Во второй части ЕГЭ по биологии довольно часто встречаются задания про белки и нуклеиновые кислоты. Задания с ответами Рохлова.
Задания про белки
Почему температура выше 40°С опасна для жизни человека? Почему другие организмы, например, мелкие птицы, нормально функционируют при такой же температуре тела?
Ответ:
1) при высокой температуре тела происходит денатурация белков организма;
2) при изменении формы белковых молекул нарушается их функция (обмен веществ);
3) белки разных организмов имеют свой температурный оптимум (денатурируют при разных температурах).
Почему ферменты слюны активны в ротовой полости, но теряют свою активность в желудке?
Ответ:
1) ферменты слюны активны в щелочной среде (слабощелочной) среде;
2) в желудке кислая среда;
3) в желудке ферменты слюны денатурируют;
4) из-за денатурации они теряют активность.
Замораживание ферментов, в отличие от действия высоких температур, не приводит к потере их активности при возвращении в нормальные условия. Чем это объясняется?
Ответ:
1) ферменты являются белками;
2) нагревание приводит к необратимой денатурации белков;
3) низкие температуры вызывают обратимую денатурацию белков;
4) в нормальных условиях они восстанавливают свою структуру и активность.
Почему в рацион ребенка обязательно должна включаться пища животного происхождения?
Ответ:
1) животная пища содержит белки со всем набором незаменимых аминокислот;
2) растительная пища имеет низкое содержание незаменимых аминокислот;
3) отсутствие незаменимых аминокислот нарушает синтез белков в организме ребенка;
4) приводит к нарушению физического и умственного развития ребенка.
Чем отличаются ферменты от неорганических катализаторов?
Ответ:
1) Ферменты – вещества белковой природы.
2) Каждый фермент ускоряет только одну химическую реакцию.
3) Ферменты ускоряют химические реакции в сотни тысяч и миллионы раз. Это намного быстрее, чем при использовании неорганического катализатора.
4) Ферменты активны только при определенных условиях – температуре и кислотности среды, не повреждающих структуру белка.
При обследовании кошки, в рацион которой входило только вареное мясо, ветеринар поставил диагноз – тиаминовая недостаточность. Что такое тиамин? Какую роль он играет в организме животных? Почему при подобном рационе наблюдался дефицит этого вещества у кошки? Как называется заболевание, вызванное отсутствием тиамина в рационе человека? В чем оно проявляется?
Ответ:
1) тиамин – это витамин (В1);
2) является коферментом (участвует в реакциях обмена веществ);
3) витамин разрушился при температурной обработке мяса;
4) бери-бери;
5) нарушения в работе нервной системы.
Николай Иванович Лунин исследовал влияние химического состава пищи на мышей. Он кормил их искусственными смесями белков, жиров и углеводов. Мыши гибли на 11 день. Он добавил в пищу поваренную соль и воду. Мыши гибли на 30 день. Когда Н.И. Лунин добавил в их искусственную пищу все необходимые соли, все мыши тоже погибли. Другая группа мышей питалась коровьим молоком и была здорова. Какие выводы сделал Н.И. Лунин из первого опыта? Какие выводы он сделал после кормления мышей пищей, содержащей все необходимые соли? Почему выжили мыши, питавшиеся коровьим молоком?
Ответ:
1) Первый вывод: мышам кроме органических соединений необходимы неорганические – минеральные соли.
2) Второй вывод: полного набора минеральных солей для жизни мышей недостаточно, необходимы ещё какие-то вещества (витамины).
3) Мыши, питавшиеся коровьим молоком, выжили потому, что в нём содержатся не только органические вещества и соли, но и витамины.
У человека и других приматов, а также у морских свинок утрачена способность к синтезу аскорбиновой кислоты, в то время как большинство других млекопитающих синтезируют это вещество самостоятельно. Какую роль данное соединение играет в обмене веществ у животных? Почему утрата способности к синтезу аскорбиновой кислоты у перечисленных видов не привела к их вымиранию? Каким образом данный признак мог закрепиться в популяциях приматов и морских свинок?
