8.E: מטבוליזם מיקרוביאלי (תרגילים)

8.1: אנרגיה, חומר ואנזימים

תהליכים תאיים כגון בנייה או פירוק של מולקולות מורכבות מתרחשים באמצעות סדרות של תגובות כימיות מחוברות זו לזו הנקראות מסלולים מטבוליים. המונח אנבוליזם מתייחס לאותם מסלולים מטבוליים אנדרגוניים המעורבים בביוסינתזה, הממירים אבני בניין מולקולריות פשוטות למולקולות מורכבות יותר, ומונעים על ידי שימוש באנרגיה תאית.

בחירה מרובה

איזה מהבאים הוא אורגניזם שמקבל את האנרגיה שלו מהעברת אלקטרונים שמקורם בתרכובות כימיות והפחמן שלו ממקור אנאורגני?

1. כימואוטוטרוף
2. כימוהטרוטרוף
3. פוטוהטרוטרוף
4. פוטואוטוטרוף

תשובה

א

איזו מהמולקולות הבאות מצטמצמת?

1. ^{NAD +}
2. אופנה
3. O ₂
4. נאף

תשובה

ד

אנזימים פועלים לפי איזה מהבאים?

1. הגדלת אנרגיית ההפעלה
2. הפחתת אנרגיית ההפעלה
3. ביצוע תגובות אקסרגוניות אנדרגוניות
4. הפיכת תגובות אנדרגוניות לאקסרגוניות

תשובה

ב

לאיזה מהבאים מעכב תחרותי דומה ביותר מבחינה מבנית?

1. האתר הפעיל
2. האתר האלוסטרי
3. המצע
4. קואנזים

תשובה

ג

אילו מהבאים הן מולקולות אורגניות המסייעות לאנזימים לעבוד נכון?

1. קופקטורים
2. קואנזימים
3. הולואנזימים
4. אפואנזימים

תשובה

ב

מלא את הריק

תהליכים שבהם משתמשים באנרגיה תאית לייצור מולקולות מורכבות מפשוטות יותר מתוארים כ ________.

תשובה

אנבוליים

אובדן אלקטרון ממולקולה נקרא ________.

תשובה

התחמצנות

החלק של אנזים שאליו נקשר מצע נקרא ________.

תשובה

אתר פעיל

נכון/שקר

מעכבים תחרותיים נקשרים לאתרים אלוסטריים.

תשובה

שקר

תשובה קצרה

בתאים, האם יכולה להתרחש תגובת חמצון בהיעדר תגובת הפחתה? תסבירי.

_{מה תפקידן של מולקולות כמו NAD ⁺ /NADH ו- FAD/FADH 2 בתאים?}

8.2: קטבוליזם של פחמימות

גליקוליזה היא השלב הראשון בפירוק הגלוקוז, וכתוצאה מכך נוצר ATP, המיוצר על ידי זרחון ברמת המצע; NADH; ושתי מולקולות פירובט. הגליקוליזה אינה משתמשת בחמצן ואינה תלויה בחמצן. לאחר הגליקוליזה, פירובט בעל שלושה פחמנים עובר דה-קרבוקסילציה ליצירת קבוצת אצטיל דו-פחמנית, יחד עם היווצרות NADH. קבוצת האצטיל מחוברת לתרכובת נשא גדולה הנקראת קואנזים A.

בחירה מרובה

באיזה מהבאים ATP אינו מיוצר על ידי זרחון ברמת המצע?

1. מסלול אמבדן-מאיירהוף
2. תגובת מעבר
3. מחזור קרבס
4. מסלול אנטנר-דודורוף

תשובה

ב

איזה מהמוצרים הבאים מיוצר במהלך הגליקוליזה של אמבדן-מאיירהוף?

1. ^{NAD +}
2. פירובט
3. CO ₂
4. אצטיל דו-פחמני

תשובה

ב

במהלך קטבוליזם של גלוקוז, איזה מהבאים מיוצר רק במחזור קרבס?

