ამოცანები ბიოლოგიაში

ავტორი: მარინა სეხნიაშვილი

მესამე ტიპის ამოცანები აფასებს, რამდენად შეისწავლა მოსწავლემ უჯრედში გენეტიკური ნაკრების ცვლილება მიტოზისა და მეიოზის დროს; და რამდენად შეუძლია მიტოზისა და მეიოზის შედარება.

ძირითადი ინფორმაცია:

• მიტოზურად შეიძლება გაიყოს როგორც დიპლოიდური, ისე ჰაპლოიდური უჯრედები.
• მიტოზური გაყოფით ერთი საწყისი დედისეული უჯრედიდან ორი შვილეული უჯრედი მიიღება.
• მიტოზური გაყოფის შედეგად მიღებულ უჯრედებს ისეთივე ქრომოსომული ნაკრები აქვთ, როგორიც დედისეულ უჯრედს ჰქონდა.
• მიტოზისა ინტერფაზის ბოლოს თითოეული ქრომოსომა შეიცავს დნმ-ის ორ მოლეკულას, ანუ ორ ქრომატიდს.
• მიტოზის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ქრომატიდები, რომლებიც დამოუკიდებელ ქრომოსომებად გარდაიქმნება.
• მიტოზური გაყოფის შედეგად მიღებული შვილეული უჯრედები შეიცავენ ქრომოსომების იგივე ნაკრებს, რასაც დედისეული უჯრედი.
• მეიოზური გაყოფა დამახასიათებელია მხოლოდ დიპლოიდური უჯრედებისათვის.
• პირველი მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ორქრომატიდიანი ჰომოლოგიური ქრომოსომები.
• ქრომოსომების რიცხვის რედუქცია (განახევრება) ხდება პირველი მეიოზური გაყოფის შედეგად.
• მეორე მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ქრომატიდები.
• ერთი უჯრედის მეიოზური გაყოფის შედეგად საბოლოოდ მიიღება 4 ჰაპლოდური უჯრედი.

1. ამოცანები ამოწმებს, რამდენად იცის მოსწავლემ უჯრედის სასიცოცხლო ციკლისა და მიტოზის სხვადასხვა ფაზაში მიმდინარე პროცესები.

ამოცანა 1: მიტოზის პროფაზაში რამდენ ქრომატიდს შეიცავს თითოეული ქრომოსომა? დაასაბუთეთ პასუხი.

ამოხსნა: თითოეული ქრომოსომა შეიცავს ორ ქრომატიდს, რადგან ინტერფაზაში ხდება დნმ-ის რეპლიკაცია.

ამოცანა 2: რას უდრის უჯრედული ციკლის პოსტსინთეზურ(G₂) ფაზაში ქრომოსომათა(n) და ქრომატიდების(c) რაოდენობა? ახსენით პასუხი.

ამოხსნა: უჯრედული ციკლის პოსტსინთეზურ(G₂) ფაზაში ქრომოსომათა(n) და ქრომატიდების(c) რაოდენობა არის 2n4c. ინტერფაზის S სინთეზის ფაზაში ხდება დნმ-ის გაორმაგება, ე.ი. ყოველი ქრომოსომა პოსტსინთეზურ ფაზაში იქნება გაორმაგებული, თუ საუბარია დიპლოიდური უჯრედის მიტოზზე. თუ ხდება ჰაპლოიდური უჯრედის მიტოზური გაყოფა, მაშინ ქრომოსომებისა და ქრომატიდების რაოდენობა იქნება: n2c. ე.ი. ინტერფაზის სინთეზის ფაზის შემდეგ თითოეული ქრომოსომა დნმ-ის 2 მოლეკულისგან, ანუ 2 ქრომატიდისგან შედგება. ეს იმას ნიშნავს, რომ ქრომატიდების რაოდენობა ქრომოსომების რიცხვზე 2-ჯერ მეტია (2n4c დიპლოიდური უჯრედებისთვის და n2c ჰაპლოიდური უჯრედებისთვის).

