ЕГЭ по биологии Задания по молекулярной биологии

ЕГЭ по биологии Линия 27

Молекулярная биология

Автор: Н.В. Евменова, учитель биологии и химии, МБОУ Бирикчульской СОШ

с. Бирикчуль, 2024

Задание 27 проверяет

базовые исследовательские действия

• выявлять причинно-следственные связи и актуализировать задачу, выдвигать гипотезу её решения, находить аргументы для доказательства своих утверждений, задавать параметры и критерии решения,
• анализировать полученные в ходе решения задачи результаты, критически оценивать их достоверность, прогнозировать изменение в новых условиях, Уметь переносить знания в познавательную и практическую области жизнедеятельности; уметь интегрировать знания из разных предметных областей.

базовые логические действия

• устанавливать существенный признак или основания для сравнения, классификации и обобщения,
• самостоятельно формулировать и актуализировать проблему, рассматривать её всесторонне; определять цели деятельности, задавать параметры и критерии их достижения

Проверяются знания и умения из учебного раздела

• «Клетка как биологическая система»
• «Организм как биологическая система»,
• «Теория эволюции. Развитие жизни на Земле».

Общие правила решения задач

1. Внимательно прочитать текст задачи, выделить все условия

2. Каждое действие обосновать теоретически (кратко и полно)

3. Аккуратно оформить запись решения:

• цепи ДНК, иРНК,тРНК, белка -прямые, подписанные

• символы нуклеотидов четкие, расположены на одной линии по горизонтали

• цепи ДНК, иРНК,тРНК размещать на одной строке без переноса

аминокислоты белка записывать через дефис

5. Ответы дать на все вопросы и выписать их в конце решения.

Антикодоны тРНК , по умолчанию записаны в направлении от 5’ →3’ и, чтобы получить по ним правильную иРНК, необходимо их перевернуть в направлении от 3’ → 5’ и тогда получится антипараллельная комплементарная иРНК от 5’ →3’

Типы задач по молекулярной биологии

Первый тип

Второй тип

Определение смысловой (кодирующей цепи) ДНК

Определение кодирующей части начала гена

Варианты этой задачи: 1) определить, с какого нуклеотида начнется синтез белка (используем иРНК); 2) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена (используем двухцепочечную ДНК);

3) определить, с какого нуклеотида начинается информативная часть гена (открытая рамка считывания) в случае, когда в цепи есть несколько старт-кодонов и стоп-кодон, который обрывает синтез первой цепи.

Третий тип

Определение кодирующей части конца гена.

Четвертый тип

Замена аминокислоты

Пятый тип

Работа с вирусной РНК.

вирусная РНК → вирусная ДНК → иРНК → белок

Определение последовательности иРНК и ДНК по антикодонам тРНК

Шестой тип

Два варианта задач: 1) определить последовательность нуклеотидов иРНК, двухцепочечной ДНК, последовательность аминокислот;

2) определить последовательность нуклеотидов иРНК и аминокислот в полипептиде до замены (триплета в иРНК/одного из антикодонов тРНК) и после.

Седьмой тип

Определение последовательности тРНК

Варианты задачи:

1) определить аминокислоту, которую будет переносить данная тРНК,

2) определить антикодон в цепи тРНК,

3) определить палиндромы в тРНК, вторичную структуру (двухцепопчечный фрагмент+петля), антикодон тРНК, аминокислоту, которую будет переносить данная тРНК.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу . Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область гена называется открытой рамкой считывания . Фрагмент конца гена имеет следующую последовательность нуклеотидов ( нижняя цепь матричная (транскрибируемая):

Принцип решения задачи

5’-ААГЦГЦТААТАГЦАТАТТАГАГЦТА-3’

1. Строим иРНК (комплементарность и антипараллельность).

3’-ТТЦГЦГАТТАТЦГТАТААТЦТЦГАТ-5’

2. Выписываем стоп-кодоны (по таблице генетического кода).

