Feladatok
1. Feladat: A lebontó folyamatokrók (Szövegkiegészítés)
A lebontó folyamatok elsődleges funkciója a szervezetben a nagy energiatartalmú (1) molekulák lebontása, és a folyamatok során felszabaduló (2) hasznosítása. Ezenkívül lebontás bekövetkezhet olyan esetekben is, amikor a sejtnek a folyamat során keletkező kisebb szerves molekulákra van szüksége, amelyek más anyagcsereutakra rendeződve felépítő folyamatok kiindulási anyagai lesznek. A lebontási folyamatok ennek megfelelően kémiai szempontból (3) folyamatok. Mindez úgy történik, hogy a szerves molekuláról (4) atomok távoznak megfelelő enzimek (4) átvitő (5) enzimjeinek a segítségével. A (4) átvitő enzimek ezzel (6) állapotba jutnak. A (6) (5) enzimek a (4) atomokat (7) részecskék formájában adják le.
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 263.o.
2. Feladat: Az erjedés
Rövid válasz
1. Milyen nagy vegyületcsoportba tartozik a végső elektronfelvevő („végtermék”) valamennyi erjedési folyamatban?
Táblázatos feladat
Helyettesítsd a számokat az alábbi fogalmakkal! Van olyan fogalom, amelyik két számhoz is tartozik.
clostridiumok, alkoholos erjedés, tejcukor, exetsavas erjedés, etilalkohol, tejsav, vajsavas erjedés, szőlőcukor, ecetsav
| Erjedési típus | Kiindulási anyag | A végtermék neve | Az élőlény neve |
| Tejsavas erjedés | 2. | 3. | Lactobacillusok, strapticiccus lactis |
| 4. | 5. | 6. | Élesztőgombák |
| 7. | 8. | 9. | Bacterium aceti |
| 10. | Cellulóz vagy pektin | Vajsav | 11. |
Rövid válasz
12. Miért „megy össze” a megsavanyodó tej?
13. A táblázatban szereplő folyamatok közül melyik megy végbe az ember vázizomzatában is?
14. Milyen körülmények között jellemző ez az ember vázizomzatára?
15. Melyik, a táblázatban szerplő, hagyományosan erjedésnek nevezett folyamat nem valódi erjedés? Miért nem tekinthető annak?
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 263-264.o.
3. Feladat: A rothadás és korhadás (Szövegelemzés)
„A rothadás gyűjtőfogalom, amelnyek során különböző fakultatív anaerobionta (régebbi elnevezéssel anaerob) baktériumok, nyálkagombák vagy valódi gombák nitrogéntartalmú szerves vegyületeket bontanak le. A végtermékek kis relatív atomtömegű, gázhalmazállapotú vegyületek (ammónia, metán) vagy elemi gázok (hidrogén, nitrogén). A felszabaduló és a lebontó szervezetek által hasznosított energia nagysága a folyamattól függ. Ugyanezek a szervezetek oxigén jelenlétében is képesek a szerves anyagok lebontására. Ez a korhadás.”
Rövid válasz
1. Miért fakultatív anaerobionta szervezetek az idézetben szereplők?
2. Nevezz meg legalább két olyan élőlénycsoportot, amelybe ilyen szervezetek tartoznak!
3. Milyen energiatartalmúak a keletkező vegyületek a kiindulási vegyületekhez képest?
4. Mi az alapvető különbség a rothadás és a korhadás között?
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 264.o.
