Типы задач по цитологии
Задачи по цитологии, которые встречаются
в ЕГЭ, можно разбить на семь основных типов. Первый тип связан с определением процентного содержания нуклеотидов
в ДНК и чаще всего встречается в задании экзамена. Ко второму относятся расчетные задачи, посвященные определению
количества аминокислот в белке, а также количеству нуклеотидов и триплетов в
ДНК или РНК. Этот тип задач может встретиться как в первой части, так и второй
(задание 27).
Задачи по цитологии типов 3, 4 и 5 посвящены работе с таблицей генетического кода, а
также требуют знаний по процессам транскрипции и трансляции. Такие задачи
составляют большинство вопросов 27 в ЕГЭ.
Задачи типов 6 и 7 появились в ЕГЭ относительно недавно, и они также могут
встретиться как в первой части ЕГЭ, так и во второй. Шестой тип основан на
знаниях об изменениях генетического набора клетки (во время митоза и мейоза), а седьмой тип проверяет у учащегося усвоение материала по
диссимиляции в клетке эукариот.
Ниже
предложены решения задач всех типов и приведены примеры для самостоятельной
работы. В приложении дана таблица генетического кода, используемая при решении.
Решение
задач первого типа
Основная
информация:
В ДНК существует 4 разновидности
нуклеотидов: А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин).
В 1953 г Дж.Уотсон и Ф.Крик открыли, что
молекула ДНК представляет собой двойную спираль.
Цепи комплементарны друг другу: напротив
аденина в одной цепи всегда находится тимин в другой и наоборот (А-Т и Т-А);
напротив цитозина — гуанин (Ц-Г и Г-Ц).
В ДНК количество аденина и гуанина равно
числу цитозина и тимина, а также А=Т и Ц=Г (правило Чаргаффа).
Задача: в молекуле ДНК
содержится 17% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится
других нуклеотидов.
Решение: количество
аденина равно количеству тимина, следовательно, тимина в этой молекуле
содержится 17%. На гуанин и цитозин приходится 100% — 17% — 17% = 66%. Т.к. их
количества равны, то Ц=Г=33%.
Решение
задач второго типа
Основная
информация:
Аминокислоты, необходимые для синтеза
белка, доставляются в рибосомы с помощью т-РНК. Каждая молекула т-РНК переносит
только одну аминокислоту.
Информация о первичной структуре
молекулы белка зашифрована в молекуле ДНК.
Каждая аминокислота зашифрована последовательностью
из трех нуклеотидов. Эта последовательность называется триплетом или кодоном.
Задача: в трансляции
участвовало 30 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в
состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене,
который кодирует этот белок.
Решение: если в синтезе
участвовало 30 т-РНК, то они перенесли 30 аминокислот. Поскольку одна
аминокислота кодируется одним триплетом, то в гене будет 30 триплетов или 90
нуклеотидов.
Решение
задач третьего типа
Основная
информация:
Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК
по матрице ДНК.
Транскрипция осуществляется по правилу
комплементарности.
В состав РНК вместо тимина входит урацил
Задача: фрагмент одной
из цепей ДНК имеет следующее строение: ААГГЦТАЦГТТГ. Постройте на ней и-РНК и
определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка.
Решение: по правилу
комплементарности определяем фрагмент и-РНК и разбиваем его на триплеты:
УУЦ-ЦГА-УГЦ-ААУ. По таблице генетического кода определяем последовательность
аминокислот: фен-арг-цис-асн.
Решение
задач четвертого типа
Основная
информация:
Антикодон — это последовательность из
трех нуклеотидов в т-РНК, комплементарных нуклеотидам кодона и-РНК. В состав
т-РНК и и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
Молекула и-РНК синтезируется на ДНК по
правилу комплементарности.
В состав ДНК вместо урацила входит
тимин.
Задача: фрагмент и-РНК
имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и
последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите
фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.
Решение: разбиваем и-РНК
на триплеты ГАУ-ГАГ-УАЦ-УУЦ-ААА и определяем последовательность аминокислот,
используя таблицу генетического кода: асп-глу-тир-фен-лиз. В данном фрагменте
содержится 5 триплетов, поэтому в синтезе будет участвовать 5 т-РНК. Их
антикодоны определяем по правилу комплементарности: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ.
Также по правилу комплементарности определяем фрагмент ДНК (по и-РНК!!!):
ЦТАЦТЦАТГААГТТТ.
Решение
задач пятого типа
Основная
информация:
Молекула т-РНК синтезируется на ДНК по
правилу комплементарности.
