Опорные задачи по цитологии с ответами, решаемые на ЕГЭ по биологии. Задания со свободным развёрнутым ответом (повышенный и высокий уровни). Решение задач на применение знаний в новой ситуации.
Задача № 1. Сколько содержится нуклеотидов аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц) во фрагменте молекулы ДНК, если в нём обнаружено 1200 нуклеотидов цитозина (Ц), что составляет 20 % от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?
ОТВЕТ:
1) аденин (А) комплементарен тимину (Т), а гуанин (Г) — цитозину (Ц), поэтому количество комплементарных нуклеотидов одинаково;
2) цитозина (Ц) содержится 20%, а значит, гуанина (Г) тоже 20%, аденина (А) и тимина (Т) по 30%;
3) цитозина (Ц) содержится 1200 нуклеотидов, а значит, гуанина (Г) тоже 1200 нуклеотидов, аденина (А) и тимина (Т) по 1800 нуклеотидов.
Задача № 2. Молекулярная масса полипептида составляет 30000. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0,34 нм.
Смотреть ОТВЕТ
1) количество аминокислот в полипептиде: 30 000 / 100 = 300;
2) количество нуклеотидов кодирующего участка ДНК (гена): 300 х 3 = 900;
3) длина кодирующего участка ДНК (гена): 900 х 0,34 = 306 нм.
Задача № 3. Хромосомный набор соматических клеток речного рака равен 116. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из клеток в профазе митоза, в метафазе митоза и телофазе митоза. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.
Смотреть ОТВЕТ
1) в профазе митоза число молекул ДНК — 232, так как они удваиваются в синтетическом периоде интерфазы (перед делением), а число хромосом не изменяется — их 116;
2) в метафазе митоза число молекул ДНК — 232, число хромосом — 116, хромосомы расположены на экваторе клетки;
3) в телофазе митоза число молекул ДНК — 116, хромосом — 116, так как в анафазе к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды, которые становятся самостоятельными хромосомами; в телофазе образуются две дочерние клетки с диплоидным набором хромосом.
Задача № 4. Молекулярная масса полипептида составляет 70000. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между соседними нуклеотидами в цепи ДНК составляет 0,34 нм.
Смотреть ОТВЕТ
1) количество аминокислот в полипептиде: 70000:100 = 700;
2) количество нуклеотидов кодирующего участка ДНК (гена): 700x 3 = 2100;
3) длина кодирующего участка ДНК (гена): 2100 х 0,34 = 714 нм.
Задача № 5. Скорость удлинения молекулы и-РНК составляет около 50 нуклеотидов в секунду. Сколько времени необходимо затратить на синтез и-РНК, содержащей информацию о строении белка, молекулярная масса которого составляет 45000, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100?
Смотреть ОТВЕТ
1) количество аминокислот в белке составляет 45 000 : 100 = 450;
2) количество нуклеотидов в и-PHК: 450 х 3 = 1350;
3) на синтез и-РНК потребуется 1350 : 50 = 27 секунд.
Задача № 6. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК следующая: -ТТТЦЦЦАТАТТГЦЦАЦ-. В результате мутации одновременно выпадают первый нуклеотид и второй триплет нуклеотидов. Запишите новую нуклеотидную последовательность цепи ДНК. Определите по ней последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Смотреть ОТВЕТ
1) новая последовательность нуклеотидов в ДНК: -ТТАТАТТГЦЦАЦ-;
2) и-РНК: -ААУАУААЦГГУГ-;
3) последовательность аминокислот в полипептиде: -асн-иле-тре-вал-.
Задача № 7. Отрезок молекулы ДНК, определяющий первичную структуру белка, содержит следующую последовательность нуклеотидов: -ТТЦЦГТАТАГГА-. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, число т-РНК, которые участвуют в биосинтезе белка, и нуклеотидный состав антикодонов т-РНК. Полученные результаты объясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) ДНК является матрицей, на которой синтезируется и-РНК, её состав: -ААГГЦАУАУЦЦУ-;
2) антикодон т-РНК состоит из трёх нуклеотидов, следовательно, число т-РНК, участвующих в синтезе белка, равно четырём;
3) антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК: УУЦ; ЦГУ; АУА; ГГА.
