Клетка как биологическая система

Подготовка к ЕГЭ
Блок 2 «Клетка как
биологическая система»
Решение задач
Материал подготовила: учитель биологии
первой квалификационной категории
МОУ «Аксубаевская средняя школа №2»
Панюкова Н.Н.
Блок 2 «Клетка как биологическая система включает в себя
следующие темы:
1. Клеточная теория, ее основные положения.
2. Клетка – структурная и функциональная единица живого.
Многообразие клеток.
3. Химическая организация клетки.
4. Строение и функции клетки.
5. Метаболизм.
6. Деление клетки. Митоз и мейоз.
Из аналитического отчета
«Результаты единого государственного экзамена 2009 года»
При выполнении заданий по блоку «Клетка как биологическая
система» на базовом уровне получены высокие результаты, в
среднем 64% выполнения. Средний результат выполнения заданий
этого блока на повышенном уровне составил 47%. Сложными
оказались задания на сравнение разных типов клеток, определение
роли химических соединений в клетке.
Задания линии С1. Слабо выполнено задание и по общей биологии, в
котором требовалось установить связь дыхания и фотосинтеза.
Ответы, как правило, сводились только к объяснению, какие газы
выделяются и поглощаются при дыхании и фотосинтезе. На синтез и
распад органических веществ и аккумуляцию разных видов энергии
указали только 10% экзаменуемых.
Задания линии С2.
Трудными для выполнения в этой линии оказались задания
с рисунками по разделу «Общая биология», в частности по
цитологии, где требовалось определить органоиды клетки,
их строение и функции, объяснить по рисунку процесс
фагоцитоза, установить фазы гаметогенеза.
Максимальный балл получили 3%-6% экзаменуемых.
Задания с рисунками по цитологии из года в год
оказываются самими сложными для выпускников, хотя во
всех учебниках имеются рисунки органоидов клетки и
дано подробное описание их строения и функций.
Низкие результаты в этой содержательной линии
получены и в ответах на задания, требующие умения
находить и исправлять ошибки в текстах по цитологии и
эволюции.
Задания линии С5 предусматривали решение
биологических задач по цитологии и молекулярной
биологии двух типов: расчетные задачи, задачи с
применением знаний о генетическом коде и задачи,
требующие рассуждений, обоснования и доказательств.
Такие задания стали использоваться в ЕГЭ с 2004 года. В
первые годы применения этих задач к их выполнению не
приступали 60% выпускников. С каждым годом растет
число выпускников, которые выполняют их. В 2009 г.
расчетные задачи по цитологии и молекулярной биологии
правильно выполнили около 30% экзаменуемых.
При решении этих задач проверялись не только знания
экзаменуемых, но и умения выполнять определенные
действия, анализировать и обосновывать полученные
результаты. Установлено, что около трети приступивших к
выполнению задания выпускников полностью с ними
справились и получили максимальные баллы. Они
правильно определяли число нуклеотидов в гене, кодонов
на иРНК и молекул тРНК по количеству аминокислот во
фрагменте полипептида. Достаточно высокие результаты
получены в ответах на задание по определению
количества всех типов нуклеотидов по процентному
содержанию одного нуклеотида в молекуле ДНК.
О повышении качества биологической подготовки,
сформированности умений применять теоретические знания
при решении задач свидетельствует следующий факт:
максимальный балл (3) при выполнении заданий этой линии
набрали 24% экзаменуемых, что значительно выше, чем
показатели по другим линиям. Наиболее высокие результаты
получены в группах с отличной и хорошей подготовкой. В то
же время выявлены существенные затруднения при решении
задач, в которых необходимо было обосновать и доказать
эффективность обменных процессов в клетке, определить
выход АТФ в реакциях обмена.
Также не совсем удачно выполнялись и задания, требующие
определения молекулярных масс белка и иРНК по заданному
числу молекул тРНК, участвующих в биосинтезе белка. При
выполнении такой задачи необходимо было учесть свойство
генетического кода – триплетность, о чем выпускники часто
забывали и расчеты оказывались неверными.
Задания типа А
Сколько нуклеотидов в гене кодируют
последовательность 60 аминокислот в
молекуле белка?
1) 60 2) 120 3) 180 4) 240
Правильный ответ:3
Одна аминокислота кодируется тремя
нуклеотидами. 60х3=180 нуклеотидов в
гене кодируют 60 аминокислот
Аппарат Гольджи наиболее развит в клетках
1) мышечной ткани
2) нервных
3) поджелудочной железы
4) кроветворных органов
Правильный ответ: 3
Аппарат Гольджи – органоид клетки,
участвующий в формировании некоторых
продуктов ее жизнедеятельности (различных
секретов, липидов, коллагена и др.)