1. ATP
2. NADH
3. נאף
4. _{פאד 2}

תשובה

ד

איזה מהבאים אינו שם למחזור וכתוצאה מכך המרה של אצטיל דו-פחמני ל-ATP אחד, שתי CO _{2, אחת FADH 2} ושלוש מולקולות NADH?

1. מחזור קרבס
2. מחזור חומצה טריקרבוקסילית
3. מחזור קלווין
4. מחזור חומצת לימון

תשובה

ג

נכון/שקר

הגליקוליזה דורשת חמצן או מקבל אלקטרונים סופי אנאורגני אחר כדי להמשיך.

תשובה

שקר

מלא את הריק

_{בכל סיבוב מחזור קרבס, אצטיל אחד מתחמצן ויוצר מולקולות ____ CO 2, ____ ATP, ____ NADH ו- ____ FADH 2.}

תשובה

2; 1; 3; 1

לרוב, גליקוליזה מתרחשת על ידי מסלול ________.

תשובה

אמבדן-מאיירהוף

תשובה קצרה

מהו זרחון ברמת המצע? מתי זה מתרחש במהלך פירוק הגלוקוז ל- CO ₂?

מדוע מחזור קרבס חשוב הן בקטבוליזם והן באנבוליזם?

חשיבה ביקורתית

מה יהיו ההשלכות לתא של מוטציה שדופקת סינתזה של קואנזים A?

8.3: נשימה סלולרית

הנשימה התאית מתחילה כאשר אלקטרונים מועברים מ- NADH ו- FADH ₂ - דרך סדרה של תגובות כימיות למקבל אלקטרונים אנאורגני סופי (או חמצן בנשימה אירובית או מולקולות אנאורגניות שאינן חמצן בנשימה אנאירובית). העברות אלקטרונים אלה מתרחשות בחלק הפנימי של קרום התא של תאים פרוקריוטים או במתחמי חלבון מיוחדים בקרום הפנימי של המיטוכונדריה של תאים אוקריוטיים.

בחירה מרובה

מהו מיקומן של מערכות הובלת אלקטרונים בפרוקריוטים?

1. הממברנה המיטוכונדריאלית החיצונית
2. הציטופלזמה
3. הממברנה המיטוכונדריאלית הפנימית
4. הממברנה הציטופלסמית

תשובה

ד

מהו מקור האנרגיה המשמשת לייצור ATP על ידי זרחון חמצוני?

1. חמצן
2. קשרי פוספט בעלי אנרגיה גבוהה
3. כוח המניע של הפרוטון
4. P _i

תשובה

ג

תא עשוי לבצע נשימה אנאירובית מאיזו מהסיבות הבאות?

1. זה חסר גלוקוז עבור השפלה.
2. היא חסרה את תגובת המעבר להמרת פירובט לאצטיל-CoA.
3. _{הוא חסר אנזימי מחזור קרבס לעיבוד אצטיל-CoA ל-CO 2.}
4. הוא חסר ציטוכרום אוקסידאז להעברת אלקטרונים לחמצן.

תשובה

ד

בפרוקריוטים, איזה מהבאים נכון?

1. כאשר אלקטרונים מועברים דרך ETS, ^H+ נשאב מהתא.
2. כאשר אלקטרונים מועברים דרך ETS, ^H+ נשאב לתא.
3. כאשר פרוטונים מועברים דרך ETS, אלקטרונים נשאבים מהתא.
4. כאשר פרוטונים מועברים דרך ETS, אלקטרונים נשאבים לתא.

תשובה

א

איזה מהבאים אינו נושא אלקטרונים בתוך מערכת הובלת אלקטרונים?

1. פלבופרוטאין
2. סינתאז ATP
3. יוביקינון
4. ציטוכרום אוקסידאז

תשובה

ב

מלא את הריק

מתחם ה- ETS הסופי המשמש בנשימה אירובית המעביר אלקטרונים מדולדלים באנרגיה לחמצן ליצירת H ₂ O נקרא ________.