Задача № 8. Все виды РНК синтезируются на ДНК. На фрагменте молекулы ДНК, имеющем структуру -АТАГЦТГААЦГГАЦТ-, синтезируется участок центральной петли т-РНК. Определите структуру участка т-РНК; аминокислоту, которую будет транспортировать эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Ответ обоснуйте; используйте таблицу генетического кода.
Смотреть ОТВЕТ
1) нуклеотидная последовательность т-РНК: -УАУЦГАЦУУГЦЦУГА-;
2) антикодон т-РНК (третий триплет) — ЦУУ — соответствует кодону и-РНК — ГАА;
3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота — ГЛУ.
Задача № 9. Сколько витков имеет участок двойной спирали ДНК, контролирующий синтез белка с молекулярной массой 30000, если молекулярная масса одной аминокислоты составляет в среднем 100, а на один виток спирали ДНК приходится 10 нуклеотидов.
Смотреть ОТВЕТ
1) количество аминокислот в белке составляет 30000 : 100 = 300;
2) количество нуклеотидов в ДНК: 300 х 3 = 900;
3) количество витков спирали ДНК: 900 : 10 = 90.
Задача № 10. Отрезок молекулы ДНК, определяющий первичную структуру белка, содержит следующую последовательность нуклеотидов: -АТГГЦТЦТЦЦАТТГГ-. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, число т-РНК и нуклеотидный состав антикодонов т-РНК.
Смотреть ОТВЕТ
1) на матрице ДНК синтезируется и-РНК по принципу комплементарности, нуклеотидная последовательность и-РНК: — УАЦЦГАГАГГУААЦЦ-;
2) антикодон каждой т-РНК состоит из трёх нуклеотидов, следовательно, число т-РНК равно пяти;
3) антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК: АУТ; ГЦУ; ЦАЦ; ЦАУ; УГГ.
Задача № 11. Белок состоит из 120 аминокислот. Установите число нуклеотидов участков ДНК и и-РНК, кодирующих данные аминокислоты, и общее число молекул т-РНК, которые необходимы для доставки этих аминокислот к месту синтеза. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) одну аминокислоту кодируют три нуклеотида, так как генетический код триплетен, следовательно, число нуклеотидов на и-РНК: 120 x 3 = 360;
2) число нуклеотидов на участке одной цепи ДНК соответствует числу нуклеотидов на и-РНК — 360 нуклеотидов;
3) т-PHК транспортирует к месту синтеза белка одну аминокислоту, следовательно, число т-РНК равно 120.
Задача № 12. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в следующей последовательности: -ААГТЦТАЦГТАТ-. Определите структуру второй цепи ДНК, % содержания аденина и тимина и длину этого фрагмента ДНК (каждый нуклеотид занимает 0,34 нм по длине цепи ДНК). Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) вторая цепь ДНК по принципу комплементарности имеет состав: -ТТЦАГАТГЦАТА-;
2) всего в двух цепочках ДНК 24 нуклеотида, из них А+Т = 16; 16 х 100%/24 = 66,7%;
3) молекула ДНК всегда двухцепочечная, поэтому длина её равна длине одной цепи, а каждый нуклеотид в ней занимает 0,34 нм, следовательно, 12 х 0,34 нм = 4,08 нм.
Задача № 13. Информационная часть и-РНК содержит 135 нуклеотидов. Определите число аминокислот, входящих в кодируемый ею белок, число молекул т-РНК, участвующих в процессе биосинтеза этого белка, число триплетов в участке гена, кодирующих первичную структуру этого белка. Объясните полученные результаты.
Смотреть ОТВЕТ
1) аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, следовательно, белок содержит 135 : 3 = 45 аминокислот;
2) поскольку т-РНК транспортирует одну аминокислоту, то для трансляции (сборки белковой молекулы) понадобилось 45 т-РНК;
3) и-РНК является копией гена, кодирущего данный белок, поэтому ген содержит 135 : 3 = 45 триплетов.
