Олимпиада по биологии 11 класс — заключительный этап ВсОШ 2024/2025: задания и ответы

Задания — теор.

ЗАДАНИЯ теоретического тура заключительного этапа 41-й Всероссийской олимпиады школьников по биологии. ОЦ «Сириус». 2024-25 уч. год. 11 класс Дорогие ребята! Поздравляем Вас с участием в заключительном этапе Всероссийской олимпиады школьников по биологии! Отвечая на вопросы и выполняя задания, не спешите, так как ответы не всегда очевидны и требуют применения не только биологических знаний, но и общей эрудиции, логики и творческого подхода. Успеха Вам в работе! Часть 1. Вам предлагаются тестовые задания, требующие выбора только одного ответа из четырех возможных. Максимальное количество баллов, которое можно набрать – 20 (по 1 баллу за каждое тестовое задание). Индекс ответа, который вы считаете наиболее полным и правильным, укажите в матрице ответов. Образец заполнения матрицы: № …

б в Х

1.

Выберите верное название процесса, приводящего к высвобождению азота из органического почвенного детрита. а) нитрификация; б) денитрификация; в) азотфиксация; г) аммонификация.

2.

Перед Вами фотография клеточного строения органа боронии, кустарника из семейства Рутовые (Rutaceae).

Проанализируйте ее и выберите правильное утверждение о структурах, которые обозначены знаком (?): а) астросклереиды; б) клетки паренхимы с кристаллами оксалата кальция; в) литоцисты с цистолитами из карбоната кальция; г) трахеиды.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

3.

На рисунке ниже изображено фото поперечного среза органа высшего растения. Рассмотрев рисунок, можно утверждать, что это срез:

а) корня однодольного растения; б) корня двудольного растения; в) вторично утолщенного стебля; г) стебля двудольного растения первичного строения. 4.

Любознательный Савелий решил помочь бабушке с огородом и высадил огурцы и горчицу для ее знаменитых солений. Читая информацию об этих культурах, он решил, что потребность в сульфатах одной из них больше, чем другой. Выберите правильное утверждение: а) Савелий все напутал, потребность в сульфатах у этих культур одинаковая, а вот в фосфатах – разная. б) Огурцам нужно гораздо больше сульфатов, чем горчице, потому что у них снижена активность ферментов, восстанавливающих серу и включающих ее в состав органических соединений. в) Горчице нужно больше сульфатов, чем огурцам, потому что горчица использует серу не только для первичного, но и для вторичного метаболизма. г) Горчице нужно меньше сульфатов, чем огурцам, потому что горчица вступает в симбиоз с бактериями рода Ризобиум, которые дополнительно снабжают ее сульфатами.

5.

В учебниках принято характеризовать кровеносную (циркуляторную) систему животных как замкнутую либо незамкнутую. Стандартные определения таковы. Замкнутая кровеносная система ‒ тип кровеносной системы, в которой кровь циркулирует по непрерывной сети сосудов. Незамкнутая кровеносная система ‒ это система, в которой кровь из сердца или аорты изливается в щелевидные пространства между органами, непосредственно их омывая. В действительности у очень многих животных в процессе циркуляции кровь/гемолимфа из сердца поступает в ветвящиеся артериальные сосуды, затем изливается в лакуны и синусы, после чего собирается в венозные сосуды и возвращается в сердце. Кровеносные системы такого типа предложено называть не полностью замкнутыми, или полузамкнутыми. При таком определении полузамкнутой можно считать кровеносную систему:

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

а) медоносной пчелы (Apis mellifera); б) дафнии большой (Daphnia magna); в) речного рака (Astacus astacus); г) нереиса зелѐного (Nereis virens). 6.

Споровики (Sporozoa, Apicomplexa) – группа одноклеточных эукариот, глубоко приспособленных к паразитизму. На различных этапах жизненного цикла у споровиков формируются подвижные стадии (зоиты). Как правило, они заражают новые клетки хозяев и имеют для этого специфический набор внутриклеточных структур – так называемый апикальный комплекс. В состав апикального комплекса входят специализированные секреторные вакуоли (роптрии и микронемы) и структуры, сформированные из тубулина: коноид, апикальные и полярные кольца. Коноид укрепляет передний конец клетки паразита, помогает передвигаться и способствует внедрению в клетку хозяина, вдавливаясь в неѐ. Малярийный плазмодий (Plasmodium) – возбудитель малярии, представитель споровиков; на схеме изображѐн его жизненный цикл. У малярийного плазмодия коноид сильно редуцирован, однако недавно было обнаружено, что на нескольких стадиях жизненного цикла сохранились различные рудименты коноида.

В наибольшей степени коноид сохранился на стадии: а) мерозоит 1; б) мерозоит 2; в) оокинета; г) спорозоит.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

7.

Выберите последовательность, верно описывающую двойное дыхание птиц: а) При вдохе одна часть богатого кислородом воздуха проходит в лѐгкие, отдавая кислород, а вторая часть запасается в передних воздушных мешках. При выдохе запасѐнный в передних воздушных мешках богатый кислородом воздух поступает в лѐгкие, отдавая кислород. б) При вдохе одна часть богатого кислородом воздуха проходит в лѐгкие, отдавая кислород, а вторая часть запасается в задних воздушных мешках. При выдохе запасѐнный в задних воздушных мешках богатый кислородом воздух поступает в лѐгкие, отдавая кислород. в) При вдохе одна часть богатого кислородом воздуха проходит в лѐгкие, отдавая кислород, а вторая часть запасается как в передних, так и в задних воздушных мешках. При выдохе запасѐнный в передних и задних воздушных мешках богатый кислородом воздух поступает в лѐгкие, отдавая кислород. г) При вдохе богатый кислородом воздух проходит в лѐгкие, отдавая кислород, а затем попадает в передние и задние воздушные мешки. При выдохе запасѐнный в передних и задних воздушных мешках воздух поступает в лѐгкие, отдавая кислород.

8.

Выберите утверждение, правильно характеризующее фоторецепторы: а) амплитуда электрического ответа колбочки не зависит от интенсивности падающего света; б) в палочках присутствуют 3 разных вида йодопсинов; в) в палочках, в отличие от колбочек, действие света вызывает открытие каналов для натрия; г) в темноте наблюдается секреция медиатора из синаптического тельца колбочек.

9.

Одним из факторов, способствующих развитию эпилептического приступа, является утечка вещества X из синапсов вследствие его повышенного выброса нейронами и одновременно сниженного захвата астроцитами. Вещество Х – это: а) ГАМК; б) глутамат; в) серотонин; г) дофамин.

10. На рисунках A-I представлены последовательные этапы:

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

а) гаструляции морского ежа; б) формирования бластоцисты человека; в) нейруляции амфибии; г) гаструляция человека. 11. Перед вами схема эксперимента по пересадке части нервной трубки и клеток нервного гребня от одного цыпленка другому. Трансплантат экспрессирует репортерный ген GFP, поэтому все его производные клетки можно идентифицировать. Изучите приведенные фотографии и ответьте, почему в результате трансплантации репортерный ген экспрессируется в клетках желудочно-кишечного тракта реципиента?