Ответ:
1) аскорбиновая кислота (витамин С) имеет антиоксидантные (антиокислительные свойства) ИЛИ участвует в окислительно-восстановительных реакциях ИЛИ повышает сопротивляемость к инфекционным заболеваниям ИЛИ укрепляет стенки кровеносных сосудов;
2) морские свинки и приматы употребляют много растительной пищи, богатой витамином С;
3) в популяциях приматов и морских свинок возникали случайные мутации, приводящие к неспособности синтезировать аскорбиновую кислоту;
4) новый признак не влиял на жизнеспособность особей (и оставление ими потомства);
5) естественный отбор не выбраковывал особей с данным признаком, поэтому он закрепился в популяциях.
Рассмотрите схему участка первичной структуры молекулы белка. Какой цифрой обозначена на схеме пептидная связь? Ответ поясните. В каких отделах пищеварительной системы человека и с помощью каких ферментов будет происходить гидролиз пептидных связей?
Ответ:
1) пептидная связь обозначена цифрой 2;
2) пептидная связь образуется между аминогруппой (азотом аминогруппы) одной аминокислоты и карбоксильной группой (углеродом карбоксильной группы) другой аминокислоты;
3) гидролиз пептидных связей происходит в желудке;
4) расщепление осуществляет фермент пепсин;
5) гидролиз пептидных связей происходит в тонком кишечнике;
6) расщепление осуществляет фермент трипсин (химотрипсин).
Учёный провёл эксперимент с сырым клубнем картофеля. Для этого он использовал кусочки клубня картофеля фиксированной массы, к которым добавлял различное количество 3%-ной перекиси водорода. Результаты эксперимента и уравнение реакции, происходящей в клетках клубня картофеля, представлены на графике. Какую биологическую функцию выполняет каталаза в живых клетках? Как изменятся результаты эксперимента, если перед добавлением перекиси клубни картофеля предварительно сварят? Ответ поясните.
Ответ:
1) каталаза обеспечивает разложение перекиси водорода (предотвращает повреждение клеток в результате перекисного окисления органических веществ; выполняет антиоксидантную функцию);
2) разложение перекиси водорода (выделение кислорода) происходить не будет;
3) каталаза является белковым ферментом, который денатурирует в процессе тепловой обработки.
В лаборатории были получены фрагменты двух разных белков: 1) лиз-арг-вал-ала-гис-арг-лиз-лей; 2) вал-лей-сер-иле-вал-гли-фен-про. Предположите, какая из представленных последовательностей принадлежит гистону (ДНК-связывающему белку, обеспечивающему электростатическое взаимодействие), а какая – белку, расположенному внутри билипидного слоя мембраны клетки. Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу «Свойства аминокислот».
Ответ:
1) последовательность 1 принадлежит гистону, последовательность 2 – внутримембранному белку;
2) ДНК – кислота;
3) в гистоне должно быть больше осн?вных аминокислот (лиз, арг, гис);
4) основные аминокислоты связываются с кислотными остатками ДНК (нейтрализуют отрицательный заряд в ДНК);
5) во внутримембранном белке должно быть больше гидрофобных аминокислот (вал, лей, иле, фен, про);
6) они взаимодействуют с гидрофобными жирными кислотами (хвостами фосфолипидов), формирующими внутреннее пространство мембраны.
Экспериментатор, используя методы генной инженерии, сконструировал несколько вариантов лизоцима, заменив некоторые аминокислоты в этом белке на серосодержащие. В результате количество дисульфидных (S-S) связей в белке увеличилось. Затем он исследовал некоторые характеристики полученных вариантов лизоцима (A-F). Результаты эксперимента представлены в таблице. Объясните, почему в последующих экспериментах вариант лизоцима с тремя дополнительными S-S связями не проявлял специфической ферментативной активности, изначально характерной для этого белка. Какие изменения в кодирующем лизоцим участке должны произойти, чтобы в клетке синтезировался полипептид с дополнительными S-S связями? Ответ поясните.