Задача № 14. Участок молекулы ДНК, кодирующей последовательность аминокислот в белке, имеет следующий состав: -ЦТАЦТТАТЦАЦГААГ-. Объясните, к каким последствиям может привести случайное добавление нуклеотида гуанина (Г) между четвёртым и пятым нуклеотидами.
Смотреть ОТВЕТ
1) произойдёт генная мутация: могут измениться коды второй и последующих аминокислот;
2) может измениться первичная структура белка;
3) мутация может привести к появлению нового признака у организма.
Задача № 15. Полипептид состоит из 27 аминокислот. Определите число нуклеотидов на участке гена, который кодирует первичную структуру этого полипептида, число кодонов на и-РНК, соответствующее этим аминокислотам, и число молекул т-РНК, участвующих в биосинтезе этого полипептида. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) генетический код ДНК триплетен, поэтому участок гена ДНК, кодирующий полипептид из 27 аминокислот, содержит 27 х 3 = 81 нуклеотид;
2) информационная часть и-РНК содержит 27 кодонов (кодон включает три нуклеотида);
3) для биосинтеза данного полипептида понадобится 27 молекул т-РНК, так как одна т-PHК транспортирует одну аминокислоту к месту синтеза белка.
Задача № 16. Все виды РНК синтезируются на ДНК. На фрагменте молекулы ДНК, имеющем структуру -ТАТЦГАЦТТГЦЦТГА-, синтезируется участок центральной петли т-РНК. Определите структуру участка т-РНК; аминокислоту, которую будет транспортировать эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Ответ обоснуйте; используйте таблицу генетического кода.
Смотреть ОТВЕТ
1) нуклеотидная последовательность т-РНК: -АУАГЦУГААЦГГАЦУ-;
2) антикодон т-РНК (третий триплет) — ГАА — соответствует кодону и-РНК — ЦУУ;
3) по таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота — ЛЕЙ.
Задача № 17. Две цепи ДНК удерживаются друг против друга водородными связями. Определите число двойных и тройных водородных связей в этой цепи ДНК, а также её длину, если известно, что нуклеотидов с аденином (А) — 12, с гуанином (Г) — 20 в обеих цепях (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм).
Смотреть ОТВЕТ
1) аденин (А) комплементарен тимину (Т), и между ними образуются две водородные связи, следовательно, двойных водородных связей — 12;
2) гуанин (Г) комплементарен цитозину (Ц), и между ними образуются три водородные связи, следовательно, тройных водородных связей — 20;
3) всего нуклеотидов в цепи: 12 (А) + 12 (Т) + 20 (Г) + 20 (Ц) = 64; длина участка молекулы ДНК: 64 : 2 х 0,34 = 10,88 нм.
Задача № 18. В процессе гликолиза образовалось 38 молекул пировиноградной кислоты. Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению и сколько молекул АТФ образуется при их полном окислении?
Смотреть ОТВЕТ
1) при гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется с образованием двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК), следовательно, гликолизу подверглось 38 : 2 = 19 молекул глюкозы;
2) при полном окислении одной молекулы глюкозы (бескислородный и кислородный этапы) образуется 38 молекул АТФ;
3) при окислении 19 молекул глюкозы образуются 19 х 38 = 722 молекулы АТФ.
Задача № 19. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 200 нуклеотидов с аденином (А), 300 нуклеотидов с тимином (Т), 250 нуклеотидов с гуанином (Г) и 120 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в молекуле ДНК (в двух цепях)? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) согласно принципу комплементарности во второй цепи ДНК содержится нуклеотидов:
А — 300, Т — 200, Г — 120, Ц — 250;
2) в двух цепях ДНК содержится нуклеотидов:
А — 500, Т — 500, Ц — 370, Г — 370;
3) информацию о структуре белка несёт одна из двух цепей, число нуклеотидов в одной цепи ДНК: 300 + 200 + 120 + 250 = 870, одну аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, поэтому в белке должно содержаться 870 : 3 = 290 аминокислот.
