Биология предисловие



бет1/2
Дата27.06.2016
өлшемі389.58 Kb.
  1   2
БИОЛОГИЯ

Предисловие

В состав заданий для отборочного этапа могут входить тесты разного уровня сложности, а также задания творческого плана, выявляющие навыки работы с источниками информации. В последние годы разработано довольно много заданий для автоматической проверки. Используются задачи, имеющие строгое логическое решение. Если какую-то информацию, необходимую для решения задания, найти трудно, то в условие включаются дополнительные данные или к задаче прилагаются справочные таблицы (например, таблица генетического кода), рисунки и фотографии живых объектов.

Методическая комиссия олимпиады «Ломоносов» по биологии ставит своей задачей не только выявить знания. Гораздо важнее навыки их творческого применения. На заочном туре проверяется умение находить нужную информацию, проводить ее обобщение. При этом большое внимание уделяется умению сопоставлять знания из различных разделов биологии. При составлении задания в него включаются тесты и задачи из ботаники, зоологии, физиологии человека и животных, общей биологии. Традиционно решение задач по генетике. Обычно за правильное решение задачи участник получает 25–30 баллов из 100.

Даже тестовые задания могут быть разного уровня сложности. Например, вопрос: «Какое из перечисленных веществ является полимером?» в случае, если в качестве вариантов ответа даны крахмал, глюкоза, АТФ и аденин, просто выявляет знания по биохимии. Но если в качестве вариантов ответа даны инсулин, адреналин, тестостерон и ацетилхолин, то простых знаний по биохимии недостаточно. Сначала необходимо обратиться к физиологии человека и вспомнить, что гормоны могут быть разной химической природы (пептиды и низкомолекулярные вещества). Далее отыскать информацию о каждом из них и применить ее в сочетании со знаниями по биохимии.

Другой пример: «Какой нуклеотид НЕ входит в состав РНК?». В качестве вариантов ответа могут быть даны аденин, гуанин, цитозин и тимин, и тогда этот тест решить довольно просто. Но если в качестве вариантов перечислены тимин, псевдоуридин, метилгуанин и инозин, для выбора правильного ответа нужны дополнительные знания. Таким образом, даже в тестовой части можно встретить задания с «двойным дном».

Иногда для выявления навыка работы с информацией в задание может входить мини-реферат на заданную тему. Особенно часто этот подход используется для младших классов.

При решении задач по физиологии человека и экологии нужно иметь в виду, что точного численного решения у них может и не быть. Применяя разные подходы, можно получить лишь более-менее приближенную оценку некоторой величины. При решении важно показать логику подхода, применяемого для оценки, и получить численное значение из некоторого диапазона величин. Здесь нужно быть очень внимательным к единицам измерения, иначе можно ошибиться в оценке в 10 и более раз. Необходимо также помнить многие физиологические показатели человеческого тела (пульс, частоту дыхания в состоянии покоя, объем крови и т.д.). Перед заключительным этапом полезно освежить эти знания.

Некоторые задачи имеют не одно, а два или даже больше правильных решения. Поэтому после того, как одно решение получено, нужно еще раз вернуться к условию и посмотреть, нет ли другого варианта решения. Примером такого задания может быть задача на генетический код, где нужно проверить все варианты чтения (не только с самого первого нуклеотида), а затем проверить, удовлетворяют ли условию все полученные решения.

При решении задач генетика может оказаться всего лишь формой для рассмотрения каких-то других биологических явлений. У школьников, которые привыкли технично решать генетические задачи по шаблону, такие задания могут вызывать затруднения (хотя собственно генетическая часть может оказаться довольно простой). При решении таких заданий необходимо сначала выбрать данные, действительно нужные для решения. Ведь в условии может содержаться избыточная информация. Здесь придется отказаться от привычки использовать в решении все данные, причем именно в том порядке, в каком они перечислены в условии. Самая сложная часть решения – построить модель того биологического явления, которое рассмотрено в условии. И только после этого начинать решать генетическую часть. Возможно, по мере решения придется еще не раз возвращаться к условию. Примеры заданий даны ниже.

Примеры тестовых заданий заочного тура

для 10-11 класса (2014 г.)
В случае тестов задание для участника составляется индивидуально. Из базы данных, в которой хранятся варианты вопросов, случайным образом выбирается несколько вопросов для каждой темы. В приведенных ниже примерах правильные варианты ответов выделены жирным шрифтом и отмечены знаком «+».