Ответ:
1) при изменении количества дисульфидных связей (S-S связей) меняется структура (третичная; активный центр) белка (фермента);
2) от структуры (третичной, пространственной) белка зависит активность фермента;
3) генные мутации (точковые мутации; миссенс-мутации);
4) мутации (замена нуклеотидов) приводят к замене аминокислот.
Экспериментатор, используя методы генной инженерии, сконструировал несколько вариантов лизоцима, заменив некоторые аминокислоты в этом белке на серосодержащие. В результате количество дисульфидных (S-S) связей в белке увеличилось. Затем он исследовал некоторые характеристики полученных вариантов лизоцима (A-F). Результаты эксперимента представлены в таблице. Как можно объяснить полученные в эксперименте результаты, исходя из знаний о структуре полипептидов? Какова функция лизоцима в организмах животных и человека? Какие еще белки имеют ту же биологическую функцию?
Ответ:
1) дисульфидные связи участвуют в формировании третичной структуры белка;
2) чем больше дисульфидных связей, тем более устойчив белок к нагреванию (денатурации);
3) защитная (ферментативная; разрушает клеточную стенку бактерий);
4) защитную функцию выполняют антитела (иммуноглобулины, интерфероны, фибриноген, протромбин, белки свертывания крови);
ИЛИ примеры ферментов - пищеварительные (пепсин, амилаза, трипсин).
Допускаются примеры любых ферментов человека и животных.
Экспериментатор изучал процессы, протекающие в хлоропластах листа герани. Для этого он приготовил суспензию хлоропластов, которую добавил в пробирки с избытком АДФ, Фн, НАДФ+, минеральных солей и воды. Затем пробирки освещали различное время, после чего в них добавляли раствор йода одинаковой концентрации. В результате раствор в пробирках окрашивался в синий цвет различной интенсивности. Результаты эксперимента представлены на графике. Объясните, чем обусловлено окрашивание раствора. Почему цвет раствора не изменится, если добавить в состав суспензии амилазу? Как изменятся результаты эксперимента, если перед его началом в суспензию хлоропластов внести концентрированную уксусную кислоту, которая снизит рН раствора до 2 единиц? Ответ поясните.
Ответ:
1) крахмал окрашивается раствором йода в синий цвет;
2) амилаза расщепляет полисахариды (крахмал);
3) при расщеплении крахмала образуются сахара (дисахариды, моносахариды), которые не окрашиваются йодом;
4) синяя окраска не появляется;
5) при снижении рН разрушаются хлоропласты (белки, ферменты) (фотосинтез прекращается, крахмал не образуется).
Задания про нуклеиновые кислоты из второй части ЕГЭ
Чем строение молекулы ДНК отличается от строения молекулы иРНК?
Ответ:
1) В состав ДНК входит дезоксирибоза, а в состав РНК – рибоза.
2) В состав ДНК входит тимин, в РНК – урацил.
3) ДНК двухцепочечная, РНК одноцепочечная.
Какие методы позволили установить в середине XX века структуру молекулы ДНК? Какие ученые это сделали? Что именно было выяснено с помощью указанных методов?
Ответ:
1) биохимический;
2) Чаргафф;
3) количество аденина равно количеству тимина, количество цитозина равно количеству гуанина;
4) рентгеноструктурный анализ;
5) Франклин;
6) ДНК - спираль;
7) моделирование;
8) Уотсон и Крик;
9) открыли структуру ДНК.
Известно, что в составе ДНК имеет место строгое соотношение компонентов. Укажите, количество каких компонентов в ДНК одинаково? Укажите не менее трех пунктов. Ответ поясните.
Ответ:
1) равны количества остатков азотистых оснований, дезоксирибозы и фосфорной кислоты;
2) из них состоят нуклеотиды (мономеры) ДНК;
3) количество аденина равно количеству тимина, а гуанина – цитозину;
4) это комплементарные азотистые основания (парные в двух цепях ДНК);
5) количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований;
6) пуриновые основания (аденин и гуанин) комплементарны пиримидиновым (тимину и цитозину) ИЛИ размер (форма) пуринового основания позволяет спариваться только с пиримидиновым основанием.
