачу, то следует на некоторое время ослабить жгут. Это предупредит омертвление тканей.

45.Назовите структуры спинного мозга, обозначенные на рисунке цифрами 1 и 2, и опишите особенности их строения и функции.

Ответ:
1)1 – серое вещество, образовано телами нейронов;
2)2 – белое вещество, образовано длинными отростками нейронов;
3)серое вещество осуществляет рефлекторную функцию, белое вещество – проводниковую функцию.

46.Какую роль играют слюнные железы в пищеварении у млекопитающих? Укажите не менее трех функций.

Ответ:
1)секрет слюнных желез смачивает и обеззараживает пищу;
2)слюна участвует в формировании пищевого комка;
3)ферменты слюны способствуют расщеплению крахмала.

47.В результате вулканической деятельности в океане образовался остров. Опишите последовательность формирования экосистемы на недавно образовавшемся участке суши. Укажите не менее трех элементов.

Ответ:
1)первыми поселятся микроорганизмы и лишайники, которые обеспечивают образование почвы;
2)на почве поселяются растения, споры или семена которых заносятся ветром или водой;
3)по мере развития растительности в экосистеме появляются животные, в первую очередь членистоногие и птицы.

48.Опытные садоводы вносят удобрения в бороздки, расположенные по краям приствольных кругов плодовых деревьев, а не распределяют их равномерно. Объясните почему.

Ответ:
1)корневая система разрастается, зона всасывания перемещается за верхушкой корня;
2)корни с развитой зоной всасывания – корневыми волосками – находятся по краям приствольных кругов.

49.Какой видоизмененный побег представлен на рисунке? Назовите элементы строения, обозначенные на рисунке цифрами 1, 2, 3, и функции, которые они выполняют.

Ответ:
1)луковица;
2)1 – сочный чешуевидный лист, в котором запасаются питательные вещества и вода;
3)2 – придаточные корни, обеспечивающие поглощение воды и минеральных веществ;
4)3 – почка, обеспечивает рост побега.

50.Каковы особенности строения и жизнедеятельности мхов? Укажите не менее трех элементов.

Ответ:
1)большинство мхов – листостебельные растения, некоторые из них имеют ризоиды;
2)у мхов слабо развита проводящая система;
3)размножаются мхи как половым, так и бесполым способом, с чередованием поколений: полового (гаметофит) и бесполого (спорофит); взрослое растение мха – половое поколение, а коробочка со спорами – бесполое.

51.В результате лесного пожара выгорела часть елового леса. Объясните, как будет происходить его самовосстановление. Укажите не менее трех этапов.

Ответ:
1)первыми развиваются травянистые светолюбивые растения;
2)потом появляются всходы березы, осины, сосны, семена которых попали с помощью ветра, образуется мелколиственный или сосновый лес.
3)под пологом светолюбивых пород развиваются теневыносливые ели, которые впоследствии полностью вытесняют другие деревья.

52.Для установления причины наследственного заболевания исследовали клетки больного и обнаружили изменение длины одной из хромосом. Какой метод исследования позволил установить причину данного заболевания? С каким видом мутации оно связано?

Ответ:
1)причина болезни установлена с помощью цитогенетического метода;
2)заболевание вызвано хромосомной мутацией – утратой или присоединением фрагмента хромосомы.

53.Какой буквой на рисунке обозначена бластула в цикле развития ланцетника. Каковы особенности формирования бластулы?

Ответ:
1)бластула обозначена буквой Г;
2)бластула формируется при дроблении зиготы;
3)размеры бластулы не превышают размеров зиготы.

54.Почему грибы выделяют в особое царство органического мира?

Ответ:
1)тело грибов состоит из тонких ветвящихся нитей - гифов, образующих мицелий, или грибницу;
2)клетки мицелия запасают углеводы в виде гликогена;
3)грибы нельзя отнести к растениям, так как в их клетках нет хлорофилла и хлоропластов; стенка содержит хитин;
4)грибы нельзя отнести к животным, так как они всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, а не заглатывают в виде пищевых комочков.

55.В некоторых лесных биоценозах для защиты куриных птиц проводили массовый отстрел дневных хищных птиц. Объясните, как отразилось это мероприятие на численности куриных.

Ответ:
1)вначале численность куриных возросла, так как были уничтожены их враги (естественно регулирующие численность);
2)затем численность куриных сократилась из-за нехватки корма;
3)возросло число больных и ослабленных особей из-за распространения болезней и отсутствия хищников, что тоже повлияло на снижение численности куриных.