ამოცანა 3: რას უდრის უჯრედული ციკლის პრესინთეზურ(G₁) ფაზაში ქრომოსომათა(n) და ქრომატიდების(c) რაოდენობა? ახსენით პასუხი.

ამოხსნა: უჯრედული ციკლის პრესინთეზურ(G₁) ფაზაში ქრომოსომათა(n) და ქრომატიდების(c) რაოდენობა იქნება 2n2c, რადგან G₁ ფაზაში არ ხდება დნმ-ის რეპლიკაცია. ამ ეტაპზე თითოეული ქრომოსომა ერთი დნმ-ის მოლეკულისგან, ანუ ერთი ქრომატიდისგან შედგება. ამიტომ უჯრედში ქრომოსომებისა და ქრომატიდების რიცხვი ერთნაირია(2n2c).

ამოცანა 4: მიტოზის ტელოფაზის ბოლოს რამდენი ქრომატიდი იქნება თითოეულ ქრომოსომაში? ახსენით პასუხი.

ამოხსნა: მიტოზის ტელოფაზის ბოლოს თითოეულ ქრომოსომაში იქნება ერთი ქრომატიდი, რადგან მიტოზის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ქრომატიდები, რომლებიც დამოუკიდებელ ქრომოსომებად გარდაიქმნება: 2n2c.

ამოცანა 5: ცხოველის უჯრედში ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები არის 34. განსაზღვრეთ დნმ-ის მოლეკულების რაოდენობა მიტოზის წინ და მიტოზის შემდეგ. დაასაბუთეთ თქვენი პასუხი.

ამოხსნა: ამოცანის პირობის თანახმად, 2n = 34. გენეტიკური ნაკრები (n-ქრომოსომების რიცხვი, c-დნმ-ის, ანუ ქრომატიდების რაოდენობა). ვიცით, რომ:

• მიტოზის წინ 2n4c, ანუ ქრომატიდების რაოდენობა ქრომოსომების რიცხვზე 2-ჯერ მეტია. ამიტომ ამ უჯრედში იქნება 68 მოლეკულა დნმ;
• მიტოზის შემდეგ 2n2c, ანუ ქრომოსომებისა და ქრომატიდების რიცხვი ერთნაირია. ამიტომ ამ უჯრედში იქნება 34 მოლეკულა დნმ.

1. ამოცანები ამოწმებს, რამდენად იცის მოსწავლემ მიტოზის ბიოლოგიური როლი:

ამოცანა 1: რამდენი ქრომოსომაა ადამიანის ჩანასახის ბლასტომერში? პასუხი დაასაბუთეთ.

ამოხსნა: ადამიანის ჩანასახის ბლასტომერში იქნება 46 ქრომოსომა, რადგან ადამიანისთვის 2n=46 და ჩანასახი ვითარდება დიპლოიდური ზიგოტის მიტოზური გაყოფის შედეგად.

ამოცანა 2: შიმპანზეს სომატურ უჯრედებში 48 ქრომოსომაა. რამდენი ქრომოსომაა შიმპანზეს ჩანასახის ექტოდერმის უჯრედებში? პასუხი დაასაბუთეთ.

ამოხსნა:შიმპანზეს ჩანასახის ექტოდერმის უჯრედებში იქნება 48 ქრომოსომა, რადგან ამდენივეა ზიგოტაში და ჩანასახი ვითარდება ზიგოტის მიტოზური გაყოფით.

III. ამოცანები ამოწმებს, რამდენად იცის მოსწავლემ მეიოზის პროცესი და მის სხვადასხვა ფაზაში როგორ იცვლება უჯრედის გენეტიკური ნაკრები.

