Типові завдання НМТ: хімічний склад, будова клітини і обмін речовин

На НМТ завдання з тем 1.1–1.4 (властивості живого, хімічний склад, будова клітини, обмін речовин) охоплюють приблизно чверть усього тесту. У демонстраційному варіанті 2026 року ці теми представлені в перших п'яти завданнях, у завданні № 18 і в логічних парах № 25.

Як виглядають завдання в демо 2026

№ 1 перевіряє тему 1.1 — етапи дослідження за текстом. № 2 і 3 стосуються хімічного складу (1.2); № 3 — це вправа на комплементарність нуклеотидів. № 4 подано у форматі «два судження учнів» за рисунком клітини (1.3). № 5 — обмін речовин (1.4). № 18 поєднує тему 1.2 (нестача Йоду в організмі) з темою 4.3 (ендокринна система: щитоподібна залоза, ендемічний зоб). Логічні пари № 25 зіставляють органелу з процесом (1.3, + 1.4, 1.5).

Типові формати завдань

На НМТ із цих тем трапляються три формати завдань:

• Логічні пари «органела → функція», «речовина → функція», «процес → місце в клітині» — до 4 балів.

• Завдання «три з трьох груп» — структуру чи процес описують за місцем, продуктом і етапом (або енергетичним результатом).

• Вибір однієї відповіді з чотирьох, зокрема «два судження учнів» — 1 бал.

Розрахункові параметри

У вправах на нуклеїнові кислоти слід знати: правило Чаргаффа (А = Т, Г = Ц), що між А і Т — два водневі зв'язки, а між Г і Ц — три. Довжина фрагмента B-ДНК: 0,34 нм на одну пару нуклеотидів. Довідкових матеріалів на НМТ немає, і офіційні документи не гарантують, що вихід АТФ дадуть в умові. Запам'ятай шкільні значення: гліколіз — 2 АТФ, кисневий етап — 36 АТФ, повне окиснення глюкози — 38 АТФ. Якщо умова задає інші числа, користуйся ними.

Рисунки в тесті

До завдань можуть додавати схеми: клітини рослин і тварин, окремі органели (мітохондрія з кристами, хлоропласт з гранами, ЕПС, комплекс Гольджі), будова клітинної мембрани.

Тема 1.1: рівні організації та методи

Тема 1.1 у завданнях з однією відповіддю може стосуватися рівнів організації живого (молекулярний, клітинний, організмовий, екосистемний, біосферний) або методів дослідження (порівняльно-описовий, експериментальний, моделювання, моніторинг). Розбір тексту дослідження детально розглянуто в окремому юніті практикуму «Аналіз даних у завданнях НМТ».

У демо 2026 більшість завдань із тем 1.1–1.4 — з вибором однієї відповіді (№ 1–5, 18); логічні пари — одне завдання (№ 25: процес → органела). Щоб упевнено їх розв'язувати, треба чітко розрізняти, що де відбувається, яка речовина яку функцію виконує, і який процес де локалізований.

Органела → функція

Найважливіші відповідності, які слід запам'ятати:

Процес → місце в клітині

Друга поширена група пар — де саме відбувається той чи інший процес:

• Гліколіз у клітині людини — цитозоль (цитоплазма).

• Цикл Кребса — матрикс мітохондрій.

• Дихальний ланцюг — внутрішня мембрана мітохондрій.

• У хлоропласті: світлові реакції — тилакоїди; фіксація CO₂ (темнова фаза) — строма.

• Ядерна ДНК реплікується й транскрибується в ядрі; органельні геноми — у відповідних органелах.

• Трансляція (синтез білка) — на рибосомах.

Речовина → функція

Порівняння клітин рослин, тварин і грибів

Транспорт через мембрану

Пасивний транспорт (дифузія, осмос) відбувається за градієнтом концентрації без витрат АТФ. Активний транспорт (зокрема натрій-калієвий насос) — проти градієнта, з витратою АТФ. Ендоцитоз поділяють на фагоцитоз (тверді частинки) і піноцитоз (краплі рідини); екзоцитоз — виведення речовин назовні.

