№8. Клетка и организм: последовательность — как понять, что из чего следует
Задание №8 — расставить пять этапов по порядку и записать пять цифр. Заучивать последовательности бессмысленно: в банке их десятки. Работает другое умение — задавать к соседним пунктам вопрос «что из чего следует». Разберём логику этапов селекции, деления клетки, обмена веществ и жизненных циклов и покажем, почему одна перестановка ломает смысл всей цепочки.
В этом задании перечислены пять этапов одного процесса, и нужно расположить их в правильном порядке. Все цепочки в банке устроены по одной логике: сначала исходный материал, затем воздействие, затем промежуточный результат, потом отбор и в самом конце — конечный результат. Поэтому порядок не заучивают, а выводят. Первый пункт — то, без чего невозможно всё остальное: подбор родителей, выращивание исходной культуры, попадание пищи в клетку. Последний — то, ради чего работа велась: высокопродуктивная колония, тетраплоидное растение, синтез белка.
исходный материал → воздействие → промежуточный результат → отбор → конечный результат · сначала то, без чего невозможно следующее · в ответ идут номера пунктов в нужном порядке, а не их места
| Тип последовательности | Что из чего следует | Что ломается при перестановке |
|---|---|---|
| Получение гетерозиса | подбор родителей → самоопыление и чистые линии → скрещивание двух линий → гетерозисные гибриды | нельзя скрестить чистые линии, которых ещё нет |
| Получение полиплоида | обработка колхицином → нарушение веретена деления → диплоидные гаметы → слияние гамет → тетраплоид | без обработки не будет нерасхождения хромосом и диплоидных гамет |
| Биотехнология инсулина | культивирование донорских клеток → выделение гена → встраивание гена в плазмиду → рекомбинантная плазмида → введение в бактерию | плазмида становится рекомбинантной только после встраивания гена |
| Энергетический обмен | слияние с лизосомой → расщепление до мономеров → гликолиз → ПВК в митохондрии → углекислый газ, вода и АТФ | энергию нельзя получить раньше, чем расщеплено вещество |
| Фотосинтез | возбуждение хлорофилла → выделение кислорода → синтез АТФ → фиксация углекислого газа → синтез глюкозы и крахмала | темновая стадия не идёт без АТФ и НАДФ·Н световой стадии |
| Развитие организма | гаметы → оплодотворение и зигота → дробление → рост и дифференцировка → взрослый организм | нельзя делить то, что ещё не образовалось при оплодотворении |
- Шаг 1. Найди первый шаг: чаще всего это подготовка исходного материала или воздействие, без которого дальше ничего не произойдёт.
- Шаг 2. Определи конечный результат: он почти всегда связан с получением организма, продукта или запасного вещества.
- Шаг 3. Свяжи пункты стрелками, задавая два вопроса: из чего это получается и что из этого следует.
- Шаг 4. Проверь зависимости: отбор не может стоять раньше появления разнообразия, деление — раньше роста, расход энергии — раньше её запасания.
- Шаг 5. Расставь цифры и перечитай цепочку как короткий рассказ: если фраза звучит нелепо, порядок неверный.
Типичные ошибки. 1) Ставят отбор раньше, чем появилось потомство или мутанты: отбирать пока не из чего. 2) Путают получение гена и получение рекомбинантной плазмиды: сначала ген встраивают, и только потом плазмида становится рекомбинантной. 3) В фотосинтезе ставят темновую стадию раньше световой, хотя АТФ и НАДФ·Н запасаются только на свету. 4) Начинают последовательность с результата — например, с получения высокопродуктивной колонии, а не с исходной культуры. 5) Думают, что цифры в ответе — это номера пунктов, хотя на самом деле в ответ идут номера пунктов в нужном порядке. 6) Не проверяют цепочку целиком, а ведь одна перестановка ломает смысл всего ряда.
Проверь себя
- Почему при получении гетерозиса нельзя начинать со скрещивания двух чистых линий, не получив сначала сами линии?
- В какой момент плазмида становится рекомбинантной и почему этот шаг нельзя переставить с предыдущим?