56.Окраска шерсти зайца-беляка изменяется в течение года: зимой заяц белый, а летом серый. Объясните, какой вид изменчивости наблюдается у животного и чем определяется проявление данного признака.

Ответ:
1)у зайца наблюдается проявление модификационной (фенотипической, не-наследственной) изменчивости;
2)проявление данного признака определяется изменением условий среды обитания (температура, длина дня).

57.Назовите стадии эмбрионального развития ланцетника, обозначенные на рисунке буквами А и Б. Раскройте особенности образования каждой из этих стадий.
А Б

Ответ:
1)А - гаструла - стадия двухслойного зародыша;
2)Б - нейрула, имеет зачатки будущей личинки или взрослого организма;
3)гаструла образуется путём впячивания стенки бластулы, а в нейруле закладывается вначале нервная пластинка, которая служит регулятором для закладки остальных систем органов.

58. Назовите основные признаки строения и жизнедеятельности бактерий. Укажите не менее четырёх особенностей.

Ответ:
1)бактерии – доядерные организмы, не имеющие оформленного ядра и многих органоидов;
2)по способу питания бактерии – гетеротрофы и автотрофы;
3)высокая скорость размножения путем деления;
4)анаэробы и аэробы;
5)неблагоприятные условия переживают в состоянии спор.

59.Чем отличается наземно-воздушная среда от водной?

Ответ:
1)содержанием кислорода;
2)различиями в колебаниях температуы (широкая амплитуда колебаний в наземно – воздушной среде);
3)степенью освещенности;
4)плотностью.

Ответ:
1) морская капуста обладает свойством накапливать химический элемент йод;
2)йод необходим для нормальной функции щитовидной железы.

61.Почему клетку инфузории-туфельки считают целостным организмом? Какие органоиды инфузории-туфельки обозначены на рисунке цифрами 1 и 2 и какие функции они выполняют?

Ответ:
1) клетка инфузории выполняет все функции самостоятельного организма: обмен веществ, размножение, раздражимость, адаптация;
2) 1 - малое ядро, участвует в половом процессе;
3) 2 - большое ядро, регулирует процессы жизнедеятельности.

61.Каковы особенности строения и жизнедеятельности грибов? Укажите не менее трех признаков.

62.Объясните, какой вред растениям наносят кислотные дожди. Приведите не менее трех причин.

Ответ:
1)непосредственно повреждают органы и ткани растений;
2)загрязняют почву, уменьшают плодородие;
3)понижают продуктивность растений.

63.Почему при взлете или посадке самолета пассажирам рекомендуют сосать леденцы?

Ответ:
1)быстрое изменение давления при взлете или посадке самолета вызывает неприятные ощущения в среднем ухе, где исходное давление на барабанную перепонку сохраняется дольше;
2)глотательные движения улучшают доступ воздуха к слуховой (евстахиевой) трубе, через которую давление в полости среднего уха выравнивается с давлением в окружающей среде.

64.Чем отличается кровеносная система членистоногих от кровеносной системы кольчатых червей? Укажите не менее трех признаков, которые доказывают эти отличия.

Ответ:
1)у членистоногих кровеносная система незамкнутая, а у кольчатых червей замкнутая;
2)у членистоногих имеется сердце на спинной стороне;
3)у кольчатых червей сердца нет, его функцию выполняет кольцевой сосуд.

65.К какому типу относят животное, изображенное на рисунке? Что обозначено цифрами 1 и 2? Назовите других представителей этого типа.

Ответ:
1)к типу Кишечнополостных;
2)1 – эктодерма, 2 – кишечная полость;
3)коралловые полипы, медузы.

66.В чем проявляются морфологические, физиологические и поведенческие адаптации к температуре среды у теплокровных животных?

Ответ:
1)морфологические: теплоизолирующие покровы, подкожный слой жира, изменение поверхности тела;
2)физиологические: усиление интенсивности испарения пота и влаги при дыхании; сужение или расширение сосудов, изменение уровня обмена веществ;
3)поведенческие: строительство гнезд, нор, изменение суточной и сезонной активности в зависимости от температуры среды.

67.Как осуществляется поступление генетической информации из ядра в рибосому?

Ответ:
1)синтез иРНК происходит в ядре в соответствии с принципом комплементарности;
2)иРНК – копия участка ДНК, содержащая информацию о первичной структуре белка, перемещается из ядра к рибосоме.

68.В чем проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трех признаков.