Типове завдання міні-варіанта

Розгляньмо завдання: «Яка органела НЕ синтезує білків?» Варіанти: рибосоми, шорстка ЕПС, мітохондрії, комплекс Гольджі. Ключ — комплекс Гольджі, бо він лише модифікує, сортує й упаковує білки, але не синтезує їх. Рибосоми безпосередньо здійснюють трансляцію. На шорсткій ЕПС білки синтезують рибосоми, закріплені на її мембранах. Мітохондрії мають власні рибосоми й синтезують частину своїх білків.

Вправи на нуклеїнові кислоти передбачені програмою (тема 1.2); у демо 2026 є така вправа — № 3 (комплементарність). Вони перевіряють уміння застосовувати правило комплементарності та правило Чаргаффа, а також обчислювати довжину фрагмента ДНК.

Комплементарність нуклеотидів

У дволанцюговій ДНК нуклеотиди одного ланцюга утворюють водневі зв'язки з нуклеотидами іншого за правилом: аденін (А) комплементарний тиміну (Т), гуанін (Г) — цитозину (Ц). Між А і Т виникає два водневі зв'язки, між Г і Ц — три.

Приклад: якщо один ланцюг має послідовність 5′-АТГЦЦАТ-3′, то комплементарний йому ланцюг (3′→5′) матиме вигляд 3′-ТАЦГГТА-5′. У РНК замість тиміну (Т) стоїть урацил (У), тому в РНК пару А–Т замінює пара А–У.

Правило Чаргаффа

Для дволанцюгової ДНК виконуються рівності:

• А = Т (кількість аденілових нуклеотидів дорівнює кількості тимідилових).

• Г = Ц (кількість гуанілових дорівнює кількості цитидилових).

• А + Г = Т + Ц = 50 % (пурини дорівнюють піримідинам).

Приклад: якщо аденіну (А) 18 %, то тиміну (Т) теж 18 %. Разом А + Т = 36 %. Залишається 100% − 36% = 64% на Г + Ц. Оскільки Г = Ц, то Г = Ц = 64% / 2 = 32 %.

Водневі зв'язки

Щоб обчислити кількість водневих зв'язків у фрагменті ДНК, використовують формулу:

Загальна кількість водневих зв'язків = 2 · (кількість пар А–Т) + 3 · (кількість пар Г–Ц).

Наприклад, фрагмент має 100 пар нуклеотидів, з яких 30 пар Г–Ц. Тоді пар А–Т залишається 70. Кількість водневих зв'язків: 2 · 70 + 3 · 30 = 140 + 90 = 230.

Довжина ДНК

Довжину дволанцюгової B-ДНК обчислюють за довжиною одного ланцюга: кількість пар нуклеотидів множать на 0,34 нм.

Запам'ятай: кількість нуклеотидів дволанцюгової ДНК удвічі більша за кількість пар. Якщо в умові сказано, що фрагмент містить 1200 нуклеотидів, це нуклеотиди обох ланцюгів разом. Отже, пар нуклеотидів — 600. Довжина: 600 · 0,34 нм = 204 нм.

Пастка: 408 нм. Цю відповідь отримують, коли множать на 0,34 нм кількість усіх нуклеотидів (1200), а не кількість пар (600). Завжди перевіряй: умова дає нуклеотиди чи пари нуклеотидів.

Енергетичний обмін (клітинне дихання) і фотосинтез — центральні теми 1.4 програми. На НМТ вони можуть з'явитися як у вигляді логічних пар, так і в розрахункових завданнях з АТФ.

Гліколіз — перший етап

Гліколіз відбувається в цитоплазмі (цитозолі). Одна молекула глюкози (C₆H₁₂O₆) розщеплюється до двох молекул піровиноградної кислоти (ПВК). Чистий вихід АТФ на цьому етапі — 2 молекули. Якщо далі йде бродіння (спиртове або молочнокисле), додаткового виходу АТФ не відбувається — тільки регенерація НАД⁺.

Повне окиснення: задана модель 38 АТФ

У завданнях НМТ можуть використовувати спрощену розрахункову модель: за повного окиснення однієї молекули глюкози сумарно утворюється 38 АТФ (включно з 2 АТФ гліколізу). Це шкільна розрахункова модель: запам'ятай її, а якщо умова задає інше число, користуйся ним. Ніколи не додавай 2 АТФ гліколізу додатково до 38 — ці 2 АТФ уже входять до 38.

