Биосинтез белка тесно связан с темой вирусов, поэтому объединили вопросы в одну тему. Задания с ответами Рохлова.
Задания ЕГЭ второй части на синтез белка
Почему реакции биосинтеза белка называют матричными? Обоснуйте свой ответ.
Ответ:
1) матрица – молекула, являющаяся основой для синтеза другого вещества;
2) в основе реакций матричного синтеза лежит комплементарное взаимодействие между нуклеотидами;
3) ДНК является матрицей в процессе транскрипции;
4) иРНК является матрицей в процессе трансляции.
Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?
Ответ:
1) ДНК содержит информацию о первичной структуре белка;
2) иРНК переносит эту информацию к рибосоме;
3) рРНК входит в состав рибосом;
4) тРНК доставляет к рибосоме аминокислоты.
В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка? Укажите не менее трех случаев.
Ответ:
1) изменение в нуклеотидах не привело к изменению последовательности аминокислот (следствие вырожденности генетического кода);
2) изменения произошли в участке ДНК, который не кодирует белок (интроне);
3) участок ДНК (ген) присутствует в геноме в нескольких идентичных повторах.
Чем объясняется огромное разнообразие белков, образующихся в живых организмах? Укажите не менее трех причин.
Ответ:
1) в состав белков входит 20 видов аминокислот; множество их комбинаций определяет разнообразие белков;
2) в состав белков могут входить небелковые компоненты, что увеличивает разнообразие структур белка;
3) генные мутации, постоянно происходящие в организмах, приводят к изменению структуры белка, кодируемого данным геном.
Какие процессы происходят на рибосоме при биосинтезе белка? Напишите не менее трех процессов.
Ответ:
1) в соответствии с принципом комплементарности антикодоны тРНК присоединяются к кодонам иРНК;
2) между аминокислотами, присоединенными к тРНК, образуется пептидная связь;
3) рибосома перемещается по иРНК на следующий кодон.
На схеме показаны процессы, предшествующие синтезу белка. Какой из них отмечен цифрой 1? Как называются преобразования, показанные цифрами 2-3? В чем их суть? Какая молекула образуется в результате этих процессов? Для организмов какого надцарства этот процесс характерен?
Ответ:
1) 1 — транскрипция;
2) синтез иРНК (пре-иРНК) на матрице ДНК (на матричной цепи ДНК);
3) 2,3 — сплайсинг;
4) вырезание неинформативных участков (интронов);
5) сшивание (соединение) экзонов (кодирующих участков);
6) зрелая иРНК;
7) для эукариот.
Какой процесс изображён на рисунке? Укажите, какие структуры обозначены цифрами 1, 2, 3 и 4. У организмов какого домена (прокариоты или эукариоты) данный процесс происходит именно представленным на рисунке образом? Аргументируйте свой ответ.
Ответ:
1) синтез белка (транскрипция и трансляция);
2) 1 – ДНК, 2 – иРНК, 3 – рибосома, 4 – тРНК;
3) так процесс происходит у эукариот, потому что транскрипция идёт в ядре, а трансляция – в цитоплазме (у прокариот оба процесса происходят в цитоплазме).
Известно, что цепи молекулы ДНК комплементарны друг другу и молекулам РНК. В каких процессах, происходящих в клетке, соблюдается правило комплементарности? Укажите не менее четырех правильных ответов.
Ответ:
1) комплементарность проявляется в процессе репликации молекулы ДНК (по этому правилу синтезируется новая цепь на старой);
2) это правило действует при синтезе иРНК на одной из цепей ДНК;
3) тРНК синтезируются на ДНК матрице также в соответствии с правилом комплементарности;
4) молекулы рРНК синтезируются на ДНК матрице также в соответствии с правилом комплементарности;
5) комплементарны кодоны иРНК антикодонам тРНК в процессе трансляции.
Лекарственный препарат рекомендуется принимать при инфекционно-воспалительных процессах в организме человека, вызванных патогенными бактериями. Препарат блокирует действие бактериальных белков-ферментов, регулирующих реакции с участием ДНК, что уменьшает рост и деление клеток бактерий, приводит к их гибели. На какие процессы в клетке бактерий воздействует этот препарат? Почему прекращается рост, деление и наблюдается гибель бактериальных клеток?
Ответ:
1) препарат блокирует репликацию ДНК;
2) блокирование репликации не дает бактериальной клетке делиться;
3) препарат блокирует транскрипцию;
4) блокирование транскрипции не дает бактериальной клетке синтезировать белки;
5) это прекращает рост и приводит к гибели клетки.