а) в ходе эксперимента трансплантировали кишечную трубку, и ее производные несут репортерный ген; б) в ходе эксперимента трансплантировали сомиты, которые формируют мышечные оболочки пищевода, желудка и кишечника; в) трансплантированный участок содержит клетки нервного гребня, которые дают начало нейронам желудочно-кишечного тракта; г) в ходе эксперимента трансплантировали часть желтка, который попал в желудочно-кишечный тракт донора. 12. Известно, что многие витамины являются предшественниками коферментов, необходимых для работы ферментов, участвующих в энергетическом и пластическом обмене клеток. В состав какого из названных коферментов не входят производные витаминов? а) кофермент А; б) кофермент Q; в) НАД+; г) ФАД.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

13. Бактерия вольбахия (Wolbachia) является облигатным внутриклеточным паразитом членистоногих и передается через цитоплазму яйцеклеток. Из перечисленных явлений НЕ является результатом воздействия вольбахии на организм хозяина: а) партеногенез (половое размножение без оплодотворения); б) андрогенез (развитие яйцеклетки с мужским пронуклеусом); в) андроцид (гибель эмбрионов мужского пола); г) феминизация генетических самцов (изменение пола самцов на женский). 14. В каком порядке происходят события при инициации транскрипции у эукариот? а) Расплетение ДНК → удаление или смещение нуклеосом с области промотора → посадка РНК-полимеразы на промотор → сборка комплекса общих факторов транскрипции. б) Удаление или смещение нуклеосом с области промотора → сборка комплекса общих факторов транскрипции → расплетение ДНК → посадка РНК-полимеразы на промотор. в) Удаление или смещение нуклеосом с области промотора → расплетение ДНК → сборка комплекса общих факторов транскрипции → посадка РНК-полимеразы на промотор. г) Удаление или смещение нуклеосом с области промотора → сборка комплекса общих факторов транскрипции → посадка РНК-полимеразы на промотор → расплетение ДНК. 15. Скользящий зажим PCNA взаимодействует с ДНК-полимеразой, синтезирующей ДНК. На схеме показан PCNA на ДНК, более темным цветом показана сторона, контактировавшая с ДНК-полимеразой во время репликации; также показана ошибка репликации. Укажите, какую замену должна произвести система репарации неспаренных оснований:

а) G → C в нижней цепи ДНК; б) A → C в верхней цепи ДНК; в) G → T в нижней цепи ДНК; г) A → G в верхней цепи ДНК, G → C в нижней. 16. Какая пара праймеров подходит для амплификации в полимеразной цепной реакции фрагмента ДНК, последовательности начала и конца которого показаны на рисунке? Праймеры записаны в направлении 5′ → 3′.

а) CTGCACTCCTAAAGCATGACCA и ATATATGGAATAACAGGCGGTGC; б) CTGCACTCCTAAAGCATGACCA и GCACCGCCTGTTATTCCATATAT; в) TGGTCATGCTTTAGGAGTGCAG и GCACCGCCTGTTATTCCATATAT; г) TGGTCATGCTTTAGGAGTGCAG и ATATATGGAATAACAGGCGGTGC.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

17. Пингвины (Spheniscidae) – группа вторичноводных птиц, которая потеряла способность к полѐту и адаптировалась к быстрому плаванию в воде. На графиках представлены логотипы белковых последовательностей миоглобина (MB) у пингвинов и других птиц. Ось абсцисс отражает позицию в выравнивании, а ось ординат информационное содержание позиции, выраженное в битах. Какое из представленных утверждений является верным?

а) любая позиция в миоглобине пингвинов гораздо более консервативна, чем у других птиц; б) гидрофобные аминокислоты в миоглобине всегда или почти всегда находятся под действием очищающего (стабилизирующего) отбора; в) можно предположить, что как минимум на несколько позиций в миоглобине пингвинов действовал движущий (положительный) естественный отбор; г) миоглобин является чрезвычайно консервативным белком, поэтому в 90% позиций у всех птиц встречаются одинаковые аминокислоты. 18. На графике показано изменение частоты доминантного аллеля (f(A)) в некоторой диплоидной популяции во времени. Разными цветами обозначены кривые, соответствующие разным начальным условиям. Можно утверждать, что:

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

а) представленная картина изменения частоты аллеля свидетельствует об отборе в пользу гетерозигот; б) особи, являющиеся доминантными гомозиготами по гену А обладают наибольшей приспособленностью в популяции; в) все генотипы в популяции имеют одинаковую приспособленность, а изменения частот аллелей обусловлены действием дрейфа генов; г) через множество поколений в популяции зафиксируется доминантный аллель данного гена. 19. В одной из своих знаменитых картин ―Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идѐм?‖ французский художник Поль Гоген изображает аборигенов с острова Таити (Французская полинезия). Смотря на зрителя они заставляют задуматься нас не только о происхождении человека и развитии человечества, но и о том, откуда взялась жизнь. На сегодняшний день уверенно можно утверждать, что первыми молекулами репликаторами, способными к дарвиновской эволюции были молекулы:

а) РНК;

б) ДНК;

в) белков;

г) липидов.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

20. Известно, что ископаемые виды рода Человек (Homo) мигрировали по Земле, заселяя новые пространства. На карте представлены миграции одного из видов рода Человек. Можно утверждать, что направление миграций соответствует виду:

а) Человек умелый (H. habilis); б) Человек разумный (H. sapiens); в) Человек неандертальский (H. neanderthalensis); г) Человек прямоходящий (H. erectus).

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

10

Часть 2. Вам предлагаются тестовые задания с множественными вариантами ответа (от 0 до 5). Индексы верных ответов (В) и неверных ответов (Н) отметьте в матрице знаком «Х». Максимальное количество баллов, которое можно набрать – 75 (по 2,5 балла за каждое тестовое задание). Образец заполнения матрицы («ПО» и «Бал.» заполняется жюри при проверке!): № ? а б в г д Х Х Х В … Х Н Х

ПО

Бал.

1. Микробиологическими показателями для контроля качества донных отложений водоѐмов являются: а) общая численность бактериобентоса; б) общая численность бактериопланктона; в) численность аэробных сапротрофных бактерий; г) соотношение аэробных/анаэробных бактерий; д) наличие бактерий азотфиксаторов. 2.

На рисунке представлены результаты исследования эффективности вакцины от ветрянки, проведенного в Катаре на группе детей и подростков. Это исследование «случай-контроль», в котором для расчета эффективности препарата определяют долю вакцинированных как среди заболевших, так и среди взятых из той же популяции здоровых людей.

