ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (1). Τι είναι η φωτοσυνθετική φωσφορυλίωση και σε τι διακρίνεται; (2). Εξηγήστε το ρόλο των ουσιών (α) καρβοξυδισμουτάση (β) NADPH στη σκοτεινή φάση της φωτοσύνθεσης. (3). Σχολιάστε την πιο κάτω χημική εξίσωση, συγκρίνοντας τη με την εξίσωση της κανονικής φωτοσύνθεσης: 12Η 2 S + 6CΟ 2 φως χλωροφύλλη C 6 H 12 Ο S + 6H 2 Ο (4). Κατά τη φωτοσύνθεση η χλωροφύλλη α Ρ700 αποβάλλει ηλεκτρόνια, συγχρόνως όμως δέχεται ηλεκτρόνια για αντικατάσταση αυτών που χάνει. (i) Ποια είναι η προέλευση των ηλεκτρονίων που δέχεται η χλωροφύλλη α Ρ700; (ii) Με ποιο τρόπο μεταφέρονται τα ηλεκτρόνια σ αυτήν και σε τι χρησιμεύει η ενέργεια που αποβάλλεται από τα ηλεκτρόνια; (5). Η πιο κάτω γραφική παράσταση δείχνει το φάσμα απορρόφησης τριών φωτοσυνθετικών χρωστικών ενός φύλλου. (α) Να περιγράψετε το φάσμα απορρόφησης της χλωροφύλλης α, όπως παρουσιάζεται στο σχεδιάγραμμα. (β) Γιατί θεωρείται πλεονέκτημα να έχουν τα φυτά περισσότερες από ένα είδος φωτοσυνθετικές χρωστικές; (γ) Με βάση το πιο πάνω σχεδιάγραμμα να εξηγήσετε γιατί τα φύλλα φαίνονται πράσινα.

2 (6). Το σχήμα παρουσιάζει περιληπτικά τη φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης. Με τη βοήθεια του σχήματος και των γνώσεών σας γύρω από το θέμα αυτό, να δώσετε σύντομη περιγραφή των πιο κάτω φαινομένων: (α) Ιονισμός και αποϊονισμός των χλωροφυλλών αρ680 και αρ700 των φωτοσυστημάτων I (PSI) και II (PSII). (β) Φωτόλυση του νερού αναγωγή του NADP + (γ) Παραγωγή ΑΤΡ με το μηχανισμό της χημειώσμωσης κατά τη μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση (να περιοριστείτε μόνο σ αυτά που φαίνονται στο σχήμα. (8). Το σχήμα παρουσιάζει διάφορα στάδια της φωτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης. Αφού το μελετήσετε, να απαντήσετε στα πιο κάτω: α) Τι ακριβώς γίνεται στο καθένα από τα στάδια Α, Β και Γ του σχήματος; Δώστε τις απαραίτητες εξηγήσεις. β) Που οδηγούν τα βέλη 1, 2 και 3 του σχήματος; Από που ακριβώς προέρχονται τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο βέλος 4;

3 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Το πιο κάτω σχήμα δείχνει συνοπτικά τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. α. Να ονομάσετε τις χημικές ουσίες που αντιστοιχούν στους αριθμούς 1 μέχρι 6 του σχήματος. (μονάδες 3) β. Οι αριθμοί 7 και 8 δείχνουν τις δύο φάσεις της φωτοσύνθεσης. i. Να ονομάσετε τις δύο φάσεις της φωτοσύνθεσης. (μονάδα 1) ii. Να αναφέρετε το μέρος του χλωροπλάστη στο οποίο επιτελείται η κάθε μία. (μονάδα 1) γ. Οι επιστήμονες προειδοποιούν: «Άνθρωποι μην καταστρέφετε τους φυτικούς οργανισμούς. Στον πλανήτη μας πολλά φυτά μπορούν να επιβιώσουν χωρίς τα ζώα και τους ανθρώπους, αλλά τα ζώα και οι άνθρωποι δεν μπορούν να επιβιώσουν χωρίς τα φυτά». Μήπως υπερβάλλουν οι επιστήμονες ή ισχύει αυτή η προειδοποίηση; Να τεκμηριώσετε την απάντησή σας κάνοντας αναφορά σε τρεις λόγους που τονίζουν τη σημασία της φωτοσύνθεσης στο γήινο οικοσύστημα. Συμβουλευτείτε το πιο πάνω σχήμα. (μονάδες 3) δ. Μέσα σε ένα δοχείο τοποθετούμε μερικά υγιή φρεσκοκομμένα φύλλα από το φυτό γεράνι. Κλείνουμε το δοχείο, εφαρμόζοντας αεροστεγώς έναν αισθητήρα που μετρά τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Ο αισθητήρας είναι συνδεδεμένος με μια συσκευή διασύνδεσης (Interface) που είναι ήδη ενωμένη με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Κοντά στο φυτό τοποθετούμε μία πηγή φωτός. Το δοχείο καλύπτεται με ένα κομμάτι αλουμινόχαρτο. Οι μετρήσεις αρχίζουν να καταγράφονται και να προβάλλονται στην οθόνη του υπολογιστή. Μετά από 20 περίπου λεπτά αφαιρείται το αλουμινόχαρτο ενώ οι μετρήσεις συνεχίζονται. Τα αποτελέσματα του πειράματος παρουσιάζονται στην ακόλουθη γραφική παράσταση. i. Από το σημείο Α μέχρι το σημείο Β παρατηρείται γραμμική αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα. Να εξηγήσετε πού οφείλεται αυτή η μεταβολή. (μονάδα 1) ii. Από το σημείο Β μέχρι το σημείο Γ παρατηρείται γραμμική μείωση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα. Να εξηγήσετε πού οφείλεται αυτή η μεταβολή. (μονάδα 1)