- Почему темновая стадия фотосинтеза не может идти раньше световой?
- Как проверить расставленную последовательность, не заучивая её: каким вопросом связать два соседних пункта?
- Что случится со смыслом цепочки «подбор родителей → гибридизация → получение потомства → отбор», если поменять местами два последних шага?
Показательные решения
- Логика темы такая: сначала исходный материал, затем чистота линий, затем скрещивание и только после него результат. С этого и будем выстраивать ряд.
- Работа невозможна без отобранных родителей, поэтому первый шаг — подбор исходных растений с определёнными признаками, это пункт 3.
- Гетерозис получают при скрещивании гомозиготных линий, а линии выводят длительным самоопылением. Значит, дальше идёт многократное самоопыление родительских растений — пункт 2, а следом образуются сами гомозиготные линии — пункт 1.
- Теперь можно скрестить организмы двух разных чистых линий — пункт 5.
- Последним шагом получают высокопродуктивные гибриды — пункт 4, ведь гибрид не может появиться раньше самого скрещивания.
- Ответ: 32154.
Ответ: 32154
Официальное решение из банка ФИПИ
Последовательность действий селекционера для получения гетерозисных организмов: 3) подбор исходных растений с определёнными признаками → 2) многократное самоопыление родительских растений → 1) получение гомозиготных линий → 5) скрещивание организмов двух разных чистых линий → 4) получение высокопродуктивных гибридов. Ответ: 32154.
- Общее правило генной инженерии: сначала получают ген, затем готовят для него носитель, и лишь потом конструкцию переносят в клетку-хозяина.
- Первый шаг — культивирование исходных клеток поджелудочной железы, чтобы материала хватило для работы: это пункт 3.
- Из этих клеток выделяют ген, кодирующий инсулин, — пункт 2.
- Ген с помощью ферментов встраивают в плазмиду — пункт 5. Только после встраивания плазмида становится рекомбинантной, это пункт 4.
- Завершает всё введение рекомбинантных плазмид в клетки бактерий — пункт 1: бактерия становится производителем инсулина.
- Ответ: 32541.
Ответ: 32541
Официальное решение из банка ФИПИ
Последовательность этапов создания генно-модифицированного штамма бактерии: 3) культивирование исходных клеток поджелудочной железы → 2) получение гена, кодирующего инсулин, из клетки поджелудочной железы → 5) встраивание с помощью ферментов нужного гена в плазмиду → 4) получение рекомбинантной плазмиды → 1) введение рекомбинантных плазмид в клетки бактерий. Ответ: 32541.
- Начинаем с того, как пища попадает внутрь: лизосома сливается с частицей пищи, содержащей белки, жиры и углеводы, — это пункт 2.
- В лизосоме биополимеры расщепляются до мономеров — подготовительный этап, пункт 1. Пока вещество не расщеплено, энергию из него не получить.
- Дальше в цитоплазме идёт бескислородный этап — гликолиз: образуется пировиноградная кислота и две молекулы АТФ, это пункт 3.
- ПВК поступает в митохондрии — пункт 4, и только там окисляется до углекислого газа и воды, давая ещё 36 молекул АТФ, — пункт 5.
- Проверяем логику: расщепление идёт до окисления, перенос в органоид — до окисления в нём, значит ряд выстроен верно.
- Ответ: 21345.
Ответ: 21345
Официальное решение из банка ФИПИ
Лизосома сливается с частицей пищи, содержащей белки, жиры и углеводы (2), затем происходит расщепление биополимеров до мономеров (1) — это подготовительный этап энергетического обмена. Далее в цитоплазме в процессе гликолиза, который проходит под воздействием 10 специальных ферментов, в гликолизе образуется пировиноградная и происходит синтез двух молекул АТФ (3). Затем ПВК поступает в митохондрии (4) и там окисляется до углекислого газа и воды и синтезируется 36 молекул АТФ (5). Ответ: 21345. Примечание. Формулировка задания и пояснение уточнены редакцией 18.10.2017 в соответствии с изменениями, внесенными ФИПИ в Открытый банк заданий по биологии.