Используя информацию с рисунка, выберите правильные утверждения. а) Вакцина эффективна, так как среди не вакцинированных доля больных пациентов выше, чем здоровых. б) Две дозы вакцины менее эффективны, чем одна: в первом случае доля заболевших снижается примерно на 3% (с 3,7% до 0,8%); при этом одна доза вакцины снижает заболеваемость сильнее, на 6% (с 30,8% до 24,8%). в) Две дозы вакцины эффективнее, чем одна: в первом случае доля заболевших снижается в 4,6 раза (с 3,7% до 0,8%); при этом одна доза вакцины снижает заболеваемость всего лишь в 1,24 раза (с 30,8% до 24,8%). г) Даже одна доза вакцины эффективна, так как в этом случае отношение вакцинированных к не вакцинированным среди заболевших пациентов (33,3%) оказалась существенно ниже, чем среди здоровых (47,0%). д) Применение двух доз вакцины даѐт высокую эффективность: отношение вакцинированных два раза к не вакцинированным среди заболевших пациентов примерно в 5 раз меньше, чем среди здоровых.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

3.

На рисунке даны жизненные циклы водорослей, относящихся к линии «Зеленые растения».

Выберите верные и неверные утверждения для этих водорослей: а) Оба организма могут размножаться вегетативно. б) Хара – однодомное растение; в) Жизненные циклы у обеих водорослей проходит в гаплоидном состоянии, диплоидная стадия – зигота; г) У хары, в отличие от хламидомонады, жизненный цикл диплоидный, мейоз связан с образованием гамет; д) У хары многоклеточные половые органы. 4.

Перед Вами фотографии багульника, произрастающего совместно с кустарниковыми березами и голубикой.

Выберите верные утверждения о данном растении: а) плод – гесперидий (померанец), образованный нижней завязью 5-членного синкарпного гинецея; б) вид растений из семейства Вересковые (Ericaceae); в) растение по классификации И.Г. Серебрякова относится к травам; г) ксероморфное строение с листьями, покрытыми плотной кутикулой; д) растение произрастает на болотах и торфянниках.

11

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

5.

12

Кубышка желтая (Nuphar lutea) – широко распространенное водное растение семейства Кувшинковые (Nymphaeaceae). Ее ареал охватывает значительную территорию, включая различные климатические зоны, от умеренных до субтропических. Это свидетельствует о высокой адаптивности растения к различным условиям окружающей среды.

Выберете правильные утверждения, которые характерны для данного растения: а) в листовой пластинке развиваются астросклереиды (звездчатые клетки склеренхимы), обеспечивающие механическую прочность листа; б) по классификации И.М. Распопова данный вид относится к экологической группе плейстофитов; в) андроцей состоит из 10 тычинок, расположенных в два круга; г) относится к настоящим двудольным растениями (Eudicota); д) имеет четырехклеточный женский гаметофит.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

6.

На рисунке ниже изображено высшее растение – целый свободноживущий организм.

Рассмотрев рисунок, можно утверждать, что: а) это цветковое растение; б) это голосеменное растение; в) это гаметофит мохообразного; г) это равноспоровое растение; д) изображен обоеполый организм.

13

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

7.

14

У растений были обнаружены аналоги гемоглобина – фитоглобины (ФГ), с очень высоким сродством к кислороду. На рисунке представлен цикл фитоглобин-NO, необходимый растениям в условиях гипоксии. NR – нитратредуктаза; Pgb – фитоглобин (Fe2+); MetPgb – метфитоглобин (Fe3+); MetPgbR – метфитоглобин-редуктаза; ND – НАД(Ф)Н дегидрогеназа наружной стороны внутренней мембраны митохондрий; AOX – альтернативная оксидаза.

Рассмотрите рисунок и выберите правильные утверждения: а) NO2- восстанавливается до NO нитратредуктазой, альтернативной оксидазой, а также комплексами III и IV дыхательной цепи митохондрий; б) растениям, находящимся в условиях гипоксии, необходимо хорошее снабжение нитратом; в) растениям, находящимся в условиях гипоксии, необходимо хорошее снабжение аммонием; г) семена мутантов с повыщенным количеством ФГ возможно могут прорастать в условиях гипоксии; д) цикл фитоглобин-NO особенно важен для сортов риса, которые растут глубоко в воде.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

15

8.

В клетках растений протекает уникальный процесс - прямая конверсия жиров в углеводы. Выберите верные утверждения об этом процессе: а) накопление триацилглицеридов происходит в олеосомах; б) повышение активности каталазы в пероксисомах можно наблюдать в осенний период у листопадных растений; в) в глиоксилатном цикле присутствует уникальный фермент, позволяющий переходить от С2 к С4-соединениям. Этот фермент отсутствует у человека, поэтому люди не способны к осуществлению прямой конверсии жиров в углеводы; г) этот процесс затрагивает несколько компартментов: глиоксисому, митохондрию и цитоплазму; д) ввиду усиленного образования восстановительных эквивалентов при протекании конверсии жиров в углеводы, требуется активация альтернативной оксидазы.

9.

Отметьте те группы животных, представители которых имеют голопелагический жизненный цикл (все стадии онтогенеза протекают в толще воды): а) Морские стрелки (Chaetognatha); б) Кольчатые черви (Annelida); в) Гребневики (Ctenophora); г) Моллюски (Mollusca); д) Мшанки (Bryozoa).

10. Отметьте те группы эукариот, которые не имеют в своем составе паразитических представителей: а) Метамонады (Metamonada); б) Альвеоляты (Alveolata); в) Бурые водоросли (Fucophyceae); г) Хоанофлагелляты (Choanoflagellata); д) Cтрекающие (Cnidaria). 11. Во внешнюю среду НЕ выводятся яйца и/или личинки паразитических червей: а) нитчатка Банкрофта (Wuchereria bancrofti, возбудителя «слоновой болезни»); б) «собачий сердечный червь» (Dirofilaria immitis, возбудитель дирофиляриоза); в) трихинелла (Trichinella spiralis, возбудитель трихинеллѐза); г) токсокары (Toxocara canis, Toxocara cati – возбудители токсокароза); д) гвинейский червь, или ришта (Dracunculus medinensis, возбудитель дракункулѐза). 12. В конце пермского – начале триасового периодов (около 250 млн лет назад) произошло одно из крупнейших вымираний живых организмов в истории Земли, которое привело к исчезновению 96% всех морских и 73% наземных видов животных. Немногие пережившие это вымирание дали начало развитию новых групп животных. В это время вымерли: а) архозавры; б) парейазавры; в) динозавры; г) трилобиты; д) териодонты.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

16

13. Все представители семейства хамелеонов (Chamaeleonidae) способны изменять свою окраску.

