Задание 5 ЕГЭ по биологии: клетка, размножение, биотехнология и селекция

Что проверяет задание

Задание 5 проверяет умение работать со схемами и рисунками, на которых изображены биологические процессы — деление клетки, развитие половых клеток, этапы генной инженерии или клонирования. Экзаменатор хочет убедиться, что вы понимаете логику процесса, а не просто запомнили картинку из учебника. Тематически задание объединяет три блока:

• строение и биохимия клетки (органоиды, состав ДНК и РНК, принципы комплементарности);
• клетка как система: митоз, мейоз, гаметогенез, оплодотворение, индивидуальное развитие;
• селекция и биотехнология: методы получения новых сортов и пород, генная инженерия, клонирование.

Во всех случаях от вас требуется определить, какой конкретный элемент рисунка (клетка, стрелка, стадия) соответствует названному в вопросе процессу или объекту.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Задание находится в части 1 экзамена, относится к базовому уровню сложности и оценивается 1 баллом. Типичная формулировка звучит так: «Рассмотрите рисунок. Каким номером на рисунке обозначена клетка (процесс, стадия), которая…». Далее идёт описание признака — например, «участвует в получении рекомбинантной ДНК» или «образуется в результате мейоза». В ответе нужно записать одну цифру — номер элемента схемы. Ошибка в один номер обесценивает весь балл, поэтому важна не только теория, но и аккуратное чтение рисунка.

Что нужно знать

Строение и биохимия клетки

• Правило комплементарности: аденин соединяется с тимином, гуанин — с цитозином: $A=T,\ G\equiv C$.
• Правило Чаргаффа: $A+G = T+C = 50\%$ от общего числа нуклеотидов.
• В РНК тимин заменён на урацил, соответствие при транскрипции: $A_{ДНК} \to U_{РНК}$, $T_{ДНК}\to A_{РНК}$.
• Клетка эукариот содержит ядро, митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи, рибосомы; прокариот — нуклеоид, плазмиды, отсутствие мембранных органоидов.
• Плазмида — кольцевая молекула ДНК бактерии, используемая как вектор в генной инженерии.

Размножение и развитие

• Митоз: одно деление, число хромосом сохраняется — $2n \to 2n$, дочерние клетки генетически идентичны материнской.
• Мейоз: два последовательных деления, число хромосом уменьшается вдвое — $2n \to n$, образуются гаметы.
• Гаметогенез: сперматогенез даёт четыре гаплоидные сперматозоида, оогенез — одну яйцеклетку и полярные тельца.
• Оплодотворение — слияние гаплоидных гамет с восстановлением диплоидного набора: $n + n = 2n$.
• Дробление, гаструляция, органогенез — последовательные стадии эмбрионального развития животных.

Селекция и биотехнология

• Селекция — наука о создании новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными признаками.
• Методы селекции: гибридизация (скрещивание), искусственный мутагенез, полиплоидия, массовый и индивидуальный отбор.
• Биотехнология — использование живых организмов и их систем для получения продуктов (инсулин, антибиотики, ферменты).
• Генная инженерия: рестриктазы «разрезают» ДНК в определённых участках, лигазы «сшивают» фрагменты ДНК разных организмов — этот процесс называют сплайсингом генов или получением рекомбинантной ДНК.
• Клонирование — получение генетически идентичного организма путём переноса ядра соматической клетки донора в энуклеированную (безъядерную) яйцеклетку с последующим восстановлением диплоидного набора хромосом.

Методы решения

Метод 1. Разложение схемы на логические этапы. Любая биотехнологическая схема — это цепочка «было → стало». Найдите начальную точку (исходный организм, исходная клетка) и конечную (готовый продукт), а затем восстановите промежуточные шаги. Мини-пример: если на схеме показан путь от клеток поджелудочной железы человека до бактерии, синтезирующей инсулин, промежуточные номера соответствуют выделению гена, встраиванию его в плазмиду и введению плазмиды в бактериальную клетку.

