Задание 27 ЕГЭ по биологии: решения ФИПИ с ответами по шагам

Матрицей для транскрипции является нижняя цепь ДНК, записанная в направлении 3ʹ→5ʹ. иРНК синтезируется комплементарно ей в направлении 5ʹ→3ʹ.$$3ʹ-\mathrm{ТАГТАЦАТАЦЦГАТЦТЦГАТАА}-5ʹ \rightarrow 5ʹ-\mathrm{АУЦАУГУАУГГЦУАГАГЦУАУУ}-3ʹ$$

Полипептид начинается с аминокислоты метионина, поэтому трансляцию начинают с первого кодона АУГ, а не с расположенного перед ним триплета АУЦ.$$\mathrm{АУГ} \rightarrow \text{мет}$$

Матричная цепь ДНК записана в направлении 3′→5′, поэтому иРНК синтезируется на ней в направлении 5′→3′ по принципу комплементарности: А соответствует У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г.$$3′-ГАТАЦТЦАГЦАТААТАГЦАГ-5′ \rightarrow 5′-ЦУАУГАГУЦГУАУУАУЦГУЦ-3′$$

Полученная последовательность иРНК совпадает с кодирующей цепью ДНК по последовательности оснований, но вместо тимина содержит урацил.$$5′-ЦТАТГАГТЦГТАТТАТЦГТЦ-3′ \rightarrow 5′-ЦУАУГАГУЦГУАУУАУЦГУЦ-3′$$

Матричной является нижняя цепь ДНК, записанная в направлении $3' \to 5'$. Поэтому РНК синтезируется комплементарно ей в направлении $5' \to 3'$. Вместо тимина в РНК используется урацил.$$3'-ТАГЦЦГАТАЦГЦГГЦТА-5' \longrightarrow 5'-АУЦГГЦУАУГЦГЦЦГАУ-3'$$

В полученной последовательности участки $5'$-ЦГГЦ-$3'$ и $5'$-ГЦЦГ-$3'$ являются взаимно комплементарными и при сворачивании молекулы образуют стебель вторичной структуры.$$5'-ЦГГЦ\;УАУГЦ\;ГЦЦГ-3' \\ 3'-ГЦЦГ\;АУАЦГ\;ЦГГЦ-5'$$

Разделяем фрагмент матричной цепи ДНК на триплеты.$$АТА\text{–}АГГ\text{–}АТГ\text{–}ЦЦТ\text{–}ТТТ$$

По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК.$$УАУ\text{–}УЦЦ\text{–}УАЦ\text{–}ГГА\text{–}ААА$$

Верхняя цепь ДНК принимается за матричную, поскольку при её транскрипции в иРНК образуется открытая рамка считывания, начинающаяся с кодона $АУГ$ и содержащая кодон треонина.$$5ʹ\text{-ТЦАТГАТЦТГТГГЦЦАТТЦГГЦ-}3ʹ$$

При транскрипции строится комплементарная иРНК, причём её направление противоположно направлению матричной цепи ДНК. Участок иРНК записывается от 5ʹ к 3ʹ концом.$$5ʹ\text{-ГЦЦГААУГГЦЦАЦАГАУЦАУГА-}3ʹ$$

Матричной является нижняя цепь ДНК, записанная от $3'$ к $5'$: $3'$-ГТЦАГЦТГЦААТТГЦ-$5'$.

По принципу комплементарности строим цепь РНК, направленную антипараллельно матрице. В РНК вместо тимина используется урацил.$$Г\to Ц,\ Т\to А,\ Ц\to Г,\ А\to У$$

Матрицей для синтеза тРНК является верхняя цепь ДНК. При транскрипции РНК синтезируется комплементарно матричной цепи и антипараллельно ей.$$5'-АЦТАЦГЦАТТЦАТЦГ-3' \rightarrow 3'-УГАУГЦГУААГУАГЦ-5'$$

Полученную последовательность записываем в направлении синтеза нуклеиновой кислоты, то есть от 5’ к 3’ концу.$$5'-ЦГАУГААУГЦГУАГУ-3'$$

Хвощ полевой в основной, спорофитной фазе имеет диплоидный набор хромосом. Корневище является частью спорофита, поэтому клетки корневища содержат набор $2n$.$$2n$$

Спорофит развивается из диплоидной зиготы. Деление клеток зародыша и последующий рост растения происходят митозом, при котором хромосомный набор сохраняется.$$2n \xrightarrow{\text{митоз}} 2n$$

Пшеница является диплоидным видом с основным гаплоидным числом хромосом $n = 21$, поэтому соматические клетки зародыша имеют набор $2n = 42$.