4. Feladat: A sejtlégzés szakaszai
Összetett választás
1. Melyek a sejtlégzés szakaszai?
A. Fotolízis
B. Terminális oxidáció
C. Calvin-ciklus
D. Glükolízis
E. Citrátkör
Egyszerű választás
2. Milyen formában lépnek be a táplálokkal felvett szénhidrátok a sejtlégzés folyamatába?
A. Szacharóz
B. Glükóz
C. Fruktóz
D. Maltóz
E. Ribóz
3. Milyen formában lépnek be a táplálékkal felvett neutrális zsírok a sejtlégzés folyamatába?
A. Glicerin
B. Zsírsav
C. Glicerid
D. Glicerin és zsírsav
E. Észter
4. Milyen formában lépnek be a táplálékkal felvett fehérjék a sejtlégzés folyamatába?
A. Aminosav
B. Peptid
C. Fehérje
D. Polipeptid
E. Poliamid
Összetett asszociáció
A. Glükolízis
B. Citrátkör
C. Terminális oxidáció
D. Mindhárom
E. Egyik sem
5. benne keletkezik a kilágzási szén-dioxid többsége
6. enzimek működése nélkül is végbemegy
7. benne a molekulák energiafelvétellel aktivált állapotba kerülnek
8. fontos szerepet játszanak benne a vastartalmú enzimek
9. enzimek működése nélkül nem megy végbe
10. színhelye a mitokondrium alapállománya
11. oxidációs lépéseket tartalmaz
12. oxigénmentes körülmények között is végbemegy
13. a belépő vegyület (egyebek közt) NADPH
14. ebben a folyamatban keletkezik az ATP túlnyomó többsége
15. színhelye a mitokondrium külső membránja
16. a belépő molekulát oxálecetsav veszi fel
17. folyamata során redukció is történik
18. színhelye a sejt citoplazmája
19. színhelye a mitokondrium belső membránja
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 264-265.o.
5. Feladat: A Glükolízis
A glükolízist Louis Pasteur (1822-1895) vizsgálta először élesztő- és baktériumtenyészetekben. Később több kutatócsoport is foglalkozott vele. A folyamatot az 1940-es évekre már teljesen tisztázták.
Egyszerű választás
1. Melyik sorrend írja le helyesen a glükolízis lépéseit?
A. Glükóz, fruktóz-1,6-difoszfát, glükóz-6-foszfát
B. Glükóz-1,6-difoszfát, glükóz-6-foszfát, glükóz
C. Glükóz-6-foszfát, glükóz-1,6-difoszfát, glükóz
D. Glükóz-6-foszfát, glükóz, glükóz-1,6-difoszfát
E. Glükóz, glükóz-6-foszfát, furktóz-1,6-difoszfát
Ábraelemzés
2. Nevezd meg az alábbi vegyületeket!
3. Állítsd őket energiatartalmuk szerint csökkenő sorrendbe!
Rövid válasz
4. Melyik vegyület a glükolízis végterméke, amely elegendő rendelkezésre álló oxigén esetén
átalakulva továbbkerül a lebontási folyamatok glükolízist követő lépésébe?
Egyszerű választás
5. Az átalakulását követően milyen formában lép tovább ez a vegyület?
A. CH3-
B. CH3-COOH-
C. CH3-COO-
D. CH3-CO
E. CH2-
6. Mi szállítja át ezt a terméket a glükolízis színhelyéről a további folyamatok helyszínére?
A. NAD
B. NADP
C. NADH
D. NADPH
E. Koenzim-A
Szövegkiegészítés
A glükolízis energiamérlege
A glükolízis első és harmadik lépésében egy-egy (7) használódik fel, míg a hetedik és tizedik lépésében egy-egy (7) keletkezik. Mivel a 4. lépésben egy (8)-ból két (9) keletkezik, és mindkettő (10) alakul, 22 (7) keletkezik, azaz a glükolízis nettó nyeresége 2(11) kJ.
Igaz-hamis állítások
12. A neutrális zsírokból származó glicerinmolekulák közvetlenül belépnek a glükolízisbe.
13. A neutrális zsírokból származó zsírsavak szénhidrogénláncáról kettesével acetilcsoportok hasadnak le.
14. A zsírsavak szénhidrogénláncából származó acetilcsoportok a glükolízis folyamatába lépnek be.
15. Az eloxidálódó fehérjemolekulák első lépésként aminocsoportjaikat vesztik el a lebontási folyamatban.
16. Az aminosavakból származó nitrogénmentes szénláncok acetilcsoporttá alakulnak.
17. A lebomló nukleinvegyületekből és aminosavakból származó nitrogének karbamid vagy húgysav formájábank iürülnek vagy újrafelhasználódnak.