Ответ:
1)у папоротников появились корни;
2)у папоротников, в отличие от мхов, сформировалась развитая проводящая ткань;
3)в цикле развития папоротников бесполое поколение (спорофит) преобладает над половым (гаметофитом), который представлен заростком.

69.Назовите зародышевый листок позвоночного животного, обозначенный на рисунке цифрой 3. Какой тип ткани и какие органы формируются из него.

Ответ:
1)зародышевый листок – энтодерма;
2ткань эпителиальная (эпителий кишечника и органов дыхания);
3)органы: кишечник, пищеварительные железы, органы дыхания, некоторые железы внутренней секреции.

70.Какую роль играют птицы в биоценозе леса? Приведите не менее трёх примеров.

Ответ:
1)регулируют численность растений (распространяют плоды и семена);
2) регулируют численность насекомых, мелких грызунов;
3)служат пищей для хищников;
4)удобряют почву.

71.В чём проявляется защитная роль лейкоцитов в организме человека?

Ответ:
1)лейкоциты способны к фагоцитозу – пожиранию и перевариванию белков, микроорганизмов, отмерших клеток;
2)лейкоциты принимают участие в выработке антител, которые нейтрализуют определенные антигены.

72.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
Согласно хромосомной теории наследственности:
1. Гены располагаются в хромосомах в линейном порядке. 2. Каждый занимает определенное место - аллель. 3. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления. 4. Число групп сцепления определяется диплоидным бором хромосом. 5. Нарушение сцепления генов происходит в процессе конъюгации хромосом в профазе мейоза.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - место расположения гена - локус;
2)4 - число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом;
3)5 - нарушение сцепления генов происходит при кроссинговере.

73.Почему зелёную эвглену одни учёные относят к растениям, а другие - к животным? Укажите не менее трёх причин.

Ответ:
1)способна к гетеротрофному питанию, как все животные;
2)способна к активному движению в поисках пищи, как все животные;
3)содержит в клетке хлорофилл и способна к автотрофному питанию, как растения.

74.Какие процессы происходят на этапах энергетического обмена?

Ответ:
1)на подготовительном этапе сложные органические вещества расщепляются до менее сложных (биополимеры - до мономеров), энергия рассеивается в виде тепла;
2)в процессе гликолиза глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты (или молочной кислоты, или спирта) и синтезируется 2 молекулы АТФ;
3)на кислородном этапе пировиноградная кислота (пируват) расщепляется до углекислого газа и воды и синтезируется 36 молекул АТФ.

75.В образовавшейся на теле человека ране кровотечение со временем приоста-навливается, однако может возникнуть нагноение. Объясните, какими свойствами крови это обусловлено.

Ответ:
1)кровотечение приостанавливается благодаря свёртыванию крови и образованию тромба;
2)нагноение обусловлено накоплением отмерших лейкоцитов, осуществивших фагоцитоз.

76.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их. Укажите номера пред-ложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - мономерами белков являются аминокислоты;
3)6- в состав рибосом входят молекулы рРНК, а не тРНК.

77.Что такое близорукость? В какой части глаза фокусируется изображение у близорукого человека? Чем различаются врождённая и приобретённая формы близорукости?

Ответ:
1)близорукость - это заболевание органов зрения, при котором человек плохо различает удалённые предметы;
2)у близорукого человека изображение предметов возникает перед сетчаткой;
3)при врождённой близорукости изменяется форма глазного яблока (удлиняется);
4)приобретенная близорукость связана с изменением (увеличением) кривизны хрусталика.

78.Чем отличается скелет головы человека от скелета головы человекообразных обезьян? Укажите не менее четырёх отличий.

Ответ:
1)преобладание мозгового отдела черепа над лицевым;
2)уменьшение челюстного аппарата;
3)наличие подбородочного выступа на нижней челюсти;
4)уменьшение надбровных дуг.

79.Почему объём мочи, выделяемой телом человека за сутки, не равен объём выпитой за это же время жидкости?

Ответ:
1)часть воды используется организмом или образуется в процессах обмена веществ;
2)часть воды испаряется через органы дыхания и потовые железы.

80.Найдите ошибки в приведенном тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.
1. Животные - это гетеротрофные организмы, они питаются готовыми органическими веществами. 2. Различают одноклеточных и многоклеточных животных. 3. Все многоклеточные животные имеют двустороннюю симметрию тела. 4. У большинства из них развиты различные органы передвижения. 5. Кровеносную систему имеют только членистоногие и хордовые. 6. Постэмбриональное развитие у всех многоклеточных животных прямое.