Сумарне рівняння повного окиснення:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

Типова задача з АТФ

Приклад умови: «За повного окиснення однієї молекули глюкози утворюється 38 АТФ, а за молочнокислого бродіння — 2 АТФ. У клітині розщепилося 5 молекул глюкози, із них 2 — повністю, а 3 — лише до молочної кислоти. Скільки всього АТФ утворилося?»

Розв'язання: АТФ = 38 · 2 (повне окиснення) + 2 · 3 (бродіння) = 76 + 6 = 82 АТФ. Витрата кисню: 6 O₂ на кожну молекулу глюкози за повного окиснення, тобто 6 · 2 = 12 молекул O₂.

Фотосинтез

Сумарне рівняння фотосинтезу: 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (за наявності світла й хлорофілу).

Ключове знання: кисень, що виділяється під час фотосинтезу, утворюється з води (H₂O) у світловій фазі внаслідок фотолізу, а не з вуглекислого газу. У темновій фазі (строма хлоропласту) CO₂ зв'язується, і за рахунок АТФ і НАДФ·Н, утворених у світловій фазі, синтезується глюкоза.

Типи живлення

Комахоїдні рослини (наприклад, росичка) фотосинтезують і водночас засвоюють органічні речовини спійманих комах, тому їх, як і евглену зелену, відносять до міксотрофів.

Розгляньмо п'ять типових завдань НМТ — по одному на кожен формат і кожну групу тем.

Приклад 1. Правило Чаргаффа

Завдання: «Фрагмент дволанцюгової ДНК містить 24 % аденілових нуклеотидів. Скільки відсотків гуанілових нуклеотидів містить цей фрагмент?»

Розв'язання. За правилом Чаргаффа А = Т, отже, тиміну теж 24 %. Разом А + Т = 48 %. На Г + Ц залишається 100% − 48% = 52 %. Оскільки Г = Ц, то Г = 52% / 2 = 26 %.

Відповідь: 26 %.

Чому хибні варіанти хибні: 24 % — це відповідь, якщо прирівняти гуанін до аденіну (А = Г), що суперечить правилу Чаргаффа. 76 % — результат віднімання 100% − 24% без поділу навпіл. 52 % — це сума Г + Ц разом, а не окремо гуанін.

Приклад 2. Логічні пари «органела → процес»

Завдання: установи відповідність між органелою (1–4) і процесом (А–Д).

Розв'язання: рибосома — синтез білка (1 → Г); гладка ЕПС — синтез ліпідів (2 → А); лізосома — внутрішньоклітинне травлення (3 → В); хлоропласт — фотосинтез (4 → Б). Варіант Д (кисневий етап дихання) — зайвий, він відповідає мітохондрії, якої в лівій колонці немає.

Приклад 3. Баланс АТФ

Завдання: «В умові зазначено, що за повного окиснення однієї молекули глюкози утворюється 38 АТФ, а за молочнокислого бродіння — 2 АТФ. Три молекули глюкози розщепилися повністю, а дві — лише до молочної кислоти. Скільки всього АТФ утворилося?»

Розв'язання: АТФ = 38 · 3 + 2 · 2 = 114 + 4 = 118.

Відповідь: 118.

Чому хибні варіанти хибні: 190 — це 38 · 5, тобто всі п'ять молекул глюкози окиснилися повністю, але дві з них розщепилися лише до молочної кислоти. 124 — результат додавання 2 АТФ гліколізу до 38 для кожної повністю окисненої молекули (38 + 2 = 40; 40 · 3 + 2 · 2 = 124) — так робити не можна, бо 2 АТФ гліколізу вже входять у 38. 10 — це 2 · 5, тобто враховано лише гліколіз для всіх п'яти молекул.

Приклад 4. Два судження учнів

Завдання: «Олег: „Кисень, що виділяється під час фотосинтезу, утворюється з вуглекислого газу“. Мирослава: „Гліколіз відбувається в цитоплазмі клітини“. Хто має рацію?»

Розв'язання: судження Олега хибне — кисень фотосинтезу утворюється з води під час фотолізу у світловій фазі. Судження Мирослави правильне — гліколіз відбувається в цитоплазмі (цитозолі).

Відповідь: має рацію лише Мирослава.

Приклад 5. Три групи: місце, продукт, етап

Завдання: «Процес окиснення піровиноградної кислоти до CO₂ з утворенням відновлених переносників. Оберіть по одному варіанту з кожної групи: група 1 — місце процесу (цитоплазма / матрикс мітохондрій / строма хлоропласту); група 2 — що виділяється (CO₂ / O₂ / молочна кислота); група 3 — етап (підготовчий / безкисневий / кисневий)».