1 вопрос

Усики гороха — это видоизмененные:

а) прилистники

б) листочки сложного листа +

в) боковые побеги

г) пазушные почки

2 вопрос

Фотосинтетическими пигментами высших растений не являются:

а) хлорофиллы

б) каротиноиды

в) ксантофиллы

г) фикобилины +



3 вопрос

Однополые цветки характерны для:

а) репы

б) кукурузы +

в) ржи


г) земляники

4 вопрос

Простейшая рефлекторная дуга включает:

а) возбуждающие чувствительный, вставочный и двигательный нейроны

б) возбуждающие чувствительный и тормозной двигательный нейроны



в) возбуждающие двигательный и чувствительный нейроны +

г) возбуждающие чувствительный и двигательный нейроны и тормозной вставочный нейрон



5 вопрос

Какой тип симметрии у круглых червей?

а) радиальная

б) билатеральная +

в) сферическая

г) отсутствует

6 вопрос

Конкуренция, хищничество, паразитизм и другие формы взаимоотношений организмов являются факторами:



а) биотическими +

б) абиотическими

в) антропогенными

г) ограничивающими



7 вопрос

Какую из функций крови не выполняет плазма:

дыхательную

питательную

выделительную

выполняет все выше перечисленные функции +

8 вопрос

Фагоцитарной активностью обладают:

тромбоциты

эритроциты

лимфоциты

моноциты +

9 вопрос

Раздражитель, на который существует врожденная реакция, называется:

а) условным

б) безусловным +

в) оборонительным

г) индифферентным.

10 вопрос

Тело человека по массе состоит из воды на:

а) 80%

б) 65% +

в) 45%


г) 25%

11 вопрос

Постоянный уровень глюкозы в крови поддерживается при участии глюкорецепторов

а) эпифиза

б) гипофиза



в) гипоталамуса +

г) продолговатого мозга



12 вопрос

В лимфу из кишечника человека всасываются:

а) аминокислоты

б) простые сахара

в) вода

г) жирные кислоты +

13 вопрос

Соединение тазовых костей:

а) подвижное

б) неподвижное +

в) полуподвижное

г) все ответы неверны

14 вопрос

Излишки углеводов у человека накапливаются в виде гликогена в:

а) тимусе

б) печени +

в) селезенке

г) поджелудочной железе.

15 вопрос

Как называется центр культурных растений, откуда произошел грецкий орех:

а) Средиземноморский

б) Переднеазиатский

в) Индийский (Индостанский)

г) Китайский (Восточноазиатский) +

16 вопрос

У каких беспозвоночных часто бывают фотосинтезирующие симбионты?



а) кораллы +

б) насекомые

в) головоногие моллюски

г) иглокожие



Примеры задания очного тура

для 5-7 классов (2014 г.).

В этом разделе представлены в основном задания реферативного плана, где предполагается развернутый ответ, освещение определенной биологической проблемы. Представлены также задания, позволяющие оценить, насколько участник знаком с систематикой растений и животных, видит ли он на рисунках определительные признаки живых объектов.


Задание 1. Что такое устьица? Какие функции они выполняют? Как они устроены и где расположены?

Решение. Устьице – это отверстие (щель), ограниченная двумя замыкающими клетками. Устьица встречаются у всех наземных органов растения, но больше всего у листьев. Каждая замыкающая клетка устьица в отличие от клеток эпидермиса имеет хлоропласта. Устьица соединяют внутренние пространства листа с внешней средой. Через устьичные щели происходит выход водяного пара из внутреннего пространства листа (межклетников губчатого мезофилла) в окружающую среду – транспирация, выход из листа образовавшегося при фотосинтезе кислорода и поступление в лист углекислого газа. Устьица – одно из оригинальных приспособлений, обладающих способностью открываться и закрываться в зависимости от насыщенности замыкающих клеток водой. Обычно устьичные отверстия ограничены двумя замыкающими клетками, стенки которых неравномерно утолщены. У двудольных растений замыкающие клетки бобовидной, или полулунной, формы, при этом их внутренние прилегающие друг к другу клеточные стенки более толстые, а внешние — более тонкие. У злаков строение замыкающих клеток несколько иное. Они представлены двумя удлиненными клетками, на концах которых стенки более тонкие. Когда воды мало, замыкающие клетки плотно прилегают друг к другу и устьичная щель закрыта. Когда воды в замыкающих клетках много, то она давит на клеточные стенки, и более тонкие стенки растягиваются сильнее, а более толстые втягиваются внутрь, между замыкающими клетками появляется щель.
Задание 2. Известно, что все части голосеменного растения тис ягодный ядовиты, за исключением окружающего семя ярко-красного присемянника (ариллуса). Он не только не ядовит, но даже вполне съедобен. Почему именно эта часть семенных покровов лишена токсина, а само семя ядовито? В чем смысл яркой окраски присемянника?

Решение. Присемянник (ариллус) лишен токсинов как раз для того, чтобы привлечь потенциальных распространителей семян тиса - птиц и мелких млекопитающих. Делая ядовитым само семя, растение пытается обезопасить его от поедания этими же животными. Биологический смысл яркой окраски присемянника в данном случае заключается в повышении привлекательности (аттрактивности) несъедобных семян тиса.
Задание 3. Какие видоизменения корней представлены на рисунках?