Szövegkiegészítés
A glükolízis egyenlete
(18) + 2 P + 2 ADP + (19) = (20) C3H4O3 + (21) + 2 NADH + (22)
A sejtek neutrális zsírokat és fehérjéket is le tudnak bontani energianyerés céljából.
Egyszerű válaszás
23. Mi történik a neutrális zsírból származó glicerinnel a lebontása során?
A. Acetil-csoporttá alakul
B. Glicerinsav-foszfát formájában belép a glükolízisbe
C. Piroszőlősav formájában belép a glikolízisbe
D. Tejsavvá alakul és erjedés során bomlik le
E. Piroszőlősavvá alakul és erjedés során bomlik le
24. Mi történik a zsírsavlánccal?
A. Lépésenként acetil-csoportokká alakul
B. Lépésenként glicerinsav-foszfátokká alakulva belép a glükolízisbe
C. Lépésenként piroszőlősavak formájában belép a glükolízisbe
D. Lépésenként tejsavakká alakul és erjedés során bomlik le
E. Lépésenként piroszőlősavvá alakul és erjedés során bomlik le
Az aminosavak szénlánca a zsírokhoz hasonlóan bomlik le.
Összetett választás
25. Mi lehet az aminosavak aminocsoportjának a sorsa?
A. Dezaminálódik és felépítő folyamatokba kerül
B. Transzaminálódik és felépítő folyamatokba kerül
C. Ammóniává alakul a sejtekben
D. Húgysavvá alakul a sejtekben
E. Karbamiddá alakul a sejtekben
F. Nitritekké alakul a sejtekben
G. Nitrátokká alakul a sejtekben
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 265-268.o.
6. Feladat: A citromsavciklus
Szövegelemzés
A citromsavsiklus vagy citrátkör, másik ismert nevén Szent-Györgyi-Kerbs-ciklus nevében Szent-Györgyi Albert magyar biokémikus nevét őrzi. 1937-ben a biológiai oxidáció mechanizmusának kutatásáért, az abban elért eredményeiért (beleértve a C-vitamin szerepét is) orvosi Nobel-díjat kapott. Hans Adolf Krebs német származású biokémikus fő kutatási területe az intermedier anyagcsere volt. 1953-ban ő is Nobel-díjat kapott.
Rövid válasz
1. Milyen kifejezéssel helyettesítenéd az intermedier anyagcsere fogalmát a szövegben?
2. Miért nevezzük citrátkörnek a Szent-Györgyi-Krebs-ciklust?
3. Miért tekinthető körfolyamatnak a lebontó anyagcserének ez a szakasza?
Ábraelemzés
4. Nevezd meg a vegyületeket!
Összetett választás
5. Melyik vegyületek keletkeznek „végtermékként” a citrátkörben?
A. Szén-dioxid
B. Víz
C. Redukált NADP+
D. Oxidált NAD+
E. Koenzim-A
F. Hidroxil-csoport
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 268.o.
7. Feladat: A terminális oxidáció
Szövegelemzés
A biokémiai kutatásokban a XX. Században központi szerepet játszott a biológiai oxidáció folyamatainak tanulmányozása. A citokórmok szerepére Otto Heinrich Warburg hívta fel először a figyelemt a növényi szövetek és sejtszuszpenziók légzésének vizsgálatát követően. 1910-ben fedezik fel a dehidrogenáz enzimeket, majd Heinrich Otto Wieland német kémikus tételezte fel először, hogy a biológiai oxidáció kulcslépése a hidrogénatomok dehidrogenáz enzimek által történő aktiválása. Az ATP központi szerepét a sejtek energiaforgalmában a 30-as évek végén ismerték fel.
