Задание 6 ЕГЭ по биологии: клетка, размножение, селекция, биотехнология

Что проверяет задание

Задание 6 проверяет умение сопоставлять биологические объекты, процессы и их характеристики с элементами схемы или таблицы. В его основе — три содержательных блока: строение и биохимия клетки, размножение и индивидуальное развитие организмов, методы селекции и биотехнологии (генная инженерия, клонирование, культуры клеток). Проверяется не столько знание отдельных фактов, сколько понимание логики биологического процесса — умение восстановить порядок событий и увидеть, какой объект на схеме соответствует данному описанию.

Как выглядит формулировка и сколько баллов

Типичная формулировка: «Установите соответствие между характеристиками ... и цифрами, которыми ... обозначены на схеме». Даны два столбца: слева — буквенные позиции (А–Е), справа — цифровой шифр, при этом цифры шифра могут соответствовать другим, более крупным номерам позиций на самой схеме (например, шифр «1» соответствует позиции «2» на схеме, шифр «2» — позиции «5» и так далее). Ответ записывается без пробелов и знаков подряд по числу букв, например АБВГДЕ → 432241. Максимальный балл — 2: полное совпадение всех позиций даёт 2 балла, одна ошибка — 1 балл, две и более — 0 баллов. Важная особенность: один и тот же цифровой ответ может повторяться для разных букв, если несколько характеристик относятся к одному и тому же этапу или объекту схемы.

Что нужно знать

• Строение клетки: мембрана (фосфолипидный бислой с белками), ядро (хранение ДНК), ЭПС (гладкая — синтез липидов, шероховатая — синтез белка на рибосомах), комплекс Гольджи (модификация и упаковка веществ), митохондрии (аэробное дыхание, синтез АТФ), лизосомы (расщепление), рибосомы (синтез белка).
• Правило комплементарности нуклеотидов: А–Т (в РНК А–У), Г–Ц; при расчётах $n_A = n_T$, $n_G = n_C$.
• Энергетический обмен: $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \to 6CO_2 + 6H_2O + 38ATP$; брожение — $C_6H_{12}O_6 \to 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP$.
• Фотосинтез: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{hv} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.
• Митоз сохраняет число хромосом: $2n \to 2n$; фазы — интерфаза (S-период, редупликация ДНК), профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
• Мейоз редуцирует число хромосом: $2n \to n$; два деления — мейоз I (редукционное) и мейоз II (эквационное); результат — гаплоидные гаметы.
• Гаметогенез: сперматогенез даёт 4 гаметы из одной клетки, овогенез — 1 яйцеклетку и полярные тельца.
• Эмбриогенез: зигота → дробление (бластомеры) → бластула → гаструла (эктодерма, энтодерма, мезодерма) → нейрула → органогенез.
• Методы селекции: массовый и индивидуальный отбор, инбридинг (усиливает гомозиготность), аутбридинг (повышает гетерозиготность и даёт эффект гетерозиса), отдалённая гибридизация (межвидовые гибриды, часто бесплодные), полиплоидия и мутагенез (направленное изменение хромосомного набора или генов).
• Биотехнология и генная инженерия: рестриктазы (разрезают ДНК в специфичных участках), лигазы (соединяют фрагменты), плазмиды (кольцевые внехромосомные ДНК бактерий, используемые как векторы), рекомбинантная ДНК (молекула, собранная из фрагментов разных организмов).
• Клонирование: энуклеация (удаление ядра из яйцеклетки), перенос ядра соматической клетки в энуклеированную яйцеклетку, активация дробления, развитие эмбриона-клона.

Методы решения

1. Метод логической цепочки процесса. Восстанавливается порядок событий по принципу «причина раньше следствия». Пример: выделение гена всегда предшествует его встраиванию в переносчик, а встраивание — получению готовой конструкции.

2. Метод «начало – конец». Сначала находят исходный материал и итоговый продукт процесса, а затем расставляют промежуточные шаги между ними. Пример: в задаче о клонировании начало — яйцеклетка и клетка-донор, конец — эмбрион-клон; все прочие характеристики распределяются между этими точками.

3. Метод сопоставления структуры и функции. Используется для биохимии клетки: каждому органоиду или веществу подбирается его роль. Пример: «синтез белка на мембранах ЭПС» — это шероховатая, а не гладкая ЭПС.

4. Метод определения фазы деления по признаку. Для митоза и мейоза характеристику (расположение хромосом, наличие веретена, разъединение хроматид) сопоставляют с конкретной фазой. Пример: «хромосомы выстроены по экватору клетки» — метафаза.

5. Метод перекрёстной проверки повторов. Так как один шифр может относиться к нескольким буквам, после первой расстановки нужно проверить: нет ли характеристики, по смыслу совпадающей с уже расставленной (например, «рекомбинантная ДНК» и «плазмида со встроенным геном» — это один и тот же объект, значит, номер должен быть одинаковым).

Алгоритм решения по шагам

1. Прочитать все характеристики столбца А и определить тему: клетка, деление, эмбриогенез, селекция или биотехнология.
2. Найти «крайние точки» процесса — исходный материал и конечный продукт.
3. Восстановить логическую (временную) последовательность промежуточных этапов, опираясь на биологические знания.
4. Сопоставить каждую характеристику с номером шифра, помня, что цифры могут повторяться для разных букв.
5. Проверить, не описывают ли две характеристики один и тот же объект или этап — тогда им должна соответствовать одна цифра.
6. Выписать цифры строго в порядке букв А–Е без пробелов и разделителей.