Решение. А – втягивающие корни луковичных, например, тюльпана, лилий. Б – опорные корни (баньян) В – досковидные опорные корни растений мангровых зарослей. Г – запасающие корневые клубни (корневые шишки). Д – воздушные корни (орхидеи)
Задание 4. Объедините растения (из общего списка) в группы по семействам, основываясь на первом указанном (под буквами а,б,в,г): (10 балоов)

а) кукуруза

б) яблоня

в) маргаритка

г) морковь

Общий список: астра, укроп, вишня, просо, ячмень, георгин, тмин, ромашка, абрикос, одуванчик, айва, пырей, борщевик, рис, шиповник, петрушка

Назовите эти семейства.

Решение.

а) кукуруза, просо, ячмень, пырей, рис – семейство Злаковые (Мятликовые).

б) яблоня, вишня, абрикос, айва, шиповник – семейство Розоцветные.

в) маргаритка, астра, георгин, ромашка, одуванчик – семейство Сложноцветные (Астровые).



г) морковь, укроп, тмин, борщевик, петрушка – семейство Зонтичные.
Задание 5. Назовите типы ротовых аппаратов, встречающиеся у насекомых. Для чего они приспособлены и как работают?

Решение. грызущий – измельчение твёрдой пищи; колюще-сосущий – высасывание жидкой пищи из-под покровов животных и растений; сосущий – высасывание жидкой пищи из открытых источнокив (нектарники, разлагающаяся органика); лижущий (лижуще-сосущий) – собирание мелких частиц и жидкости с поверхности пищевых объектов.
Задание 6. Найдите среди изображённых животных личинку чешуекрылого. Ответ обоснуйте.
















А

Б

В

Г



Решение. Личинка чешуекрылого изображена на рисунке В. На это указывает наличие брюшных ложных ножек с присосками на члениках брюшка.
Задание 7. Чем отличаются органы слуха у рыб и лягушек?

Решение. У рыб орган слуха состоит только из внутреннего уха. У лягушек кроме внутреннего уха имеется среднее ухо, состоящее из барабанной перепонки и слуховой косточки.

Задание 8. Для многих млекопитающих характерно оставление на различных предметах запаховых меток: различных экскретов и секретов специализированных кожных желез. Зачастую это сопровождается значительными затратами времени и энергии. Каковы функции такого поведения?

Решение. Запаховые метки служат для маркировки территории, а в период размножения – для привлечения партнёров. В ряде случаев специфические запаховые метки указывают на готовность самки к спариванию. Затраты энергии на мечение компенсируются снижением частоты конфликтов между особями и нецеленапраленных перемещений при поисках особей противоположного пола.
Задание 9. Перечислите последовательно этапы поступления кислорода воздуха из атмосферы в клетки организма.

Решение. Первым этапом является поглощение кислорода из воздуха, осуществляемое дыхательной системой. Дыхательная система человека состоит из двух отделов: воздухоносных путей (нос, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы), через которые поступает воздух, и альвеол легких, где происходит газообмен — насыщение крови кислородом и выведение углекислого газа. Второй этап – перенос кислорода кровью к органам и тканям. Этот перенос осуществляется белком гемоглобином, находящимся в эритроцитах. В капиллярах органов кислород переходит в тканевую жидкость и оттуда в клетки (третий этап).

Задание 10. Какие функции выполняет в организме человека поджелудочная железа? Какие вещества она секретирует?

Поджелудочная железа - крупная железа, обладающая внешнесекреторной и внутреннесекреторной функциями. Внешнесекреторная функция органа реализуется выделением панкреатического сока, содержащего пищеварительные ферменты. Поджелудочная железа является главным источником ферментов для переваривания жиров (панкреатической липазы), белков (трипсина и химотрипсина) и углеводов (альфа-амилазы.) Панкреатический сок клеток содержит и ионы бикарбоната, участвующие в нейтрализации кислого желудочного содержимого, поступающего в двенадцатиперстную кишку. Между дольками железы, секретирующими ферменты, вкраплены многочисленные группы клеток, не имеющие выводных протоков, образующие островки Лангерганса. Островковые клетки функционируют как железы внутренней секреции (эндокринные железы), выделяя непосредственно в кровоток глюкагон и инсулингормоны, регулирующие обмен углеводов. Эти гормоны обладают противоположным действием: глюкагон повышает, а инсулин понижает уровень глюкозы в крови.

Примеры задания очного тура

для 8-9 классов (2013 г.).

В этом разделе задания отличаются более высоким уровнем сложности, требуют привлечения дополнительных знаний и более глубокого анализа биологических явлений, чем это было в заданиях для школьников из более младшей возрастной группы.