Экспериментаторы исследовали влияние препарата актиномицин Д на культуры опухолевых клеток. Актиномицин Д – это природный противоопухолевый антибиотик, способный встраиваться в расплетённые участки ДНК и препятствовать работе РНК-полимеразы. Опухолевые клетки культивировались в питательной среде на основе стерильной бычьей эмбриональной сыворотки. В среду вносился актиномицин Д в концентрации 10 мкМ, и после 24 часов инкубации определялась выживаемость клеток. Результаты представлены в таблице. Какие процессы в опухолевых клетках нарушались при воздействии актиномицина Д? Ответ поясните, исходя из механизма его действия. Почему этот антибиотик нельзя использовать для лечения инфекционных заболеваний человека?
Ответ:
1) транскрипция (синтез РНК);
2) так как актиномицин Д препятствует работе РНК-полимеразы;
3) трансляция (синтез белка);
4) так как в процессе трансляции участвуют молекулы РНК;
5) актиномицин Д вызывает гибель клеток человека.
На рисунке изображены два процесса с участием молекул нуклеиновых кислот. Назовите эти процессы и дайте им определения. Какие вещества обозначены цифрами 1, 2, 3? У организмов какого надцарства этот процесс происходит именно таким образом (соответствует схеме)? По какому признаку это можно установить? Ответ поясните.
Ответ:
1) транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК;
2) трансляция — синтез белка (полипептида) на рибосоме;
3) 1 — ДНК;
4) 2 — иРНК;
5) 3 — синтезируемый белок (полипептид);
6) у прокариот;
7) так как процессы транскрипции и трансляции не разграничены ядерной оболочкой.
Как вы понимаете фразу: «Код ДНК триплетен, однозначен, вырожден»?
Ответ:
1) Код «триплетен» означает, что каждая из аминокислот кодируется тремя нуклеотидами.
2) Код «однозначен» — каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.
3) Код «вырожден» означает, что каждая аминокислота
может кодироваться более чем одним кодоном.
Задания про вирусы
Какие признаки характерны для вирусов?
Ответ:
1) Вирусы – это паразиты, они могут жить и размножаться только в живых клетках.
2) Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки: они на порядок меньше клеток и гораздо проще по строению.
3) Вирусы содержат либо ДНК, либо РНК, но не обе молекулы одновременно.
Как размножаются вирусы? Опишите основные этапы данного процесса.
Ответ:
1) для размножения вирусам необходима живая клетка;
2) в клетку попадает нуклеиновая кислота вируса (ДНК или РНК);
3) клетка синтезирует вирусные белки и вирусные нуклеиновые кислоты;.
4) происходит самосборка вирусных частиц и их выход из клетки.
Положение вирусов в природе неоднозначно: они имеют признаки как живой, так и неживой природы. По каким признакам вирусы можно отнести к живым организмам? Укажите три пункта.
Ответ:
1) в состав вируса входят нуклеиновые кислоты и белки, свойственные живым организмам;
2) вирусы обладают наследственностью и изменчивостью;
3) вирусы способны размножаться.
Какова роль вирусов в природе?
Ответ:
А) Вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.).
Б) Некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.
В) Вирусы могут переносить ДНК между разными видами.
Объясните, почему вирусы не способны к собственному обмену веществ. Какая особенность размножения вирусов связана с этим?
Ответ:
1) у вирусов отсутствуют необходимые ферменты, обеспечивающие обмен веществ;
2) у вирусов отсутствуют рибосомы, обеспечивающие синтез собственных белков;
3) отсутствие ферментов и рибосом не позволяет вирусам размножаться вне клетки
Назовите объект, изображенный на рисунке. Укажите названия и функции структур, изображенных на рисунке цифрами 1, 2, 3.
Ответ:
1) Изображен бактериофаг (вирус) - неклеточная форма жизни.
2) 1 – головка, покрытая капсидом (белковой капсулой), внутри находится нуклеиновая кислота.
3) 2 – белковый чехол хвоста, через него нуклеиновая кислота впрыскивается в бактерию
4) 3 – хвостовые нити (фибриллы), они удерживают бактериофаг на бактерии
Что изображено на картинке? По каким признакам вы можете проклассифицировать данный объект? Как его применяют в медицине?
Ответ:
1) Бактериофаг (вирус бактерий).
2) Не имеет клеточного строения. Состоит только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки (капсида). Может содержать ДНК или РНК, но не может содержать их обеих.
3) Бактериофаги можно использовать для лечения бактериальных заболеваний.
Назовите представленный на рисунке объект. Из каких химических веществ он состоит? Каково условие размножения данного биологического объекта? Укажите этапы размножения объекта.
Ответ:
1) бактериофаг (вирус);
2) он состоит из белков и нуклеиновых кислот (ДНК, РНК);
3) наличие клетки-хозяина;
4) проникновение вирусной наследственной информации (ДНК, РНК) в клетку;
5) синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот;
6) самосборка вируса (бактериофага).
