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

В последовательности ДНК находим триплет АТГ, кодирующий аминокислоту метионин (Мет). Он начинается с восьмого нуклеотида.$$1\,2\,3\,4\,5\,6\,7\,\mathbf{8}\,9\,10$$

Начиная с восьмого нуклеотида, последовательность разбивается на триплеты:$$\mathrm{АТГ\text{–}АЦТ\text{–}АГА\text{–}АТЦ}$$

При синтезе участка тРНК на ДНК-матрице нуклеотиды соединяются по принципу комплементарности: А—У, Т—А, Г—Ц, Ц—Г.$$АЦГЦГАЦГТГГТЦГА \rightarrow УГЦГЦУГЦАЦЦАГЦУ$$

Полученную последовательность участка тРНК разбиваем на триплеты.$$УГЦ\;ГЦУ\;ГЦА\;ЦЦА\;ГЦУ$$

После оплодотворения у сфагнума образуется диплоидная зигота с набором $2n$ хромосом.

Из зиготы развивается спорогон, включающий ножку и коробочку. Рост и развитие спорогона происходят благодаря митотическим делениям, поэтому клетки спорогона сохраняют диплоидный набор $2n$.

Соматические клетки редиса имеют диплоидный набор: $2n = 18$. Перед митозом в синтетическом периоде интерфазы происходит репликация ДНК, поэтому каждая хромосома становится двухроматидной.$$2n = 18$$

В метафазе хромосомы выстроены в экваториальной плоскости клетки. Центромеры ещё не разделились, поэтому число хромосом остаётся равным 18. Каждая из них содержит две сестринские хроматиды, следовательно, число молекул ДНК равно…$$2n4c: 18\ \text{хромосом},\ 36\ \text{молекул ДНК}$$

При обратной транскрипции на вирусной РНК синтезируется комплементарная цепь ДНК. Заменяем урацил РНК на тимин в ДНК и подбираем комплементарные основания.$$АУГГЦУУУУГЦААУА \rightarrow \mathrm{ТAЦЦГAAAАЦГTTAT}$$

Вторая цепь ДНК комплементарна первой и совпадает по последовательности с вирусной РНК, если в ней заменить урацил на тимин.$$\mathrm{ТАЦЦГААААЦГТТАТ} / \mathrm{АТГГЦТТТТГЦААТА}$$

Данная последовательность является матричной цепью ДНК, поскольку при её транскрипции образуется иРНК, содержащая стартовый кодон АУГ.$$ДНК: \mathrm{ТГТАЦЦЦТАГГАТАТАГЦГЦ}$$

По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК: тимину ДНК соответствует аденин иРНК, аденину — урацил, цитозину — гуанин, гуанину — цитозин.$$\mathrm{ДНК: ТГТАЦЦЦТАГГАТАТАГЦГЦ} \rightarrow \mathrm{иРНК: АЦАУГГГАУЦЦУАУАУЦГЦ}$$

иРНК синтезируется на матричной цепи ДНК по принципу комплементарности: А соответствует У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г.$$5′-АЦТТЦАТГТЦАЦААТААТЦГТТЦТ-3′ \rightarrow 5′-АЦУУЦАУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ-3′$$

Стартовый кодон $АУГ$ находится в начале участка $АУГУЦАЦААУААУЦГУУЦУ$. При считывании без сдвига рамки получаются кодоны $АУГ\ УЦА\ ЦАА\ УАА$, причём $УАА$ является стоп-кодоном.

Поскольку в приведённой последовательности нет триплета АТГ, кодирующего метионин в кодирующей цепи, последовательность рассматривается как матричная цепь ДНК. Триплету иРНК АУГ комплементарен триплет ДНК ТАЦ.$$АУГ \leftrightarrow \mathrm{ТАЦ}$$

Нумеруем нуклеотиды исходной последовательности. Триплет ТАЦ расположен начиная с третьего нуклеотида.$$\mathrm{ЦГ\mathbf{ТАЦ}ЦЦГАГАЦЦТАГАТЦЦ}$$

иРНК синтезируется на матричной цепи ДНК по принципу комплементарности и антипараллельности. Она совпадает с верхней кодирующей цепью ДНК, но вместо тимина содержит урацил.$$5’-ЦТТГАТГЦАТТААЦЦЦГАЦТТЦА-3’ \rightarrow 5’-ЦУУГАУГЦАУУААЦЦЦГАЦУУЦА-3’$$

Рибосома начинает трансляцию с кодона АУГ, который кодирует метионин. Далее в исходной рамке считываются кодоны ЦАУ и УАА.$$\mathrm{АУГ\text{-}ЦАУ\text{-}УАА} = \mathrm{Мет\text{-}Гис\text{-}стоп}$$

Матричной является нижняя цепь ДНК, направленная от 3ʹ к 5ʹ концу. Поэтому синтезируемая РНК комплементарна ей и совпадает по последовательности с верхней цепью ДНК, за исключением замены тимина на урацил.$$5ʹ-АЦГААУУЦЦУГЦАГААУУЦААГЦАУАУААУГААЦ-3ʹ$$

В участке тмРНК выделяются комплементарные последовательности, которые могут спариваться за счёт образования водородных связей между А–У и Г–Ц. При их сближении формируется шпилечная структура: спаренный стебель и неспаренная петля.$$А=У, Г≡Ц$$

При транскрипции РНК синтезируется комплементарно нижней матричной цепи ДНК и антипараллельно ей. Тимин в РНК заменяется урацилом.$$3'-ГТААТАЦГЦАЦТАТТАЦ-5' \rightarrow 5'-ЦАУУАУГЦГУГАУААУГ-3'$$

В полученной последовательности находятся комплементарные инвертированные участки: первый участок записан как $5'$-АУУА-$3'$, а второй — как $3'$-УААУ-$5'$.$$5'-АУУА-3'\\3'-УААУ-5'$$

Перед первым делением мейоза происходит репликация ДНК. В результате мейоза I гомологичные хромосомы расходятся в дочерние клетки, поэтому каждая клетка становится гаплоидной.$$2n4c \xrightarrow{\text{мейоз I}} n2c$$

В метафазе II клетка имеет гаплоидный набор хромосом: по одной хромосоме из каждой пары гомологичных хромосом. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, поэтому число молекул ДНК в клетке вдвое больше числа хромосом.$$n2c$$

Поскольку фенилкетонурия наследуется как аутосомно-рецессивный признак, больные имеют генотип $aa$, а частота больных равна $q^2$.$$q^2=\mathrm{freq}(aa)$$

Во всей человеческой популяции частота мутантного аллеля равна $q=0{,}01$. Частота мутантного фенотипа определяется квадратом частоты мутантного аллеля.$$q^2=(0{,}01)^2=0{,}0001$$

Песочная окраска определяется рецессивными гомозиготами, поэтому её частота равна $q^2$. В популяции она составляет $60/1000=0{,}06$.$$q^2=0{,}06$$

Находим частоты аллелей в исходной равновесной популяции.$$q=\sqrt{0{,}06}=0{,}2449;\quad p=1-q=0{,}7551$$

иРНК синтезируется комплементарно некодирующей цепи и совпадает с кодирующей цепью по последовательности, если тимин заменить на урацил. В данном фрагменте стартовый кодон $АУГ$ появляется при чтении нижней цепи в направлении 5’ к 3’.

Нижнюю цепь необходимо записать в противоположном направлении:$$5’-ЦТAAAТГТАЦЦГЦААТАГЦГЦГ-3’$$