ამოცანა 1: ცხოველის უჯრედში ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები არის 34. განსაზღვრეთ დნმ-ის მოლეკულების რაოდენობა პირველი და მეორე მეიოზური გაყოფის შემდეგ. თქვენი პასუხი დაასაბუთეთ.

ამოხსნა: ამოცანის პირობის თანახმად, 2n = 34. გენეტიკური ნაკრები(n-ქრომოსომების რიცხვი, c-დნმ-ის, ანუ ქრომატიდების რაოდენობა):

• რადგან პირველი მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება თითოეული ჰომოლოგიური წყვილის ორ-ქრომატიდიანი ქრომოსომები, ხდება ქრომოსომების რიცხვის განახევრება-რედუქცია, ამიტომ პირველი მეიოზური გაყოფის შემდეგ მიღებულ თითოეულ უჯრედში იქნება n2c, ამიტომ ამ უჯრედში იქნება 34 მოლეკულა დნმ;
• მეორე მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ქრომატიდები, შედეგად მიღებულ თითოეულ უჯრედში იქნება nc, ამიტომ ამ უჯრედში იქნება 17 მოლეკულა დნმ.

ამოცანა 2: დავუშვათ, დედისეული უჯრედიდან მეიოზის გზით მიღებული თითოეული უჯრედი შეიცავს 2 ქრომოსომას. რამდენი ქრომოსომა და დნმ-ის რამდენი მოლეკულა აქვს ტელოფაზაI -ის შემდეგ მიღებულ უჯრედებს? ახსენით თქვენი პასუხი.

ამოხსნა: ტელოფაზაI -ის შემდეგ მიღებულ უჯრედებს ექნებათ თითო ქრომოსომა და დნმ-ის 2 მოლეკულა,რადგან პირველი მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება თითოეული ჰომოლოგიური წყვილის ორ-ქრომატიდიანი ქრომოსომები.

ამოცანა 3: წინასასქესო უჯრედში არის 8 ქრომოსომა. რამდენი ქრომოსომა და რამდენი დნმ-ის მოლეკულა-ქრომატიდი იქნება II მეიოზური გაყოფის შედეგად მიღებულ უჯრედებში? ახსენით თქვენი პასუხი.

ამოხსნა: II მეიოზური გაყოფის შედეგად მიღებულ თითოეულ უჯრედში იქნება 4 ქრომოსომა და 4 დნმ-ის მოლეკულა, ანუ 4 ქრომატიდი, რადგან პირველი მეიოზური გაყოფის დროს მოხდა ქრომოსომების რიცხვის განახევრება, ხოლო მეორე მეიოზური გაყოფის ანაფაზაში ერთმანეთს სცილდება ქრომატიდები, შედეგად მიიღებულ თითოეულ უჯრედში ყოველი ქრომოსომა ერთ ქრომატიდს შეიცავს.

მეოთხე ტიპის ამოცანები ამოწმებს, რამდენად იცის მოსწავლემ ფოტოსინთეზის ფაზები, რამდენად შეუძლია სქემის სახით ფოტოსინთეზის საწყისი და საბოლოო პროდუქტების წარმოდგენა.

ძირითადი ინფორმაცია:

• გამოყოფენ ფოტოსინთეზის ორ ფაზას: სინათლისა და სიბნელის ფაზა.
• სინათლის ფაზაში ხდება წყლის ფოტოლიზი: H₂O = 2H⁺ +2e^– + 1/2O₂
• სინათლის ფაზის პროდუქტებია: O₂, H და ატფ.
• სიბნელის ფაზაში ხდება გლუკოზის სინთეზისინათლის ფაზაში სინთეზირებული ატფ-ის ხარჯზე: 6CO₂+ 24H = C₆H₁₂O₆ + 6H₂O.
• ფოტოსინთეზის ჯამური ტოლობაა: 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂

I.ცნობილია ფოტოსინთეზის პროცესში მიღებული გლუკოზის მოლეკულების რაოდენობა და უნდა განისაზღვროს ამ პროცესში მონაწილე CO₂ -ის მოლეკულების რაოდენობა.