Rövid válasz
1. Kémiailag milyen vegyületek a citokrómok?
2. Mi a különbség a szövettenyészetek és a sejtszuszpenziók között?
3. Milyen működést látnak el a dehidrogenáz enzimek?
4. Milyen koenzimeket tartalmazhatnak a dehidrogenáz enzimek? Írj két példát!
A szubsztrátról származó hidrogének enzimatikus úton egy végső felvevő molekuláre kerülnek.
Egyszerű választás
5. Melyik ez a molekula?
A. Víz
B. Acetil-koenzim-A
C. Citokróm
D. Oxigén
E. NAD+
Igaz-hamis-állítások
6. A terminális oxidációban redukált koenzimek oxidálódáse történik
7. A folyamat egy soklépcsős reakciósor, amelyet egymással kapcsolatban álló enzimek láncolata végez.
8. A reakciósorozat lényege az egyes enzimek oxidálódáse, majd a lánc következő tagja által történő visszaredukálása a kiindulási állapotba.
9. A reakcióenergia egy része a mitokondriumok belső membránjának két oldala közötti töltéskülönbségben jelenik meg.
10. a mitokondriumok belső membránjának két oldala közötti töltéskülönbség a hidrogénionok kiáramlása révén egyenlítődik ki.
11. A membrán protoncsatornái ATP-szintetáz enzimekkel állnak kapcsolatban
Összetett választás
12. Egy glükózmolekula teljes eloxidálódása során hány ATP keletkezik?
A. 30
B. 20
C. 30 vagy 38
D. 36 vagy 38
E. 38 vagy 40
Számítási feladat
13. Hány mól ATP keletkezésével jár a lebontási folyamat, ha egy vázizomszövetben 45 glükóz 90%-a eloxidálódik, a maradék 10% pedig tejsavas erjedés során bomlik le?
FORRÁS: Szerényi Gábor, Nagy biológia feladatgyűjtemény, 268-269.o.
8-9. feladat: emelt érettségi feladatok
10. Feladat: A biológiai oxidáció (Esszéfeladat)
1. Az ábra segítségével mutassa be a biológiai oxidáció fogalmát és folyamatát!
2. Válaszában nevezze meg a számokkal jelölt anyagokat, mennyiségüket 1 mól glükóz lebontására vonatkoztatva! Melyik fontos anyag nincs feltüntetve az ábrán?
3. Térjen ki a folyamatok összesített egyenletére is!
4. Ismertesse a részfolyamatok pontos helyét a sejtben!
FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 47-48.o.
11. Feladat: Az erjedés (Esszéfeladat)
Buchner 1897-ben a következő kísérletet végezte el: Sörélesztőt homokkal kevert, megőrölt. Az őrleményből sajtolással sejtlevet nyert ki, melyet cukorhoz adott. Ennek hatására erjedés indult meg.
1. Mit igazolt Buchner a kísérletével?
2. milyen típusait ismeri az erjedésnek? Mutassa be egyszerűsített egyenletüket!
3. Hol játszódik le minden esetben az erjedés?
4. Milyen gazdasági jelentősége van az erjesztő szervezeteknek?
5. Az alábbi számolási feladatban igazolja, hogy jó légzéstechnikával megéri biológiai oxidációt végezni fermentáció helyett: 150 gramm glükóz lebontása során mennyi ATP-ben raktározott energia nyerhető biológiai oxidációval, ill. tejsavas erjedéssel?
FORRÁS: Sebőkné Orosz Katalin: Biológia érettségi, esszé típusú feladatok, 48-49.o.