Клетки секреторных желез специализированы
на выработке и накоплении (с последующим
выделением) продуктов жизнедеятельности
секретов (например, поджелудочного сока)
благодаря тому, что аппарат Гольджи в них
наиболее развит, чем в клетках других тканей.
На подготовительной стадии
энергетического обмена исходными
веществами являются
1) аминокислоты
2) полисахариды
3) моносахариды
4) жирные кислоты
Правильный ответ:2
Первый этап энергетического обмена –
подготовительный. На этом этапе молекулы
ди- и полисахаридов, жиров, белков
распадаются на мелкие молеккулы – глюкозу,
глицерин и жирные кислоты, аминокислоты;
крупные молекулы нуклеиновых кислот – на
нуклеотиды.
Причина образования четырёх
гаплоидных клеток в процессе мейоза
состоит в
1) одном делении клетки и конъюгации
хромосом
2) наличии процесса кроссинговера
3) одном удвоении хромосом и двух
делениях клетки
4) соединении гомологичных хромосом
Правильный ответ: 3
Ответ №1 не подходит, т.к для мейоза
характерно 2 деления
Ответ №2 – кроссинговер – источник
комбинативной изменчивости
Ответ №4 сближение хромосом не является
причиной образования четырех клеток
В молекуле ДНК количество
нуклеотидов с гуанином составляет
10 % от общего числа. Сколько
нуклеотидов с аденином в этой
молекуле?
1) 10 %
2) 20 %
3) 40 %
4) 90 %
Правильный ответ:3
По правилу Чаргаффа:
(А+Т)+(Г+Ц)=100%
Г=10% Ц=10%
А+Т=100-(10+10)=80%
А=80:2=40%
К двумембранным органоидам клетки
относят
1) митохондрии и пластиды
2) рибосомы и клеточный центр
3) лизосомы и вакуоли
4) ЭПС и аппарат Гольджи
Правильный ответ:1
Рибосомы и клеточный центр –
немембранные органоиды.
Лизосомы, вакуоли, ЭПС и аппарат
Гольджи – одномембранные органоиды
В клетках животных полисахариды
синтезируются в
1)
2)
3)
4)
рибосомах
лизосомах
эндоплазматической сети
ядре
Правильный ответ:3
На мембранах гладкой эндоплазматической
сети находятся ферментные системы,
участвующие в жировом и углеводном
обмене.
Молекулы ДНК находятся в
хромосомах, митохондриях и
хлоропластах клеток
1) бактерий
2) эукариот
3) прокариот
4) бактериофагов
Правильный ответ:2
Митохондрии, хлоропласты,хромосомы –
органоиды, характерные для эукариот.
Бактерии относятся к прокариотам.
Бактериофаги – вирусы не имеющие
клеточного строения.
Гликокаликс в клетке образован
1)
2)
3)
4)
липидами и нуклеотидами
жирами и АТФ
углеводами и белками
нуклеиновыми кислотами
Правильный ответ:3
Какая структура изображена на
рисунке?
1)
2)
3)
4)
хромосома
эндоплазматическая сеть
комплекс Гольджи
микротрубочка
Правильный ответ:1
Ферменты лизосом образуются в
1) комплексе Гольджи
2) клеточном центре
3) пластидах
4) митохондриях
Вопрос некорректный. Нет
верного ответа, т.к. ферменты
– белки, образующиеся на
мембранах шероховатой ЭПС.
Комплекс Гольджи формирует
лизосомы.
Поступление воды в растительную
клетку происходит в процессе
1) осмоса
2) фагоцитоза
3) пиноцитоза
4) активного транспорта
Правильный ответ:1
О́смос (от греч. ὄσμος «толчок,
давление») — процесс диффузии
растворителя из менее
концентрированного раствора в более
концентрированный раствор.
Дочерние хроматиды в процессе мейоза
расходятся к полюсам клетки в
1) анафазе первого деления
2) профазе второго деления
3) анафазе второго деления
4) телофазе первого деления
Правильный ответ:3
Дочерние хроматиды начинают
расходиться к полюсам в анафазе
второго деления мейоза. В анафазе
первого деления к полюсам расходятся
целые хромосомы, состоящие из двух
хроматид
Поступление питательных веществ
путем фагоцитоза происходит в клетках
1)
2)
3)
4)
прокариот
животных
грибов
растений
Правильный ответ:2
Клетки бактерий, грибов,
растений имеют прочную
клеточную стенку, которая
препятствует фагоцитозу.