Метод 2. Сопоставление ключевых терминов вопроса с элементами рисунка. В вопросе почти всегда есть «маркерное» слово: «выделяют», «объединяются», «размножается», «делится». Найдите на схеме стрелку или клетку, подпись которой буквально соответствует этому слову. Мини-пример: слово «объединяются участки ДНК» указывает на стрелку-процесс лигирования/сплайсинга, а не на клетку-донора и не на клетку-реципиента.

Метод 3. Подсчёт хромосом для задач по митозу и мейозу. Если на рисунке даны клетки с разным числом хромосом, определите, где произошло удвоение $2n \to 4n$ (профаза перед делением), а где — редукция $2n \to n$ (результат мейоза). Мини-пример: клетка с одинарным набором хромосом на схеме гаметогенеза — это гамета, а не соматическая клетка.

Метод 4. Различение митоза и мейоза по числу делений. Если на схеме два последовательных деления и итоговое число клеток — четыре, это мейоз; если одно деление и две клетки — митоз. Мини-пример: схема сперматогенеза с двумя делениями и четырьмя финальными клетками — явный признак мейоза.

Метод 5. Метод исключения. Если сомневаетесь между двумя номерами, проверьте оба на соответствие всем признакам из вопроса, а не только одному. Мини-пример: и «клетка-донор ядра», и «яйцеклетка с перенесённым ядром» связаны с клонированием, но только вторая описывается как «яйцеклетка, получившаяся в результате объединения», поскольку донор ядра — это исходная соматическая клетка, а не итог объединения.

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитайте вопрос и выделите ключевое слово-действие (выделяют, объединяют, образуется, делится).
2. Определите, к какой теме относится схема: биотехнология/генная инженерия, клонирование или клеточное деление/гаметогенез.
3. Найдите на рисунке начальную и конечную точки процесса, восстановите порядок стрелок между пронумерованными элементами.
4. Сопоставьте формулировку вопроса с конкретным элементом: это клетка-объект действия или сам процесс (стрелка)?
5. Проверьте логическую цепочку: соответствует ли выбранный номер биологическому смыслу (например, ядро для инсулина берут из клетки, которая реально его синтезирует — клетки поджелудочной железы, а не из любой соматической клетки).
6. Запишите номер, ещё раз перечитав вопрос — не спутана ли клетка с процессом, а донор с результатом.

Разбор примеров

Пример 1. Вопрос: каким номером на рисунке обозначена клетка, из которой выделяют ген, кодирующий инсулин?

Шаг 1. Ключевое слово — «выделяют ген». Значит, ищем не процесс, а именно клетку-источник генетического материала.

Шаг 2. Тема — генная инженерия, получение рекомбинантного инсулина. Стандартная схема: клетка поджелудочной железы человека → выделение гена инсулина → встраивание гена в плазмиду → введение плазмиды в бактериальную клетку → синтез инсулина бактерией.

Шаг 3. На схеме таких клеток обычно несколько: клетка человека (источник гена), бактериальная клетка до и после встраивания плазмиды. Нужная клетка — та, что стоит в самом начале цепочки, то есть является исходным «донором» гена, а не результатом дальнейших операций.

Шаг 4. Биологический смысл: ген инсулина человека кодируется в клетках, которые в норме синтезируют этот гормон, то есть в клетках поджелудочной железы. Именно она и будет источником гена в подобной схеме.

Шаг 5. Ответ — номер 4, если по нумерации рисунка этот номер соответствует клетке-источнику гена (началу цепочки). Итог: 4.

Пример 2. Вопрос: каким номером обозначен процесс, в результате которого при участии ферментов объединяются участки ДНК организмов, принадлежащих разным видам?

Шаг 1. Ключевые слова — «процесс» (значит, ищем стрелку, а не клетку) и «объединяются участки ДНК разных видов при участии ферментов».

Шаг 2. Это прямое описание получения рекомбинантной ДНК: фермент-рестриктаза разрезает ДНК в нужном месте, фермент-лигаза «сшивает» фрагмент чужеродной ДНК (например, гена инсулина человека) с ДНК плазмиды бактерии. Такой процесс называют сплайсингом генов или лигированием.