Задание 1. У растений при превращении липидов (растительного масла) в глюкозу, необходимую для образования клеточной стенки, теряется примерно 25% атомов углерода. При использовании крахмала такие потери не возникают. Тем не менее, многие растения используют липиды в качестве запасных веществ в разных частях семени.

Какие преимущества может дать использование липидов в качестве запасных веществ (по сравнению с крахмалом)? Какие недостатки есть у липидов как запасных веществ семян?



Решение. Запасные липиды состоят из глицерина, который связан сложноэфирной связью с тремя остатками жирных кислот. Например, триглицерид олеиновой кислоты имеет формулу (С17Н33СОО)3С3Н5. В приведённом примере составе липида на 57 атомов углерода приходится 104 атома водорода и только 6 атомов кислорода. Крахмал – это полимер глюкозы с общей формулой (С6Н10О5)n. Если взять для сравнения 54 атома углерода, то в крахмале на них придётся 90 атомов водорода и 45 атомов кислорода. Если считать «полезной» массу углерода, то в липидах «полезная масса» составит коло 77%. Для крахмала «полезная масса» углерода составляет около 44%. Таким образом, липиды оказываются более «концентрированным» источником углерода, чем крахмал.

В составе крахмала содержится много ОН-групп, которые взаимодействуют с водой, прочно удерживая её. Кроме крахмала в семенах содержится ещё и связанная с ним вода. Таким образом, липиды позволяют снизить массу запасённых питательных веществ (при том же содержании углерода). Важно для растений с относительно небольшой массой семени.

Плотность крахмальных зёрен (со связанной водой) больше 1 г/см3. Запасные липиды – гидрофобные вещества, которые практически не связывают воду. Плотность липидов меньше 1 г/см3. Таким образом, липиды должны запасаться у семян с повышенной «плавучестью» (низкой плотностью) – здесь размер семени не играет роли.

Липиды нерастворимы в воде, поэтому их нельзя транспортировать по растению. Крахмал легко превращается в растворимые сахара, которые используются для транспорта.

Запас липидов важен прежде всего для снижения массы семени при распространении ветром. У большинства растений, имеющих приспособления для полёта, преобладающими запасными веществами являются липиды. Пример – семена хлопчатника, окутанные волосками (ватой) для полёта. Снижение массы также важно для сорных растений, у которых образуется много мелких семян. Примеры – сурепка, горчица, рыжик. Повышение плавучести важно для семян и плодов, распространяющихся водой. Пример – кокосовая пальма (в эндосперме семени много липидов).

Если сравнивать липиды с крахмалом, то окажется, что при превращении липидов в углеводы теряется не менее 25% атомов углерода, тогда как при превращении крахмала в липиды теряется не менее 33% атомов углерода. Потери углерода происходят из-за того, что из одной молекулы глюкозы в процессе гликолиза сначала должны образоваться 2 молекулы пировиноградной кислоты (2 х 3 = 6 атомов углерода), а потом из двух молекул пировиноградной кислоты с потерей двух молекул углекислого газа получается две молекулы ацетилкоэнзима А – непосредственного предшественника жирных кислот (остаётся 2 х 2 = 4 атома углерода из начальных 6). Таким образом, и превращение липидов в углеводы, и превращение углеводов в липиды происходит с потерей атомов углерода. Но превращение липидов в углеводы «экономичнее».

Крахмал в качестве запасающего вещества невыгодно использовать в тех частях семени, в которых при прорастании потребуется интенсивно развитая мембранная система. В первую очередь, высока потребность в липидах при формировании хлоропластов. Так, у тыквы семядоли выносятся на поверхность земли и превращаются в фотосинтезирующие семядольные листья. В них содержится много липидов. У гороха семядоли остаются в земле, запасы питательных веществ должны транспортироваться в надземную часть. Здесь преобладает крахмал.

Крахмал легко набухает в воде, семя быстрее поглощает воду при прорастании. Липиды этого преимущества лишены.

Часто в семенах накапливаются как крахмал, так и липиды.

Задание 2. Обычно два вида, потребляющие один и тот же вид пищи, находятся в конкурентных отношениях друг с другом, и один вид стремится вытеснить другой. В условиях степных местообитаний травоядные копытные и травоядные грызуны потребляют один и тот же вид пищи – зеленые части растений. Логично было бы ожидать, что исчезновение одного из конкурентов принесет выгоду другому члену этой системы, однако в данному случае исчезновение травоядных копытных сказывается на кормовой базе грызунов самым негативным образом. Предложите возможные объяснения этой ситуации.