Как выяснили учѐные это достигается за счет: а) изменения угла отражения падающего света прозрачными клетками верхнего слоя кожи; б) растягивания и сжимания пигментных клеток кожи; в) выработки в коже пигментов разных цветов в различных условиях освещѐнности; г) изменения температуры отдельных участков кожи; д) преломления лучей света в кристаллах гуанина, содержащихся в верхнем слое кожи. 14. Альдостерон – основной минералокортикостероидный гормон коры надпочечников у человека. Минералокортикоиды вызывают усиление канальцевой реабсорбции катионов натрия, анионов хлора и одновременно усиливают канальцевую экскрецию катионов калия. Какие из приведенных факторов усиливают секрецию альдостерона? а) снижение концентрации натрия в плазме крови; б) снижение объема циркулирующей крови; в) повышение активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы; г) снижение синтеза ангиотензина I; д) повышение артериального давления. 15. При гипертиреозе в организме человека наблюдается: а) повышение уровня общего энергетического обмена; б) снижение интенсивности термогенеза; в) стимуляция превращения эстрогенов в андрогены; г) увеличение частоты сердечных сокращений; д) появление диффузного токсического зоба.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

17

16. Многие возбудители заболеваний находятся внутри поражѐнных клеток вне досягаемости для гуморальных факторов иммунитета, таких как антитела. Чтобы уничтожить инфицированные клетки, возникла обособленная система клеточного приобретѐнного иммунитета, основанная на функционировании Т-цитотоксических лимфоцитов (T-киллеров). Какие из процессов характерны для активированных Т-цитотоксических лимфоцитов (CD8+)? а) высвобождение перфорина и гранзимов для индукции апоптоза; б) фагоцитоз инфицированных клеток; в) распознавание антигена, связанного с молекулами главного комплекса гистосовместимости MHC I; г) активация через взаимодействие с Т-хелперами (CD4+), секретирующими интерлейкин-2; д) модуляция силы и продолжительности иммунного ответа. 17. Сужение просвета бронхов наблюдается при: а) действии адреналина на гладкие мышцы бронхов; б) активации симпатической нервной системы; в) выделении гистамина иммунными клетками дыхательных путей; г) действии ацетилхолина на стенку бронхов; д) выработке медиаторов воспаления. 18. Рассмотрите диаграмму, показывающую происхождение последовательностей, полученных при секвенировании генома мамонта.

Можно утверждать, что: а) оранжевый сектор (15.59%) соответствует бактериальной ДНК; б) розовый сектор (0,01%) соответствует ДНК паразитической микрофлоры; в) ДНК мамонта по размеру менее фрагментирована, чем ДНК других фракций; г) идентифицировать ДНК из серого сектора (24,92%) не удалось, потому что это ДНК принадлежит ныне вымершим видам; д) человеческая ДНК входит в состав синего сектора (1,53%).

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

19. Инактивация одной из двух Х-хромосом в клетках млекопитающих начинается с локуса, называемого XIC, с которого синтезируется РНК Xist. Схема инактивации приведена на рисунке ниже.

Верно, что: а) РНК Xist кодирует белок XIC, участвующий в инактивации Х-хромосомы; б) в случае трисомии будут инактивированы две Х-хромосомы из трех; в) инактивация Х-хромосомы каждый раз начинается заново в фазе G2; г) на Y-хромосоме есть локус, гомологичный локусу XIC; д) дупликация локуса XIC на аутосому может привести к инактивации этой аутосомы. 20. Рассмотрите схематичную структуру транскрипционного фактора АР1, приведенную на рисунке.

Этот белок: а) гетеродимер, состоящий из белков Fos и Jun; б) имеет палиндромный сайт связывания в ДНК; в) содержит димеризационный мотив «лейциновая молния»; г) имеет сигналы ядерной локализации; д) имеет сайты гликозилирования.

18

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

21. Принципиальными отличиями вторичного иммунного ответа от первичного является то, что: а) размножение лимфоцитов происходит в лимфоузлах, а не в костном мозге; б) появляются не только антитела и В-клетки, но и Т-клетки; в) размножаются потомки клеток памяти, а не наивных лимфоцитов; г) в гуморальном иммунитете преобладают IgG вместо IgM; д) он может быть направлен против патогена любого типа. 22. Рассмотрите результаты геномной дактилоскопии (гель-электрофорез результатов ПЦР для Х-сцепленного STR-локуса) семьи, состоящей из родителей и трех детей. Дорожка М соответствует маркеру молекулярных масс, дорожки 1 - 5 соответствуют членам семьи. В этой семье:

а) две дочки и один сын; б) отцу соответствует дорожка 1; в) матери соответствует дорожка 2; г) дочери соответствует дорожка 3; д) сыну соответствует дорожка 5. 23. Пируватдегидрогеназный комплекс обеспечивает декарбоксилирование пировиноградной кислоты (пирувата) с образованием ацетил-КоА. Это комплекс состоит из трех ферментов: пируватдегидрогеназы, дигидролипоилтрансацетилазы и дигидролипоилдегидрогеназы. Какие коферменты необходимы для работы этого комплекса? а) пиридоксальфосфат; б) биотин; в) фолиевая кислота; г) кофермент Q; д) тиаминпирофосфат.

19

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

20

24. Известно, что многие археи могут обитать в экстремальных условиях, в частности, при очень высоких температурах. В связи с этим их плазматические мембраны построены из липидов, которые значительно отличаются от липидов, из которых построены плазматические мембраны клеток большинства бактерий и эукариот.

Рис.1 Мембранный липид бактерий и эукариот

Рис.2 Мембранный липид архей Внимательно рассмотрите приведенные выше рисунки и ответьте, являются ли приведенные утверждения верными или неверными: а) гидрофильные «головки» мембранных липидов в обоих случаях построены на основе глицерина; б) гидрофобные компоненты мембранных липидов в обоих случаях связаны с компонентами полярных головок сложноэфирными связями. в) структура мембраны в обоих случаях представляет собой классический липидный бислой; г) приведенные на рисунках липиды в обоих случаях можно отнести к фосфолипидам; д) липиды мембран архей относятся к изопреноидам.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

21

25. В эксперименте на изолированном гигантском аксоне кальмара исследователь регистрирует величину потенциала покоя. После этого он добавляет в перфузионную жидкость блокатор натриевых каналов тетродотоксин (формула дана ниже).

К каким последствиям это приведет? а) снизится потенциал покоя; б) повысится потенциал покоя; в) снизится потенциал действия; г) повысится потенциал действия; д) уменьшится период рефрактерности. 26.

Термогенез в митохондриях — это процесс, при котором митохондрии производят тепло за счет окислительного фосфорилирования. Данные реакции играют важную роль в поддержании гомеостаза тела, особенно при экстремальных температурах окружающей среды. Укажите верные и неверные утверждения об этом процессе: а) термогенез в митохондриях осуществляется за счет работы белка термогенина (UCP1), расположенного во внутренней митохондриальной мембране и использующего протонный градиент для выделения тепла; б) источником термогенеза может являться работа креатинового цикла, в котором креатин фосфорилируется креатинкиназой, выделяющей тепло; в) в белой жировой ткани млекопитающих происходит активный термогенез в митохондриях; г) Активация термогенеза в митохондриях может происходить под влиянием холода, гормонов щитовидной железы, адреналина и норадреналина; д) Увеличение термогенеза в митохондриях может способствовать снижению веса, поскольку этот процесс требует значительного количества энергии, которое может быть получено за счет окисления жиров и углеводов.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

22

27. ДНК-связывающие домены — домены белков, специфически узнающие ДНК, то есть селективно связывающие определенные последовательности нуклеотидов. К ДНК-связывающим доменам, например, относятся гомеодомены. На рисунках показано взаимодействие гомеодомена с ДНК. Слева — структура из базы данных Protein Data Bank, справа — схематичное изображение: цилиндрами показаны альфа-спирали белка, а ломаные линии обозначают боковые цепи аминокислот или участки полипептида без вторичной структуры. Известно, что спираль 1 состоит из 13 аминокислотных остатков.