Чем объясняются различия в названиях разных нуклеиновых кислот? Ответ поясните.
Ответ:
1) различия в названиях ДНК и РНК объясняются составом их нуклеотидов (углеводным компонентом);
2) в нуклеотидах ДНК углевод дезоксирибоза, а в РНК — рибоза;
3) различия в названиях видов РНК (связаны с выполняемыми ими функциями;
4) информационная РНК (иРНК) содержит информацию о первичной структуре белка;
5) транспортная РНК (тРНК) транспортирует аминокислоты для синтеза белка;
6) рибосомальная РНК (рРНК) входит в состав рибосом.
С помощью каких методов доказали полуконсервативный способ репликации ДНК и в чём заключается их суть в проведенном эксперименте?
Ответ:
1) методов меченых атомов;
2) в эксперименте использовались тяжелые и легкие изотопы азота (N15 и N14);
3) метод центрифугирования;
4) молекулы ДНК, содержащие легкие и тяжелые изотопы азота, разделяются по плотности.
В 1958 году для установления принципа репликации ДНК учёными был проведён следующий эксперимент: бактерию кишечную палочку Esherichia coli (E. сoli) длительное время выращивали на питательной среде, содержащей нуклеотиды с изотопом азота 15N, а затем перевели на новую среду с обычным изотопом 14N. Анализ ДНК, выделенной после одного клеточного деления, показал, что молекула ДНК содержит одну цепь с изотопом 15N (исходную) и одну цепь с изотопом 14N (новую). Как называется способ репликации ДНК, в чём его сущность? Какие изотопы азота будут содержать молекулы ДНК после второго деления клетки на новой среде с 14N азотом?
Ответ:
1) способ репликации полуконсервативный;
2) вновь синтезированная молекула ДНК имеет одну цепь от исходной ДНК, другую – вновь синтезированную;
3) после второго деления клеток на новой среде часть молекул ДНК содержит одну цепь с изотопом азота 15N и другую с изотопом 14N (50%), часть молекул содержит обе цепи с 14N изотопом азота (50%).
Какой процесс изображён на рисунке, в каких органоидах эукариотической клетки он происходит, в чём состоит его биологическое значение? Почему его называют полуконсервативным?
Ответ:
1) процесс репликации (редупликации, самоудвоения) молекулы ДНК;
2) репликация ДНК происходит в митохондриях и пластидах (хлоропластах);
3) биологическое значение репликации состоит в обеспечении передачи наследственной информации в дочерних клетках при делении (удвоение генетического материала перед делением клетки);
4) полуконсервативный способ репликации означает, что каждая цепь молекулы ДНК служит матрицей для репликации комплементарных дочерних цепей.
В какой период жизни клетки происходит процесс, изображенный на рисунке? Как его называют и в чем состоит его биологическое значение? Объясните, почему в изображенной молекуле биополимера одну нить, обозначенную 1, называют отстающей (запаздывающей), а другую нить, обозначенную 2 – лидирующей (ведущей).
Ответ:
1) репликация ДНК происходит в синтетический (S-период) период интерфазы клеточного цикла;
2) биологическое значение репликации состоит в обеспечении передачи наследственной информации в дочерние клетки при делении материнской клетки;
3) в отстающей цепи молекулы ДНК сшивка нуклеотидов происходит в направлении 5’-конца нуклеотида к 3’-концу следующего нуклеотида, а затем между этими фрагментами нуклеотидов (отстающая, так как синтез идет фрагментарно в обратном направлении, на сшивку фрагментов нуклеотидов нужно время);
4) в лидирующей цепи молекулы ДНК сшивка происходит непрерывно в направлении от 5’-конца нуклеотида к 3’-концу нуклеотида.
Строение молекулы какого мономера изображено на представленной схеме? Что обозначено буквами А, Б, В? Какие функции выполняют разные виды биополимеров, в состав которых входит данный мономер?