Решение. Копытные, будучи крупными животными образующими стада, потребляют большое количество пищи. В период вегетации они выедают различные виды растений относительно равномерно, не давая возможности доминирующим видам вытеснить остальные. Грызуны же питаются преимущественно одним или несколькими определёнными видами растений, изменяя соотношение в биоценозе не в их пользу. Поэтому исчезновение копытных приводит к изменению спектра видов в пользу тех, которые не поедаются грызунами, что снижает кормовую базу грызунов.

В зимний период копытные достают высохшую растительную пищу из-под снега. Уничтожая зимой сухую растительность, копытные способствуют лучшему прорастанию семян весной, что ведёт к развитию более плотного травяного покрова.

Кроме того, вытаптывая большие участки и втаптывая семена степных злаков в почву, они способствуют их сохранению и прорастанию. Таким образом при умеренном количестве копытные поддерживают естественный растительный покров степи.

Задание 3. В физиологии хорошо известен закон, который получил название закон «все или ничего». Объясните, как Вы понимаете этот закон. Попробуйте объяснить следующий эффект: одиночное мышечное волокно отвечает на раздражение по закону «все или ничего». Однако при раздражении целой мышцы наблюдается увеличение амплитуды сокращения при увеличении силы раздражения. С чем это связано?

Решение. 1. Согласно закону «всё или ничего» возбудимая ткань (нервная и мышечная) в ответ на действие раздражителей или совсем не отвечает на раздражение, если величина его недостаточна (ниже порога), или отвечает максимальной реакцией, если раздражение достигает пороговой величины; с дальнейшим увеличением силы раздражения величина и длительность ответной реакции ткани не меняются.

2.Мышца содержит множество мышечных волокон, сокращение каждого вызывается собственным нерво-мышечным синапсом.

3. Порог раздражения для разных волокон различен. При небольшой величине стимула возбуждаются и сокращаются наиболее возбудимые волокна, имеющие более низкий порог возбудимости, при больших силах – волокна менее возбудимые.

4. Чем большее количество волокон возбудится и сократится, тем сильнее будет сокращение всей мышцы.



Задание 4. У людей, живущих в высокогорных районах, показатели крови отличаются от соответствующих показателей жителей равнин. В чем заключаются эти отличия? Чем они объясняются?

Решение. Одним из основных различий в условиях жизни жителей этих двух групп является содержание кислорода в воздухе. Известно, что в высокогорных районах атмосферное давление понижено, что приводит к понижению парциального давления кислорода. В результате гемоглобин не полностью насыщается кислородом, и кровь приносит меньше кислорода в ткани.

Для компенсации недостатка О2 происходит несколько изменений в системе его транспорта:

1. Увеличивается скорость образование эритроцитов, что приводит к повышению содержание эритроцитов в крови у жителей высокогорных районов с 5–6 млн. до 7–8 млн. на мкл.

2. Увеличивается содержание гемоглобина в эритроцитах.

3. Увеличивается размер эритроцитов.

4. Вышеуказанные причины приводят к увеличению вязкости крови, вследствие чего увеличивается объем сердца и размер сердечной мышцы.



Пример задания заочного тура

10–11 класс
В старших классах в состав задания обязательно входят задачи. В приведенном ниже примере задачи по биохимии сначала необходимо исследовать все возможные варианты прочтения нуклеотидной последовательности, осмыслить их с привлечением дополнительных знаний, и только после этого выбрать правильное решение.
Задание 1 (2013 г.). Была определена последовательность нуклеотидов информационной РНК около начала кодирующего участка: УАГАУГАЦУАААУГЦАУААГГУЦАГГГГГАГУААГААУААГАЦГГУГАЦУАЦАГЦУУ

Используя таблицу генетического кода, определите, сколько аминокислотных остатков содержит закодированный в ней пептид и каким будет его заряд при рН 7,0?