תשובה

ציטוכרום אוקסידאז

המעבר של יוני מימן דרך ________ במורד השיפוע האלקטרוכימי שלהם רותם את האנרגיה הדרושה לסינתזת ATP על ידי זרחון חמצוני.

תשובה

סינתאז ATP

נכון/שקר

לכל האורגניזמים המשתמשים בנשימה תאית אירובית יש ציטוכרום אוקסידאז.

תשובה

אמת

תשובה קצרה

מה הקשר בין כימיוזמוזה לכוח המניע של הפרוטונים?

במה שונה זרחון חמצוני מזרחון ברמת המצע?

במה שונה המיקום של סינתאז ATP בין פרוקריוטים לאיקריוטים? היכן מצטברים פרוטונים כתוצאה מה-ETS בכל סוג תא?

8.4: תסיסה

התסיסה משתמשת במולקולה אורגנית כמקבל אלקטרונים סופי כדי ליצור מחדש ^NAD+מ - NADH כך שהגליקוליזה תוכל להמשיך. התסיסה אינה כרוכה במערכת הובלת אלקטרונים, ולא נוצר ATP על ידי תהליך התסיסה ישירות. תוססים מייצרים מעט מאוד ATP - רק שתי מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז במהלך הגליקוליזה. תהליכי תסיסה מיקרוביאליים שימשו לייצור מזון ותרופות, ולזיהוי חיידקים.

בחירה מרובה

איזו מהבאים היא מטרת התסיסה?

1. כדי ליצור ATP
2. ליצור תוצרי ביניים של מולקולת פחמן לאנבוליזם
3. לעשות NADH
4. ^{לעשות NAD +}

תשובה

ד

איזו מולקולה משמשת בדרך כלל כמקבל האלקטרונים הסופי במהלך התסיסה?

1. חמצן
2. ^{NAD +}
3. פירובט
4. CO ₂

תשובה

ג

איזה מוצר תסיסה חשוב להכנת לחם לתפוח?

1. אתנול
2. CO ₂
3. חומצה לקטית
4. גז מימן

תשובה

ב

איזה מהבאים אינו מוצר תסיסה חשוב מבחינה מסחרית?

1. אתנול
2. פירובט
3. בוטנול
4. פניצילין

תשובה

ב

מלא את הריק

החיידק האחראי על תסיסת אתנול לצורך ייצור משקאות אלכוהוליים הוא ________.

תשובה

שמרים (סוכרומיצ'ה מוחית)

_{________ מביא לייצור תערובת של מוצרי תסיסה, כולל חומצה לקטית, אתנול ו/או חומצה אצטית, ו- CO 2.}

תשובה

תסיסה הטרולקטית

אורגניזמים מתסיסים מייצרים ATP בתהליך של ________.

תשובה

גליקוליזה

התאמה

התאם את מסלול התסיסה למוצר המסחרי הנכון שהוא משמש לייצור:

___תסיסה של אצטון-בוטנול-אתנול	א. לחם
___תסיסת אלכוהול	ב. תרופות
___תסיסה של חומצה לקטית	ג. גבינה שוויצרית
___תסיסה של חומצה מעורבת	ד. יוגורט
___תסיסה של חומצה פרופיונית	ה. ממיסים תעשייתיים

תשובה

ה; 2. א; 3. ד; 4. ב; 5. ג

תשובה קצרה

מדוע חיידקים מסוימים, כולל סטרפטוקוקוס spp., אינם מסוגלים לבצע נשימה אירובית, אפילו בנוכחות חמצן?

כיצד ניתן להשתמש בתסיסה כדי להבדיל בין סוגים שונים של חיידקים?

חשיבה ביקורתית

החיידק E. coli מסוגל לבצע נשימה אירובית, נשימה אנאירובית ותסיסה. מתי הוא יבצע כל תהליך ומדוע? כיצד נוצר ATP בכל מקרה?