Ошибки допущены в предложениях:
1) 3 - двусторонюю симметрию тела имеют не все многоклеточные животные; например, у кишечнополостных она лучевая (радиальная);
2) 5 - кровеносная система имеется также у кольчатых червей и моллюсков;
3) 6 - прямое постэмбриональное развитие присуще не всем многоклеточным животным.

81.Какое значение имеет кровь в жизнедеятельности человека?

Ответ:
1)выполняет транспортную функцию: доставка кислорода и питательных веществ к тканям и клеткам, удаление углекислого газа и продуктов обмена;
2)выполняет защитную функцию благодаря деятельности лейкоцитов и антител;
3)участвует в гуморальной регуляции жизнедеятельности организма.

82.Используйте сведения о ранних стадиях эмбриогенеза (зиготе, бластуле, гаструле) для подтверждения последовательности развития животного мира.

Ответ:
1) стадия зиготы соответствует одноклеточному организму;
2) стадия бластулы, где клетки не дифференцированы, сходна с колониальными формами;
3) зародыш на стадии гаструлы соответствует строению кишечнополостного (гидры).

83.Введение в вену больших доз лекарственных препаратов сопровождается их разбавлением физиологическим раствором (0,9% раствором NaCl). Поясните почему.

Ответ:
1) введение больших доз препаратов без разбавления может вызвать резкое изменение состава крови и необратимые явления;
2) концентрация физиологического раствора (0,9% раствор NaCl) соответствует концентрации солей в плазме крови и не вызывает гибели клеток крови.

84.Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их, укажите номера пред-ложений, в которых они сделаны, запишите эти предложения без ошибок.
1. Животные типа членистоногих имеют наружный хитиновый покров и членистые конечности. 2. Тело у их большинства состоит из трёх отделов: головы, груди и брюшка. 3. Все членистоногие имеют по одной паре усиков. 4. Глаза у них сложные (фасеточные). 5. Кровеносная система у насекомых замкнутая.

Ошибки допущены в предложениях:
1)3 - по одной паре усиков имеют не все членистоногие (у паукообразных их нет, а у ракообразных - по две пары);
2)4 - не все членистоногие имеют сложные (фасеточные) глаза: у паукообразных они простые или отсутствуют, у насекомых наряду со сложными глазами могут быть простые;
3)5 - кровеносная система у членистоногих незамкнутая.

85.Каковы функции пищеварительной системы человека?

Ответ:
1)механическая обработка пищи;
2)химическая обработка пищи;
3)передвижение пищи и удаление непереваренных остатков;
4)всасывание питательных веществ, минеральных солей и воды в кровь и лимфу.

86.Чем характеризуется биологический прогресс у цветковых растений? Укажите не менее трёх признаков.

Ответ:
1)большим разнообразием популяций и видов;
2)широким расселением на земном шаре;
3)приспособленностью к жизни в разных экологических условиях.

87.Почему пищу надо тщательно пережёвывать?

Ответ:
1)хорошо пережёванная пища быстрее пропитывается слюной в ротовой полости и начинает перевариваться;
2)хорошо пережёванная пища быстрее пропитывается пищеварительными соками в желудке и кишечнике и поэтому легче переваривается.

88.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.
1.Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительное время населяющих общую территорию.2.Разные популяции одного и того же вида относительно изолированы друг от друга, и их особи не скрещиваются между собой. 3. Генофонд всех популяций одного вида одинаков. 4. Популяция является элементарной единицей эволюции. 5. Группа лягушек одного вида, живущих в глубокой луже в течение одного лета, представляет собой популяцию.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - популяции одного вида частично изолированы, но особи разных популяций могут скрещиваться;
2)3 - генофонды разных популяций одного вида отличаются;
3)5 - группа лягушек не является популяцией, так как группа особей одного вида считается популяцией, если она на протяжении большого числа поколений занимает одно и то же пространство.

Ответ:
1)летом у человека усиливается потоотделение;
2)с потом из организма выводятся минеральные соли;
3)подсоленная вода восстанавливает нормальный водно-солевой баланс между тканями и внутренней средой организма.

90.Чем доказывается принадлежность человека к классу млекопитающих?

Ответ:
1)сходством строения систем органов;
2)наличием волосяного покрова;
3)развитием зародыша в матке;
4)выкармливанием потомства молоком, заботой о потомстве.

91.Какие процессы поддерживают постоянство химического состава плазмы крови человека?

Ответ:
1)процессы в буферных системах поддерживают реакцию среды (рН) на постоянном уровне;
2)осуществляется нейрогуморальная регуляция химического состава плазмы.