Задача № 20. Хромосомный набор соматических клеток зелёной лягушки равен 26. Определите хромосомный набор и число молекул ДНК в одной из половых клеток в профазе мейоза I, в метафазе мейоза I и анафазе мейоза II. Объясните, какие процессы происходят в эти периоды и как они влияют на изменение числа ДНК и хромосом.
Смотреть ОТВЕТ
1) в профазе мейоза I число молекул ДНК — 52, так как они удваиваются в интерфазе (перед делением), а число хромосом не изменяется — их 26;
2) в метафазе мейоза I число молекул ДНК — 52, число хромосом — 26, хромосомы расположены на экваторе клетки;
3) в анафазе мейоза II число молекул ДНК — 13, хромосом — 13 (у каждого полюса клетки), к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды — хромосомы, так как после редукционного деления мейоза I число хромосом и ДНК уменьшилось в 2 раза.
Задача № 21. Участок молекулы ДНК имеет следующую структуру: -АЦЦАТАГЦТЦААГГАГГЦТТА-. Определите структуру второй цепи ДНК, нуклеотидный состав и-РНК и число тройных водородных связей на этом участке молекулы ДНК.
Смотреть ОТВЕТ
1) вторая цепь ДНК имеет состав: -ТГГТАТЦГАПТЦЦТЦЦГААТ-;
2) и-РНК имеет нуклеотидный состав: -АЦЦАУАГЦУЦААГГАГГЦУУА-;
3) число тройных водородных связей: тройные водородные связи образуются между гуанином (Г) и цитозином (Ц), их число равно 10.
Задача № 22. Две цепи ДНК удерживаются друг против друга водородными связями. Определите число нуклеотидов с аденином, тимином, гуанином и цитозином в молекуле ДНК, в которой 42 нуклеотида соединяются между собой двумя водородными связями и 48 нуклеотидов — тремя водородными связями. Полученные результаты поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) цепи молекулы ДНК соединяются по принципу комплементарности: А — Т, Г — Ц;
2) между А и Т образуются две водородные связи, общее число нуклеотидов (в двух цепях ДНК): А + Т = 42, следовательно, А = Т = 42 : 2 = 21;
3) между Г и Ц образуются три водородные связи, общее число нуклеотидов (в двух цепях ДНК): Г + Ц = 48, следовательно, Г = Ц = 48 : 2 = 24.
Задача № 23. В биосинтезе полипептида участвовали т-РНК с антикодонами ААУ, ЦЦГ, ГЦГ, УАА, ГЦА. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несёт информацию о синтезируемом белке, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двуцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК; состав и-РНК: -УУА-ГГЦ-ЦГЦ-АУУ-ЦГУ-;
2) состав одной из цепей ДНК: -ААТ-ЦЦГ-ГЦГ-ТАА-ГЦА-, а состав другой цепи ДНК: -ТТА-ГГЦ-ЦГЦ-АТТ-ЦГТ-;
3) число нуклеотидов: А — 7, Т — 7, Г — 8, Ц — 8.
Задача № 24. Белок состоит из 210 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты — 110, а нуклеотида — 300. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) генетический код триплетен, следовательно, белок, который состоит из 210 аминокислот, кодируют 210 x 3 = 630 нуклеотидов;
2) молекулярная масса белка: 210 х 110 = 23 100; молекулярная масса гена: 630 х 300 = 189000;
3) участок молекулы ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок в 189000 : 23100 ≈ 8 раз.
Задача № 25. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: -ТТТАГЦТГТЦГГААГ-. В результате произошедшей мутации в пятом триплете третий нуклеотид заменён на нуклеотид аденин (А). Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК по исходному фрагменту цепи ДНК и изменённому. Объясните, что произойдёт с фрагментом молекулы белка и его свойствами после возникшей мутации ДНК. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
Смотреть ОТВЕТ
1) последовательность нуклеотидов в и-РНК по исходному фрагменту ДНК: -АААУЦГАЦАГЦЦУУЦ-;
2) последовательность нуклеотидов в и-РНК по изменённому фрагменту цепи ДНК: -АААУЦГАЦАГЦЦУУУ-;
3) фрагмент молекулы белка и его свойства не изменятся, так как триплеты УУЦ и УУУ кодируют одну аминокислоту — ФЕН.