Розв'язання: окиснення ПВК до CO₂ з утворенням відновлених переносників — це цикл Кребса. Він відбувається в матриксі мітохондрій (група 1 → матрикс), виділяється CO₂ (група 2 → CO₂), і це кисневий етап (група 3 → кисневий).

Відповідь: 213 (матрикс мітохондрій; CO₂; кисневий етап).

У завданнях із тем 1.1–1.4 є кілька типових пасток. Розпізнати їх — половина успіху.

• Комплекс Гольджі й синтез білка. Типова помилка — приписувати комплексу Гольджі синтез білка. Насправді Гольджі модифікує, сортує й упаковує білки, але не синтезує їх. Крім того, пухирці (везикули) утворюються і в ЕПС, і в комплексі Гольджі, тому сам факт упаковування в пухирці не є винятковою ознакою Гольджі.

• Місце гліколізу. Дехто вважає, що гліколіз відбувається в мітохондріях. Насправді гліколіз — у цитоплазмі (цитозолі). У мітохондріях проходять цикл Кребса й дихальний ланцюг.

• Кисень фотосинтезу з CO₂. Часто помилково думають, що кисень, який виділяється під час фотосинтезу, походить із CO₂. Насправді він утворюється з H₂O у світловій фазі під час фотолізу.

• Довжина ДНК за обома ланцюгами. Якщо в умові зазначено 1200 нуклеотидів, деякі учні множать 1200 на 0,34 нм і отримують 408 нм. Правильно: 1200 нуклеотидів = 600 пар, довжина = 600 · 0,34 = 204 нм.

• Подвійний підрахунок АТФ. У завданні, де повне окиснення глюкози дає 38 АТФ (за умовою), деякі додають ще 2 АТФ гліколізу зверху, отримуючи 40. Пам'ятай: 38 АТФ уже включають 2 АТФ гліколізу.

• А = Г. У вправах на правило Чаргаффа іноді помилково прирівнюють гуанін до аденіну. Правило: А = Т, а Г = Ц, але А ≠ Г.

У демонстраційному варіанті НМТ 2026 року теми 1.1–1.4 є основними в завданнях № 1–5 і № 18, а логічні пари № 25 зіставляють органелу з процесом (1.3, + 1.4, 1.5).

Формат завдань: № 1–24 — вибір однієї відповіді з чотирьох (1 бал). № 25 — логічні пари (до 4 балів). За основною темою «Клітина» розділ 1 у демо 2026 року має 8 завдань і 11 балів з 46 (приблизно 24 % тесту).

Вправу на комплементарність у демо 2026 має № 3 (тема 1.2). Програма НМТ вимагає вміти розв'язувати вправи на молекулярну масу, довжину й склад нуклеїнових кислот.

За характеристикою 2026 року довідкові матеріали на тестуванні не надають. Це означає, що значення (0,34 нм, вихід АТФ тощо) або дають в умові завдання, або вони мають бути загальновідомими в межах програми.

Стратегія розв'язування

• Уважно прочитай умову — чи задано в ній вихід АТФ, значення 0,34 нм, молекулярні маси.

• Перевір одиниці вимірювання: відсотки, кількість пар нуклеотидів, моль.

• Виконуй розрахунки покроково на чернетці, а не подумки.

• Пам'ятай шкільну модель (2 / 36 / 38 АТФ), але якщо умова задає інші числа, користуйся ними.

• Три групи логічних пар: органела → функція, речовина → функція, процес → місце в клітині.

• ЕПС і комплекс Гольджі: ЕПС синтезує (білки — шорстка, ліпіди — гладка), комплекс Гольджі сортує, модифікує й упаковує білки, але не синтезує їх.

• Гліколіз: цитоплазма (цитозоль), чистий вихід 2 АТФ. Повне окиснення — 38 АТФ за шкільною моделлю (якщо умова не задає іншого числа).

• Фотосинтез: кисень виділяється з води у світловій фазі (фотоліз), а не з CO₂.

• Правило Чаргаффа: А = Т, Г = Ц. Довжина ДНК = кількість пар нуклеотидів · 0,34 нм.

• Три групи: описують структуру чи процес за місцем → продуктом → етапом (або енергетичним результатом).