Megoldások
1. Feladat
1. szerves, 2. energia, 3. eoxidációs, 4. hidrogén, 5. ko, 6. redukált, 7. elemi
2. Feladat
1. szerves, 2. tejcukor, 3. tejsav, 4. alkoholos erjedés, 5. szőlőcukor, 6. etilalkohol, 7. ecetsavas erjedés, 8. szőlőcukor, 9. ecetsav, 10. vajsavas erjedés, 11. Clostridium-fajok, 12. mert a megsavanyodó tej tejsavtartalma kicsapja a tej fehérjéit, 13. a tejsavas erjedés, 14. oxigénhiányos állapotban, 15. az ecetsavas erjedés, mert oxigén jelenlétében meg végbe
3. Feladat
1. mert ha van elegendő oxigén, aerobok, 2. baktériumok, nálkagombák, 3. energiában szegényebbek, 4. a rothadás oxigénszegény környezetben, a korhadás oxigén jelenléte esetén megy végbe
4. Feladat
1. B, D, F, 2. B, 3. D, 4. A, 5. B, 6. E, 7. A, 8. C, 9. D, 10. B, 11. D, 12.E, 13. E, 14. C, 15. E, 16. B, 17. E, 18. A, 19. C
5. Feladat
1. E, 2. A glicerin-aldehid-foszfát, B. Piroszőlősav, C. Fruktóz-1-6-difoszfát, D. Glicerin-sav-foszfát, E. Glükóz, 3. C>D>E>A>B, 4. piroszőlősav, 5. D, 6. E, 7. ATP, 8. fruktóz-1-6-difoszfát, 9. glicerin-aldehid-foszfát, 10. piroszőlősavvá, 11. 30, 12. I, 13. I, 14. H, 15. I, 16. I ,17. I, 18. C6H12O6, 19. NAD+, 20. 2, 21. ATP, 22. H+, 23. B, 24. A, 25. A, B, E
6. Feladat
1. köztes, 2. mert fontos köztestermék a citromsav, a citromsav sói pedig a citrátok, 3. mert a belépő anyagot oxálecetsav veszi fel és a reakciólépések végén újra oxálecetsav keletkezik, 4. A oxálecetsav, B. Citromsav, 5. A, C
7. Feladat
1. vastartalmú proteidek, 2. a szövettenyészetek szilárd talajzaton, a sejtszuszpenziók folyékony közegben élnek, 3. oxidálnak, 4. NAD+, NADP+, 5. D, 6-11. I, 12. D, 13. 45g = ¼ mol glükóz, ebből 36/4 mól ATP keletkezik 100% esetén, 9×0,9 = 8,1 mol ATP a sejtlégzésből. Az erjedésből 2/4 = 0,5 mol 100% esetén, 0,5×0,1 = 0,05 mol ATP az erjedésből, összesen 8,1 + 0,05 = 8,15 mol ATP
8-9. Feladat
10. Feladat
- A biológiai oxidáció, más néven sejtlégzés, a nagy energiatartalmú szerves molekulák lebontásának az a módja, amelyben az oxidációs lépések sorozatának végén a végső elektron- ill. protonfelvevő az oxigén
- Monoszacharidok lebontása esetén a biológiai oxidáció egyik lehetséges útja a glikolízissel kezdődik, mely a sejtplazmában játszódik le
- A kiindulási anyagot, a glükózt aktiválni kell, ehhez az 1. számmal jelölt ATP-re van sükség, lépésenként 2×1 mólnira
- Az oxidációs folyamat során hidrogén szabadul fel, ami NAD+-ra kerülve NADH+H+ kialakulását eredményezi. Ezt a 2. szám jelöli, ebből az anyagból 2 mól keletkezik
- A glikolízis során energia is szabadul fel, amely ATP szintézisére fordítódik. A keletkezett ATP-t a 6. szám jelöli, 2 mól ATP-haszonnal jár a folyamat
- A glikolízis végére 2 mólnyo piroszőlősav keletkezik, a 3. szám jelöli
- A piroszőlősav továbboxidálása (köztes lépés) a mitokondrium intermembrán terében történik
- 2 mól piroszőlősavól 2 mól szén-dioxid kilépése mellett (amit az ábra nem jelöl) 2 mól acetil-KoA keletkezik, azt a 4. szám jelöli, miközben újabb 2 mól NADH+H+ keletkezik (2. szám)