Шаг 3. На схеме этот этап обычно расположен между стадией «выделенный ген» и стадией «плазмида со встроенным геном» — то есть это стрелка, соединяющая ген человека и кольцевую ДНК бактерии.

Шаг 4. Проверяем: клетки на рисунке (соматические, бактериальные) не подходят, потому что вопрос спрашивает про процесс, а не про объект. Нужен номер именно стрелки/этапа объединения ДНК.

Шаг 5. Ответ — номер 7, соответствующий именно этапу сшивания фрагментов ДНК разных видов. Итог: 7.

Пример 3. Вопрос: каким номером обозначена яйцеклетка, получившаяся в результате объединения безъядерной яйцеклетки и ядра соматической клетки?

Шаг 1. Тема — клонирование организмов методом переноса ядра (классическая технология, применённая при создании овцы Долли).

Шаг 2. Схема клонирования обычно включает: яйцеклетку донора → удаление собственного ядра (получение энуклеированной, безъядерной яйцеклетки) → соматическую клетку донора-«близнеца» → извлечение её ядра → перенос этого ядра в безъядерную яйцеклетку → образование новой яйцеклетки с диплоидным набором хромосом соматического типа → стимуляция деления → развитие эмбриона.

Шаг 3. Вопрос описывает именно результат объединения — новую яйцеклетку, уже содержащую перенесённое ядро, а не исходную безъядерную яйцеклетку и не исходную соматическую клетку по отдельности.

Шаг 4. Отличительный признак: эта клетка появляется на схеме после стрелки «перенос ядра», то есть позже, чем и безъядерная яйцеклетка, и клетка-донор ядра.

Шаг 5. Ответ — номер 5, соответствующий клетке, стоящей на схеме сразу после этапа переноса ядра. Итог: 5.

Типичные ошибки и ловушки

• Путаница клетки и процесса. Если вопрос спрашивает про «процесс», а вы указываете номер клетки (и наоборот), ответ засчитан не будет. Всегда сначала определите тип искомого объекта.
• Смешение донора ядра и результата переноса. В задачах на клонирование часто путают клетку-донор соматического ядра с итоговой яйцеклеткой, которая содержит перенесённое ядро — это разные объекты на схеме.
• Ошибочный выбор источника гена. При выделении гена важно помнить, что ген берут из клетки того типа, где он реально экспрессируется (например, инсулин — из клеток поджелудочной железы), а не из произвольной клетки организма.
• Неверное определение направления стрелок. На сложных схемах генной инженерии стрелки могут идти не слева-направо, а по кругу (плазмида имеет кольцевую форму) — важно внимательно проследить порядок этапов, а не полагаться на визуальное расположение цифр.
• Подмена мейоза митозом. В задачах на гаметогенез легко спутать деление, дающее гаплоидные клетки, с обычным делением, сохраняющим диплоидный набор — проверяйте количество делений и итоговое число дочерних клеток.
• Игнорирование ферментативной природы процесса. Если в вопросе упомянуты ферменты (рестриктазы, лигазы), это почти всегда указывает на стрелку-процесс генной инженерии, а не на клетку.

Как готовиться

Для уверенного решения задания 5 стоит выстроить подготовку по трём направлениям. Во-первых, разберите базовые схемы генной инженерии и клонирования до автоматизма: нарисуйте от руки последовательность «исходная клетка → выделение гена → встраивание в вектор → клетка-реципиент → продукт», а также схему переноса ядра при клонировании, подписывая каждый этап словами «рестриктаза», «лигаза», «плазмида», «энуклеация». Во-вторых, повторите этапы митоза и мейоза с указанием числа хромосом на каждой стадии — полезно составить таблицу с формулами $2n\to 4n\to 2n$ для митоза и $2n \to 4n \to 2n \to n$ для мейоза, чтобы быстро сверяться при анализе рисунков. В-третьих, отработайте навык быстрого чтения условных обозначений на схемах: потренируйтесь на нескольких вариантах реальных заданий, каждый раз выделяя маркерное слово вопроса и сверяя его с типом искомого элемента — клетка это или процесс. Регулярная практика разбора подобных рисунков за 10–15 минут в день значительно снижает риск перепутать номера на экзамене.