Строение клетки
Прокариоты и эукариоты
Главное разграничение на ЕГЭ — наличие или отсутствие ядра и мембранных органелл.
| Признак | Прокариоты | Эукариоты |
|---|---|---|
| Ядро | Нет (нуклеоид) | Есть, с двойной мембраной |
| Мембранные органеллы | Нет | Есть (митохондрии, ЭПС, Гольджи…) |
| Рибосомы | Есть (70S) | Есть (80S в цитоплазме; 70S в митохондриях и хлоропластах) |
| ДНК | Кольцевая, в цитоплазме | Линейная, в ядре |
| Примеры | Бактерии, цианобактерии | Грибы, растения, животные, протисты |
Цианобактерии — прокариоты с фотосинтезом: типичная ловушка ЕГЭ. Хлоропласта у них нет — фотосинтез идёт на внутренних мембранах цитоплазмы.
Органеллы эукариотической клетки
Органеллы с двойной мембраной — митохондрии и хлоропласты. Оба содержат кольцевую ДНК и рибосомы 70S — след эндосимбиотического происхождения. Специфика растительной клетки: хлоропласты, центральная вакуоль, клеточная стенка из целлюлозы. В животной клетке — центриоли (формируют веретено деления) и хорошо развитые лизосомы.
Обмен веществ
Фотосинтез
Протекает в хлоропластах. Суммарное уравнение:
Световая фаза (в тилакоидах): фотолиз воды, синтез АТФ и НАДФН, выделение $O_2$.
Тёмновая фаза (в строме): цикл Кальвина — фиксация $CO_2$ при участии АТФ и НАДФН, синтез глюкозы.
Клеточное дыхание
Суммарное уравнение (полное аэробное окисление):
| Этап | Место | Продукты |
|---|---|---|
| Гликолиз | Цитоплазма | 2 пирувата, 2 АТФ, 2 НАДН |
| Цикл Кребса | Матрикс митохондрий | $CO_2$, НАДН, ФАДН$_2$, 2 АТФ |
| Окислительное фосфорилирование | Внутренняя мембрана митохондрий | ~34 АТФ, $H_2O$ |
Итого: ~38 АТФ на 1 молекулу глюкозы — это число используют в задачах ЕГЭ.
При анаэробном дыхании: молочнокислое брожение $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3 + 2\text{ АТФ}$; спиртовое (дрожжи) $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2\text{ АТФ}$.
Деление клетки
Митоз
Митоз — деление соматических клеток, результат — 2 диплоидные ($2n$) дочерние клетки, идентичные материнской.
Интерфаза (S-фаза перед митозом): число хромосом сохраняется ($2n$), но количество молекул ДНК удваивается ($4c$).
Фазы митоза:
- Профаза — хроматин спирализуется, формируется веретено деления, ядерная оболочка растворяется.
- Метафаза — хромосомы выстраиваются по экватору клетки.
- Анафаза — центромеры делятся, хроматиды расходятся к полюсам.
- Телофаза — ядра восстанавливаются, следует цитокинез.
Мейоз
Мейоз — деление в гонадах; результат — 4 гаплоидные ($n$) клетки.
Мейоз I (редукционное деление): в профазе I происходят конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер — обмен участками между гомологами, главный источник генетической рекомбинации. В анафазе I расходятся гомологичные хромосомы (а не хроматиды!).
Мейоз II похож на митоз, но без S-фазы. В анафазе II расходятся хроматиды.