Выберите верные утверждения: а) Гомеодомен связывается с большой бороздкой ДНК специфически; б) Гомеодомен связывается с малой бороздкой ДНК неспецифически; в) Показанные на третьей альфа-спирали остатки могут иметь порядковые номера Глн 45, Иле 47 Асп 48; г) Показанные на третьей альфа-спирали остатки могут иметь порядковые номера Иле 45, Глн 48, Асп 49; д) Делеция участка, кодирующего спираль 2, не приведет к потере функции специфического узнавания ДНК гомеодоменом.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

23

28. Вопрос о том, равномерен ли темп (скорость) эволюции является одним из ключевых для эволюционной биологии. Оценки молекулярных генетиков, предсказывают, что эволюция должна быть равномерной (градуалистической). Палеонтологические данные часто свидетельствуют о том, что эволюция имеет высокую скорость при формировании видов, а затем сильно замедляется: наступает эволюционный стазис. Второй тип темпа эволюции называют пунктуалистическим.

Выберите верные утверждения о темпах эволюции: а) накопление нейтральных мутаций, вероятнее всего, будет соответствовать градуалистическому темпу эволюции; б) накопление синонимичных однонуклеотидных замен в белках соответствует филогенетическому дереву в сценарии 1; в) филогенетическое дерево в сценарии 1 соответствует пунктуалистической эволюции; г) кембрийский взрыв – один из редких примеров градуалистической эволюции, который можно обнаружить в палеонтологической летописи; д) в консервативных генах, например, цитохромоксидазе 1 не наблюдается ни один из вариантов эволюции, так как все возникающие мутации в этом белке отсеиваются отбором. 29. Кембрийский взрыв – это резкое увеличение количества ископаемых отложений в ископаемой летописи, произошедшее на границе докембрия и фанерозоя. Из перечисленных событий в это время произошло: а) массовое появление хищных животных, которые питались другими многоклеточными животными, а не соскребали бактериальные маты; б) по-видимому, первое появление животных с радулой; в) выход первых животных на сушу из океанов; г) формирование зарывающихся в грунт животных, которые строили трубки; д) появление в палеонтологической летописи представителей большинства современных типов животных.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

24

30. Адаптивный ландшафт – это графический способ отображения приспособленности определенного генотипа (генофонда), впервые предложенный Сьюэллом Райтом в 1931 году. Высоты пиков на адаптивном ландшафте соответствуют локальным или глобальным максимумам приспособленности. В недавнем исследовании четырех близких видов ящериц рода Anolis построили адаптивный ландшафт для фенотипов животных. При этом сначала у групп ящериц разных видов измерили множество морфологических признаков, а затем провели анализ главных компонент.

Полученную поверхность, задаваемую компонентами, рассматривали как пространство возможных фенотипов: а) движение вниз по ландшафту приспособленности (от пиков к впадинам) может быть обусловлено мутационным процессом и дрейфом генов; б) образование гибридов у ящериц маловероятно, так как гибридный вид скорее всего попадет в жѐлоб на адаптивном ландшафте; в) движение по адаптивному ландшафту может быть обусловлено только естественный отбором и отражает процесс адаптации видов к среде обитания; г) адаптивный ландшафт не меняется со временем, то есть является константой, а меняется лишь приспособленность и положение популяций на нѐм; д) разные виды ящериц занимают различные пики приспособленностей на адаптивном ландшафте, а значит адаптированы к своим экологическим нишам наилучшим образом.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

25

Часть 3. Вам предлагаются тестовые задания с множественными вариантами ответа (от 0 до 5), в формате Международной биологической олимпиады. В заданиях содержатся все данные, которые наряду с базовыми знаниями необходимы и достаточны для установления верного ответа. Индексы верных ответов (В) и неверных ответов (Н) отметьте в матрице знаком «Х». Максимальное количество баллов, которое можно набрать – 70 (по 5 баллов за 14 тестовых заданий). При оценивании будет использована прогрессивная шкала оценивания. Подсчет очков за один вопрос: Если все пять ваших ответов будут правильными, то вы получите 5 баллов. Если только четыре ответа будут правильными, то вы получите 3 балла. Если только три ответа будут правильными, то вы получите 2 балла. Если только два ответа будут правильными, то вы получите 1 балл. Если правильными будут менее двух ответов, то вы ничего не получите (0 б.). Образец заполнения матрицы («ПО» и «Бал.» заполняется жюри при проверке!): № ? а б в г д Х Х Х В … Х Н Х

ПО

Бал.

1. Микромицет Ashbya gossypii является основным продуцентом рибофлавина в промышленной биотехнологии. Представьте, что вам необходимо получить улучшенный штамм из природного микромицета с помощью современных технологий геномного редактирования. Рассмотрите схему метаболических путей, связанных с синтезом рибофлавина, и выберите гены, которые целесообразно гиперэкспрессировать с целью увеличения выхода целевого продукта.

Укажите в Листе Ответов, по каждой позиции Верно (В) или Неверно (Н): А) ICL1; Б) BAS2; В) SHM2; Г) гены ферментов пентозо-фосфатного пути; Д) гены ферментов биосинтеза пиримидинов.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

26

2. Ниже приведен рисунок, изображающий поперечный срез органа растения.

Рассмотрев рисунок, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) У данного растения имеются ребра жесткости, состоящие из клеток, стенки которых инкрустированы оксидом кремния. Б) Это поперечный срез стебля. В) этот орган покрыт ризодермой. Г) У этого растения имеется уголковая колленхима, которая располагается сразу под эпидермой. Д) Это абстракция, нарисованная нейросетью. 3. Во многих семействах растений обнаружены виды, прорастающие лишь после лесного пожара. Каррикины – это компоненты дыма, появляющиеся при горении древесины и вызывающие прорастание у таких растений. Разнообразие семейств, где есть представители, способные прорастать в ответ на каррикины, натолкнуло исследователей на мысль о том, что они воздействуют на рецептор распространѐнных у всех растений гормонов. Взгляд учѐных пал на стриголактоны – гормоны, способные вызывать прорастание семян паразитических растений, участвующих в регуляции микоризообразования, регулирующих апикальное доминирование, архитектуру корня и др. Ниже приведены структуры стриголактона оробанхола и каррикина KAR1 (по Waters & Nelson, 2022).

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

27

Тем не менее, вскоре выяснилось, что каррикины и стриголактоны имеют разные рецепторы (KAI2 и D14, или DWARF14, соответственно), которые, однако, имеют общую эволюционную историю и могут быть объединены в единое семейство KAI2-D14 (по Waters et al., 2013 с изменениями). Представители этого семейства имеются у харовых водорослей и высших растений, в то время как у зелѐных водорослей они обнаружены не были. Рисунки, демонстрирующие системы рецепции каррикинов и стриголактонов и филогенез последовательностей генов KAI2, D14 и схожего белка DLK2, представлены ниже.