Задача № 26. При трисомии Х-хромосомы проявляется кариотип женщины — 47, XXX. Каковы причины появления такого хромосомного набора у человека?
Смотреть ОТВЕТ
1) у женщины при нарушении мейоза возникает нерасхождение хромосом;
2) формируются аномальные яйцеклетки, содержащие две Х-хро-мосомы вместо одной;
3) при оплодотворении гамета с аномальным набором хромосом (22 аутосомы + XX) сливается с нормальным сперматозоидом (22 аутосомы + X), в результате формируется зигота с таким набором хромосом: 22 пары аутосом + XXX.
Задача № 27. Каковы особенности и значение первичной структуры белка? Ответ обоснуйте.
Смотреть ОТВЕТ
1) первичная структура белковой молекулы представляет собой линейную структуру — последовательность аминокислот;
2) первичная структура определяет все другие структуры молекулы белка (вторичную, третичную и четвертичную);
3) первичная структура определяет свойства и функции белка.
Задача № 28. В соматической клетке животного 38 хромосом, масса всех молекул ДНК в ней составляет 4 х 10–9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в яйцеклетке и в соматической клетке в период интерфазы (постсинтетический период) и после деления. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) в яйцеклетке (гамета) масса ДНК в 2 раза меньше, чем в соматической клетке и равна 2 х 10–9 мг;
2) в период интерфазы (постсинтетический период) соматическая клетка готовится к митозу, следовательно, ДНК удваивается и её масса равна 8 х 10–9 мг;
3) биологическое значение митоза заключается в сохранении количества хромосом в дочерних клетках, следовательно, масса ДНК после деления в соматической клетке равна 4 х 10–9 мг.
Задача № 29. Фрагмент молекулы и-РНК состоит из 87 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов двойной цепи ДНК, число триплетов матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК, которые участвуют в синтезе белка. Ответ поясните.
Смотреть ОТВЕТ
1) двойная цепь ДНК содержит 87 х 2 = 174 нуклеотида, так как молекула ДНК состоит из двух цепей;
2) матричная цепь ДНК содержит 87 : 3 = 29 триплетов, так как триплет содержит три нуклеотида;
3) в антикодонах всех т-РНК содержится 87 нуклеотидов.
Задача № 30. Дан фрагмент молекулы ДНК (две цепи): 1-я цепь: ААТ-ТЦТ-ГЦА-ГГА-ЦЦГ-ГТА. 2-я цепь: ТТА-АГА-ЦГТ-ЦЦТ-ГГЦ-ЦАТ.
Определите аминокислотные составы белковых молекул, которые могут кодироваться этой ДНК. Одинаковые ли эти белки? Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода
Смотреть ОТВЕТ
1) если и-РНК образуется по 1-й цепи, то она имеет состав (по принципу комплементарности): УУА-АГА-ЦГУ-ЦЦУ-ГГЦ-ЦАУ; состав белка: лей-арг-арг-про-гли-гис;
2) если и-РНК образуется по 2-й цепи, то она имеет состав (по принципу комплементарности): ААУ-УЦУ-ГЦА-ГТА-ЦЦГ-ГУА; состав белка: асн-сер-ала-гли-про-вал;
3) получившиеся белки имеют разный аминокислотный состав, следовательно, обладают разными свойствами и выполняют разные функции, так как свойства и функции белков определяются первичной структурой (последовательностью аминокислот).
Вы смотрели: Опорные задачи по цитологии с ответами, решаемые на ЕГЭ по биологии. Задания со свободным развёрнутым ответом (повышенный и высокий уровни). Решение задач на применение знаний в новой ситуации.