Изучать структуру органоидов клетки
позволяет метод
1) светового микроскопирования
2) электронного микроскопирования
3) центрифугирования
4) культуры тканей
Правильный ответ:2
На мембранах каких органоидов клетки
располагаются ферменты,
участвующие в энергетическом
обмене?
1)
2)
3)
4)
эндоплазматической сети
комплекса Гольджи
митохондрий
хлоропластов
Правильный ответ:3
Углекислый газ используется в качестве
источника углерода в таких реакциях обмена
веществ, как
1)
2)
3)
4)
синтез липидов
синтез нуклеиновых кислот
хемосинтез
синтез белка
Правильный ответ:3
В основе какой функции белка лежит
способность их молекул изменять свою
структуру?
1)
2)
3)
4)
энергетической
информационной
сократительной
запасающей
Правильный ответ:3
Белки, вырабатываемые в организме
при проникновении в него бактерий
или вирусов, выполняют функцию –
1)
2)
3)
4)
регуляторную
сигнальную
защитную
ферментативную
Правильный ответ:3
Сходство митохондрий и хлоропластов
состоит в том, что в них происходит
1) окисление органических веществ
2) синтез органических веществ
3) синтез молекул АТФ
4) восстановление углекислого газа
до углеводов
Правильный ответ:3
Чем сопровождается спирализация
хромосом в начале митоза?
1) приобретением
двухроматидной структуры
2) активным участием хромосом
в биосинтезе белка
3) удвоением молекул ДНК
4) усилением транскрипции
Правильный ответ:1
Молекулы клеточных липидов
окисляются в ходе
1)
2)
3)
4)
фотосинтеза
гликолиза
биосинтеза белка
энергетического обмена
Правильный ответ:4
Подвижность молекул белка и липидов,
входящих в состав плазматической
мембраны, обеспечивают ее
1)
2)
3)
4)
прочность
стабильность
динамичность
хорошую проницаемость
Правильный ответ:3
Наличие билипидного слоя в
плазматической мембране
обеспечивает её
1) связь с органоидами
2) способность к активному
транспорту
3) устойчивость и прочность
4) избирательную
проницаемость
Правильный ответ:4
Задания типа В
В темновую фазу фотосинтеза, в отличие от световой,
происходит
Ответ:
1)
фотолиз воды
2)
восстановление углекислого газа до
глюкозы
3)
синтез молекул АТФ за счет энергии
солнечного света
4)
соединение водорода с переносчиком
НАДФ+
5)
использование энергии молекул АТФ на
синтез углеводов
6)
образование молекул крахмала из
глюкозы
Правильный ответ:2,5,6
Установите правильную
последовательность процессов
фотосинтеза.
А) возбуждение хлорофилла
Б) синтез глюкозы
В) соединение электронов
с НАДФ+и Н+
Г)
фиксация углекислого газа
Д) фотолиз воды
Правильный ответ:АДВГБ
Каково строение и функции митохондрий?
1) расщепляют биополимеры до мономеров
2) имеют анаэробный способ получения
энергии
3) осуществляют реакции окисления
матричного типа
4) имеют ферментативные комплексы,
расположенные на кристах
5) окисляют органические вещества с
образованием АТФ
6) имеют наружную и внутреннюю мембрану
Правильный ответ:4,5,6
Установите последовательность изменений,
происходящих с хромосомами в процессе
митоза.
А) деление центромеры и образование из
хроматид хромосом
Б) расхождение гомологичных хроматид к
разным полюсам клетки
В) расположение хромосом в плоскости
экватора
Г) свободное расположение хромосом в
цитоплазме
Правильный ответ:ГВАБ
Какие особенности строения и свойства
молекул воды определяют ее большую роль в
клетке?
1) способность образовывать водородные
связи
2) наличие в молекулах богатых энергией
связей
3) полярность ее молекул
4) способность к образованию ионных связей
5) способность образовывать пептидные
связи
6) способность взаимодействовать с
положительно и отрицательно заряженными
ионами
Правильный ответ:1,3,6
Белки и липиды играют роль в
образовании:
1) рибосом
2) мембран митохондрий и
хлоропластов
3) плазматической мембраны
4) оболочки ядра
5) микротрубочек
6) центриолей
Правильный ответ:2,3,4.