Разбор примеров

Пример 1. Характеристики: А) рекомбинантная ДНК; Б) встраивание в плазмиду гена инсулина; В) линейная ДНК; Г) выделенный из клетки ген инсулина; Д) плазмида с геном инсулина; Е) выделение из клетки плазмиды. Шифр: 1→2, 2→5, 3→7, 4→8.

Шаг 1: находим начало и конец. Начало процесса — получение «сырья»: выделение плазмиды из клетки (Е) и выделение гена инсулина (Г). Конец — готовая конструкция: рекомбинантная ДНК (А), которая по смыслу совпадает с «плазмидой, содержащей ген инсулина» (Д) — это один и тот же объект на финальной стадии.

Шаг 2: между началом и концом располагается подготовка компонентов к сборке — плазмида разрезается и становится линейной ДНК (В), а сам процесс соединения гена с плазмидой (Б) — это отдельное действие «встраивания».

Шаг 3: расставляем по нарастанию сложности: Е (самое раннее действие) → номер 1 (позиция 2 на схеме); В и Г относятся к одному промежуточному уровню подготовки заготовок → номер 2 (позиция 5); Б — процесс сборки → номер 3 (позиция 7); А и Д — итоговый продукт → номер 4 (позиция 8).

Итог: А=4, Б=3, В=2, Г=2, Д=4, Е=1 → ответ 432241.

Пример 2. Характеристики: А) синтез искусственной ДНК; Б) клетка поджелудочной железы; В) генно-модифицированная клетка; Г) клетка бактерии без рекомбинантной ДНК; Д) получение рекомбинантной ДНК; Е) бактерия, производящая инсулин. Шифр: 1→1, 2→4, 3→7, 4→9.

Шаг 1: это продолжение той же биотехнологической цепочки, но показывающее весь путь от источника гена до готового продукта — бактерии, синтезирующей инсулин. Определяем крайние точки: самое раннее звено — исходная, ещё не изменённая бактериальная клетка (Г), самое позднее — работающая бактерия-продуцент (Е).

Шаг 2: клетка поджелудочной железы (Б) — природный источник гена, стоит на раннем этапе, но не самом первом, так как сначала фиксируется «пустая» клетка-хозяин (Г) как отправная точка схемы.

Шаг 3: синтез искусственной ДНК (А) и получение рекомбинантной ДНК (Д) относятся к одному уровню процесса — сборке генетической конструкции, поэтому получают одинаковый номер.

Шаг 4: генно-модифицированная клетка (В) и бактерия, производящая инсулин (Е), — это, по сути, один и тот же объект на конечной стадии его существования, поэтому оба соответствуют финальному номеру.

Итог: А=3, Б=2, В=4, Г=1, Д=3, Е=4 → ответ 324134.

Пример 3. Характеристики: А) активация дробления; Б) удаление соматического ядра; В) удаление ядра из яйцеклетки; Г) яйцеклетка, из которой разовьётся клон элитной коровы; Д) возникновение эмбриона; Е) создание гибридной яйцеклетки. Шифр: 1→2, 2→4, 3→5, 4→6.

Шаг 1: определяем начало — работа с двумя разными клетками: яйцеклеткой-реципиентом и соматической клеткой-донором. Удаление ядра из яйцеклетки (В, энуклеация) — самый ранний технический шаг, ему соответствует наименьший номер.

Шаг 2: удаление соматического ядра из клетки донора (Б) — параллельная подготовка второго компонента, идёт следом за энуклеацией.

Шаг 3: перенос соматического ядра в энуклеированную яйцеклетку даёт гибридную яйцеклетку (Е) — и именно эта клетка и есть «яйцеклетка, из которой разовьётся клон элитной коровы» (Г), поэтому обе характеристики описывают один объект и получают одинаковый номер.

Шаг 4: как только запускается активация дробления (А), из гибридной яйцеклетки формируется эмбрион (Д) — это следствие активации, оба относятся к финальному, самому позднему номеру.

Итог: А=4, Б=2, В=1, Г=3, Д=4, Е=3 → ответ 421343.

Типичные ошибки и ловушки

• Путают причину и следствие: считают, что готовый продукт образуется раньше сырья.
• Забывают, что один и тот же шифр может относиться к нескольким буквам, и пытаются подобрать уникальное число для каждой позиции.
• Путают близкие по смыслу термины: рекомбинантную ДНК и обычную ДНК донора, соматическое ядро и ядро яйцеклетки.
• Не учитывают, что «клетка без рекомбинантной ДНК» — исходный, а не конечный объект схемы.
• Небрежно переносят цифры в бланк ответа, путая порядок букв А–Е.
• При описании деления клетки не смотрят на число хромосом ($n$ или $2n$) и путают фазы митоза и мейоза.
• Отвечают «по одной» характеристике, не проверяя логику всей цепочки целиком.

Как готовиться

Разберите и запомните типовые цепочки процессов: генная инженерия (выделение гена → плазмида → рекомбинантная ДНК → трансформация клетки → продукт), клонирование (энуклеация → перенос ядра → активация → эмбрион), деление клетки (фазы митоза и мейоза с числом хромосом), эмбриогенез (зигота → бластула → гаструла → органогенез). Решайте задания из открытого банка по каждой из трёх подтем, обращая внимание именно на логику процесса, а не на зазубривание конкретных цифр — в разных вариантах схема и шифр отличаются. Составляйте собственные схемы-цепочки со стрелками при повторении материала: это помогает быстро находить начало и конец процесса на экзамене. Отдельно тренируйте пары «объект — функция» в биохимии клетки. После решения проверяйте, сколько раз повторяется каждая цифра шифра: если все цифры разные, но по смыслу два объекта совпадают, вероятно, где-то допущена ошибка. На само задание закладывайте не более 3–4 минут.