Клетки зародышевого корешка относятся к клеткам зародыша. Зародыш развивается из зиготы, а увеличение числа клеток зародыша, в том числе клеток корешка, происходит путём митотических делений. Поэтому клетки зародышевого корешка…

Листья мха являются частью гаметофита — полового поколения. Гаметофит развивается из гаплоидной споры, поэтому клетки листьев содержат гаплоидный набор хромосом $n$.$$n \xrightarrow{\text{митоз}} n$$

Рост гаметофита, в том числе образование его листьев, происходит путём митотических делений клеток, поэтому число хромосом при этом не изменяется.$$n \to n$$

Макроспора образуется из диплоидной материнской клетки макроспор, расположенной в нуцеллусе семязачатка.$$2n \xrightarrow{\text{мейоз}} n$$

В результате мейоза образуются четыре гаплоидные макроспоры. Обычно три из них дегенерируют, а одна функциональная макроспора участвует в формировании зародышевого мешка.$$1\,\text{материнская клетка} \xrightarrow{\text{мейоз}} 4\,\text{макроспоры }(n)$$

Разделим фрагмент ДНК на триплеты:$$\mathrm{ЦАГ\ ТГТ\ ЦГЦ\ ТАГ\ ТТА}$$

Поскольку данная цепь ДНК является матричной, построим комплементарную последовательность иРНК по принципу комплементарности:$$\mathrm{ЦАГ\ ТГТ\ ЦГЦ\ ТАГ\ ТТА}\rightarrow\mathrm{ГУЦ\ АЦА\ ГЦГ\ АУЦ\ ААУ}$$

Поскольку антикодоны тРНК записаны в направлении от 5’ к 3’ концу, для получения кодонов иРНК необходимо учитывать антипараллельность и записать комплементарные последовательности в направлении от 5’ к 3’ конца.$$5'\text{–ЦУГ–}3' \rightarrow 5'\text{–ЦАГ–}3';\quad 5'\text{–УАУ–}3' \rightarrow 5'\text{–АУА–}3';\quad 5'\text{–АУА–}3' \rightarrow 5'\text{–УАУ–}3'$$

Аналогично преобразуем четвёртый и пятый антикодоны.$$5'\text{–ГЦУ–}3' \rightarrow 5'\text{–АГЦ–}3';\quad 5'\text{–АУА–}3' \rightarrow 5'\text{–УАУ–}3'$$

Кодирующая цепь ДНК должна быть записана в направлении 5′→3′ и содержать стартовый кодон АТГ. Нижняя цепь в условии записана в направлении 3′→5′, поэтому разворачиваем её.$$5′-ГЦТЦГТГААТГЦГАЦТЦГЦГЦАТЦГ-3′$$

В полученной цепи присутствует кодон АТГ, а после него в рамке считывания встречается триплет ЦТЦ, который после транскрипции превращается в ЦУЦ и кодирует лейцин. Поэтому смысловая цепь — нижняя цепь, записанная в направлении 5′→3′.$$АТГ \rightarrow \text{мет};\quad ЦТЦ \rightarrow \text{ЦУЦ} \rightarrow \text{лей}$$

В соматических клетках пшеницы диплоидный набор составляет $2n = 28$. Следовательно, гаплоидный набор равен половине диплоидного:$$n = \frac{2n}{2} = \frac{28}{2} = 14$$

Перед началом мейоза в интерфазе происходит репликация ДНК. Число хромосом при этом не изменяется, но каждая хромосома становится двухроматидной. Поэтому в профазе I сохраняется диплоидный набор из 28 хромосом, а число молекул ДНК…$$2n = 28,\quad 4c = 2 \cdot 28 = 56$$

Матричной является нижняя цепь ДНК, записанная в направлении $3'\to5'$. Поэтому последовательность РНК совпадает с верхней цепью ДНК по направлению и отличается заменой тимина на урацил.$$5'\text{-АЦЦУУАГЦУГЦАЦУААГААГЦАГАГГУЦАЦГЦ-}3'$$

В молекуле РНК комплементарные участки могут спариваться: А–У и Г–Ц. Поэтому участок РНК сворачивается в шпильку, состоящую из двуцепочечного стебля и одноцепочечной петли; после шпильки располагается последовательность, начинающаяся с…

Нижняя цепь ДНК является матричной. При транскрипции РНК синтезируется комплементарно ей и антипараллельно. Поэтому последовательность тРНК совпадает с верхней цепью ДНК, но тимин заменяется на урацил.$$5′-АТАТЦТААТГЦАГАТАТ-3′ \rightarrow 5′-АУАУЦУААУГЦАГАУАУ-3′$$

В полученной цепи крайние участки 5′-АУАУ-3′ и 5′-АУАУ-3′ являются палиндромными с учётом антипараллельного спаривания. При сближении концов первый участок спаривается с последним.$$5′-АУАУ-3′\\n ||||\\n3′-УАУА-5′$$

Транскрибируемой является нижняя цепь ДНК, записанная в направлении 3′→5′. По ней РНК-полимераза синтезирует иРНК в направлении 5′→3′.$$3′-ГТАЦТТАЦЦГААЦЦАГЦЦЦАЦТЦГТАТ-5′$$

иРНК комплементарна матричной цепи ДНК: Г соответствует Ц, Ц — Г, А — У, Т — А.$$5′-ЦАУГААУГГЦУУГГУЦГГГУГАГЦАУА-3′$$

Гаметы хвоща — яйцеклетки и сперматозоиды — имеют гаплоидный набор хромосом $n$, поскольку образуются на гаметофите, который развивается из гаплоидной споры.

Гаметы формируются из гаплоидных клеток мужского и женского гаметофитов в результате митоза. При митозе число хромосом не изменяется, поэтому дочерние клетки сохраняют набор $n$.

Листья папоротника относятся к спорофиту, поэтому клетки листьев содержат диплоидный набор хромосом.$$2n$$

Спорофит развивается из диплоидной зиготы. Рост и образование его органов, в том числе листьев, происходят за счёт митотических делений клеток.$$2n \xrightarrow{\text{митоз}} 2n$$