ამოცანა : CO₂-ისრამდენმა მოლეკულამ უნდა მიიღოს მონაწილეობა ფოტოსინთეზის პროცესში, რომ წამოიქმნას 12 მოლეკულა გლუკოზა?

ამოხსნა:დავწეროთ ფოტოსინთეზის ჯამური ტოლობა – 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂ შევადგინოთ პროპორცია: თუ ერთი მოლეკულა გლუკოზა მიიღება 6CO₂-ის მონაწილეობით, მაშინ 12 მოლეკულა გლუკოზის წარმოსაქმნელად საჭირო იქნება: 12 x 6 = 72 მოლეკულა CO_2.

1. ცნობილია ფოტოსინთეზის პროცესში დახარჯული CO₂ -ის მოლეკულების რაოდენობა და უნდა განისაზღვროს მიღებული გლუკოზის მოლეკულების რაოდენობა.

ამოცანა:ფოტოსინთეზში დაიხარჯა CO₂-ის 42 მოლეკულა. რამდენი მოლეკულა გლუკოზა წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში:

ამოხსნა:დავწეროთ ფოტოსინთეზის ჯამური ტოლობა – 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂ შევადგინოთ პროპორცია: თუ 6 მოლეკულა CO₂-ის მონაწილეობით მიიღება 1 მოლეკულა გლუკოზა, მაშინ 42 მოლეკულა CO₂-ის მონაწილეობით მიიღება: 42/6=7 მოლეკულა გლუკოზა.

III. ცნობილია ფოტოსინთეზის პროცესში მიღებული გლუკოზის მოლეკულების რაოდენობა და უნდა განისაზღვროს ამ პროცესში გამოყოფილი O₂-ის მოლეკულების რაოდენობა.

ამოცანა: ფოტოსინთეზის პროცესში რამდენი მოლეკულა O₂ გამოიყოფა, თუ ცნობილია, რომ დასინთეზდა 15 მოლეკულა გლუკოზა.

ამოხსნა:დავწეროთ ფოტოსინთეზის ჯამური ტოლობა – 6CO₂ + 6H₂O = C₆H₁₂O₆ + 6O₂ შევადგინოთ პროპორცია: თუ ერთი მოლეკულა გლუკოზის სინთეზის დროს გამოიყოფა 6 მოლეკულა O₂, მაშინ 15 მოლეკულა გლუკოზის სინთეზის დროს გამოიყოფა: 15 x 6 = 90 მოლეკულა O₂.

1. ცნობილია სიბნელის ფაზაში მონაწილე H-ის ატომების რაოდენობა და უნდა განისაზღვროს სინთეზირებული გლუკოზის მოლეკულების რაოდენობა.

ამოცანა:სიბნელის ფაზაში მონაწილეობდა წყალბადის 48 ატომი. რამდენი მოლეკულა გლუკოზა სინთეზდება ამ დროს?

ამოხსნა: დავწეროთ სიბნელის ფაზის ქიმიური ტოლობა – 6CO₂+ 24H = C₆H₁₂O₆ +6H₂O შევადგინოთ პროპორცია: თუ 24 წყალბადის ატომის მონაწილეობით მიიღება 1 მოლეკულა გლუკოზა, მაშინ 48 ატომი წყალბადის ატომის მონაწილეობით სინთეზდება: 48/24=2 მოლეკულა გლუკოზა.

1. ცნობილია სინათლის ფაზაში ფოტოლიზის შედეგად წარმოქმნილი ელექტრონების რაოდენობა, უნდა განისაზღვროს, წყლის რამდენმა მოლეკულამ განიცადა ამ შემთხვევაში ფოტოლიზი.

ამოცანა:სინათლის ფაზაში წყლის ფოტოლიზის შედეგად წარმოიქმნა 8 ელექტრონი. განსაზღვრეთ წყლის რამდენმა მოლეკულამ განიცადა ფოტოლიზი.

