Биология ЕГЭ — ФИПИ тапсырмаларының жауаптарымен шешімдері

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.$$2n \xrightarrow{\text{митоз}} 2n$$

Окислительное фосфорилирование — это этап энергетического обмена, в ходе которого энергия переноса электронов используется для синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из АДФ и неорганического фосфата.$$\mathrm{АДФ} + \mathrm{H_3PO_4} \rightarrow \mathrm{АТФ} + \mathrm{H_2O}$$

Следовательно, подавление активности ферментов окислительного фосфорилирования приводит к снижению или прекращению синтеза АТФ — универсального источника энергии клетки.

Рассматриваем указанную цепь ДНК как матричную. При транскрипции образуется комплементарная последовательность иРНК.$$ДНК: АТА–АГГ–АТГ–ЦЦТ–ТТТ \rightarrow иРНК: УАУ–УЦЦ–УАЦ–ГГА–ААА$$

По таблице генетического кода определяем аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК.$$УАУ \rightarrow Тир;\quad УЦЦ \rightarrow Сер;\quad УАЦ \rightarrow Тир;\quad ГГА \rightarrow Гли;\quad ААА \rightarrow Лиз$$

Нижняя цепь ДНК дана как матричная и записана в направлении 3’→5’. Поэтому иРНК синтезируется на ней в направлении 5’→3’ и комплементарна этой цепи.

Последовательность иРНК совпадает с верхней кодирующей цепью ДНК, но вместо тимина содержит урацил.$$5'-ГАГАГЦУГАГЦГУАГГУГАГУГЦ-3'$$

Преобладающее поколение хламидомонады — гаметофит. Гаметофит является гаплоидным, поэтому клетки взрослого организма содержат одинарный набор хромосом.$$n$$

Взрослая хламидомонада развивается из гаплоидной зооспоры. Зооспоры образуются после мейотического деления диплоидной зиготы.$$2n \xrightarrow{\text{мейоз}} n$$

При транскрипции нуклеотиды РНК соединяются с нуклеотидами ДНК-матрицы по принципу комплементарности: А–У, Т–А, Г–Ц, Ц–Г.$$А\leftrightarrow У,\quad Т\leftrightarrow А,\quad Г\leftrightarrow Ц,\quad Ц\leftrightarrow Г$$

Строим последовательность участка тРНК, комплементарную фрагменту ДНК-матрицы.$$\mathrm{ГААГЦТГТТЦГГАЦТ}\ \to\ \mathrm{ЦУУЦГАЦААГЦЦУГА}$$

Листостебельное растение мха является гаметофитом, поэтому клетки его листьев имеют гаплоидный набор хромосом $n$.$$2n \xrightarrow{\text{мейоз}} n$$

Листья развиваются из гаплоидной споры и клеток гаметофита. Рост и образование органов происходят путём митотических делений, при которых хромосомный набор сохраняется.$$n \xrightarrow{\text{митоз}} n$$

Частота нарушения сцепления выражается в процентах и численно соответствует расстоянию между генами в сантиморганах.$$1\% = 1\ \text{сМ}$$

Расстояние между генами $A$ и $B$ равно 5 сМ, а между генами $A$ и $C$ — 11 сМ.$$AB = 5\ \text{сМ},\quad AC = 11\ \text{сМ}$$

Метионину соответствует кодон иРНК $АУГ$. На матричной цепи ДНК ему соответствует триплет $ТАЦ$. Так как матричная цепь считывается в направлении $3'\to5'$, последовательность исходного фрагмента нужно рассматривать справа налево.$$5'\text{-АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА-}3'$$

Триплет $ТАЦ$ образуется при считывании нуклеотидов 18–20 исходной последовательности справа налево: $3'\text{-ТАЦ-}5'$. Следовательно, информативная часть начинается с 18-го нуклеотида, если нумеровать нуклеотиды слева направо.

Так как синтез полипептида начинается с метионина, в иРНК должен присутствовать стартовый кодон АУГ. Верхняя цепь ДНК при записи от 5’ к 3’ содержит последовательность, обратную последовательности иРНК, поэтому она является матричной.

Строим иРНК по верхней цепи ДНК с учётом комплементарности и антипараллельности. Получаем последовательность от 5’ к 3’.$$5'-ГАЦГЦГТГТААТЦГТЦАТАГАГ-3' \rightarrow 5'-ЦУЦУАУГАЦГАУУАЦАЦГЦГУЦ-3'$$

Разобьём исходную последовательность ДНК на триплеты: ЦГЦ–ЦЦГ–АТА–ЦТА–ГАЦ. Четвёртый триплет — ЦТА.