92.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.
1.Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей разных видов, длительное время населяющих общую территорию.2.Основными групповыми характеристиками популяции являются численность, плотность, возрастная, половая и пространственная структуры. 3. Совокупность всех генов популяции называется генофондом. 4. Популяция является структурной единицей живой природы. 5. Численность популяций, всегда стабильна.

Ошибки допущены в предложениях:
1)1 - популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительное время населяющих общую территорию популяции;
2)4 - популяция является структурной единицей вида;
3)5 - численность популяций может изменяться в разные сезоны и годы.

93.Какие структуры покровов тела обеспечивают защиту организма человека от воздействия температурных факторов среды? Объясните их роль.

Ответ:
1)подкожная жировая клетчатка предохраняет организм от охлаждения;
2)потовые железы образуют пот, который при испарении защищает от перегревания;
3)волосы на голове защищают организм от охлаждения и перегревания;
4)изменение просвета капилляров кожи регулирует теплоотдачу.

94.Приведите не менее трёх прогрессивных биологических признаков человека, которые он приобрел в процессе длительной эволюции.

Ответ:
1)увеличение мозга и мозгового отдела черепа;
2)прямохождение и соответствующие изменения в скелете;
3)освобождение и развитие руки, противопоставление большого пальца.

95.Какое деление мейоза сходно с митозом? Объясните, в чём оно выражается и к какому набору хромосом в клетке приводит.

Ответ:
1)сходство с митозом наблюдается во втором делении мейоза;
2)все фазы сходны, к полюсам клетки расходятся сестринские хромосомы (хроматиды);
3)образовавшиеся клетки имеют гаплоидный набор хромосом.

96.Чем отличается артериальное кровотечение от венозного?

Ответ:
1)при артериальном кровотечении кровь алого цвета;
2)бьёт из раны сильной струей, фонтаном.

97.Схема какого процесса, происходящего в организме человека, изображена на рисунке? Что лежит в основе этого процесса и как изменяется в результате состав крови? Ответ поясните.
капилляр

Ответ:
1)на рисунке изображена схема газообмена в лёгких (между лёгочным пузырьком и капилляром крови);
2)в основе газообмена лежит диффузия - проникновение газов из места с большим давлением в место с меньшим давлением;
3)в результате газообмена кровь насыщается кислородом и превращается из венозной (А) в артериальную (Б).

98.Какое воздействие оказывает гиподинамия (низкая двигательная активность) на организм человека?

Ответ:
гиподинамия приводит:
1)к понижению уровня обмена веществ, увеличению жировой ткани, избыточной массе тела;
2)ослаблению скелетных и сердечной мышц, увеличению нагрузки на сердце и снижению выносливости организма;
3)застою венозной крови в нижних конечностях, расширению сосудов, нарушению кровообращения.

(Допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла.)

99.Какие особенности имеют растения, обитающие в засушливых условиях?

Ответ:
1)корневая система растений глубоко проникает в почву, достаёт до грунтовых вод или располагается в поверхностном слое почвы;
2)у некоторых растений вода во время засухи запасается в листьях, стеблях и других органах;
3)листья покрыты восковым налётом, опушены или видоизменены в колючки или иголки.

100.С чем связана необходимость поступления в кровь человека ионов железа? Ответ поясните.

Ответ:
2)эритроциты обеспечивают транспорт кислорода и углекислого газа.

101. По каким сосудам и какая кровь поступает в камеры сердца, обозначенные на рисунке цифрами 3 и 5? С каким кругом кровообращения связана каждая из этих структур сердца?

Ответ:
1)в камеру, обозначенную цифрой 3, поступает венозная кровь из верхней и нижней полых вен;
2)в камеру, обозначенную цифрой 5, поступает артериальная кровь из легочных вен;
3)камера сердца, обозначенная цифрой 3, связана с большим кругом кровообращения;
4)камера сердца, обозначенная цифрой 5, связана с малым кругом кровообращения.

102.Что представляют собой витамины, какова их роль в жизнедеятельности ор-ганизма человека?

Ответ:
1)витамины - биологически активные органические вещества, необходимые в небольших количествах;
2)они входят в состав ферментов, участвуя в обмене веществ;
3)повышают сопротивляемость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды, стимулируют рост, развитие организма, восстановление тканей и клеток.

103.Форма тела бабочки калимы напоминает лист. Как сформировалась подобная форма тела у бабочки?