При анализе разных штаммов коронавируса (SARS-CoV-2) оказалось, что количество накопленных несинонимичных мутаций по сравнению с синонимичными* в гене спайк-белка (участвует в связывании с клеточной мембраной, через которую вирус проникает в клетку) больше, чем в гене белка нуклеокапсида (связывает РНК внутри вирусной частицы). Как можно объяснить данную закономерность? При каком типе отбора (движущем или стабилизирующем) в последовательности гена ожидается больше несинонимичных мутаций? Ответ поясните.
*Синонимичные мутации не влияют на последовательность аминокислот.
Ответ:
1) отбор способствует изменению спайк-белка для лучшего взаимодействия с клеткой хозяина;
2) при движущем отборе;
3) движущий отбор ведет к изменению фенотипа
ИЛИ 3) движущий отбор направлен на закрепление изменений в генотипе;
4) изменение структуры белка происходит за счет накопления несинонимичных замен
(мутаций в его гене)
ИЛИ 4) новые признаки возникают из-за накопления несинонимичных мутаций
ИЛИ 4) последовательность белка при движущем отборе меняется, значит, в гене ожидается больше несинонимичных замен.
В 1952 году Херши и Чейз провели эксперимент, вошедший в историю молекулярной биологии. Они получили две группы бактериофагов: первые имели в составе радиоактивную серу, а вторые - радиоактивный фосфор. Когда фагами из первой группы заражали культуру бактерий, все радиоактивные изотопы серы оказывались в питательной среде, но не проникали в клетки бактерий. При заражении бактерий фагами из второй группы радиоактивный фосфор обнаруживался внутри клеток бактерий, а не в питательной среде. Какой метод применили ученые? В состав каких органических веществ и компонентов бактериофага включались радиоактивные изотопы серы и фосфора? Объясните результаты эксперимента.
Ответ:
1) метод меченых атомов;
2) радиоактивная сера включалась в состав белковой оболочки бактериофага;
3) радиоактивный фосфор включался в состав нуклеиновой кислоты (ДНК) бактериофага;
4) при заражении бактерий фагами их белковая оболочка остается снаружи, поэтому радиоактивные изотопы серы обнаруживались в питательной среде;
5) нуклеиновая кислота (ДНК) фагов попадает внутрь клетки, поэтому радиоактивные изотопы фосфора обнаруживались в бактериальных клетках.
Вирусы являются возбудителями заболеваний человека, домашних животных и культурных растений. Тем не менее, вирусы могут приносить пользу, применяясь в медицине, сельском хозяйстве, биотехнологии, научных исследованиях и т.д. Приведите не менее трех примеров использования вирусов для пользы человека.
Ответ:
1) бактериофаги используются для лечения бактериальных инфекций человека;
2) вирусы используются для создания вакцин;
3) вирусы могут применяться для борьбы с вредителями сельского хозяйства (естественные враги, биологический метод борьбы);
4) вирусы используются как векторы для переноса генов в генной инженерии (и генной терапии);
5) вирусы применяются в исследовании молекулярно-генетических процессов в клетке.
Д. И. Ивановский изучал растения табака, больные так называемой мозаичной болезнью. Учёный рассмотрел под микроскопом больные листья, но не обнаружил ни бактерий, ни ещё каких-либо микроорганизмов. Считая, что в инфицировании виноваты всё-таки бактерии, он пропустил сок через специальный мелкопористый фарфоровый фильтр, непроходимый для бактерий. На фильтре не было обнаружено никаких объектов. Полученный фильтрат был нанесён на листья здоровых растений табака. Через некоторое время на этих листьях появлялись обесцвеченные участки. Ивановский внёс сок больных растений на разные искусственные питательные среды, как это делали ранее с бактериями, но эта попытка не увенчалась успехом — на средах ничего не выросло. Учёный констатировал, что возбудители, вероятно, были не способны расти на искусственных средах. С какой целью сок больных растений вносился на разные питательные среды? Обоснуйте использование в эксперименте нескольких различных питательных сред. Какие объекты живой природы были открыты Д. И. Ивановским? Какой вывод можно сделать на основании того, что отфильтрованный сок заразил растение?
Ответ:
1) чтобы размножить возбудителя (получить его культуру);
2) потребности возбудителя неизвестны, чтобы подтвердить, что он не способен к росту на питательных средах, необходимо использовать разные их варианты ИЛИ потребности возбудителя неизвестны, возможно, ему не подходит среда, поэтому используется несколько их видов;
3) неклеточные формы жизни — вирусы;
4) изучаемый возбудитель имеет размер меньше, чем поры фильтра, использовавшегося в эксперименте ИЛИ инфекционные свойства отфильтрованного сока сохранялись, т. е. инфекционный агент прошёл через фильтр.