Основываясь на собственных знаниях и информации, представленной в задании, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений о каррикинах Верным (В) или Неверным (Н). А) Рецептор каррикинов является Е3-компонентом убиквитинлигазного комплекса, то есть отвечает за узнавание субстрата, который будет полиубиквитинилирован с дальнейшим разрушением в протеасоме. Б) Каррикины, вероятно, способны запускать выход семян из состояния физиологического покоя, воздействуя на рецептор стриголактонов благодаря схожести их химических мотивов. В) Помимо растений, требующих для прорастания лесного пожара, в ответ на каррикины могут прорастать и другие растения, например, Arabidopsis thaliana. Г) Наличие у бактерий ортолога KAI2-D14 однозначно свидетельствует о том, что это семейство белков могло появиться у Архепластид в ходе первичного эндосимбиоза пластид. Д) Белки KAI2 и D14 – паралоги, чья дивергенция в эволюционной истории произошла на уровне сосудистых растений.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

28

4. Перед Вами серия фотографий поверхности эпидермы разных органов у разных растений, на которых отражены степень выпуклости клеток эпидермы (i, ii, iii) и варианты микроструктуры кутикулы (o, wc, cf). В статье анализировалась сила сцепления активно передвигающихся самцов колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata) в зависимости от поверхностной структуры растений.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

29

Основываясь на собственных знаниях и информации, представленной в задании, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Увеличение степени выпуклости клеток от выпуклых (ii) к сосочковым (iii)в большинстве случаев ведет к увеличению силы сцепления. Б) При любом варианте микроструктуры кутикулы выпуклые (ii) и сосочковые (iii) клетки обеспечивают лучшее прикрепление жука к поверхности органа, нежели плоские клетки (i). В) Наличие кристаллов воска (wc) или кутикулярных складок (cf) на поверхности клеток снижают способность жука закрепляться на поверхности растения. Г) Кутикулярные складки существенно повышают силу сцепления, так как насекомое может зацепиться за поверхность растения Д) Форма клеток (степень выпуклости) не оказывает никакого влияния на силу сцепления.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

30

5. На рисунке слева дана схема, а справа – фотография, сделанная при помощи электронного микроскопа. На рисунке показан участок внутренних органов беспозвоночного животного.

Используя свои знания о строении и функционировании внутренних органов беспозвоночных животных, укажите в Листе Ответов, является ли каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) У животного с таким строением органы выделения представлены метанефридиями; Б) У животного с таким строением полость тела выстлана целотелием; В) Структура, обозначенная цифрой 3, содержит миофиламенты; Г) Структура, обозначенная цифрой 4, является местом ультрафильтрации; Д) Цифрой 1 обозначено межклеточное вещество, преимущественно состоящее из крупных молекул белков и углеводов. 6. Личинки комаров рода Хаоборус (Chaoborus) – единственные известные истинно пелагические насекомые (Рис. 1, 2). Они обитают в пресных водоемах, от лесных луж до огромных озер по всему миру и могут совершать значительные суточные вертикальные миграции, чтобы избежать выедания рыбами. Личинки регулируют свою плавучесть, обратимо изменяя объем двух пар газовых пузырей. Газовый пузырь по форме напоминает короткую и изогнутую замкнутую трубку (Рис. 3). Стенка газового пузыря состоит из одного слоя клеток, изнутри пузырь выстлан кутикулой. Состав газа, заполняющего пузырь, идентичен смеси газов, растворенных в воде. В стенке газовых пузырей выявлен резилин – белок, обладающий высокоэластичными свойствами и часто встречающийся в кутикуле членистоногих. Расправляясь после сжатия, резилин отдает до 97% накопленной энергии, превосходя по этому показателю эластин млекопитающих (до 90%) и лучшие марки резины (до 80%). Упругие свойства резилина обусловлены тем, что полипептидная цепь белка произвольно скручена за счет многочисленных ди- и тритирозиновых мостиков. Резилин сжимается и расправляется изометрически во всех измерениях.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

31

Для изучения механизма изменения объема газовых пузырей у личинок хаоборуса провели серию экспериментов. Эксперимент 1. Изолированные газовые пузыри помещали в капли искусственной гемолимфы (ИГ) – буферных растворов с тем или иным известным показателем рН; после достижения равновесного объема пузыря фиксировали по фотографиям его форму и размеры в двух различных проекциях (Рис. 3). Эксперимент 2. Изолированный газовый пузырь помещали в каплю искусственной гемолимфы (ИГ), куда добавляли FCCP либо ДМСО. В качестве контроля газовые пузыри оставляли в ИГ без добавления дополнительных реактивов. FCCP ‒ карбонилцианид-4-(трифторметокси)фенилгидразон: протонный ионофор, делает мембраны проницаемыми для протонов; ДМСО (диметисульфоксид): полярный апротонный растворитель (Рис. 5). Эксперимент 3. Интактным личинкам вводили в полость тела раствор бафиломицина до итоговой концентрации его в гемолимфе около 50 мМ; личинкам контрольной группы вводили равный объем ИГ без бафиломицина. Бафиломицин ‒ специфический ингибитор H+-АТФазы вакуолярного типа (V-АТФазы), протонного насоса, широко распространенного у эукариот (Рис. 6). Эксперимент 4. Задние воздушные мешки вырезали, поместили в капиллярные трубки квадратного сечения и промывали ИГ в течение 120 мин. Затем трубки начали промывать ИГ, содержащей 1 мМ бафиломицина. Контролем служили такие же препараты воздушных мешков тех же самых личинок, промывавшиеся в капиллярных трубках чистой ИГ в течение всего эксперимента (Рис. 7).

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

32

Исходя из информации, представленной на рисунках и в тексте, установите, является ли каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Положительная плавучесть личинок достигается за счет выделения СО2 в пузыри до тех пор, пока давление в пузырях не превысит гидростатическое давление на данной глубине. Б) Резилин в стенках пузыря совершает механическую работу в ответ на изменение рН. В) В кутикуле воздушных мешков богатые резилином участки (условно помеченные голубым цветом) расположены в соответствии со схемой 3 на Рис. 4. Г) При нарушении работы V-АТФазы плавучесть личинки увеличится. Д) Построив калибровочный график способом, который использовали в Эксперименте 1, можно оценить рН гемолимфы у живой личинки, если ввести в полость тела FCCP и затем измерить равновесный объем газового пузыря. 7. В скелетных мышцах встречаются мышечные волокна разных типов: они отличаются друг от друга строением, физиологией и особенностями метаболизма. На микрофотографиях (1-4) мышечные волокна двух основных типов обозначены цифрами I и II. Микрофотографии получены с помощью разных гистохимических методов: микрофотография 1a – гистохимическая реакция на АТФазную активность при pH=4.3; микрофотография 1б – гистохимическая реакция на АТФазную активность при pH=9.4; микрофотография 2 – гистохимическая реакция на НАД-тетразолийредуктазу (NADH-TR); микрофотография 3 – ШИК-реакция (реактив Шиффа-йодная кислота, Periodic Acid – Schiff reaction); микрофотография 4 – окраска маслянистым О-красным (Oil red O), красителем, используемым для окрашивания нейтральных триглицеридов и липидов.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

33

Изучите микрофотографии и укажите в Листе Ответов, является ли каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) С помощью гистохимических методов можно дифференцировать мышечные волокна разного типа. Б) Разные типы мышечных волокон могут присутствовать в составе одной и той же скелетной мышцы. В) Мышечные волокна II типа сохраняют свою активность в широком диапазоне значений pH и могут сокращаться длительное время без признаков утомления. Г) Мышечные волокна II типа – это волокна с высоким уровнем окислительного метаболизма. Д) По сравнению с волокнами I типа, волокна II типа содержат больше митохондрий, и активно используют липиды для получения энергии. 8. Перед вами фотографии эмбриональных гонад мыши, окрашенных методом in situ гибридизации на стадии E13.5 и фотографии неокрашенных гонад на стадии E14.5. Данный метод позволяет визуализировать определенные последовательности ДНК или РНК.

