Дистанционный курс "Подготовка к олимпиадам"
олимпиадные задания по биологии

Дистанционный курс «Подготовка к олимпиадам»

Белая Н.В.,

учитель биологии

МАОУ «МЛ № 1»

 г. Магнитогорска

Генетика

1. Были получены два мутантных гаплоидных штамма пекарских дрожжей, не способных расти в отсутствии аденина в среде. Они были обозначены как ade1 и ade2. На твёрдой среде они давали колонии красного цвета, в отличие от бесцветных колоний дикого типа.  При совместном культивировании штаммов ade1 и ade2 и рассеве на твёрдую среду кроме красных колоний образовывались и бесцветные.  Одна из таких колоний дала начало устойчивому штамму, который не нуждался в аденине.  Клетки этого штамма под действием ацетата натрия образовывали аски, из спор которых вырастали колонии, четверть из которых были бесцветными, а три четверти – красными. Что Вы можете сказать о наследовании мутаций ade1 и ade2?

2. Так как мутантные штаммы были гаплоидными, при их совместном культивировании мог проходить половой процесс, в результате которого образовались диплоидные клетки. Поскольку при этом образовался штамм, способный расти без аденина, мутации ade1 и ade2 находились в разных генах и были рецессивными. Обозначим дикий аллель гена ade1 как «А», а мутантный – «а», дикий аллель гена ade2 как «С», мутантный – «с». Тогда генотип диплоидного штамма будет АаСс. Споры у дрожжей образуются в результате мейоза и являются гаплоидными. Расщепление 3:1 указывает на независимое расхождение генов при мейозе с равновероятным образованием комбинаций ВС, Ас, аС и ас, то есть на их расположение на разных хромосомах.

3. Штамм кишечной палочки, не способный расти на среде без аргинина и серина смешали с штаммом, не способным расти в отсутствии триптофана.  Через определённые промежутки времени отбирали пробы, резко встряхивали и высевали на чашки Петри со средами, не содержащими определённых аминокислот. Результаты приведены в таблице.

Объясните полученные результаты

4. На первых двух средах может расти один из штаммов, поэтому рост на них наблюдается сразу. Появление признаков, характерных для обоих штаммов (способности расти без аргинина и триптофана), указывает на прохождение полового процесса. У бактерий он происходит путём передачи из одной клетки в другую синтезируемой копии молекулы ДНК, причём передача начинается со строго определённой точки (0 на генетической карте) и идёт с определённой скоростью. Поэтому единицами на генетической карте являются минуты. Рост на среде без аргинина и триптофана начинается после 10 мин, значит, за это время в клетки первого штамма был перенесён ген синтеза аргинина, либо во второй штамм ген синтеза триптофана. Второй вариант дал бы рост и на среде без трёх аминокислот, но этого не наблюдалось, значит, донорным является второй штамм, а растут клетки первого штамм, получивший нормальный ген синтеза аргинина. Через 20 минут в клетки этого штамма переносится и ген синтеза серина. Таким образом можно утверждать, что ген синтеза аргинина находится на генетической карте кишечной палочки между 5 и 10 минутой, а ген синтеза серина – между 15 и 20 минутой.

5.         (1+1+2=4 балла) Лена изучает биологию. Она очищает два фрагмента ДНК длиной 800 и 300 пар оснований. Они были получены из плазмиды после обработки ферментом HindIII. Каждый из этих фрагментов несет один сайт узнавания EcoRI.

Лена хочет объединить эти фрагменты для получения гена величиной 1,1 kb, как показано на Рисунке 7.1. Она предполагает, что этот ген имеет уникальную последовательность кодирующую белок.

Рисунок 7.1

Далее она смешивает два фрагмента ДНК в подходящем буфере при избытке ДНК-лигазы и инкубирует смесь. Через 30 минут она берет небольшое количество реакционной смеси и помещает на агарозный гель для проведения электрофореза. После анализа результатов она очень удивлена наличием в геле большого числа полос одновременно с ожидаемой полосой 1,1 kb (как показано на Рисунке 7.2)!