Определите верную открытую рамку считывания и найдите последовательность аминокислот во фрагменте конца полипептидной цепи. Известно, что конечная часть полипептида, кодируемая этим геном, имеет длину более четырёх аминокислот . Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

3. Начиная с 5,конца иРНК ищем все возможные антикодоны и выделяем их.

4. Определяем тот антикодон, расположение которого удовлетворяет условиям задачи.

5. Определяем открытую рамку считывания.

6. Записываем иРНК с учетом найденной открытой рамки считывания. Учитываем, что стоп-кодон НЕ ВХОДИТ в открытую рамку считывания.

7. Определяем аминокислотную последовательность по таблице генетического кода.

8. Записываем последовательность аминокислот.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’–концу одной цепи соответствует 3’–конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’–конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’– к 3’–концу . Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов:

5’–ГЦТГАТГАТЦГАЦГТАТАТАТЦ–3’

3’–ЦГАЦТАЦТАГЦТГЦАТАТАТАГ–5’

Определите последовательность аминокислот начала полипептида, если синтез начинается с аминокислоты мет . Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

.

Принцип решения задачи

1 Кодон иРНК, соответствующий АК Мет

5’ -АУГ-3’

2. Найдем триплет в ДНК транскрибируемой комплементарный и антипараллельный этому кодону –3’ -ТАЦ-5’

3. Найдем этот триплет в одной или другой цепи ДНК. Это будет началом гена.

4. Построим иРНК, начиная с кодона АУГ.

5. Определим последовательность АК по таблице генетического кода.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу . Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область гена называется открытой рамкой считывания . Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов ( нижняя цепь матричная (транскрибируемая )):

Принцип решения задачи

5’-ЦАТГГЦАТГАТАТАЦГЦГЦЦАГ-3’

1. Кодон иРНК, соответствующий аминокислоты мет –5’ -АУГ-3’

3’-ГТАЦЦГТАЦТАТАТГЦГЦГГТЦ-5’ Определите верную открытую рамку считывания и найдите последовательность аминокислот во фрагменте начала полипептидной цепи. При ответе учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты мет. Известно, что итоговый полипептид, кодируемый этим геном, имеет длину более четырёх аминокислот. Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

2. Построим иРНК (комплиментарную и антипараллельную)

3. Определим возможные кодоны АУГ в иРНК;

4. Найдем кодон АУГ, соответствующий условию задачи, учитывая возможность появления стоп-кодонов в цепи иРНК

5. Построим иРНК, начиная с АУГ –это открытая рамка считывания.

6. Определим последовательность аминокислот по таблице ген. кода.

Решите задачу.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5’ концу одной цепи соответствует 3’ конец другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5’ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5’ к 3’ концу. Ген имеет кодирующую и некодирующую области. Кодирующая область гена, включающая старт-кодон и стоп-кодон, называется открытая рамка считывания. Старт-кодон соответствует триплету, кодирующему аминокислоту мет. Фрагмент бактериального гена, содержащий полную открытую рамку считывания, имеет следующую последовательность нуклеотидов:

5’-ЦАТГААТГГЦТТГГТЦГГГТГАГЦАТА-3’

3’-ГТАЦТТАЦЦГААЦЦАГЦЦЦАЦТЦГТАТ-5’

Определите транскрибируемую цепь ДНК, поясните свой выбор. Запишите открытую рамку считывания на иРНК и последовательность аминокислот полипептидной цепи. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

В начале кодирующей части генов инфузорий Euplotes встречаются стоп-кодоны. Однако в начале гена рибосома при встрече с таким стоп-кодоном в иРНК сдвигает рамку считывания на один нуклеотид в сторону 3’-конца и продолжает синтез полипептида. Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5' конца. Рибосома движется от 5' к 3' концу зрелой иРНК. Фрагмент начала гена инфузории имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь матричная (транскрибируемая)):

5'−ГЦТГАТГТТГЦТТТГАТГЦАТГТ−3'

3'−ЦГАЦТАЦААЦГАААЦТАЦГТАЦА−5'

Определите нуклеотидную последовательность информационной РНК и образующийся на ней фрагмент полипептида. При ответе учитывайте, что полипептидная цепь начинается с аминокислоты Мет. Ответ поясните. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Нуклеотидная последовательность иРНК:

5'−АУГУУГЦУУУГАУГЦАУГУ−3'

ИЛИ

5'−ГЦУГАУГУУГЦУУУГАУГЦАУГУ−3'

Аминокислоте мет соответствует кодон 5'-АУГ-3' (АУГ).

