Строение клетки

Прокариоты и эукариоты

Главное разграничение на ЕГЭ — наличие или отсутствие ядра и мембранных органелл.

ПризнакПрокариотыЭукариоты
ЯдроНет (нуклеоид)Есть, с двойной мембраной
Мембранные органеллыНетЕсть (митохондрии, ЭПС, Гольджи…)
РибосомыЕсть (70S)Есть (80S в цитоплазме; 70S в митохондриях и хлоропластах)
ДНККольцевая, в цитоплазмеЛинейная, в ядре
ПримерыБактерии, цианобактерииГрибы, 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.

Проверь себя
В клетке прокариота нет ядра и мембранных органелл. Что из органелл у прокариота всё же есть? И есть ли у цианобактерий хлоропласты?

Быстрое повторение
Какие органеллы имеют двойную мембрану и кольцевую ДНК?
Быстрое повторение
Какое главное различие между прокариотами и эукариотами на ЕГЭ?

Обмен веществ

Фотосинтез

Протекает в хлоропластах. Суммарное уравнение:

$$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{свет, хлорофилл}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$$

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):

$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{энергия (АТФ)}$$
ЭтапМестоПродукты
ГликолизЦитоплазма2 пирувата, 2 АТФ, 2 НАДН
Цикл КребсаМатрикс митохондрий$CO_2$, НАДН, ФАДН$_2$, 2 АТФ
Окислительное фосфорилированиеВнутренняя 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) $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2\text{ АТФ}$.

Проверь себя
Запишите суммарное уравнение фотосинтеза. Сколько молекул АТФ синтезируется при полном аэробном окислении одной молекулы глюкозы и при анаэробном брожении?

Быстрое повторение
Сколько АТФ образуется при полном аэробном окислении одной молекулы глюкозы?

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
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
Сравнение митоза и мейоза: число делений, ключевые события и итоговый набор хромосом
МитозМейоз
Число делений12
Результат2 клетки $2n$4 клетки $n$
КроссинговерНетДа (профаза I)
КонъюгацияНетДа
ФункцияРост, регенерацияОбразование гамет
Проверь себя
Назовите два принципиальных отличия мейоза от митоза. Где именно в мейозе происходит кроссинговер?

Законы Менделя

Первый закон — единообразие F1

При скрещивании двух чистолинейных родителей с контрастными признаками все потомки F1 единообразны по фенотипу: проявляется доминантный признак.

$$AA \times aa \;\rightarrow\; \text{все } Aa \text{ (доминантный фенотип)}$$

Второй закон — расщепление в F2

$$Aa \times Aa \;\rightarrow\; 1\,AA : 2\,Aa : 1\,aa$$

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.

Проверь себя
Мать — носительница гена дальтонизма (X^A X^a), отец здоров (X^A Y). Какова вероятность рождения больного сына? Расставьте гаметы и обозначьте результат.

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).

См. также