Ответ:
1) молекула урацилового нуклеотида РНК;
2) А - урацил - азотистое основание, Б - углевод рибоза, В - остаток фосфорной кислоты;
3) иРНК содержит информацию о первичной структуре белка;
4) тРНК доставляет аминокислоты для синтеза белка;
5) рРНК входит в состав рибосом.
Рассмотрите рисунок. Какие пары комплементарных азотистых оснований ДНК отмечены буквами А и Б? При содержании большего количества каких пар азотистых оснований молекула ДНК будет медленнее подвергаться денатурации при воздействии повышенной температуры? Ответ поясните.
Ответ:
1) А — аденин и тимин;
2) так как азотистые основания образуют две водородных связи между собой;
3) Б — гуанин и цитозин;
4) так как азотистые основания образуют три водородных связи между собой;
5) при содержании большего количества пар гуанин-цитозин ДНК денатурирует медленнее;
6) так как в этом случае суммарно между цепями ДНК образуется больше водородных связей.
При обучении криминалистов для симуляции проведения теста на отцовство была выделена ДНК из крови отца, матери, ребёнка и ещё трёх мужчин. Были получены ДНК-фрагменты полиморфных участков генома (участков, по которым часто имеются отличия между людьми), которые были разделены электрофорезом в агарозном геле. Результаты электрофореза представлены на рисунке. Определите, в какой из проб находится ДНК отца ребёнка. Объясните, как вы это определили.
Ответ:
1) ДНК отца находится во второй пробе;
2) ребёнок имеет полосы ДНК, не совпадающие с ДНК матери;
3) в пробах 1, 3, 4 нет полос, аналогичных полосам ДНК ребёнка, которые не совпадают с ДНК матери;
4) в пробе 2 присутствуют все эти полосы ДНК (отсутствующие у матери).
Назовите мономер, изображенный на рисунке. Ответ поясните. Что обозначено цифрами 1, 2, 3? Какую функцию в клетке выполняет биополимер, в состав которого входит этот мономер? В каких процессах этот биополимер участвует?
Ответ:
1) нуклеотид ДНК, так как в состав входит тимин (Т);
2) 1 – азотистое основание тимин, 2 – пятиуглеродный сахар дезоксирибоза, 3 – остаток фосфорной кислоты;
3) хранение и передача наследственной информации в ряду поколений;
4) репликация – удвоение молекул ДНК;
5) транскрипция – синтез РНК на матрице ДНК.
В 1958 г. учёными был установлен полуконсервативный принцип репликации ДНК. В качестве объекта эксперимента использовали кишечную палочку Escherichia сoli. Бактерии длительное время выращивались на питательной среде, содержащей тяжёлый изотоп азота 15N. Затем данные бактерии были перенесены на питательную среду, содержащую лёгкий изотоп азота 14N, для однократного деления. Все клетки, полученные после этого деления, содержали примерно равные количества цепей ДНК с лёгкими (14N) и тяжёлыми (15N) изотопами азота. Объясните результат эксперимента, исходя из принципа репликации ДНК. Как называется этот принцип репликации? Как называется используемый в эксперименте метод?
Ответ:
1) каждая новая молекула ДНК состоит из одной исходной (15N) и одной новой (14N) цепи ДНК, синтезированной по принципу комплементарности (на каждой цепи исходной молекулы ДНК (15N) синтезируется вторая (14N), недостающая цепь);
2) полуконсервативный принцип репликации;
3) метод меченых атомов ИЛИ авторадиография.
Лекарственный препарат рекомендуется применять при инфекционно-воспалительных процессах, вызванных патогенными бактериями. Препарат блокирует действие специфического белка-фермента ДНК-гиразы, участвующего в процессах, требующих раскручивания спирали ДНК. Что происходит с клетками бактерий в результате приёма данного препарата? Почему он не действует на клетки организма человека таким же образом? Ответ поясните.