В рамке считывания имеется стоп-кодон

5'-УГА-3'.

Происходит сдвиг рамки считывания до кодона 5'-ГАУ-3'.

Последовательность аминокислот в полипептиде:

мет-лей-лей-асп-ала-цис.

Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (5' концу в одной цепи соответствует 3' конец другой цепи). Синтез нуклеино вых кислот начинается с 5' конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5' к 3' концу. Все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. В цепи РНК и ДНК могут иметься специальные комплементарные участки — палиндромы, благодаря которым у молекулы может возникать вторичная структура. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь — матричная):

5’ - Г А А Т Т Ц Ц Т Г Ц Ц Г А А Т Т Ц - 3 ’

3’ - Ц Т Т А А Г Г А Ц Г Г Ц Т Т А А Г - 5 ’

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте. Найдите на данном участке палиндром и установите вторичную структуру центральной петли тРНК. Определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если антикодон равноудален от концов палиндрома. Объясните последовательность решения задачи. Для решения используйте таблицу генетического кода. При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.

Схема решения задачи включает:

1) нуклеотидная последовательность участка тРНК: 5’-ГААУУЦЦУГЦЦГААУУЦ-3’;

2) палиндром в последовательности: 5’-ГААУУЦ-3’ (3’-ЦУУААГ-5’)

3) вторичная структура тРНК:

Ц

5-Г-А-А-У-У-Ц У

Г

3-Ц-У-У-А-А-Г Ц Ц

4) нуклеотидная последовательность антикодона в тРНК 5’-УГЦ-3’ (УГЦ) соответствует кодону на иРНК 3’-АЦГ-5’ (5’-ГЦА-З’, ГЦА);

5) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ала (аланин), которую будет переносить данная тРНК.

Задачи на закон Харди – Вайнберга.

У одной из пород коров сплошная окраска доминирует над пестрой. В хозяйстве 48 коров из 1200 имеют пеструю окраску. Рассчитайте частоты аллелей сплошной и пестрой окраски, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

.

1 Доля коров с пёстрой окраской составляет 48/1200 = 0,04;

2 Пёструю окраску имеют коровы с генотипом аа, в равновесной популяции доля таких животных составляет q2;

3 Частота аллеля а (q)=√(q2)=√0,04=0,2;

4 Частота аллеля А (р)=1-q=1- 0,2=0,8;

5 Частота генотипа Аа (сплошная окраска) 2рq=2*0,2*0,8=0,32;

6 Частота генотипа АA (сплошная окраска) р2=0,82=0,64.

• У кроликов длинная шерсть доминирует над короткой. В популяции из 600 кроликов 546 имеют длинную шерсть. Рассчитайте частоты аллелей длинной и короткой шерсти, а также частоты всех возможных генотипов, если известно, что популяция находится в равновесии Харди-Вайнберга. Ответ поясните.

1 Доля кроликов с короткой шерстью составляет 54/600 = 0,09;

2 Короткую шерсть имеют кролики с генотипом аа, в равновесной популяции доля таких животных составляет q2;

3 Частота аллеля а (q)=√(q2)=√0,09=0,3;

4 Частота аллеля А (р)=1-q=1- 0,3=0,7;

5 Частота генотипа Аа (длинная шерсть) 2рq=2*0,3*0,7=0,42;

6 Частота генотипа АA (длинная шерсть) р2=0,72=0,49.

Спасибо за внимание

Успехов в подготовке!