Таблица генетического кода




У

Ц

А

Г

У

УУУ – фенилаланин

УУЦ – фенилаланин

УУА – лейцин

УУГ – лейцин

УЦУ – серин

УЦЦ – серин

УЦА – серин

УЦГ – серин

УАУ – тирозин

УАЦ – тирозин

УАА – стоп

УАГ – стоп

УГУ – цистеин

УГЦ – цистеин

УГАстоп

УГГ – триптофан

Ц

ЦУУ – лейцин

ЦУЦ – лейцин

ЦУА – лейцин

ЦУГ – лейцин

ЦЦУ – пролин

ЦЦЦ – пролин

ЦЦА – пролин

ЦЦГ – пролин

ЦАУ – гистидин

ЦАЦ – гистидин

ЦАА – глицин

ЦАГ – глицин

ЦГУаргинин

ЦГЦ – аргинин

ЦГА – серин

ЦГГ – серин

А

АУУ – изолейцин

АУЦ – изолейцин

АУА – изолейцин

АУГ – метионин

АЦУ – треонин

АЦЦ – треонин

АЦА – треонин

АЦГ – треонин

ААУ – аспарагин

ААЦ – аспарагин

ААА – лизин

ААГ – лизин

АГУ – аргинин

АГЦ – аргинин

АГА – аргинин

АГГ – аргинин

Г

ГУУ – валин

ГУЦ – валин

ГУА – валин

ГУГ – Валин

ГЦУ – аланин

ГЦЦ – аланин

ГЦА – аланин

ГЦГ – аланин

ГАУ – аспарагиновая кислота

ГАЦ – аспарагиновая кислота

ГАА – глутаминовая кислота

ГАГ – глутаминовая кислота

ГГУ – глицин

ГГЦ – глицин

ГГА – глицин

ГГГ – глицин


Решение. Поскольку точная точка начала синтеза белка не указана, существует две возможности.

Первая – точка начала синтеза находится перед приведённой последовательностью. Тогда разбивка на кодоны может происходить тремя способами (со сдвигом на один нуклеотид) и может реализоваться одна из трёх возможных рамок считывания. Пусть первая рамка начинается с первого нуклеотида приведённой поверхности: УАГ АУГ АЦУ ААА УГЦ и т.д. Первый кодон – УАГ – терминирующий, т.е. эта рамка не продолжается в приведённой последовательности. Вторая рамка начнётся со сдвигом на один нуклеотид:

У АГА УГА ЦУА ААУ Г и т.д. В этой рамке во втором положении оказывается терминирующий кодон (подчёркнут). Третья рамка УА ГАУ ГАЦ УАА АУГ содержит терминирующий кодон в третьем положении, т.е.тоже не кодирует пептида. Таким образом, начало синтеза не может находиться перед приведённой последовательностью.

Второй вариант – начало синтеза находится в приведённой последовательности. В этом случае в её начале должен находиться инициирующий кодон АУГ. Находим первый АУГ кодон (подчёркнут), а после него – разбиваем последовательность на тройки

УАГАУГ АЦУ ААА УГЦ АУА АГГ УЦА ГГГ ГГА ГУА АГА АУА АГА ЦГГ УГА ЦУА

ЦАГ ЦУУ. В последовательности имеется терминирующий кодон УГА (подчёркнут), на котором синтез будет заканчиваться.

Кодируемая аминокислотная последовательность:

метионин – треонин – лизин – цистеин – изолейцин – аргинин – серин – глицин – глицин – валин – аргинин – изолейцин – аргинин – аргинин

Закодированный пептид содержит 14 аминокислотных остатков.

В пептиде заряд N-концевой амино-группы (+1) компенсирует заряд С-концевой карбоксильной группы (–1), поэтому заряд пептида зависит от строения боковых групп аминокислотных остатков. Заряд аминокислоты, радикал которой не содержит карбоксильную группу и амино-группу, равен нулю. Если радикал аминокислоты содержит карбоксильную группу, то заряд аминокислоты равен –1. Если радикал аминокислоты содержит амино-группу, то заряд аминокислоты равен +1. Среди полученных аминокислотных остатков только лизин и аргинин имеют заряд, отличный от нуля (+1). Так как в пептиде четыре аминокислотных остатка аргинина и один аминокислотный остаток лизина, то заряд пептида равен +5.
Задание 2 (2014 г.). Была определена последовательность нуклеотидов кодирующей нити бактериальной ДНК в начале гена белка, состоящего из 307 аминокислот:

ТГАТТААГТГАТГТГТААГГТГЦГАЦАТТЦТАЦТГАТАЦТТЦГТЦТГЦАТГАТТЦ.

В результате мутации выделенный и подчёркнутый остаток цитозина был заменён на тимин. Используя таблицу генетического кода, определите, как эта мутация отразится на свойствах белка. (Таблица для решения приведена выше.)

Решение. Так как указана последовательность кодирующей нити, она будет совпадать с последовательностью информационной РНК, за исключение того, что Т заменяется на У.

УГАУУААГУГАУГУГУААГГУГЦГАЦАУУЦУАЦУГАУАЦУУЦГУЦУГЦАУГАУУЦ.

Так как синтез белка начинается с инициаторного кодона АУГ, а приведено начало цепи, ищем первый инициаторный кодон, а последовательность после него разбиваем на триплеты.

УГАУУААГУГ АУГ УГУ ААГ ГУГ ЦГА ЦАУ УЦУ АЦУ ГАА ЦУУ ЦГУ ЦУГ ЦАУ ГАУ УЦ.

Изменённое в результате мутации основание находится в пятом кодоне. В результате кодон ЦГА превращается в кодон УГА. Это терминирующий кодон, следовательно синтез мутантного белка прервётся на этом месте и вместо белка получится пятичленный пептид. Таким образом результатом мутации будет исчезновение данного белка.