Ответ:
1) препарат нетоксичен для клеток организма человека, так как воздействует на специфический бактериальный белок-фермент (фермент, который характерен только для клеток бактерий);
2) препарат воздействует на процесс репликации ДНК;
3) в результате прекращается деление бактериальной клетки;
4) препарат воздействует на процесс транскрипции;
5) в результате прекращается синтез белков.
Что изображено на рисунке? Что на рисунке обозначено цифрами 1–5? Какие процессы связаны с этой структурой? Ответ поясните.
Ответ:
1) на рисунке изображён фрагмент молекулы ДНК;
2) 1 — водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями;
3) 2 — пара комплементарных оснований А — Т;
4) 3 — пара комплементарных оснований Г — Ц;
5) 4 — дезоксирибоза ИЛИ 5'-конец;
6) 5 — остаток фосфорной кислоты ИЛИ 3'-конец;
7) репликация (удвоение) ДНК перед делением клетки;
8) транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК.
С помощью биохимического метода РНК-содержащие вирусы можно отличить от ДНК-содержащих. На чем основан этот метод? Какие отличия в химическом составе вирусов определяются этим методом? Ответ поясните.
Ответ:
1) метод основан на анализе химического состава веществ;
2) РНК (РНК-содержащий вирус) имеет в своем составе азотистое основание урацил;
3) ДНК (ДНК-содержащий вирус) имеет в своем составе азотистое основание тимин;
4) РНК (РНК-содержащий вирус) имеет в своем составе углевод рибозу;
5) ДНК (ДНК-содержащий вирус) имеет в своем составе углевод дезоксирибозу.
Назовите метод молекулярной биологии, показанный на рисунке. Для чего его применяют в данном случае? На каком принципе основан этот метод? Какие факторы и каким образом влияют на величину подвижности молекул в этом методе? Ответ поясните.
Ответ:
1) электрофорез;
2) разделение молекул (фрагментов) ДНК разного размера (разной длины);
3) разделяемые молекулы движутся под действием электрического поля;
4) подвижность зависит от размера (формы / объема / молярной массы);
5) чем больше размер (объем / молярная масса) молекул, тем меньше их подвижность;
6) подвижность зависит от величины заряда молекулы;
7) чем больше заряд молекулы, тем выше ее подвижность.
Ученому необходимо исследовать последовательность нуклеотидов в митохондриальной ДНК. Какой метод он будет использовать в данном случае? С помощью какого метода ученый сможет отделить митохондрии из предварительно разрушенных животных клеток? На чём основан этот метод? После обособления каких структур может быть получена митохондриальная фракция?
Ответ:
1) последовательность нуклеотидов ДНК устанавливается методом секвенирования;
2) митохондрии могут быть отделены от остального клеточного содержимого методом центрифугирования;
3) метод основан на разделении объектов, имеющих различную плотность или массу, и поэтому оседающих при разных скоростях вращения центрифуги;
4) митохондриальная фракция может быть получена после осаждения ядер;
5) так как плотность митохондрий ниже плотности ядер.
Хромосомы
Какие особенности хромосом обеспечивают передачу наследственной информации?
Ответ:
1) в состав хромосом входит ДНК;
2) после репликации ДНК хромосомы становятся двухроматидными (содержат две одинаковые молекулы ДНК);
3) при делении клетки (при митозе) хроматиды равномерно распределяются между дочерними клетками.
Появление диплоидного набора хромосом у организмов сыграло очень важную роль в эволюции органического мира. Приведите не менее трёх последствий этого глобального ароморфоза. Ответ обоснуйте.
Ответ:
1) удвоенная наследственная информация сделала организмы более жизнеспособными, так как случайные вредные рецессивные мутации не приводили к гибели клеток и организмов;
2) в диплоидных клетках сохранялись рецессивные мутации как резерв наследственной изменчивости и естественного отбора;
3) диплоидность привела к появлению нового типа деления клеток - мейозу;
4) диплоидность способствовала увеличению количества комбинаций генов в мейозе и при половом размножении, что привело к генетическому разнообразию организмов.