Ответ:
1)появление у особей разнообразных наследственных изменений;
2)сохранение естественным отбором особей с измененной формой тела;
3)размножение и распространение особей с формой тела, напоминающей лист.

104.Какова природа большинства ферментов и почему они теряют свою активность при повышении уровня радиации?

Ответ:
1)большинство ферментов - белки;
2)под действием радиации происходит денатурация, изменяется структура белка-фермента.

105.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко-торых они сделаны, исправьте их.
1. Растения, как и все живые организмы, питаются, дышат, растут, размножаются. 2. По способу питания растения относят к автотрофным организмам. 3. При дыхании растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. 4. Все растения размножаются семенами. 5. Растения, как и животные, растут только в первые годы жизни.

Ошибки допущены в предложениях:
1)3 - при дыхании растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ;
2)4 - размножаются семенами только цветковые и голосеменные, а водоросли, мхи, папортники - спорами;
3)5 - растения растут в течение всей жизни, имеют неограниченный рост.

106.С чем связана необходимость поступления в кровь человека ионов железа? Ответ поясните.

Ответ:
1)ионы железа входят в состав гемоглобина эритроцитов;
2)гемоглобин эритроцитов обеспечивает транспорт кислорода и углекислого газа, так как способен связываться с этими газами;
3)поступление кислорода необходимо для энергетического обмена клетки, а углекислый газ - его конечный продукт, подлежащий удалению.

107.Объясните, почему людей разных рас относят к одному виду. Приведите не менее трех доказательств.

Ответ:
1)сходство строения, процессов жизнедеятельности, поведения;
2)генетическое единство - одинаковый набор хромосом, их строение;
3)от межрасовых браков появляется потомство, способное к размножению.

108.В древней Индии подозреваемому в преступлении предлагали проглотить горсть сухого риса. Если ему это не удавалось, виновность считалась доказанной. Дайте физиологическое обоснование этого процесса.

Ответ:
1)глотание - сложный рефлекторный акт, который сопровождается слюноотделением и раздражением корня языка;
2)при сильном волнении резко тормозится слюноотделение, во рту становится сухо, и глотательный рефлекс не возникает.

109.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, объясните их.
1. В состав пищевой цепи биогеоценоза входят продуценты, консументы и редуценты. 2. Первым звеном пищевой цепи являются консументы. 3. У консументов на свету накапливается энергия, усвоенная в процессе фотосинтез. 4. В темновой фазе фотосинтеза выделяется кислород. 5. Редуценты способствуют освобождению энергии, накопленной консументами и продуцентами.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - первым звеном являются продуценты;
2)3 - консументы не способны к фотосинтезу;
3)4 - кислород выделяется в световой фазе фотосинтеза.

110.Каковы причины малокровия у человека? Укажите не менее трёх возможных причин.

Ответ:
1)большие кровопотери;
2)неполноценное питание (недостаток железа и витаминов и др.);
3)нарушение образования эритроцитов в кроветворных органах.

111.Муха-осовидка сходна по окраске и форме тела с осой. Назовите тип ее защитного приспособления, объясните его значение и относительный характер приспособленности.

Ответ:
1)тип приспособления - мимикрия, подражание окраски и формы тела незащищенного животного защищенному;
2)сходство с осой предупреждает возможного хищника об опасности быть ужаленным;
3)муха становится добычей молодых птиц, у которых еще не выработался рефлекс на осу.

112.Составьте пищевую цепь, используя все названные ниже объекты: перегной, паук-крестовик, ястреб, большая синица, комнатная муха. Определите консументов третьего порядка в составленной цепи.

Ответ:
1)перегной -> комнатная муха -> паук-крестовик ->большая синица ->ястреб;
2)консумент третьего порядка - большая синица.

113.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко-торых сделаны ошибки, исправьте их.
1. Кольчатые черви - это наиболее высокоорганизованные животные среза других типов червей. 2. Кольчатые черви имеют незамкнутую кровеносную систему. 3. Тело кольчатого червя состоит из одинаковых члеников. 4. Полость тела у кольчатых червей отсутствует. 5. Нервная система кольчатых червей представлена окологлоточным кольцом и спинной нервной цепочкой.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - Кольчатые черви имеют замкнутую кровеносную систему;
2)4 - Кольчатые черви имеют полость тела;
3)5 - нервная цепочка расположена на брюшной стороне тела.

114.Назовите не менее трёх ароморфозов у наземных растений, которые позволили им первыми освоить сушу. Ответ обоснуйте.