Рассмотрите представленные рисунки и укажите в Листе Ответов, является ли каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Stra8 – маркер специфичный для женских гонад, а Cyp26b1 – для мужских; Б) Stra8 – проапоптотический ген, а Cyp26b1 – антиапоптотический, поэтому мужская гонада больше женской; В) Образцы под знаком вопроса – орган, проявляющий свойства семенника и яичника одновременно (овотестис); Г) Развитие гонады и выделительной системы связано в эмбриональный период. В препарате под знаком вопроса мы видим, как клетки гонады дегенерируют и развивается материал туловищной почки; Д) Гонады, как мужские, так и женские за одни сутки увеличиваются примерно в 3 раза.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

34

9. Известно, что многие организмы (как прокариоты, так и эукариоты, как одноклеточные, так и многоклеточные) обитают в разных температурных условиях: от температур ниже 0°С (морская вода в арктических и антарктических морях) до 60-80°С и выше (горячие источники и гейзеры). Кроме того, многие из них испытывают значительные сезонные и суточные колебания температуры. Таблица. Жирнокислотный состав липидов плазматической мембраны клеток Е.coli, выращиваемых при разных температурах Процент от общего количества жирных кислот 10°С 20°С 30°С 40°С Миристиновая кислота (14:0) 4 4 4 8 Пальмитиновая кислота (16:0) 18 25 29 48 Пальмитоолеиновая кислота (16:1) 26 24 23 9 Олеиновая кислота (18:1) 38 34 30 12 Гидроксимиристиновая кислота (14:0) 13 10 10 8 Другие (минорные) жирные кислоты 1 3 4 15 Соотношение ненасыщенных и насыщенных жирных кислот (без учета 1,78 1,38 1,13 0,27 минорных жирных кислот) Внимательно рассмотрите Таблицу и укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Изменение состава жирных кислот мембранных липидов при изменении температуры необходимо для поддержания микровязкости плазматической мембраны бактериальной клетки на определенном уровне в широком диапазоне температур. Б) Определенная микровязкость плазматической мембраны необходима для нормального функционирования интегральных мембранных белков (насосов, каналов, переносчиков, рецепторов и т.д.), работа которых сопряжена со значительными изменениями конформации их молекул. В) Температура плавления ненасыщенных жирных кислот всегда ниже температуры плавления насыщенных жирных кислот с тем же числом углеродных атомов. Г) Из приведенных в Таблице жирных кислот минимальную температуру плавления имеет олеиновая кислота. Д) Минорные жирные кислоты не вносят значительного вклада в поддержание определенной микровязкости плазматической мембраны бактерий при разных температурах.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

35

10. Рассмотрите схему гибридного дисгенеза у дрозофилы. На ней показаны два реципрокных скрещивания между мухами из М и Р линий. У мух из Р линии есть транспозон Р-элемент, размножение которого находится под контролем цитоплазматических РНК-белковых комплексов. У гибридов от первого скрещивания в цитоплазме яйцеклетки таких комплексов нет, поэтому Р-элементы бесконтрольно распространяются по геному.

Основываясь на собственных знаниях и информации, представленной в задании, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Все потомки от второго скрещивания будут иметь Р-элементы. Б) В обоих скрещиваниях рождаются только самки. В) Стерильность потомства наступает из-за множества хромосомных перестроек после межхромосомной рекомбинации по новым Р-элементам в мейозе. Г) Контроль над Р-элементами происходит по механизму РНК-интерференции. Д) Среди потомков от первого скрещивания стерильными будут только самки, потому что самцов нет кроссинговера.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

36

11. 6SРНК служит глобальным регулятором экспрессии большинства генов бактерии. На рисунке — наложение структуры, которую принимает промоторная область ДНК во время инициации транскрипции, и структуры 6SРНК в комплексе с РНК-полимеразой (фрагмент 6SРНК показан точками для улучшения наглядности). Сигма-70 — субъединица РНК-полимеразы, которая узнает промоторы большинства генов.

Основываясь на собственных знаниях и информации, представленной в задании, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Регуляция экспрессии с помощью 6SРНК основана на комплементарном взаимодействии 6SРНК c промоторной областью ДНК; Б) Регуляция экспрессии с помощью 6SРНК осуществляется за счет терминации транскрипции; В) Замена участка 6SРНК, отмеченного красной скобкой, на последовательность, полностью комплементарной участку, показанному шариками, приведет к усилению репрессии; Г) Промоторы генов, экспрессия которых падает при повышении содержания 6SРНК, узнаются иной сигма-субъединицей РНК-полимеразы (не сигма-70); Д) В культуре бактерий, вышедшей на стационарную фазу роста, накапливается 6SРНК.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

37

12. На рисунке изображены некоторые аспекты митохондриального метаболизма печеночного сосальщика. Мы зашифровали три соединения буквами X, Y и W. Мы также отметили некоторые реакции цифрами от 1 до 4. Pi соответствует остатку фосфорной кислоты.

Укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Реакции 1 и 3 требуют один и тот же кофактор (биотин), участвующий в переносе карбоксильной группы из углекислого газа. Б) Реакция 2 протекает с образованием свободных радикалов. В) Соединение W является зеркальным изомером своего биосинтетического предшественника. Г) Перенос электронов на NAD+ от FADH2 в рамках реакции 4 протекает с участием тиаминпирофосфата. Д) Соединение X является интермедиатом цикла Кребса.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

38

13. Одной из проблем сборок геномов (получения последовательностей геномов за счет объединения прочтений, полученных при секвенировании ДНК) – это некорректная сборка гомологичных генов. В идеале в геномной сборке должен содержаться ген, полученный с одной хромосомы и одной хроматиды, в то время как остальные варианты этого гена могут быть представлены в виде мутаций по отношению к референсному варианту. Если у гена в геноме имеются паралоги, то в сборке должна присутствовать ровно один вариант каждого паралога.