ამოხსნა: დავწეროთ სინათლის ფაზაში წყლის ფოტოლიზის ტოლობა – H₂O = 2H⁺ +2e^–+ 1/2O₂ შევადგინოთ პროპორცია: თუ 2 ელექტრონი გამოთავისუფლდება 1 მოლეკულა H₂O -ის ფოტოლიზის შედეგად, მაშინ 8 ელექტრონი გამოთავისუფლდება: 8/2=4 მოლეკულა H₂O -ის ფოტოლიზის შედეგად.

მეოთხე ტიპის ამოცანები ამოწმებს, რამდენად იცის მოსწავლემ ენერგეტიკული ცვლის ეტაპები, რამდენად შეუძლია სუნთქვის პროცესის წარმოსახვა ქიმიური რეაქციების სახით.

ძირითადი ინფორმაცია:

• ენერგეტიკული ცვლის ეტაპებია: მოსამზადებელი, უჟანგბადო და ჟანგბადიანი.
• გლიკოლიზის (გლუკოზის უჟანგბადო დაშლა) პროდუქტები (პიროყურძნის მჟავა, წყალბადის ატომები და ატფ) და ქიმიური ტოლობა:

C₆H₁₂O₆ +2ადფ + 2H₃PO₄ = 2C₃H₄O₃ + 4H +2ატფ.

• ანაერობული სუნთქვა – სპირტული დუღილის ქიმიური ტოლობა:

C₆H₁₂O₆+2ადფ + 2H₃PO₄ = 2C₂H₅OH + 2CO₂+2ატფ + 2H₂O

• ანაერობული სუნთქვა – რძემჟავადუღილის ქიმიური ტოლობა:

C₆H₁₂O₆+2ადფ + 2H₃PO₄ = 2C₃H₆O₃ + 2ატფ + 2H₂O

• აერობული სუნთქვის დროს სინთეზდება 36 მოლეკულა ატფ.
• გლიკოლიზისა და აერობული სუნთქვის ჯამური ტოლობაა:

C₆H₁₂O₆+ 6O₂ + 38ადფ + 38H₃PO₄ = 6CO₂ + 44H₂O + 38ატფ

ამოცანა 1: დისიმილაციის – ენერგეტიკული ცვლის პროცესში მონაწილეობს 10 მოლეკულა გლუკოზა. განსაზღვრეთ ატფ-ის მოლეკულების რაოდენობა ა) გლიკოლიზის შემდეგ, ბ) აერობული ეტაპის შემდეგ და გ) დისიმილაციის ჯამური შედეგის გათვალისწინებით.

ამოხსნა: დავწეროთ გლიკოლიზის ქიმიური რეაქციის ტოლობა: C₆H₁₂O₆= 2 C₃H₄O_{3 (}პიროყურძნის მჟავა) +4H + 2ატფ. ა) რადგანაც ერთი მოლეკულა გლუკოზისგან გლიკოლიზის პროცესში სინთეზირდება 2 მოლეკულა ატფ, 10 მოლეკულა გლუკოზისგან სინთეზირდება 20 მოლეკულა ატფ. ბ) 1 მოლეკულა გლუკოზისგან ენერგეტიკული ცვლის აერობულ ეტაპზე წარმოიქმნება 36 მოლეკულა ატფ, შესაბამისად, 10 მოლეკულა გლუკოზისგან 360 მოლეკულა ატფ წარმოიქმნება. გ) დისიმილაციის ჯამური ეფექტი/შედეგი იქნება 20ატფ + 360ატფ = 380ატფ.

ამოცანა 2: აერობულ ეტაპზე მონაწილეობს 6 მოლეკულა პიროყურძნის მჟავა. განსაზღვრეთ ატფ-ის რაოდენობა ენერგეტიკული ცვლის აერობული ეტაპის შემდეგ, დისიმილაციის ჯამური ეფექტი და გლუკოზის მოლეკულების რაოდენობა, რომელიც ამ შემთხვევაში მონაწილეობს დისიმილაციის პროცესში.