4 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΙΣ ΟΛΥΜΠΙΑΔΕΣ (2009) 32. Νημάτια του φύκους Spirogyra, που είναι πλούσιο σε χλωροπλάστες, τοποθετήθηκαν σε ένα μέσο όπου αναπτύσσονταν υποχρεωτικά αερόβια βακτήρια, τα οποία αφέθηκαν για λίγο χρόνο χωρίς οξυγόνο. Στη συνέχεια, μέρος του νηματίου του φύκους ακτινοβολήθηκε με μια στενή δέσμη λευκού φωτός, που πέρασε πρώτα από πρίσμα ώστε να το φύκος να δεχθεί το φάσμα ανάλυσης του λευκού φωτός σύμφωνα με το πιο κάτω σχήμα μήκος κύματος, nm Σε ποια από τα μέρη 1-4 του νήματος θα αναπτυχθούν μεγαλύτεροι πληθυσμοί αερόβιων βακτηρίων; A. 1, 3 B. 1, 4 C. 2, 3 D. 2, 4 Е. 3, Ποιες από τις πιο κάτω ουσίες μπορούν και συνδέονται με την καρβοξυδισμουτάση: 1. Μονοφωσφορική ριβουλόζη 2. Διφωσφορική ριβουλόζη 3. Οξαλοξικό οξύ 4. Φωσφορογλυκερινικό οξύ 5. Διοξείδιο του άνθρακα 6. Φωσφορογλυκερυναλδεΰδη 7. Οξυγόνο A. 1, 2, 5 B. 1, 5 C. 2, 5 D. 1, 2, 6 E. 2, 5, Χλωροπλάστες οι οποίοι απομονώθηκαν από κατάλληλο φυτικό ιστό, χρησιμοποιήθηκαν σε πειράματα για τη μέτρηση της ταχύτητας μεταφοράς ηλεκτρονίων κατά τη φωτοσύνθεση, κάτω από διαφορετικές κάθε φορά συνθήκες. Ποια από τις πιο κάτω προτάσεις είναι ορθή; A. Η προσθήκη ουσίας που διαχωρίζει λειτουργικά τα δύο είδη φωτοσυστημάτων οδήγησε σε αύξηση της ταχύτητας μεταφοράς ηλεκτρονίων B. Η κυκλική μεταφορά ηλεκτρονίων ξεκίνησε μόνο μετά από αναστολή τής μη κυκλικής μεταφοράς ηλεκτρονίων C. Σύνθεση ATP μπορούσε να παρατηρηθεί μόνο μετά από συνεχή φωτοακτινοβόληση D. Η απελευθέρωση οξυγόνου από τους χλωροπλάστες ήταν εξαρτώμενη αποκλειστικά από την παρουσία CO 2 Ε. Κανένα από τα πιο πάνω.