flowchart TD
subgraph MIT [Митоз — 1 деление]
M1[Интерфаза S-фаза: 2n] --> M2[Профаза: спирализация, веретено]
M2 --> M3[Метафаза: хромосомы у экватора]
M3 --> M4[Анафаза: хроматиды к полюсам]
M4 --> M5[Телофаза + цитокинез]
M5 --> M6[Результат: 2 клетки 2n]
end
subgraph MEI [Мейоз — 2 деления]
E1[Интерфаза S-фаза: 2n] --> E2[Профаза I: конъюгация, кроссинговер]
E2 --> E3[Анафаза I: расходятся гомологи]
E3 --> E4[2 клетки n]
E4 --> E5[Мейоз II без S-фазы]
E5 --> E6[Анафаза II: расходятся хроматиды]
E6 --> E7[Результат: 4 клетки n]
end| Митоз | Мейоз | |
|---|---|---|
| Число делений | 1 | 2 |
| Результат | 2 клетки $2n$ | 4 клетки $n$ |
| Кроссинговер | Нет | Да (профаза I) |
| Конъюгация | Нет | Да |
| Функция | Рост, регенерация | Образование гамет |
Законы Менделя
Первый закон — единообразие F1
При скрещивании двух чистолинейных родителей с контрастными признаками все потомки F1 единообразны по фенотипу: проявляется доминантный признак.
Второй закон — расщепление в F2
По фенотипу расщепление 3 : 1 (доминантный : рецессивный).
Анализирующее скрещивание — $Aa \times aa$ — даёт 1 : 1 по фенотипу; применяют для определения генотипа особи с доминантным фенотипом.
Третий закон — независимое наследование
Гены в разных парах хромосом наследуются независимо. При дигибридном скрещивании $AaBb \times AaBb$ расщепление в F2 по фенотипу:
9 : 3 : 3 : 1 — 9 частей с обоими доминантными признаками, по 3 части с каждым в отдельности, 1 — двойной рецессив.
Условие: гены расположены в разных хромосомах. При сцеплении это соотношение нарушается.
Сцепленное наследование и пол
Наследование, сцепленное с полом
У человека (и большинства млекопитающих) самки — $XX$, самцы — $XY$. Ген на X-хромосоме не имеет аллельного партнёра на Y → гемизиготность у самцов: рецессивный X-сцеплённый ген проявится в фенотипе.
Запись генотипа: $X^A X^a$ — самка-носительница, $X^A X^A$ — здоровая самка, $X^A Y$ — здоровый самец, $X^a Y$ — больной самец.
Пример — цветовая слепота (рецессивный ген $X^a$). Мать-носительница $X^A X^a$ × здоровый отец $X^A Y$:
| $X^A$ (отец) | $Y$ (отец) | |
|---|---|---|
| $X^A$ (мать) | $X^A X^A$ — здоровая дочь | $X^A Y$ — здоровый сын |
| $X^a$ (мать) | $X^A X^a$ — носительница | $X^a Y$ — больной сын |
Вероятность больного сына — $\frac{1}{4} = 25\%$ от всех детей, или 50% от сыновей.
Аутосомное сцепление и кроссинговер
Если два гена в одной хромосоме, они наследуются сцепленно — расщепление уже не 9:3:3:1. Кроссинговер нарушает сцепление: расстояние между генами измеряется в сантиморганах (сМ): 1 сМ = 1% рекомбинантных потомков. При расстоянии > 50 сМ гены наследуются практически независимо.
Алгоритм решения генетических задач (задание 27)
В 2026 году задание 27 — развёрнутая задача по генетике с усиленным акцентом на сцепленное с полом наследование и дигибридное скрещивание. Оценивается не только ответ, но и полнота схемы.
Три правила оформления
1. Всегда пишите строку «$P$» с генотипами и фенотипами родителей, затем «$G$» с гаметами, затем «$F$» с потомками.
2. При сцеплении с полом — записывайте полный генотип с X/Y-хромосомами, а не просто буквенные символы.
3. Указывайте вероятность в долях ($\frac{1}{4}$) или процентах (25%) — это явное требование критерия оценивания.
Тактика на экзамен
- Задания 17–22 части 1 — соответствие и «множественный выбор» по органеллам, делению, обмену веществ: таблицу органелл нужно знать наизусть.
- Задание 27 — без полной схемы ($P$, $G$, $F$, фенотипы) максимальный балл недостижим, даже если числовой ответ верен.
- При сцеплении с полом всегда уточняйте пол особи в ответе — «сын» и «дочь», а не просто «потомок».
- Мейоз vs митоз — типичный вопрос на соответствие: кроссинговер только в профазе I мейоза.
- В задачах на АТФ: 1 молекула глюкозы → 38 АТФ (аэробно) против 2 АТФ (анаэробно).