Остальные органоиды –
немембранные.
Задания типа С
Какое деление мейоза сходно с
митозом? Объясните, в чем оно
выражается и к какому набору
хромосом в клетке приводит.
Второе мейотическое деление следует
сразу же после первого и сходно с
обычным митозом. Второе деление
мейоза состоит из тех же стадий, что и
митоз, с тем отличием, что в каждой
клетке находится не диплоидное, а
гаплоидное число хромосом.
Известно, что все виды РНК синтезируются на
ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на
котором синтезируется участок центральной
петли тРНК, имеет следующую
последовательность нуклеотидов
АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную
последовательность участка тРНК, который
синтезируется на данном фрагменте, и
аминокислоту, которую будет переносить эта
тРНК в процессе биосинтеза белка, если
третий триплет соответствует антикодону
тРНК. Ответ поясните. Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.
Решение
АТАГЦТГААЦГГАЦТ
УАУЦГАЦУУГЦЦУГА
ДНК
т-РНК
Третий триплет ЦУУ т-РНК
соответствует триплету и-РНК ГАА. По
таблице генетического кода
определяем аминокислоту ГЛУТАМИН.
Следовательно, данная т-РНК
переносит аминокислоту глутамин.
Какие элементы строения клеточной
мембраны обозначены на рисунке цифрами 1,
2, 3 и какие функции они выполняют?
Элементы ответа:
1) 1 – молекулы белков, они выполняют
функции: структурную, рецепторную,
ферментативную, транспортную и др.;
2) 2 – бимолекулярный слой липидов,
основа клеточной мембраны, отграничивает
внутреннее содержимое клетки и
обеспечивает избирательное поступление
веществ;
3) 3 – гликокаликс (гликопротеидный
комплекс), обеспечивает объединение
сходных клеток в ткани, выполняет
сигнальную функцию.
Введение в вену больших доз
лекарственных препаратов
сопровождается их разбавлением
физиологическим раствором (0,9%
раствором NaСl). Поясните, почему.
Элементы ответа:
1) концентрация физиологического
раствора (0,9% раствор NaCl)
соответствует концентрации солей в
плазме крови и не вызывает гибели
клеток крови;
2) введение больших доз препаратов
без разбавления может вызвать резкое
изменение состава крови и
необратимые явления.
1. Строение молекулы какого мономера изображено на
представленной схеме?
2. Что обозначено буквами А, Б, В?
3. Назовите виды биополимеров, в состав которых
входит данный мономер.
Элементы ответа:
1) молекула урацилового нуклеотида
РНК;
2) А – урацил – азотистое основание,
Б – углевод рибоза, В – остаток
фосфорной кислоты;
3)
иРНК, тРНК, рРНК.
В процессе трансляции участвовало 30
молекул т-РНК. Определите число
аминокислот, входящих в состав
синтезируемого белка, а также число
триплетов и нуклеотидов в гене, который
кодирует этот белок.
Элементы ответа:
1) одна т-РНК транспортирует одну
аминокислоту; 30 т-РНК соответствуют 30
аминокислотам, следовательно, белок состоит
из 30 аминокислот;
2) одну аминокислоту кодирует триплет
нуклеотидов, значит, 30 аминокислот
кодируются 30 триплетами;
3) количество нуклеотидов гене, кодирующем
белок из 30 аминокислот, составляет 30х3=90
Белок состоит из 100 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.
1)Молекулярная масса белка, состоящего из
100 аминокислот равна 100х110=11000
2) Определяем количество нуклеотидов в гене
100х3=300
3) Определяем молекулярную массу гена
300х300=90000
4) Находим, во сколько раз молекулярная
масса участка гена превышает молекулярную
массу белка
90000:11000=8,1 раза
Сколько молекул АТФ будет
синтезировано в клетках эукариот при
полном окислении фрагменте
молекулы крахмала, состоящего из 20
остатков глюкозы?
Молекула крахмала в клетке будет
гидролизована до 20 остатков глюкозы, при
полном окислении одного остатка глюкозы
образуется 38 молекул АТФ, следовательно,
при окислении данного фрагмента образуется
38х20=760 молекул АТФ.
Дрожжи добавляют в тесто, чтобы оно
поднялось. Какова суть этого процесса?
Элементы ответа:
1) В тесте дрожжи активно размножаются,
осуществляя процесс дыхания;
2) При дыхании выделяется углекислый газ,
который и вызывает подъем теста
Дыхание дрожжей, сложный процесс биологического
окисления, происходящий в клетке дрожжей и
сопровождающийся выделением энергии. По типу
дыхания дрожжи относятся к факультативным
анаэробам.