Ответ:
1)возникновение покровной ткани - эпидермиса с устьицами, - способствующей защите от испарения;
2)появление проводящей системы, обеспечивающей транспорт веществ;
3)развитие механической ткани, выполняющей опорную функцию.

115.Объясните, с чем связано большое разнообразие сумчатых млекопитающих в Австралии и отсутствие их на других континентах.

Ответ:
1)Австралия отделилась от других материков в период расцвета сумчатых до появления плацентарных животных (географическая изоляция);
2)природные условия Австралии способствовали дивергенции признаков сумчатых и активному видообразованию;
3)на других континентах сумчатые были вытеснены плацентарными млекопитающими.

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

Ответ:
1)если в результате замены нуклеотида возникает другой кодон, кодирующий ту же аминокислоту;
2)если кодон, образовавшийся в результате замены нуклеотида, кодирует другую аминокислоту, но со сходными химическими свойствами, не изменяющую структуру белка;
3)если изменения нуклеотидов произойдут в межгенных или нефункционирующих участках ДНК.

117.Почему отношения между щукой и окунем в экосистеме реки считают кон-курентными?

Ответ:
1)являются хищниками, питаются сходной пищей;
2)обитают в одном водоёме, нуждаются в сходных условиях для жизни, взаимно угнетают друг друга.

118.Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в ко-торых сделаны ошибки, исправьте их.
1. Основные классы типа членистоногих - Ракообразные, Паукообразные и Насекомые. 2. Насекомые имеют четыре пары ног, а паукообразные - три пары. 3. Речной рак имеет простые глаза, а паук-крестовик - сложные. 4. У паукообразных на брюшке расположены паутинные бородавки. 5. Паук-крестовик и майский жук дышат с помощью лёгочных мешков и трахей.

Ошибки допущены в предложениях:
1)2 - насекомые имеют три пары ног, а паукообразные - четыре пары;
2)3 - речной рак имеет сложные глаза, а паук-крестовик - простые;
3)5 - у майского жука нет лёгочных мешков, а имеются только трахеи.

119.Каковы особенности строения и жизнедеятельности шляпочных грибов? Назовите не менее четырех особенностей.

Ответ:
1)имеют грибницу и плодовое тело;
2)размножаются спорами и грибницей;
3)по способу питания - гетеротрофы;
4)большинство образуют микоризу.

120.Какие ароморфозы позволили древним земноводным освоить сушу.

Ответ:
1)появление лёгочного дыхания;
2)формирование расчлененных конечностей;
3)появление трехкамерного сердца и двух кругов кровообращения.

121.Почему численность промысловых растительноядных рыб может резко со-кратиться при уничтожении в водоёме хищных рыб?

Ответ:
1)уничтожение хищников приводит к резкому возрастанию численности растительноядных рыб и усилению конкуренции между ними;
2)большая численность растительноядных рыб способствует уменьшению кормовой базы, распространению среди них различных заболеваний, это приведёт к массовой гибели рыб.

122.Найдите ошибки в приведённом тексте, исправьте их. Укажите номера пред-ложений, в которых сделаны ошибки, объясните их.
1. Большое значение в строении и жизнедеятельности организмов имеют белки. 2. Это биополимеры, мономерами которых являются азотистые основания. 3. Белки входят в состав плазматической мембраны. 4. Многие белки выполняют в клетке ферментативную функцию. 5. В молекулах белка зашифрована наследственная информация о признаках организма. 6. Молекулы белка и тРНК входят в состав рибосом.

ошибки допущены в предложениях:
1) 2 - мономерами белков являются аминокислоты;
2)5 - наследственная информация о признаках организма зашифрована в молекулах ДНК;
3)6 - в состав рибосом входят молекулы рРНК, а не тРНК.

123.По каким признакам царство грибов отличается от царства растений? Назовите не менее трёх признаков.

Ответ:
1)грибы - гетеротрофы, не способны к фотосинтезу;
2)грибы отличаются строением и химическим составом клетки: не имеют хлоропластов, клеточная стенка содержит хитин, запасное питательное вещество - гликоген;
3)тело грибов образовано гифами.

124.В промышленных районах Англии на протяжении XIX-XX веков увеличилось число бабочек берёзовой пяденицы с тёмной окраской крыльев по сравнению со светлой окраской. Объясните это явление с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.

Ответ:
1)в потомстве популяции бабочек рождаются и светлые, и тёмные формы;
2)в загрязненных копотью промышленных районах с потемневших стволов птицами устраняются светлые особи, поэтому через ряд поколений преобладающей формой в популяциях стали бабочки с тёмной окраской;
3)изменение окраски в популяциях бабочек - проявление движущей формы естественного отбора.