Рисунок 7.2

I.        Какое из утверждений может объяснить этот результат?

a.        Использованные для соединения фрагменты не были достаточно очищены.

b.        Многочисленные полосы на геле свидетельствуют о деградации ДНК в реакционной смеси.

c.        Наблюдаемый характер распределения полос является результатом соединения случайно выбранных фрагментов.

d.        ДНК-лигаза не функционировала и, поэтому, это привело к случайному соединению молекул ДНК.

II.        Если через 8 часов взять из реакционной смеси вторую пробу, что из следующего можно ожидать?

a.        Более интенсивно окрашенные полосы высокой молекулярной массы.

b.        Более интенсивно окрашенные полосы низкой молекулярной массы.

c.        Большое число молекул различной длины приводящих к смазыванию на геле.

d.        Характер полос останется тем же. Возрастет только интенсивность полос.                        

6. Разводя кур и голубей и скрещивая представителей разных пород Ч.Дарвин доказал, что:

а) все породы произошли от одного дикого вида-родоначальника; +

б) разные породы произошли от разных диких видов;

в) путем скрещивания можно создавать новые виды;

г) меняя условия содержания можно превращать один вид в другой.

6. Отдельно взятая молекула аминокислоты не может катализировать биохимические реакции. Однако, аминокислоты в составе белков с каталитическими свойствами, обладают такими свойствами. Этот феномен – иллюстрация:

а) парадокса простоты и сложности;

б) теории суммации;

в) последовательных свойств; +

г) потока энергии и обмена веществ.

7. Изучите следующие генотипы и соответствующие им фенотипы:

A–B– (агути); A–bb (альбинос); aaB– (черный); aabb (альбинос).

Возникновение описанных выше окрасок может объяснить следующий биохимический процесс:

а) I;

б) II;

в) III;

г) IV.

Многообразие организмов

1.        Великий русский ученый К.А. Тимирязев называл лишайники «растениями-сфинксами». Как Вы думаете – с чем это было связано? Как можно объяснить взаимоотношения между между грибом и водорослью в составе лишайника? Как происходит размножение лишайников? Дайте развернутый обоснованный ответ.

2.        Злаки образуют одно из крупнейших семейств Однодольных растений. Плод злаков — зерновка. Опишите строение зерновки. Проростки пшеницы имеют сладкий вкус. Чем это можно объяснить?

3.        Некоторые арктические рыбы всю жизнь проводят при температуре ниже нуля (-1,8ºС). Каким образом они избегают холодового повреждения тканей и органов?

4.        Выберете из приведенного перечня тех животных, которые имеют замкнутую кровеносную систему: головастик, мокрица, окунь, паук-крестовик, дождевой червь, лягушка, кузнечик, виноградная улитка, муравей, ворона. К какому типу относятся выбранные Вами животные? Какие преимущества имеет замкнутая кровеносная система перед незамкнутой?

5.        Какое кровоизлияние более опасно для жизни — в коре головного мозга или в продолговатом мозге? Объясните свое решение.

6.        Беременной женщине впервые сделали переливание крови одноименной группы. Несмотря на это у нее возник гемотрансфузионный шок. В чем заключалась ошибка врача?

7.        Существуют верховые и низинные болота. Растение росянку чаще всего можно встретить на верховых болотах. Почему? К какому трофическому уровне в биоценозе болота можно отнести росянку?

8.        Как регулируются сезонные ритмы у живых организмов? Ответ обоснуйте.

9.        Известно, что в смешанном лесу средней полосы есть подстилка. А вот в тропическом лесу ее почти нет. С чем это связано? Почему уничтожение тропических лесов ведет за собой опустынивание? Дайте развернутый ответ.

10.        Какие признаки характерны для Покрытосеменных растений, которые опыляются ветром и насекомыми? Приведите по 3 примера таких растений. Существуют ли другие способы опыления? Приведите примеры.