5 35. Η φωτοσύνθεση στα φυτά εξαρτάται, μεταξύ άλλων, τόσο από τη θερμοκρασία (T) όσο και από την ένταση του φωτός (L). Οι πιο κάτω γραφικές παραστάσεις δείχνουν τα αποτελέσματα μετρήσεων της κατανάλωσης CO 2 για τρία φυτά του ιδίου είδους κάτω από διαφορετικές εντάσεις φωτός. Ποιος συνδυασμός δηλώσεων από τις Α-Ε, που αφορά περιοριστικούς παράγοντες, στο εύρος θερμοκρασίας 5 C με 0 C (I) και +20 C με + 30 C (II), είναι ορθός για τις εντάσεις φωτός που χρησιμοποιήθηκαν; Εύρος θερμοκρασίας 5 με 0 C (I) A. T και L είναι περιοριστικοί Εύρος θερμοκρασίας +20 με +30 C (II) T και L δεν είναι περιοριστικοί B. T περιοριστικός, T μη περιοριστικός, L περιοριστικός. C. T περιοριστικός, T περιοριστικός, D. T μη περιοριστικός, L περιοριστικός T περιοριστικός, E. Κανένας από τους πιο πάνω συνδυασμούς δεν είναι ορθός. CO 2 -consumption Κατανάλωση CO Θερμοκρασία ( 0 C) Ένταση light intensity φωτός 4-fold 4X 2-fold 2X 1-fold X temperature ( C) 36. Το πιο κάτω διάγραμμα παρουσιάζει ένα μονοκύτταρο θαλάσσιο φύκος που φωτοσυνθέτει. Οι ενδείξεις A-F παρουσιάζουν διάφορες δομές ή περιοχές του κυττάρου. Ποιες από αυτές τις δομές ή περιοχές Α-F περιέχουν τα πιο κάτω 1-5; 1. Καρωτινοειδή που απορροφούν φωτεινή ενέργεια για τη φωτοσύνθεση 2. Άμυλο 3. Μακρομοριακά πολυμερή που αποτρέπουν τη διάρρηξη του κυττάρου αν αυτό βρεθεί σε γλυκό νερό 4. Μιτοχόνδρια 5. Ριβοσώματα A. A B E C+F B+C B. B A D B+C C C. A B E C C D. B A E C+F C E. A B+C F C+F B+C Α. μεμβράνη θυλακοειδούς Β. στρώμα του χλωροπλάστη C. κυτταρόπλασμα D. κυτταρική μεμβράνη Ε. κυτταρικό τοίχωμα F. μαστίγιο 37. Κατά τη φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης θα εκτελείται, ανάλογα με το αν πραγματοποιείται κυκλική ή μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση, ο πιο κάτω συγκεκριμένος αριθμός από διακριτές πορείες ηλεκτρονίων: κυκλική φωτοφωσφορυλίωση μη κυκλική φωτοφωσφορυλίωση A 1 1 B 2 2 C 1 3 D 2 4 E 1 2

6 38. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις, που αφορούν τις πορείες των ηλεκτρονίων κατά τη φωτεινή φάση της φωτοσύνθεσης, είναι ορθές. 1. Σε ένα χλωροπλάστη ταυτόχρονα εκτελούνται και κυκλικές και μη κυκλικές πορείες ηλεκτρονίων 2. Δύο λειτουργικά συνδεδεμένα φωτοσυστήματα Ι και ΙΙ αποσυνδέονται αν παρουσιαστεί έλλειψη σε NADP + 3. Δύο λειτουργικά αποσυνδεδεμένα φωτοσυστήματα Ι και ΙΙ επανασυνδέονται αν υπάρχει επάρκεια σε ΑΤΡ 4. Η κυκλική φωτοφωσφορυλίωση εκτελείται όταν η αναλογία ΑΤΡ προς ΝADPH είναι αρκετά ψηλή A. Μόνο τα 1 και 2 B. Μόνο τα 1, 2 και 4 C. Μόνο τα 2, 3 και 4 D. Μόνο τα 1, 2 και 3 E. Όλες. 39. Στις μεμβράνες των θυλακοειδών του χλωροπλάστη, στα κύτταρα ενός ανώτερου φυτού, θα συναντήσουμε υποχρεωτικά τις πιο κάτω διαμεμβρανικές πρωτεΐνες: 1. τις χλωροφύλλες a και b 2. τα κυτταροχρώματα 3. τις αντλίες πρωτονίων 4. μόρια της ΑΤΡ-συνθετάσης και της NADP + -αναγωγάσης A. Μόνο τα 1 και 2 B. Μόνο τα 1, 2 και 4 C. Μόνο τα 2, 3 και 4 D. Μόνο τα 1, 2 και 3 E. Όλα τα πιο πάνω Κύτταρα, που φωτοσυνθέτουν, απελευθερώνουν θείο (S). Από το δεδομένο αυτό συνάγεται ότι τα κύτταρα αυτά υποχρεωτικά: 1. είναι προκαρυωτικά 2. δεσμεύουν υδρόθειο (Η 2 S) 3. δεν διαθέτουν χλωροφύλλη a 4. δεν εκτελούν μίτωση A. Μόνο τα 1 και 2 B. Μόνο τα 1, 2 και 4 C. Μόνο τα 2, 3 και 4 D. Μόνο τα 1, 2 και 3 E. Όλα τα πιο πάνω 1-4.