125.Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?

Ответ:
1)содержат ДНК, в которой закодирована наследственная информация;
2)способны к самоудвоению за счёт репликации ДНК;
3)способны равномерно распределяться в клетках при делении, обеспечивая преемственность признаков.

126.Зачем человек разводит в специальных лабораториях небольших насекомых из отряда перепончатокрылых – яйцеедов и наездников?

Ответ:
1)эти хищные насекомые откладывают свои яйца в яйца и личинки насекомых вредителей;
2)этим они сокращают численность насекомых – вредителей сельского хозяйства.

127.Почему человек без опасных последствий употребляет в пищу белки в виде мяса, рыбы, яиц, а вводить белки сразу в кровь для питания больных ни в коем случае нельзя?

Ответ:
1)белки в пищеварительном тракте, в желудке, в кислой среде расщепляются до аминокислот ферментами пептидазами;
2)в кровь попадают уже аминокислоты и разносятся к клеткам тканей;
3)введение в кровь чужеродных белков вызовет иммунную реакцию, отторжение, возможна даже гибель больного.

Широко известным является тот факт, что Солнце - это небесное тело (звезда), а солнечная энергия, по сути - результат его жизнедеятельности. Процессы, происходящие на нем, выделяют огромный объем энергии, выбрасывая ее на невероятной скорости в сторону нашей планеты. Использование энергии солнечного света людьми происходит как осознанно, так и неосознанно. Купаясь в лучах Солнца, мы не задумываемся о том, что энергия этой звезды запускает ряд важных процессов в нашем организме (например, вырабатывается витамин D в нашей коже); благодаря ей происходит фотосинтез в растениях; круговорот воды в природе тоже «ее рук дело». Мы воспринимаем это как само собой разумеющееся. Но это только часть роли солнечной энергии в нашей жизни.

Практическое использование солнечной энергии

Самые простые и хорошо знакомые каждому виды использования солнечной энергии - применение ее в современных калькуляторах (на очень компактных солнечных батареях) и для хозяйственных нужд (высушить фрукты, нагреть воду в баке уличного душа на даче). Перемещение нагретого теплом солнца воздуха обеспечивает работу системы вентиляции и дымоходов. Солнечные лучи используются как испаритель для опреснения морской воды. Солнце является одним из главных источников энергии для продолжительной работы спутников, а также аппаратов, используемых для изучения космического пространства. Автомобили, работающие на электрической энергии, все активнее внедряются в нашу жизнь.

Получение и преобразование энергии солнца

Солнечная энергия попадает на нашу планету в виде радиационных волн трех видов: ультрафиолетовых, световых и инфракрасных.

Использование солнечной энергии направлено в первую очередь на получение тепла или электричества. Именно инфракрасные волны, попадая на особую, разработанную учеными поверхность, превращаются в то, что нам требуется.

Так, для извлечения тепла используются коллектор, поглощающий инфракрасные волны, накопитель, аккумулирующий его, и теплообменник, в котором происходит нагрев.

При генерации электрической энергии применяются специальные фотоэлементы. Они поглощают лучи света, а соответствующие установки перерабатывают эти лучи в электричество.

Способы использования солнечной энергии можно разделить в зависимости от типа электростанции по ее переработке. Всего их шесть.

Первые три: башенные (конструкция в виде черной башни с водой внутри и зеркалами вокруг), параболические (напоминают спутниковые антенны с зеркалами внутри), тарельчатые (по виду похожи на дерево из металла с листьями из зеркал). Их можно объединить, так как они имеют одинаковый принцип действия: улавливают некоторый объем света, направляют его на резервуар с жидкостью, которая нагревается и выделяет пар, а он уже в свою очередь используется для производства электроэнергии.

Четвертая - оборудование с фотоэлементами. Наиболее известный тип, поскольку его размеры могут варьироваться в зависимости от потребности. Небольшие солнечные батареи используются для нужд частных домохозяйств, более крупные - для промышленных нужд. Принцип работы заключается в выработки электроэнергии из лучей солнца, поглощаемых фотоэлементом за счет разности потенциалов внутри него.

Пятая - вакуумная. Конструктивно - это участок земли, накрытый круглой стеклянной крышей, внутри которого располагается башня с турбинами у основания. Принцип действия заключается в нагревании земли под этой крышей и появлении за счет разности температур воздушной тяги. Лопасти турбин вращаются и вырабатывают энергию.