11.        Какие насекомые — с полным или неполным превращением — появились на Земле раньше? Ответ аргументируйте

12.        Водные пресмыкающиеся или живородящие, или откладывают яйца на сушу. Но никто из них не откладывает яйца в воду. Как по-Вашему, почему?

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

14.        Хорошо известно, что при утомлении у человека сначала нарушается точность движения, а потом уменьшается сила сокращения мышц. Как Вы можете это объяснить?

15.        Что такое анализирующее скрещивание? С какой целью его используют? Приведите примеры. Ответ обоснуйте.

2.        Опишите виды экологической сукцессии. Ответ обоснуйте.

16.        Грибы относятся к отдельному царству. Объясните, с чем это связано. Как происходит размножение грибов?  Приведите примеры грибов — паразитов растений.

17.        Известно, что растения могут вступать в симбиотические отношения с другими организмами. Дайте определение понятия «симбиоз». Приведите примеры симбиоза растений и бактерий, растений и грибов, растений и животных. Для каждого примера дайте пояснения, исходя из определения понятия «симбиоз».

18.        Группа радикально настроенных «зеленых» разгромила крупную пушную звероферму и выпустила на волю полторы тысячи норок. Предложите возможный дальнейший сценарий: какая судьба ожидает этих освобожденных норок в природе и как это событие отразится на местной фауне?

19.        У кого в царстве Животных в процессе эволюции впервые проявилась мезодерма? Почему это расценивается как прогрессивное событие?

20.        Какое утверждение Вы считаете верным: «Легкие расширяются, потому, что в них входит воздух» или «Воздух входит в легкие, поэтому они расширяются». Разберите две ситуации: естественное дыхание и искусственное дыхание. Объясните, как Вы понимаете механизм вдоха и выдоха и регуляцию дыхания.

21.        У испытуемого раздражают мышцу через кожу при помощи электродов, на которые подается электрический ток. Какие реакции могут возникнуть: (1) ощущение раздражения кожи без сокращения мышцы; (2) сокращение мышцы без ощущения раздражения кожи; (3) ощущение раздражение кожи и сокращение мышцы?

22.        Резус фактор у человека — доминантный признак, а дальтонизм — рецессивный признак, сцепленный с полом. Резус–положительный мужчина с нормальным зрением и резус отрицательная женщина с нормальным зрением вступили в брак, в котором родился резус отрицательный сын, больной дальтонизмом. Кто из родителей гетерозиготен по гену резус-фактора, а кто — по гену дальтонизма?

23.        Естественный отбор является единственным основным направляющим фактором эволюции. Какие Вам известны факторы, которые вызывают ненаправленные изменения в генофонде популяции? Обоснуйте их роль в эволюционном процессе.

Физиология человека

Задание № 1 (7 баллов):

Проба 1:

Подсчитайте частоту сердечных сокращений (ЧСС) в покое за 30 секунд, запишите результат ниже в таблицу.

Проба 2:

Сделайте глубокий выдох, задержите дыхание до ощущения дискомфорта.

После первого вдоха снова подсчитайте ЧСС за 30 секунд и запишите результат в бланк ответов.

На бланке ответов нарисуйте рефлекторную дугу данной реакции

Задание 2 (8 баллов)

Возьмите приложение к заданию №2. Зафиксируйте взгляд в центре рисунка. Ниже попробуйте ответить на следующие вопросы:

Задание 3. Анатомия опорно-двигательной системы (мах. 8 баллов)

Рассмотрите предложенные вам образцы костей (№1 и №2).

Определите их. Укажите, к каким отделам скелета они относятся, и дайте им краткую характеристику, заполнив таблицу. (мах. 8 баллов)

Задание 4. Кардиограмма (мах. 12 баллов)

1. Используя традиционные обозначения, укажите зубцы на предложенной электрокардиограмме, снятой при I стандартном отведении.
   (5 зубцов – 5 баллов)

2. Рассчитайте частоту сердечных сокращений (скорость движения ленты составляет 50 мм/с) (3 балла).