8.5: קטבוליזם של ליפידים וחלבונים

ביחד, לחיידקים יש את היכולת לפרק מגוון רחב של מקורות פחמן מלבד פחמימות, כולל שומנים וחלבונים. המסלולים הקטבוליים של כל המולקולות הללו מתחברים בסופו של דבר לגליקוליזה ולמחזור קרבס. מספר סוגים של שומנים יכולים להתפרק מיקרוביאלית. הטריגליצרידים מתפרקים על ידי ליפאזות חוץ -תאיות, ומשחררות חומצות שומן מעמוד השדרה של הגליצרול. פוספוליפידים מתפרקים על ידי פוספוליפאזים, ומשחררים חומצות שומן וקבוצות ראש זרחניות.

בחירה מרובה

איזו מהמולקולות הבאות אינה מיוצרת במהלך פירוק הפוספוליפידים?

1. גלוקוזה
2. גליצרול
3. קבוצות אצטיל
4. חומצות שומן

תשובה

א

Caseinase הוא איזה סוג של אנזים?

1. פוספוליפאז
2. ליפאז
3. פרוטאז חוץ תאי
4. פרוטאז תוך תאי

תשובה

ג

איזה מהבאים הוא השלב הראשון בפירוק הטריגליצרידים?

1. הסרת חומצות שומן
2. חמצון β
3. שבירה של טבעות התמזגו
4. היווצרות פפטידים קטנים יותר

תשובה

א

מלא את הריק

_{התהליך שבו יחידות דו-פחמניות מוסרות ברצף מחומצות שומן, ומייצרות אצטיל-CoA, FADH 2 ו-NADH נקרא ________.}

תשובה

חמצון β

ה-NADH וה-FADH ₂ המיוצרים במהלך חמצון β משמשים לייצור ________.

תשובה

ATP על ידי זרחון חמצוני

________ הוא סוג של מדיום המשמש לזיהוי ייצור פרוטאז חוץ תאי הנקרא caseinase.

תשובה

אגר חלב רזה

תשובה קצרה

כיצד קשורים תוצרי פירוק השומנים והחלבון למסלולי חילוף החומרים של הגלוקוז?

מהי האסטרטגיה הכללית בה משתמשים חיידקים לפירוק מקרומולקולות?

חשיבה ביקורתית

האם אתה חושב שחמצון β יכול להתרחש באורגניזם שאינו מסוגל לנשימה תאית? למה או למה לא?

8.6: פוטוסינתזה וחשיבות האור

אורגניזמים הטרוטרופיים הנעים בין אי - קולי לבני אדם מסתמכים על האנרגיה הכימית המצויה בעיקר במולקולות פחמימות. רבות מהפחמימות הללו מיוצרות על ידי פוטוסינתזה, התהליך הביוכימי שבו אורגניזמים פוטוטרופיים ממירים אנרגיית שמש (אור שמש) לאנרגיה כימית. למרות שפוטוסינתזה קשורה לרוב לצמחים, פוטוסינתזה מיקרוביאלית היא גם ספקית משמעותית של אנרגיה כימית, המזינה מערכות אקולוגיות רבות ומגוונות.

בחירה מרובה

במהלך התגובות התלויות באור, איזו מולקולה מאבדת אלקטרון?

1. מולקולת פיגמנט קצירת אור
2. מולקולת פיגמנט של מרכז התגובה
3. נאף
4. 3-פוספוגליצרט

תשובה

ב

בפרוקריוטים, לאיזה כיוון נשאבים יוני מימן על ידי מערכת הובלת האלקטרונים של ממברנות פוטוסינתטיות?

1. אל החלק החיצוני של קרום הפלזמה
2. לחלק הפנימי (ציטופלזמה) של התא
3. לסטרומה
4. לחלל הבין-ממברני של הכלורופלסט

תשובה

א

איזה מהבאים אינו מתרחש במהלך פוטופוספורילציה מחזורית בציאנובקטריה?

1. הובלת אלקטרונים דרך ETS
2. מערכת צילום אני משתמש
3. סינתזת ATP
4. היווצרות NADPH

תשובה

ד

שהם שני תוצרים של התגובות התלויות באור הם ________.

