«Сюрприз» демонстрационного варианта КИМ ЕГЭ-2020 по биологии Степура Анатолий Владимирович – репетитор по биологии На сайте ФИПИ опубликован демонстрационный вариант КИМ-2020 по биологии. В целом он составлен по заданиям прошлых лет, но не обошлось без «сюрпризов». Сравните задания линии 27 демонстрационных вариантов 2019 г. и 2020 г. На первый взгляд, матричная цепь ДНК, которую нужно использовать для решения, в двух заданиях одинакова: ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА. Отличия в условиях лишь в том, что в задании-2020 у этой молекулы указаны 3’ и 5’-концы и еще дополнительно (сверху) указана вторая (кодирующая) цепь ДНК, которая вообще не нужна для решения задачи. Но такое небольшое уточнение в условии задания кардинально поменяло ответ задания. Сравним эталонные ответы этих двух заданий. Не могу промолчать. Составители ФИПИ, к сожалению, вышли за рамки школьной программы. В школьных учебниках базового и профильного уровня нет достаточной информации, необходимой для решения задачи в редакции 2020 года. Но, к счастью, свой «сюрприз» составители заданий ЕГЭ по биологии преподнесли сейчас, в августе 2019 года, за несколько месяцев до ЕГЭ, а не в июне 2020, на самом экзамене, что было бы совсем печально для учащихся. Поэтому у нас есть время разобраться в этих противоречиях, и быть готовым к решению заданий такого типа. Сразу хочу подчеркнуть, в данном видео мы не будем рассматривать с вами всю теорию, необходимую для решения задач этого типа, а сосредоточимся на главном, на проблеме, возникшей в связи с демоверсией КИМ 2020. Поэтому видео рассчитано в первую очередь для тех, кто уже имеет минимальные знания по данной теме, знаком с решением задач в формате 2019 года и хочет разобраться с противоречиями, возникшими в связи с появлением задания линии 27, формата 2020 года. Итак, сначала разберемся, что такое 3` и 5` - концы нуклеиновых кислот. 1. Нуклеиновые кислоты – это органические молекулы, полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Напоминаю для тех, кто возможно забыл, что полимеры – это такие органические молекулы, которые состоят из повторяющихся элементов (мономеров). Существует две разновидности НК – ДНК и РНК . РНК бывают трех основных видов: информационные (матричные) РНК, рибосомальные РНК, транспортные РНК. 2. Нуклеотиды, которые образуют цепи НК ,в свою очередь, состоят из трех частей – углевода пентозы, т.е. пятиуглеродного сахара (в нуклеотиде ДНК – это дезоксирибоза, а в РНК – рибоза), остатка фосфорной кислоты (фосфатная группа) и одного из азотистых оснований (в ДНК – А, Т, Г или Ц; в РНК – А, У, Г или Ц). 3. Дексоксирибоза (входящая в состав ДНК) и рибоза (входящая в состав нуклеотидов РНК ) – это пентозы, т.е. пятиуглеродные углеводы. В биохимии и молекулярной биологии для удобства описания связей принято нумеровать углероды в составе молекул. 4. Два нуклеотида в цепи ДНК соединяются друг с другом с помощью остатков фосфорной кислоты. В формировании этой связи опосредовано участвуют 3-й углерод пентозы одного нуклеотида и 5-й углерод пентозы другого (соседнего) нуклеотида. А на концах всей цепи молекулы НК остаются нуклеотиды с углеродами, незадействованными в образовании межнуклеотидных связей (назовем эти углероды условно свободными) – на одном конце молекулы ДНК остается нуклеотид со сводным 3-м углеродом (это и будет 3`-конец НК), а на другом расположен нуклеотид со сводным 5-м углеродом (это будет, соответственно, 5`конец НК). 5. Таким образом у цепей молекулы ДНК, а также у всех видов РНК, есть два конца – 3` и 5`. При этом у двухцепочечной ДНК ориентация двух цепей относительно друг друга в составе молекулы различная: у одной цепи ДНК 3`-конец расположен слева, а 5`-конец – справа, а у другой – наоборот. Такое расположение называется антипараллельным 6. Еще важное дополнение: одна полинуклеотидная цепь в составе ДНК называется кодирующей, или смысловая, с нею не считывается информация, т.е. она не транскрибируемая, а другая цепь ДНК (матричная) является матрицей (образцом), на основании которого и синтезируется РНК (или иРНК, или тРНК, или рРНК), т.е. именно с матричной цепи ДНК считывается информация, и она является транскрибируемой. 7. Обращаю ваше внимание, что РНК синтезируется на матричной цепи ДНК антипараллельно, т.е. если матричная цепь ДНК ориентирована от 3` к 5`-концу, то получаемая на основании ее молекула РНК будет ориентирована наоборот, от 5`конца к 3`-концу. А теперь разберемся с тРНК 1. Транпортная РНК – это небольшая цепь из нуклеотидов, которая свернута в виде клеверного листа. При этом ее 3` и 5`-концы оказываются рядом. 