Какие черты сходства митохондрий с
прокариотами позволили выдвинуть
симбиотическую теорию
происхождения эукариотической
клетки?
Элементы ответа:
1) наличие кольцевой хромосомы, сходной с
бактериальной;
2) наличие собственной системы биосинтеза
белка, которая близка по своим свойствам с
прокариотической;
3) способность к самостоятельному
размножению делением.
Что произойдет с клетками
эпителиальной ткани, если их
поместить в воду? Ответ
обоснуйте.
Элементы ответа:
1) концентрация веществ в клетке
выше, чем в окружающей её воде;
вода поступает в клетку, объем
которой увеличивается;
2) под давлением воды
плазматическая мембрана
разрывается, клетка погибает.
В пробирку поместили рибосомы
из разных клеток, весь набор
аминокислот и одинаковые
молекулы иРНК и тРНК, создали
все условия для синтеза белка.
Почему в пробирке будет
синтезироваться один вид белка
на разных рибосомах?
Элементы ответа:
1)первичная структура белка
определяется
последовательностью
аминокислот;
2)матрицами для синтеза белка
являются одинаковые молекулы
иРНК, в которых закодирована
одна и та же первичная структура
белка.
В каких случаях изменение
последовательности нуклеотидов
ДНК не влияет на структуру и
функции соответствующего белка?
Схема решения задачи включает:
1) если в результате замены
нуклеотида возникает другой кодон,
кодирующий ту же аминокислоту;
2) если кодон, образовавшийся в
результате замены нуклеотида,
кодирует другую аминокислоту, но со
сходными химическими свойствами, не
изменяющую структуру белка;
3) если изменения нуклеотидов
произойдут в межгенных или
нефункционирующих участках ДНК.
Участок молекулы ДНК имеет
следующий состав:
Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц.
Перечислите не менее 3-х
последствий, к которым может
привести случайная замена
седьмого нуклеотида тимина на
цитозин (Ц).
Элементы ответа:
1) произойдет генная мутация –
изменится кодон третьей
аминокислоты;
2) в белке может произойти замена
одной аминокислоты на другую, в
результате изменится первичная
структура белка;
3) могут измениться все остальные
структуры белка, что повлечет за собой
появление у организма нового
признака.
В молекуле ДНК находится 1100
нуклеотидов с аденином, что
составляет 10% от общего их числа.
Определите, сколько нуклеотидов с
тимином (Т), гуанином (Г), цитозином
(Ц) содержится в отдельности в
молекуле ДНК, и объясните полученный
результат.
Элементы ответа:
1) Тимин комплементарен аденину, число
таких нуклеотидов равно и составляет также
1100;
2) общее число нуклеотидов с аденином и
тимином составляет 20% (2200 нуклеотидов)
3) сумма нуклеотидов с гуанином (Г) и
цитозином равна 80% (8800 нуклеотидов);
4) нуклеотиды с гуанином и цитозином
комплементарны, их количество в
отдельности по 4400.
Определите массу образованного
углекислого газа при полном окислении
в организме 45 г глюкозы.
Молекулярная масса глюкозы равна
180. Молекулярная масса углекислого
газа – 44.
Элементы ответа:
1) уравнение реакции
С6Н12О6+6О2=6СО2+6Н2О
2) пропорция:
С6Н12О6
СО2
180 - 264
45 - Х
3) Х=(45х264):180+66. Образуется 66 г
углекислого газа
Материалы сайта ФИПИ (http://www.fipi.ru)
На сайте ФИПИ размещены следующие нормативные, аналитические,
учебно-методические и информационные материалы, которые могут
быть использованы при организации учебного процесса и подготовке
учащихся к ЕГЭ:
- Аналитический отчет «Результаты единого
государственного экзамена 2009 года»;
- документы, регламентирующие разработку КИМ ЕГЭ по
биологии 2010 года;
- учебно-методические материалы для членов и
председателей региональных предметных комиссий по
проверке выполнения заданий с развернутым ответом;
- методические письма прошлых лет;
- обучающая компьютерная программа «Эксперт ЕГЭ»;
- тренировочные задания из открытого сегмента
Федерального банка тестовых материалов;
- Перечень учебных изданий, рекомендуемых ФИПИ для
подготовки к единому государственному экзамену; Перечень
учебных изданий, подготовленных авторскими коллективами
ФИПИ.