Ответ: ________________

3. Укажите, есть ли отклонения от нормы. Если есть, то какие? (4 балла)

 Ответ: ______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 5. (2 балла) Относительная скорость роста четырех органов человеческого тела показана на следующих графиках.

Выберите соответствующие графикам органы, внося знак (√) в соответствующую клетку таблицы.

Задание 6. Графическое изображение зависимости насыщения гемоглобина от pO2 имеет вид сигмоидальной кривой, которая условно относится к кривой диссоциации кислорода. Многие параметры, такие как pH, pCO2, температура и метаболическая активность клетки воздействуют на кривую диссоциации кислорода.

Две таких кривых, I и II, изображены на следующем графике

Установите, могут ли кривые представлять набор условий, описанных ниже. Отметьте галочкой (√) соответствующую клетку в таблице.

Задание 7. (3,5 балла) У животных, дышащих кислородом, присутствующие в крови ионы бикарбоната играют важную буферную роль. Различны виды равновесия, которые встречаются в легких и плазме, показаны ниже.

Укажите явления, которые последовательно будут происходить в результате следующих действий, внося в клетки соответствующие номера от I до VI из предложенных вариантов:

1. Человек гипервентилирован из-за быстрого дыхания:

2. Человек выполняет интенсивные физические упражнения:

Варианты:

1. Снижение концентрации двуокиси углерода в плазме
2. Снижение уровня бикарбонатов в крови
3. Ацидоз
4. Возрастание уровня бикарбонатов в крови
5. Возрастание выдыхания двуокиси углерода
6. Алкалоз

Задание 8. Как изменится величина кровяного давления при воздействии холода или тепла?

Последовательность рассуждений такова. Под действием холода сосуды сузятся, линейная скорость кровотока возрастет, трение увеличится. Это приведет к увеличению сопротивления и давление увеличится. При действии тепла – обратная картина – сосуды расширятся, линейная скорость кровотока уменьшится, трение снизится и величина давления упадет. В результате снизится приток крови к сердцу. Если сердце не в состоянии усилить свою работу так, чтобы компенсировать эти сдвиги и поднять давление, то человек может почувствовать себя плохо, вплоть до обморока, что и происходит иногда в сауне или в горячей ванне.

Задание 9. Почему во время сна величина кровяного давления снижается?

Ночью сердце работает реже и слабее и (проследите по схеме) в результате этого давление снижается. Понятно, что, например, 'при физической нагрузке сдвиги будут обратными.

Задание 10.  Свойства нервных центров отличаются от таковых в нервных волокнах. Это проявляется в том, что распространение возбуждения в совокупностях нейронов (нейронных сетях) имеет ряд особенностей, которые не встречаются в нервных волокнах. С чем это связано?

Главное отличие системы «нервное волокно» от системы «нервный центр» состоит в том, что в последней имеется множество синапсов, обеспечивающих контакты между телами нейронов и их отростками. Именно особенности проведения возбуждения в синапсах и обусловливают ряд свойств нервных центров в целом.

Задание 11. Почему при охлаждении мозга можно продлить продолжительность периода клинической смерти?

Продолжительность периода клинической смерти определяется временем, в течение которого клетки мозга, в первую очередь КБП, могут выдерживать отсутствие кислорода. Охлаждение замедляет интенсивность метаболизма. Поэтому отсутствие кислорода сказывается в меньшей степени, и клиническая смерть продолжается несколько дольше.

Задание 12. Известный физиолог академик А. А. Ухтомский писал в одной из работ «Возбуждение – это дикий камень, ожидающий скульптора» Как называется скульптор, шлифующий процесс возбуждения?

Это процесс торможения, который ограничивает возбуждение в ЦНС, придавая ему нужный характер, интенсивность и направление.