1. גלוקוז ו- NADPH
2. NADPH ו- ATP
3. _{גליצראלדהיד 3-פוספט ו- CO 2}
4. גלוקוז וחמצן

תשובה

ב

נכון/שקר

פוטוסינתזה תמיד גורמת להיווצרות חמצן.

תשובה

שקר

מלא את הריק

האנזים האחראי לקיבוע CO ₂ במהלך מחזור קלווין נקרא ________.

תשובה

ריבולוז ביספוספט קרבוקסילאז (RuBisCO)

סוגי מולקולות הפיגמנט המצויות בצמחים, אצות וציאנובקטריה הן ________ ו- ________.

תשובה

כלורופילים וקרוטנואידים

תשובה קצרה

מדוע שאורגניזם יבצע זרחון מחזורי במקום זרחון לא מחזורי?

מה תפקידם של פיגמנטים פוטוסינתטיים במתחם קצירת האור?

חשיבה ביקורתית

האם החיים תלויים בקיבוע הפחמן המתרחש במהלך התגובות הבלתי תלויות באור של הפוטוסינתזה? תסבירי.

8.7: מחזורים ביוגיאוכימיים

אנרגיה זורמת בכיוון דרך מערכות אקולוגיות, נכנסת כאור שמש לפוטוטרופים או כמולקולות אנאורגניות לכימואוטוטרופים. ששת היסודות הנפוצים ביותר הקשורים למולקולות אורגניות - פחמן, מימן, חנקן, חמצן, זרחן וגופרית - לובשים מגוון צורות כימיות ועשויים להתקיים לתקופות ארוכות באטמוספירה, ביבשה, במים או מתחת לפני כדור הארץ.

בחירה מרובה

_{איזו מהבאים היא קבוצת הארכאים שיכולה להשתמש ב- CO 2 כמקבל האלקטרונים הסופי שלהם במהלך נשימה אנאירובית, ומייצרת CH 4?}

1. מתילוטרופים
2. מתנוטרופים
3. מתנוגנים
4. פוטוסינתזיזרים אנוקסיגניים

תשובה

ג

איזה מהתהליכים הבאים אינו מעורב בהמרת חנקן אורגני לגז חנקן?

1. קיבוע חנקן
2. אמוניפיקציה
3. ניטריפיקציה
4. דניטריפיקציה

תשובה

א

איזה מהתהליכים הבאים מייצר מימן גופרתי?

1. פוטוסינתזה אנוקסיגנית
2. פוטוסינתזה חמצנית
3. נשימה אנאירובית
4. כימואוטרופיה

תשובה

ג

המחזור הביוגיאוכימי של איזה מהיסודות הבאים מבוסס על שינויים במסיסות ולא בכימיה של חיזור?

1. פחמן
2. גופרית
3. חנקן
4. זרחן

תשובה

ד

מלא את הריק

המולקולה המרכזית במחזור הפחמן המוחלפת בתוך ובין מערכות אקולוגיות, המיוצרת על ידי הטרוטרופים ומשמשת את האוטוטרופים, היא ________.

תשובה

פחמן דו חמצני

השימוש בחיידקים להסרת מזהמים ממערכת מזוהמת נקרא ________.

תשובה

ביורמדיציה

נכון/שקר

ישנם חיידקים רבים המופיעים באופן טבעי שיש להם את היכולת לפרק כמה מהתרכובות המצויות בשמן.

תשובה

אמת

תשובה קצרה

_{מדוע אורגניזמים אוטוטרופיים חייבים גם לנשום או לתסוס בנוסף לתיקון CO 2?}

כיצד יכולה פעילות אנושית להוביל לאוטרופיקציה?

חשיבה ביקורתית

בבחינת הקשר הסימביוטי בין מיני Rhizobium לבין מארחי הצמחים שלהם, איזו פעילות מטבולית מבצע כל אורגניזם המועילה לחבר השני בזוג?