Примеры заданий очного тура

10-11 класс
В заключительном разделе представлены разные типы задач. Здесь есть задачи оценочного характера (задание 1 и 2), а также задачи по генетике различного уровня сложности, которые использовались в разные годы. В состав задания входили также задачи по биохимии, примеры которых приведены выше.

Обратим внимание, что для генетических задач подробно разобран сам подход к решению (методика). Не предполагается, что участник на заключительном этапе должен излагать решение с такой же степенью подробности.


Задание 1 (2013 г.). Сколько литров связанного кислорода может содержать 1 л крови человека при условии, что гемоглобин насыщен кислородом на 80%? (Один эритроцит содержит 30 пикограммов гемоглобина. Молекулярный вес гемоглобина равен 64,5 килодальтон.) Приведите расчеты.

Решение. В одном мм3содержится 5*106 эритроцитов, в 1 л 106 мм3. Следовательно, в 1 л крови содержится 30*10-12 * 5*106 *106 = 150 г гемоглобина, что равно 150 / 64500 = 0,00232 моля. Каждая молекула гемеглобина связывает 4 молекулы кислорода, значит, 1 л крови может связать 0,00232*4=0,000928 молей кислорода при полном насыщении. Т.к. гемоглобин насыщен кислородом на 80%, то 1 л крови свяжет 0,00742 моля кислорода.

Известно, что 1 моль газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л.

0,00742 моля * 22,4 л = 0,166 л. кислорода.

Дополнение 2. В вопросе речь идет о крови, а не только об эритроцитах. Если все эритроциты (весь гемоглобин) нагружены кислородом, то еще некоторое количество кислорода может находиться в растворенном состоянии. Это количество кислорода невелико, но если оно будет упоминаться в ответах, то это правильно.


Задание 2 (2013 г.). Упрощенная схема пищевой сети, которая завершается лисой обыкновенной, выглядит следующим образом:

растения → грызуны → лисица;

плоды → лисица;

растения → насекомые → лягушки → лисица.

При этом 75% рациона лисы составляют грызуны, 20% – различные ягоды, плоды и 5% земноводные. Суммарный суточный рацион лисицы составляет 1000 ккал.

Рассчитайте площадь, необходимую для обеспечения суточных энергозатрат этого животного, исходя из предположения, что поступление солнечной энергии к автотрофному уровню экосистемы за день составляет 400 кал на квадратный сантиметр.



Решение. В процессе фотосинтеза автотрофами усваиваются 1% солнечной энергии, а с одного трофического уровня на следующий уровень согласно правилу Линдемана передается около 10% энергии. Рассчитываем площадь следующим образом:

1. а)1000х0.75=750х10х10х100=7.5х106 ккал

б) 7.5х106 /4000 = 1875м2 – цепь с грызунами.

2. а)1000х0.2=200х10х100=0.2х106 ккал

б) 0.2х106 /4000 = 50 м2 – цепь плодов и ягод.

3. а)1000х0.05х10х10х10х100=5х106 ккал

б) 5х106/4000 = 1250 м2 – цепь земноводных.

4. 1875+50+1250=3175м2 =0.32 га.

В некоторых учебниках указывается, что от первичных консументов ко вторичным переходит 20% энергии. В этом случае первая и третья цепь дадут величины площади в 2 раза меньшие : 937,5 и 625 м2, а суммарная необходимая площадь будет равна 1612 м2, или 0,16 га. Такой ответ также надо засчитывать как правильный.
Задание 3 (2013 г.). У одного из видов бабочек цвет крыльев определяется локусом, содержащим три аллеля:

С (черные крылья) > с g (серые крылья) > с (белые крылья).

При исследовании большой популяции были обнаружены следующие частоты: С = 0,2; с g = 0,5 и с = 0,3.

Если бабочки будут скрещиваться случайно, чему будет равна частота особей с черными, серыми и белыми крыльями в следующем поколении?

Если популяция состоит из 8300 бабочек, сколько будет бабочек каждого фенотипа?



Решение. Рассмотрим возможные генотипы и соответствующие им фенотипы.

СС – чёрные, С с g – чёрные, Сс – чёрные, с g с g – серые, сg с – серые, сс – белые.

Поскольку скрещивания случайны, в достаточно большой популяции частоты встречаемости гомозигот будут равны частоте встречаемости аллеля, а частоты встречаемости гетерозигот – удвоенному произведении частот встречаемости аллелей. Рассчитываем все возможные комбинации.



СС=0,22 = 0,04; Ссg = 2*0,2*0,5 = 0,2; Cc = 2*0,2*0,3 = 0,12. Все чёрные = 0,04+0,2+0,12=0,36.

сg сg = 0,52 = 0,25; сg с = 2 * 0,5 * 0,3 = 0,3. Все серые = 0,25 + 0,3 = 0,55.