Не забудьте, что в состав РНК вместо
тимина входит урацил.
Антикодон — это последовательность из
трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. В состав т-РНК и
и-РНК входят одни те же нуклеотиды.
Задача: фрагмент ДНК
имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите
нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном
фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий
триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу
генетического кода.
Решение: определяем
состав молекулы т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ и находим третий триплет — это ЦУА. Этому
антикодону комплементарен триплет и-РНК — ГАУ. Он кодирует аминокислоту асп,
которую и переносит данная т-РНК.
Решение
задач шестого типа
Основная
информация:
Два основных способа деления клеток —
митоз и мейоз.
Изменение генетического набора в клетке
во время митоза и мейоза.
Задача: в клетке
животного диплоидный набор хромосом равен 34. Определите количество молекул ДНК
перед митозом, после митоза, после первого и второго деления мейоза.
Решение:
По
условию, 2n=34. Генетический набор:
-
перед
митозом 2n4c, поэтому в этой клетке содержится 68 молекул ДНК;
-
после
митоза 2n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекулы ДНК;
-
после
первого деления мейоза n2c, поэтому в этой клетке содержится 34 молекул ДНК;
-
после
второго деления мейоза nc, поэтому в этой клетке содержится 17 молекул ДНК.
Решение
задач седьмого типа
Основная
информация:
Что такое обмен веществ, диссимиляция и
ассимиляция.
Диссимиляция у аэробных и анаэробных
организмов, ее особенности.
Сколько этапов в диссимиляции, где они
проходят, какие химические реакции проходят во время каждого этапа.
Задача: в диссимиляцию
вступило 10 молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после
энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.
Решение: запишем
уравнение гликолиза: С6Н12О6 = 2ПВК + 4Н +
2АТФ. Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ПВК и 2АТФ,
следовательно, синтезируется 20 АТФ. После энергетического этапа диссимиляции
образуется 36 молекул АТФ (при распаде 1 молекулы глюкозы), следовательно,
синтезируется 360 АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен 360+20=380 АТФ.
Примеры
задач для самостоятельного решения
1.
В
молекуле ДНК содержится 31% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле
содержится других нуклеотидов.
2.
В
трансляции участвовало 50 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот,
входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в
гене, который кодирует этот белок.
3.
Фрагмент
ДНК состоит из 72 нуклеотидов. Определите число триплетов и нуклеотидов в иРНК,
а также количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка.
4.
Фрагмент
одной из цепей ДНК имеет следующее строение: ГГЦТЦТАГЦТТЦ. Постройте на ней
и-РНК и определите последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка
(для этого используйте таблицу генетического кода).
5.
Фрагмент
и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и
последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите
фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого
используйте таблицу генетического кода).
6.
Фрагмент
ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АГЦЦГАЦТТГЦЦ. Установите
нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном
фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий
триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу
генетического кода.
7.
В
клетке животного диплоидный набор хромосом равен 20. Определите количество
молекул ДНК перед митозом, после митоза, после первого и второго деления
мейоза.
8.
В
диссимиляцию вступило 15 молекул глюкозы. Определите количество АТФ после
гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.
9.
В
цикл Кребса вступило 6 молекул ПВК. Определите количество АТФ после
энергетического этапа, суммарный эффект диссимиляции и количество молекул
глюкозы, вступившей в диссимиляцию.
Генетический код (и-РНК)
|
Первое
основание
|
Второе
основание
|
Третье
основание
|
|||
|
|
У
|
Ц
|
А
|
Г
|
|
|
У
|
Фен
Фен
Лей
Лей
|
Сер
Сер
Сер
Сер
|
Тир
Тир
-
-
|
Цис
Цис
-
Три
|
У
Ц
А
Г
|
|
Ц
|
Лей
Лей
Лей
Лей
|
Про
Про
Про
Про
|
Гис
Гис
Глн
Глн
|
Арг
Арг
Арг
Арг
|
У
Ц
А
Г
|
|
А
|
Иле
Иле
Иле
Мет
|
Тре
Тре
Тре
Тре
|
Асн
Асн
Лиз
Лиз
|
Сер
Сер
Арг
Арг
|
У
Ц
А
Г
|
|
Г
|
Вал
Вал
Вал
Вал |
Ала
Ала
Ала
Ала
|
Асп
Асп
Глу
Глу
|
Гли
Гли
Гли
Гли
|
У
Ц
А
Г
|