По принципу комплементарности ему соответствует участок иРНК ГАУ: Ц соответствует Г, Т — А, А — У.

Обозначим частоту нормального доминантного аллеля через $p$, а частоту мутантного рецессивного аллеля — через $q$. Больные имеют рецессивный генотип, поэтому частота заболевания равна $q^2$.$$q^2=\frac{1}{10000}=0{,}0001$$

Находим частоту мутантного аллеля.$$q=\sqrt{0{,}0001}=0{,}01$$

В предложении 2 допущена ошибка: к реакциям матричного синтеза относят не только репликацию и транскрипцию, но и трансляцию, поскольку последовательность аминокислот в белке определяется матрицей — иРНК.

В предложении 3 неверно указано, что матрицей служит вся молекула ДНК. При транскрипции считывается определённый ген — участок одной из цепей ДНК.

Так как синтез иРНК идёт на матричной цепи ДНК в направлении 5′ к 3′, матричная цепь должна читаться в направлении 3′ к 5′. В данном случае это цепь, записанная сверху в направлении 5′ к 3′; иРНК будет комплементарна ей и антипараллельна.

Записываем последовательность иРНК в направлении 5′ к 3′, заменяя тимин на урацил и учитывая обратный порядок нуклеотидов:$$5′-ГЦУЦГУГААУГЦГАЦУГЦГЦГЦАУЦ-3′$$

Соматические клетки пшеницы диплоидны, поэтому их хромосомный набор обозначается как $2n = 28$. Следовательно, гаплоидный набор равен $n = 14$.

Перед началом первого деления мейоза клетка проходит синтетический период интерфазы, в котором происходит репликация ДНК. Число хромосом при этом не изменяется: остаётся $2n = 28$, но каждая хромосома становится двухроматидной.

Матричной является нижняя цепь ДНК, записанная в направлении 3′→5′. Поэтому иРНК синтезируется комплементарно ей в направлении 5′→3′.$$3′-ТТАЦГЦАТТГЦТГЦАААГЦ-5′ \rightarrow 5′-ААУГЦГУААЦГАЦГУУУЦГ-3′$$

Последовательность иРНК совпадает с кодирующей цепью ДНК, если заменить тимин на урацил. Поскольку полипептид начинается с метионина, считывание начинается с кодона АУГ, а не с первого нуклеотида иРНК.$$5′-\underline{АА}\,\mathrm{АУГ}\,\mathrm{ЦГУ}\,\mathrm{ААЦ}\,\mathrm{ГАЦ}\,\mathrm{ГУУ}\,\mathrm{УЦГ}-3′$$

Нижняя цепь ДНК является матричной и записана в направлении 3′ к 5′. Поэтому синтезируемая РНК будет комплементарна ей и совпадёт по последовательности с верхней цепью ДНК, если в ней заменить тимин на урацил.$$3′-ТАГЦГЦТАГЦГТАЦТ-5′ \rightarrow 5′-АУЦГЦГАУЦГЦАУГА-3′$$

Разбиваем последовательность участка тРНК на триплеты, начиная с 5′ конца.$$5′-АУЦ\,ГЦГ\,АУЦ\,ГЦА\,УГА-3′$$

Антикодоны тРНК комплементарны кодонам иРНК. Для определения кодонов иРНК заменяем каждое основание антикодона на комплементарное ему основание: $А$ соответствует $У$, $Г$ — $Ц$.$$ЦГЦ\to ГЦГ;\ УЦЦ\to АГГ;\ ГЦА\to ЦГУ;\ АГА\to УЦУ;\ ЦГА\to ГЦУ$$

По таблице генетического кода определяем аминокислоты, соответствующие полученным кодонам иРНК.$$ГЦГ\to\text{Ала};\ АГГ\to\text{Арг};\ ЦГУ\to\text{Арг};\ УЦУ\to\text{Сер};\ ГЦУ\to\text{Ала}$$

Матрицей для транскрипции является нижняя цепь ДНК. иРНК синтезируется комплементарно ей и антипараллельно, поэтому последовательность иРНК записывается в направлении 5’ к 3’ и совпадает с верхней цепью ДНК по последовательности с заменой…$$5’-УАЦУАЦГУАУГАГУЦГУААГУАЦГ-3’$$

В иРНК находят стартовый кодон АУГ. Так как итоговый полипептид имеет длину более четырёх аминокислот, правильной является рамка считывания, начинающаяся с первого найденного кодона АУГ, а не рамка, начинающаяся с начала фрагмента иРНК.$$5’-АУГ-АГУ-ЦГУ-ААГ-УАЦ-3’$$