сс= 0,32 = 0,09.

Рассчитываем по этим частотам количество бабочек в популяции. Чёрные = 8300*0,36 = 2988; серые = 8300*0,55 = 4565; белые = 8300*0,09 = 747.


Задание 4 (2014 г.). У вегетативных клеток одного из видов хламидомонады (Chlamydomonas) в норме формируется два жгутика. Ген UNIFLAGELLATA2 (UNI2), отвечающий за нормальное развитие жгутиков, расположен в III хромосоме. При мутации uni2 вместо двух жгутиков развивается только один длинный жгутик. У клетки, несущей такую мутацию, меняется характер движения: она крутится на месте и не может двигаться в каком-то определенном направлении.

В той же хромосоме на расстоянии 16 морганид от гена UNI2 расположен ген INTRAFLAGELLAR TRANSPPORT (IFT), отвечающий за транспорт белков из цитоплазмы к кончику жгутика. Получена чувствительная к температуре мутация iftts: при t = +16°С жгутики удлиняются нормально, а при t = +28°C жгутики не развиваются совсем.



А. При температуре +16°С исследователи провели скрещивание клона хламидомонады с одним жгутиком с двужгутиковым клоном, несущим аллель iftts (при выращивании этого клона при t = +28°C жгутики не развиваются). После образования зигот их перенесли в аквариум для дальнейшего выращивания при t = +16°С и низкой интенсивности света. Рассчитайте, каким будет расщепление по фенотипу среди потомков от данного скрещивания. (Примем, что скорость размножения хламидомонад не зависит от генотипа.)

Б. Далее ровно половину объема аквариума затенили ширмой, не пропускающей свет, и установили постоянный источник с высокой интенсивностью освещения. Через некоторое время (достаточное для того, чтобы хламидомонады успели собраться в освещенной части) из освещенной части отобрали пробу и стали выращивать при температуре +28°C. В каком соотношении окажутся особи в этом варианте?

В. Рассчитайте соотношение хламидомонад по фенотипам, если в аналогичном эксперименте температуру поднять до +28°C заранее, а затем отобрать пробу из освещенной половины?

Решение. Часть А. Хламидомонада большую часть жизненного цикла проводит в гаплоидном состоянии. Из этого следует, что скрещиваемые особи имеют следующие генотипы:

одножгутиковые хламидомонады при t = +16°С – IFT uni2

двужгутиковые хламидомонады при t = +16°С (несут аллель iftts по условию) – iftts UNI2.

При скрещивании образуются гетерозиготы с генотипом IFT iftts UNI2 uni2.

Зиготы у хламидомонады делится путем мейоза. Все потомки будут гаплоидными. При этом необходимо обязательно учесть, что гены IFT и UNI2 наследуются сцеплено.

По условию расстояние между генами IFT и UNI2 равно 16 морганидам. Это означает, что среди потомков будет наблюдаться 16% рекомбинантных особей и 84 % особей без рекомбинации. Среди особей без рекомбинации половина (т.е. 42%) будет иметь генотип IFT uni2, а вторая половина (также 42%) – iftts UNI2. После рекомбинации также половина (т.е. 16 : 2 = 8%) хламидомонад будет иметь генотип IFT UNI2, а вторая половина – iftts uni2.

Таким образом, будет наблюдаться следующее расщепление:

42 % хламидомонад IFT uni2 – одножгутиковые при любой температуре.

42% хламидомонад iftts UNI2 – двужгутиковые при t = +16°С,

без жгутиков при t = +28°С.



8% хламидомонад IFT UNI2 – двужгутиковые при любой температуре.

8% хламидомонад iftts uni2 – одножгутиковые при t = +16°С, без жгутиков при t = +28°С.

Поскольку выращивание по условию проводили при t = +16°С, аллель iftts не имеет фенотипического проявления. Это означает, что по фенотипу будут отличаться только особи, несущие uni2 (одножгутиковые) и UNI2 (двужгутиковые).

Соответственно, суммируя, получим:

42 % IFT uni2 + 8% iftts uni2 = 50% одножгутиковых и

42% iftts UNI2 + 8% IFT UNI2 = 50% двужгутиковых.

Или 1 (двужгутиковые) : 1 (одножгутиковые).




Каталог: media -> publications -> book
book -> Э. М. Спиридонов генетическая минералогия III «Минералогенез квазигрейзенов и крупнейшего в Евразии Ермаковского месторождения бериллия»
book -> З. Г. Прошина Передача китайских, корейских и японских слов при переводе с английского языка на русский и с русского языка на английский
book -> Iii. Универсальное-индивидуальное. Взаимосвязь центр-периферия
book -> Преподавателей гуманитарныхи социальных наук кафедра истории
book -> I репрезентация национальной идентичности в политической символике


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет