Всесибирская открытая олимпиада школьников
2016/17 уч. год
Заочный этап. БИОЛОГИЯ
18 декабря – 25 января 2016/17
Ответы на задания
Оглавление
Чтобы перейти к задаче щелкните Ctrl + пункт оглавления
7– 8 класс 2
1. Цветик-семицветик (40 баллов) 2
ОТВЕТ на задание «Цветик-семицветик» 4
2. Детеныши беспозвоночных (50 баллов) 5
ОТВЕТ на задание «Детеныши беспозвоночных» 7
3. Человек-амфибия (30 баллов) 8
ОТВЕТ на задачу «Человек-амфибия» 8
9 класс 10
1-3. Те же, что в 7-8 классе. 10
4. Эндосимбиоз (20 баллов) 10
ОТВЕТ на задачу «Эндосимбиоз» 10
10 класс 11
1-2. Те же, что в 7-8 кл. 11
3. Эндосимбиоз (20 баллов). Ответ – в задаче 3 для 9 класса. 11
4. Размножение бактерий (30 баллов) 11
ОТВЕТ на задачу «Размножение бактерий» 11
5. Половые хромосомы рыб.(20 баллов) 11
ОТВЕТ на задачу «Половые хромосомы рыб» 12
11 класс 13
1. Эндосимбиоз (20 баллов) Ответ – в задаче 3 для 9 класса. 13
2. Размножение бактерий (30 баллов) Ответ – в задаче 4 для 10 класса. 13
3. Половые хромосомы рыб.(20 баллов) Ответ – в задаче 5 для 10 класса. 13
4. Мембранный потенциал(30 баллов) 13
ОТВЕТ на задачу «Мембранный потенциал» 13
5. Меченый углерод.(30 баллов) 14
ОТВЕТ на задачу «Меченый углерод» 15
Максимальные суммы баллов 18
7– 8 класс
1. Цветик-семицветик (40 баллов)Для 10 растений, фотографии которых приведены в задании, заполните таблицу в Бланке ответа. Какое из этих растений является лишним? Объясните, в чем отличие этого растения от остальных и в чем их сходство между собой.
На сайт загружайте только бланк ответа (без картинок – они занимают много места).
Фотографии растений. (Здесь приведены уменьшенные фото. Чтобы посмотреть их в крупном размере, откройте файл презентации «Картинки к заданиям 7-10кл. ppt»)
1 | 2
|
3 | 4
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
ОТВЕТ на задание «Цветик-семицветик»
Номер фото | Семейство | Род | Тип околоцветника | Особенности околоцветника | Дополнит. признаки |
1 | Лютиковые | Огонек | Простой лепестковидный | Спиральный | |
2 | Лютиковые | Прострел | Простой лепестковидный | 5 членный круговой | |
3 | Лютиковые | Ветреница | Простой лепестковидный | 5 членный круговой | |
4 | Лютиковые | Живокость | Простой лепестковидный | Шпорцевый | |
5 | Лютиковые | Княжик | Простой лепестковидный | 4 членный круговой | |
6 | Лютиковые | Водосбор | Простой лепестковидный | 2 круговой, в 1 круге все части нектарниковые | |
7 | Горечавковые | Горечавка | Двойной | Сростно-лепестный трубчатый | |
8 | Лютиковые | Борец | Простой лепестковидный | шлемовидный | |
9 | Лютиковые | Горицвет | Двойной | многолепестковый | |
10 | Лютиковые | Лютик | Двойной | 5 членный |
Номер лишнего растения: 7
Объяснение, почему оно лишнее: сросшийся венчик, другое семейство
2. Детеныши беспозвоночных (50 баллов)
На рисунках представлены разные личиночные стадии. Все они, кроме одной, относятся к трем типам беспозвоночных животных. Распределите их по типам. Назовите эти личинки и определите систематическое положение животных (до класса и отряда, где это возможно), которым они принадлежат.
Ответ оформите в виде таблицы в бланке ответов.
Фотографии личинок. (Здесь приведены уменьшенные фото. Чтобы посмотреть их в крупном размере, откройте файл презентации «Картинки к заданиям 7-10кл. ppt»)
1 |
2 |
3 |
4
| 5 | 6 |
7 |
8 | 9 |
10 | 11 |
12 |
13 |
ОТВЕТ на задание «Детеныши беспозвоночных»
Тип 1 | Тип Моллюски | |
Номер рисунка | Название личиночной стадии | Систематическое положение животного |
10 | трохофора | Подтип Раковинные Кл. Брюхоногие (возможны другие варианты) |
8 | велигер | Подтип Раковинные (кроме Головоногих) |
1 | глохидий | Кл. нионида Р. Беззубка Р. Перловица |
Тип 2 | Тип Членистоногие (Подтип) Класс Ракообразные | |
Номер рисунка | Название личиночной стадии | Систематическое положение животного |
7 | науплиус | (Класс) Подкласс Максиллоподы (Подкласс) Отряд Веслоногие |
2, 12, 16, 5 | (Класс) Подкласс Высшие раки Отряд Десятиногие | |
2 | зоэа | (Инфраотряд) Отдел Крабы, или Короткохвостые |
12 | мизис | (Инфраотряд) Подотряд Креветки |
6 | филлозома | (Инфраотряд) Отдел Лангусты |
5 | глаукотоэ | (Инфраотряд) Отдел Крабоиды, или Отшельники, или Неполнохвостые |
Тип 3 | Тип Иглокожие | |
Номер рисунка | Название личиночной стадии | Систематическое положение животного |
9 | бипиннария | Класс Морские звезды |
6 | брахиолярия | Класс Морские звезды |
14 | эхиноплутеус | Класс Морские ежи |
3 | аурикулярия | Класс Голотурии |
"Лишняя личинка" | Тип Плоские черви (Турбеллярии) | |
Номер рисунка | Название личиночной стадии | Систематическое положение животного |
8 | Мюллеровская личинка | Кл. Ресничные черви |
Примечание. Выполняя это задание, участники могли встретиться с разными вариантами классификации животных. Использование альтернативных систем классификации, не совпадающих с приведенными в ответе, не вело к понижению оценки.
Некоторые личиночные стадии ракообразных или иглокожих трудноотличимы, что также учитывалось.
3. Человек-амфибия (30 баллов)Есть ли у человека остатки жабр? Часто в ходе эволюции некоторые органы становятся «ненужными», однако используются для выполнения других функций. Так, например, было с жабрами рыб: когда животные вышли на сушу, жабры утратили свое значение, но некоторые остатки жаберных структур встречаются даже у млекопитающих.
Во что превратились эти структуры? Проанализируйте эволюцию жаберного аппарата и превращения его структур у классов позвоночных животных. Ответ оформите в виде таблицы.
ОТВЕТ на задачу «Человек-амфибия»
Жаберный аппарат характерен для всех хордовых животных. У позвоночных он представляет собой в первую очередь жаберные дуги с жаберными приносящими и выносящими артериями. Первые две дуги формируют у хрящевых рыб т. н. губные хрящи. 3 дуга у рыб начинает выполнять функцию подвижной челюсти.
В дальнейшем, у наземных животных элементы скелета жаберных дуг (висцеральная часть черепа) существенно преобразуются (см. табл.)
Артериальная система, связанная с жаберными дугами, также существенно преобразуется. У рыб в ходе эмбриогенеза закладываются 6-7 пар жаберных артерий, затем в ходе развития 1, 2, 7 пары дуг редуцируются, а 3-6 пара функционируют в составе жабр. После выхода на сушу жаберные артерии преобразовались в различные структуры (см. табл.)
Структура жаберного аппарата | Что из нее образуется у наземных животных |
3-я дуга (челюстная) | 1) небная и квадратная кость, дно черепа (амфибии, пресмыкающиеся, птицы), наковальня( млекопитающие), |
4-я дуга (подъязычная, гиоидная) | 1) Подъязычный аппарат (амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие) 2) Стремя( амфибии, рептилии, птицы, млекопитающие) |
5-я дуга (1 ая жаберная дуга рыб) | Большие рога и голова подъязычной кости |
6-я и 7-я дуга ( 2 и 3 жаберная дуга рыб) | Щитовидный хрящ и другие хрящи гортани |
1, 2, 7-я жаберная артерия | Редуцируются |
3-я жаберная артерия | Сонные артерии |
4-я жаберная артерия | Дуги аорты или одна дуга аорты (правая – птицы, левая –млекопитающие, обе дуги – пресмыкающиеся и земноводные |
5-я жаберная артерия | Редуцируется |
6-я жаберная артерия | Кожно-легочные артерии (земноводные) или Легочные артерии (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) |
9 класс
1-3. Те же, что в 7-8 классе. 4. Эндосимбиоз (20 баллов)Общепринятой является гипотеза о том, что бактериальные предки митохондрий и хлоропластов были «проглочены» хищной прокариотической клеткой, но не переварены, а обращены в симбионтов, которые затем стали органоидами.
Однако, чтобы клетка могла проглотить другую клетку, она должна обладать фагоцитозом. Но известно, что у прокариот фагоцитоза нет.
Предложите гипотезу о том, как удалось прокариотам обзавестись внутриклеточным симбионтом.
ОТВЕТ на задачу «Эндосимбиоз»
1. Эволюционно близкие родственники предков митохондрий – риккетсии и вольбахии. Они являются внутриклеточными паразитами, то есть они (или их предки) путем собственных усилий пробираются внутрь клетки-жертвы. Можно предположить, что и предки митохондрий были паразитами, впоследствии «одомашненные» зараженными клетками. Это может быть «главным» ответом.
2. Некоторые археи, не умеющие «впячивать» плазмалемму и образовывать фагоцитозные пузырьки, тем не менее, умеют плазмалемму «выпячивать», образуя подобие псевдоподий. Возможно, они «заключили в объятия» своих соседей, с которыми их связывали отношения мутуализма. В дальнейшем объятия становились все более тесными, а отношения все более взаимовыгодными.
Пластиды образовывались позднее митохондрий, когда эукариоты уже существовали. Существовал к тому времени и фагоцитоз. Поэтому пластиды независимо возникали несколько раз.
10 класс
1-2. Те же, что в 7-8 кл. 3. Эндосимбиоз (20 баллов). Ответ – в задаче 3 для 9 класса. 4. Размножение бактерий (30 баллов)Как известно, бактерии размножаются делением. Каждая дочерняя клетка должна получить полную копию ДНК родительской клетки, то есть время деления зависит от времени репликации ДНК. Предположим, геном прокариотической клетки содержит 5 млн п. н. Скорость движения репликативной вилки составляет 1000 п. н. в секунду.
Могут ли такие бактерии делиться каждые полчаса? Обоснуйте свой ответ, приведя расчеты. Почему некоторые виды бактерий делятся быстрее, чем другие?ОТВЕТ на задачу «Размножение бактерий»
1) полчаса = 30*60 = 1800 с. За это время вилка в одну сторону пройдет 1,8 млн п. н., так как она движется в 2 стороны от точки начала репликации, то всего реплицируется 3,6 млн п. н.
Но репликация может начаться на ориджине новых молекул ДНК, даже если они еще полностью не синтезировались, то есть еще до деления клетки. Тогда в момент деления по дочерним клеткам разойдутся бактериальные хромосомы, которые уже сами вовсю реплицируются. И закончат они репликацию гораздо быстрее, чем если бы начали удваиваться только после деления клеток.
2) Несколько факторов замедляют деление клеток.
- размер генома размер клетки и сложность ее частей (сложная клеточная стенка, система мембран и так далее) сложный метаболизм, который требует большого количества ферментов для реализации (фотосинтез, хемосинтез) несоответствие внешних условий оптимуму клетки: температура, состав окружающей среды
У ряда видов рыб сосуществуют две системы опредления пола – ХХ / ХY и ZW / ZZ.
Пусть у такого вида самка ZW скрестилась с самцом XY.
Определите, какие классы по половым хромосомам и в каком численном соотношении ожидаются среди их потомства. (Исходите из допущения, что половые хромосомы в мейозе расходятся как обычные аутосомы, и каждый потомок получает ровно две половые хромосомы).
Ниже приведены четыре возможных варианта доминирования половых хромосом друг над другом. Для каждого из этих четырех вариантов определите, какой пол будет у каждого класса и, соответственно, каким будет расщепление по признаку «пол» среди потомства.
Варианты доминирования половых хромосом:
(доминирование обозначается стандартным знаком > , т. е. запись X > Z означает «X-хромосома доминирует над хромосомой Z»)
1. Х > Z, Y > W
2. Х > Z, Y < W
3. Х < Z, Y > W
4. Х < Z, Y < W
Решение оформите в виде таблицы: столбцы – сочетания половых хромосом, строки – варианты доминирования. Последний столбец – расщепление для каждого варианта доминирования.
ОТВЕТ на задачу «Половые хромосомы рыб»
При скрещивании образуется 4 комбинации хромосом, в равных (1/4) пропорциях:
Расщепление для перечисленных систем доминирования:
Вариант доминирования | XW | XZ | YW | YZ | Расщепление по полу |
1. Х > Z Y > W | ♀ | ♀ | ♂ | ♂ | 1 : 1 |
2. Х > Z Y < W | ♀ | ♀ | ♀ | ♂ | ѕ ♀ |
3. Х < Z Y > W | ♀ | ♂ | ♂ | ♂ | ѕ ♂ |
4. Х < Z Y < W | ♀ | ♂ | ♀ | ♂ | 1 : 1 |
11 класс
1. Эндосимбиоз (20 баллов) Ответ – в задаче 3 для 9 класса. 2. Размножение бактерий (30 баллов) Ответ – в задаче 4 для 10 класса. 3. Половые хромосомы рыб.(20 баллов) Ответ – в задаче 5 для 10 класса. 4. Мембранный потенциал(30 баллов)
В одном из нейронов мембраный потенциал покоя (ПП) равен –70 мВ.
В момент возникновения потенциала действия мембранный потенциал достигает значения +20 мВ.
Трансмембранная разность потенциалов рассчитывается по уравнению Нернста:
где R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура, F — постоянная Фарадея, Z — количество ионов.
Для одновалентных ионов при 25оС множитель RT/ZF равен 0,026 В (вольт). При переходе к десятичному логарифму получаем
Известно, что изменения потенциала связаны с прохождением через мембрану различных катионов.
Задание. 1) С помощью уравнения Нернста:
рассчитайте, во сколько раз изменится соотношение концентраций положительно заряженных ионов внутрии снаружи клетки ( Cвн/ Снар) при достижении клеткой состояния возбуждения.
2) За счет каких ионов преимущественно будет формироваться это изменение при возбуждении клетки?
3) Каким образом клетка будет востанавливать свое исходное невозбужденное состояние?
ОТВЕТ на задачу «Мембранный потенциал»
Мембранный потенциал покоя составляет -70мВ,тогда Cвн/Снар = 10 (70мВ/60мВ) =14,7 раз,
в то же время при потенциале действия +20мВ отношение Свн/Снар = 10 (-20мВ/60мВ) =0,46 раза.
Таким образом, отношение Свн/Снар в ходе возбуждения уменьшится в 31 раз.
Потенциал действия формируется за счет входа ионов натрия. Потенциал-зависимые натриевые каналы открываются в ответ на положительные заряды. В случае слабых стимулов открытие натриевых каналов вызывает быстро затухающие локальные ответы, не возникает устойчивой деполяризации.При достаточной силе стимула вход натриевых ионов приводит к формированию положительного потенциала у соседних участков мембраны, в которых также открываются потенциал-зависимые натриевые каналы, по механизму положительной обратной связи возникает устойчивая волна деполяризации, распространяющаяся вдоль нейрона.
Натриевые каналы при высоком потенциале инактивируются с помощью инактивационных ворот, поток натриевых ионов в клетку прекращается.Постоянно открытые калиевые каналы осуществляют реполяризацию нейрона.
Мембранный потенциал покоя обусловлен соотношением ионов калия внутри и снаружи клетки. Концентрация натрия и калия будет восстановлена в ходе работы натрий-калиевого насоса, откачивающего 3 иона натрия наружу в обмен на 2 иона калия внутрь клетки с затратой энергии молекул АТФ.
5. Меченый углерод.(30 баллов)
В качестве одного из методов исследования метаболических циклов широко применяется введение в цикл соединения, один или несколько атомов углерода в котором являются замененными на изотоп углерода С14. Такая модификация не влияет на поведение соединения в цикле, но зато такой углерод легко обнаруживается в соединениях, в которых он оказался после реакций цикла.
Молекулу этанола, в которой оба углерода являются изотопами С14, ввели в клетку.
Что произойдет в клетке с этим соединением? В каких соединениях можно будет обнаружить углерод С14 спустя небольшое время (при условии, что он не участвует в анаболических процессах клетки)?
Нарисуйте структурные формулы этих соединений и отметьте звездочкой атом углерода С14.
ОТВЕТ на задачу «Меченый углерод»
Попадая в клетку, молекула спирта превращается в ацетальдегид и затем в ацетат, который в виде ацетил-КоА попадает в цикл Кребса: присоединяется к оксалоацетату с образованием цитрата. Цитрат превращается в цис-аконитат. Молекула цитрата – симметричная, а вот цис-аконитат уже не симметричный. Поэтому меченые углероды могут оказаться как с той стороны молекулы, где гидроксил, так и с другой. Так что дальше необходимо рассматривать оба варианта.
Сукцинат и фумарат – симметричные молекулы. И когда фумарат превращается в малат, то меченые атомы могут оказаться как в положениях 1 и 2, так и в положениях 3 и 4.
Очевидно, что на одном цикле путь меченого углерода не заканчивается. Закончиться он может только на молекуле углекислого газа. Оставшиеся в составе промежуточных продуктов изотопы углерода продолжают "крутиться" в цикле Кребса, пока в конечном итоге не перейдут в углекислый газ.
В результате получается целая схема превращений.
На схеме показаны превращения веществ, при этом остальные продукты реакции, не содержащие изотоп углерода С14, не изображены. Соответственно, все нарисованные соединения мы можем обнаружить в клетке спустя некоторое время.
|
Вариант 1.1 дальше: |
|
Варианты 1.1.1 и 1.1.2: |
|
Варианты 1.1.2.1.2 и 1.1.2.2: |
|
Вариант 2: |
|
Максимальные суммы баллов
Максимальная сумма баллов 7-8 класс:
Задание | 1. Цветик-семицветик | 2. Детеныши беспозвоночных | 3. Человек-амфибия | У |
Макс. балл | 40 | 50 | 30 | 120 |
Максимальная сумма баллов 9 класс:
Задание | 1. Цветик-семицветик | 2. Детеныши беспозвоночных | 3. Человек-амфибия | 4. Эндо-симбиоз | У |
Макс. балл | 40 | 50 | 30 | 20 | 140 |
Максимальная сумма баллов 10 класс:
Задание | 1. Цветик-семицветик | 2. Детеныши беспозвоночных | 4. Эндо-симбиоз | 4. Бакте-рии | 5. Рыбы | У |
Макс. балл | 40 | 50 | 20 | 30 | 20 | 160 |
Максимальная сумма баллов 11 класс:
Задание | 1. Эндо-симбиоз | 2. Бактерии | 3. Рыбы | 4. Потен-циал | 5. Меченые атомы | У |
Макс. балл | 20 | 30 | 20 | 30 | 30 | 130 |
Авторы заданий: , , .