- A KoA a citromsavciklus helyszínére, a mitokondrium mátrixába szállítja az acetilcsoportot, és átadja az 5. számmal jelölt oxálecetsavnak, melyből a 2 mól acetilcsoportm iatt szintén két mólnyira van szükség
- A citromsavciklus során több lépésben további 4 mólnyi szén-dioxid lép ki (az ábra nem jelöli), miközben 6 mólnyi NADH+H+ (2. szám), 2 mólnyi ATP (6. szám) és 2 mólnyi FADH+H (7. szám) keletkezik az oxálecetsav regenerálódása mellett
- A terminális oxidáció a mitokondrium belső membránjában zajlik
- Az összességében 12 mólnyi redukált kenzim elektron- és protonleadása 6 mólnyi oxigénmolekula jelenlétében (8. szám) 12 mólnyi víz (9. szám) és 34 mól ATP képződését (6. szám) bizotítja
- A kemiozmotikus elmélte szerint, miközben a légzési lánc agjain elvezetődik a légzési oxigén irányába az elektropár, a szállítófehérjék protont juttatnak át a mitokondrium mátrixából az intermembrán térbe
- Az elektronszállító rendszerben protoncsatornák is működnek, a nagyobb protonkoncentrációjú hely (intermembrán tér) felől engednek át protonokat a kisebb koncentrációjú hely (mátrix) felé, mikozben a felszabaduló energiát ATP szintézisére fordítják
- A protonok és az elektronok végül a légzési oxigénre mint végső elektron- és protonfelvevőre kerülnek, így alakul ki a víz
- A biológiai oxidáció során 1 mól glükóz lebontásához felhasznált 6 mólnyi molekulári oxigén 6 mól víz és szén-dioxid és 38 mól ATP kialakulását eredményezi
11. Feladat
- Megdöntötte azt az állítást (Pasteur), hogy az élő sejt süzkséges az erjedéshez, elegendő csak az enzim jelenléte
- Az alkoholos erjesztést élesztőgombák végzik
- Ilyenkor 1 mól glükóz 2 mól etil-alkoholra bomlik 2 mól szén-dioxid felszabadulása mellett, miközben csak 2 mól ATP keletkezik
- A tejsavas erjedést baktériumok végzik, de ilyen a vázizmokban bekövetkező erjedés is
- Ilyenkor 1 mól glükóz 2 mól tejsavra bomlik, miközben 2 mól ATP keletkezik
- Az ecetsavas erjedést is baktériumok végzik
- Szemben az alkoholos és tejsavas erjedéssel, oxigéndús környezetben játszódik le
- 1 mól etil-alkohol 1 mól oxigénmolakula mellett 1 mól ecetsavra és 1 mól vízre bomlik
- A vajsavas erjesztést anaerob vajsavbaktériumok vézik
- 1 mól glükóz vajsavas erjesztésekor 1 mól vajsav, 2 mól szén-dioxid és 2 mól hidrogéngáz képződik
- Az erjedés az erjesztő szervezet sejtplazmájában játszódik le
- A tejipar, a szeszipar, a gyógyszeripar, a szennyvízkezelés, az energetika, a kötlekedés (bioetanol), a takarmány-előállítás hasznosítja az erjesztő szervezeteket
- 1 mól glükóz 180 gramm, biológiai oxidációval történő lebontása 38 mól ATP képződését eredményezi
- 150 gramm glükóz lebonntása 31,66 mól ATP képződését biztosítja
- 1 mól glükóz 180 gramm, tejsavas erjedéssel történő lebontása 2 mól ATP képződését eredményezi
- 150 gramm glükóz lebontása 1,66 mól ATP képződését biztosítja
- Biológiai oxidációval tehát közel 19-szer több energiához juthatunk, mint tejsavas erjedéssel.
Érettségi harmincévesen 