2. В центральной части цепи тРНК, а в свернутом виде – в составе центральной петли, находится антикодон – три нуклеотида (триплет), который определяет конкретную и единственную аминокислоту, которую будет транспортировать данная тРНК. 3. Чтобы определить какую аминокислоту будет переносить тРНК, нужно сначала антикодон этой тРНК перевести в соответствующий (комплементарный) ему кодон иРНК Но тут возникает проблема: как правильно размещать молекулы тРНК и иРНК? Немного позже ответим на этот вопрос. 4. Когда транспортная РНК участвует в синтезе белка, доставляя определенную аминокислоту к месту синтеза, она связывается с соответствующим её антикодону (по принципу комплементарности) кодоном на информационной РНК. А здесь особое внимание! тРНК присоединяется к иРНК антипараллельно, т.е. иРНК расположена в ориентации от 5`-конца к 3`-концу (только так, потому что считывание информации с иРНК при биосинтезе белка всегда начинается с 5`конца), а тРНК ориентирована наоборот, в направлении от 3`-конца к 5`-концу. Т.е. кодон и антикодон – антипараллельны! 5. Теперь можем ответить на вопрос: как размещать молекулы тРНК и иРНК, чтобы определить атикодон и кодон? Ответ: также, как они ориентированы друг относительно друга во время синтеза белка (антипараллельно): иРНК - от 5`-конца к 3`-концу; тРНК - от 3`-конца к 5`-концу. Именно в такой ориентации и удобно определять антикодон тРНК, чтобы по нему сразу определить кодон иРНК а по кодону , в свою очередь, в таблице генетического кода – аминокислоту. 6. Но и тут нас ждет засада: в молекулярной биологии антикодон пишут и в ориентации 3`-5`, и в ориентации 5’-3’ (как , например, указано в ответе задания демоверсии 2020). С кодонами проще: их записывают только в ориентации 5’-3’ – именно так всегда ориентированы кодоны в таблице генетического кода. 7. Какой выход: антикодон записываем исходя из ориентации самой тРНК в задаче: либо 3’-5’, либо 5’-3’. А вот кодон должен быть всегда 5’-3’. При его определении учитываем, что он антипараллелен антикодону. Теперь вернемся к заданиям 2019 и 2020. 1. Попробуем понять логику составителей этих заданий, и ответить на вопрос: Почему ответы в этих одинаковых, на первый взгляд, заданиях демоверсии 2019 и демоверсии 2020 не совпадают? 2. В задании 2019 года (без указания 3` и 5`-концов) по умолчанию предполагалось, что молекула тРНК всегда ориентирована в направлении 3`-5`, поэтому по ее изначально правильно ориентированному антикодону по принципу комплементарности сразу находим кодон иРНК (и он будет в правильном 5`-3` направлении), а по нему находим аминокислоту. ВЫВОД: если в вариантах КИМ-ов 2020 встретятся подобные задания формата 2019 года, решаем их также, как и раньше. 3. В задании 2020 года (с указанием 3` и 5`-концов) антикодон записываем в том направлении как он получается в задаче. А кодон записываем только в направлении 5`-3`, кодон определяем, учитывая его антипараллельность антикодону: a. В случае, если тРНК и ее антикодон указаны в направлении 3`-5`, как и в предыдущие годы, сразу же определяем по этому антикодону кодон иРНК. b. А в случае, если тРНК и ее антикодон записаны наоборот, в направлении 5`3`, как в задаче 2020, сначала переворачиваем антикодон в направлении 3`-5`, и уже по нему определяем кодон. При этом в ответах записываем и антикодон, и кодон в одном направлении 5`-3`, т.е. в такой записи они не будут выглядеть комплементарными. И последнее, какие, на мой взгляд, еще «сюрпризы» можно ожидать на ЕГЭ-2020. 1. В демоверсии 2020 в качестве примера представлен только один тип задач, на «синтез тРНК». Есть еще много других типов заданий этой линии на синтез белка. Какие изменения можно ожидать в этих заданиях? 2. С высокой вероятностью в этих задачах тоже могут быть указаны 3`и 5`-концы в цепи молекулы ДНК . 3. При решении таких задач нужно помнить: a. что у полученной в результате транскрипции иРНК направление будет антипараллельно цепи матричной цепи ДНК; b. для того, чтобы синтезировать белок (фрагмент полипептида) по иРНК, нужно обязательно чтобы она была ориентирована в направлении 5`-3` (только в таком направлении транслируются белки). Если в задаче иРНК получилась в направлении 3`-5`, перед синтезом белка ее нужно перевернуть (записать нуклеотидную последовательность в обратном порядке). Всего доброго! Адекватных заданий и удачи на экзамене!