ამოხსნა: კრებსის ციკლში მონაწილეობს 6 მოლეკულა პიროყურძნის მჟავა, შესაბამისად, დაიშალა 3 მოლეკულა გლუკოზა. 3 მოლეკულა გლუკოზის გლიკოლიზის შედეგად წარმოიქმნება 6 მოლეკულა ატფ, ხოლო აერობული ეტაპის შემდეგ 108 მოლეკულა ატფ (36 x 3), დისიმილაციის ჯამური ეფექტი არის 114 მოლეკულა ატფ.

ამოცანა 3: ადამიანის კუნთებში დისიმილაციის პროცესში დაიშალა 7 მოლეკულა გლუკოზა, რომლიდანაც სრულ დაშლას დაექვემდებარა მხოლოდ 2 მოლეკულა. განსაზღვრეთ: ა) რამდენი მოლეკულა რძემჟავა წარმოიქმნება ამ დროს? ბ) სულ რამდენი მოლეკულა ატფ სინთეზდება 7 მოლეკულა გლუკოზის დაშლის დროს? გ) რამდენი CO₂ გამოიყოფა? დ) რამდენი მოლეკულა ჟანგბადი დაიხარჯება გლუკოზის სრულ დაჟანგვაზე?

ამოხსნა: ამოცანის პირობიდან გამომდინარე, 7 მოლეკულა გლუკოზიდან 2 მოლეკულა დაიჟანგა სრულად, 5 მოლეკულა კი დაექვემდებარა რძემჟავადუღილის პროცესს. გავიხსენოთ რძემჟავა დუღილის ქიმიური ტოლობა: C₆H₁₂O₆+2ადფ + 2H₃PO₄ = 2C₃H₆O₃(რძემჟავა) + 2ატფ + 2H₂O

შევადგინოთ 5 მოლეკულა გლუკოზის რძემჟავური დუღილის ქიმიური ტოლობა: 5C₆H₁₂O₆+ 5 x 2ადფ + 5 x 2H₃PO₄ = 5 x 2C₃H₆O₃ + 5 x 2ატფ + 5 x 2H₂O

გავიხსენოთ გლუკოზის სრული დაშლის ჯამური ტოლობა:

C₆H₁₂O₆+ 6O₂ + 38ადფ + 38H₃PO₄ = 6CO₂ + 44H₂O + 38ატფ

შევადგინოთ 2 მოლეკულა გლუკოზის სრული დაშლის ქიმიური ტოლობა:

2C₆H₁₂O₆+ 2 x 6O₂ + 2 x 38ადფ + 2 x 38H₃PO₄ =2 x 6CO₂ + 2 x 44H₂O + 2 x 38ატფ

როგორც ქიმიური ტოლობებიდან ჩანს:

ა) 5 მოლეკულა გლუკოზის არასრული დაჟანგვის შედეგად წარმოიქმნება 10 მოლეკულა რძემჟავა.

ბ) 5 მოლეკულა გლუკოზის არასრული დაჟანგვის ანუ რძემჟავადუღილის პროცესში 10 მოლეკულა ატფ სინთეზდება, 2 მოლეკულა გლუკოზის სრული დაჟანგვის დროს კი – 76 მოლეკულა. ე.ი. 7 მოლეკულა გლუკოზის დაშლის შედეგად სულ სინთეზირდება 86 მოლეკულა ატფ.

გ) 2 მოლეკულა გლუკოზის სრული დაჟანგვის შედეგად გამოიყოფა 12 მოლეკულა CO_2.

დ) 2 მოლეკულა გლუკოზის სრული დაჟანგვაზე დაიხარჯება 12 მოლეკულა O_2.