Рассмотрите варианты полученных сборок генома и укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) Полногеномные дупликации приводят к упрощению сборки, так как появляется больше похожих генов, а значит при сборке одной копии гена остальные можно восстановить исходя из нее. Б) Наиболее адекватная сборка генома организма представленного в задании показана в сценарии “сборка 3”. В) Высокая гетерозиготность (среднее различие между аллелями в одном генотипе, выраженное в процентах) может существенно осложнить сборку и приводит к ошибкам, продемонстрированным в сценарии “сборка 1”. Г) Недавние дупликации генов обычно плохо детектируются при сборке за счет низкой дивергенции последовательностей генов-паралогов (сборка 3). Д) Чем древнее дупликация генов, тем сложнее отличить дуплицированные гены паралоги от аллелей.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

39

14. Эффект (положительный, отрицательный или нейтральный), который мутация может оказать на организм зависит не только от природы самой мутации, но от генетического окружения, в котором она возникла. Чтобы измерить, как изменяется влияние мутаций на приспособленность провели анализ мутаций, возникающих у кишечной палочки (E. coli) в долговременном эволюционном эксперименте. Для этого измерили, какое влияние на приспособленность оказывают мутации, которые возникают в предковой популяции (Anc), популяции спустя 2000 и 15000 поколений эволюции (2K и 15K). На графике А показан относительный эффект всех мутаций, возникающих в разных поколениях. На графике Б показаны распределение эффектов от положительных мутаций в разных поколениях. На графике В показано, как изменяется приспособленность мутаций в зависимости от того, в каком генетическом окружении она сформировалась (цвет линий показывает то, в каком поколении мутация закрепилась в эксперименте):

Основываясь на собственных знаниях и информации, представленной в задании, укажите в Листе Ответов, является каждое из следующих утверждений Верным (В) или Неверным (Н). А) На протяжении 15 тысяч поколений эффект от большинства мутаций остаѐтся неизменным. Б) Большинство мутаций, обеспечивающих положительный эффект в предковой популяции оказываются нейтральными или слабо вредными к 2000 поколению. В) Из-за снижения доли количества полезных мутаций по мере эволюции приспособленность кишечной палочки снижается. Г) Изменение характера мутации в зависимости от поколения, в котором эта мутация возникает (график В) может объясняться эпистазом, то есть влиянием генов окружения на эффект мутации. Д) Доля мутаций, которые могут существенно повысить приспособленность постепенно снижается по мере адаптации кишечной палочки, так как в процессе эволюции у неѐ постепенно фиксируются мутации, которые в целом повышают приспособленность популяции.

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

40

Часть 4. Вам предлагаются тестовые задания, требующие установления соответствия. Максимальное количество баллов, которое можно набрать – 52,5. Заполните матрицы ответов в соответствии с требованиями заданий. 1. [3 балла] Соотнесите широко известные заболевания (А–З, подходят не все) с изображениями вызывающих их организмов (1–6):

Заболевание: А) Язва желудка; Б) Сибирская язва; В) Эхинококкоз; Г) Лихорадка Эбола; Д) Стригущий лишай; Е) Опоясывающий лишай; Ж) Бешенство; З) Ботулизм. Организм: Заболевание:

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

41

2. [2 балла] Коробочка – сборное название для большого разнообразия ценокарпных вскрывающихся (иногда утративших способность к вскрыванию) сухих плодов, развивающихся как из верхней, так и из нижней завязи. Обычно они бывают многосеменными, реже односеменными. Установите соответствие между цветковыми растениями (1–4) и типом коробочки по морфогенетической классификации (А-Д):

1) Безвременник осенний (Colchicum autumnale)

2) Мак снотворный (Papaver somniferum)

3) Первоцвет весенний (Primula veris)

4) Чистотел обыкновенный (Chelidonium majus)

Тип коробочки А) лизикарпная коробочка; Б) паракарпная локулицидная коробочка; В) паракарпная септицидная коробочка; Г) синкарпная локулицидная коробочка; Д) синкарпная септицидная коробочка. Растение Тип коробочки

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

3. [3 балла] На рисунке изображена схема простой поры между двумя клетками высшего растения. Укажите соответствие указанных на схеме структур (1 – 6) и их называний (А – Е): Названия структур: А - поровый канал Б - поровая мембрана В - плазмодесма Г - срединная пластинка Д - первичная клеточная стенка Е - вторичная клеточная стенка

Структура

Название 4. [3,5 балла] Ниже представлены различные вещества, не синтезируемые растениями, но способные либо непосредственно связываться с рецепторами к соответствующим гормонам, либо превращаться в растительный гормон. Сопоставьте структуры веществ (1–7) с названиями гормонов (А–З), с чьими рецепторами могут взаимодействовать эти вещества или в которые они превращаются в растении.

Гормоны: А. Ауксины Б. Цитокинины В. Гиббереллины Г. Этилен

Д. Абсцизины Е. Брассиностероиды Ж. Стриголактоны З. Жасмонаты

42

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

Структура

Группа гормонов 5. [2,5 балла] Перед вами схемы строения аппарата для движения у разных организмов (положение на клетке не учитывать). Соотнесите организмы (1-5) и их структуры для движения (А–Д), если структура отсутствует, то ставить знак «Х». Организмы: 1) грамотрицательная бактерия 2) грамположительная бактерия; 3) архея; 4) гриб; 5) инфузория.

43

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

Организмы

44

Схема 6.

[5 баллов]: Методы рентгенографии и рентгеновской компьютерной томографии и микротомографии позволяют изучать внутреннее строение оптически непрозрачных структур без повреждения образцов.

Соотнесите рентгеновские изображения твѐрдых структур (1-10) и таксоны (АЖ), представителям которых эти структуры принадлежат.

Таксоны: А) брюхоногие моллюски (класс Gastropoda); Б) головоногие моллюски (класс Cephalopoda, подкласс Ammonoidea); В) головоногие моллюски (класс Cephalopoda, подкласс Nautiloidea); Г) двустворчатые моллюски (класс Bivalvia); Д) плеченогие (тип Brachiopoda); Е) фораминиферы (тип Foraminifera); Ж) другие таксоны. Изображения Таксоны

10

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

45

7. [3,5 балла]: На рисунке приведен общий план строения сердечной зоны брюхоногого моллюска. Соотнесите структуру (1-7) с еѐ функцией (А-Ж). Структуры обозначены на рисунке цифрами:

Функции: А) ультрафильтрация; Б) регуляция фильтрации; В) вторичное всасывание; Г) накопление первичной мочи; Д) создание тока жидкости; Е) выведение вторичной мочи; Ж) создание кровяного давления.

Структура Функция

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

46

8. [3,5 балла]: Известно, что у человека зрение играет наиболее важную роль для получения информации о внешнем мире. Нарушения зрения существенно снижают качество жизни человека, поэтому своевременно оказанная медицинская помощь очень важна. Представьте, что Вы офтальмолог, и к Вам на прием пришли 7 пациентов с разными проблемами. Установите соответствие между симптомами каждого из пациентов (1-7) и возможной причиной нарушения зрения (А-К). Обратите внимание, каждой цифре должна соответствовать только одна буква. Симптомы:

Причины нарушения зрения:

1) Пациент не видит в сумерках. В дневное время и при искусственном освещении зрительные функции не нарушены;

А) Повреждение среднего мозга; Б) Нарушение оттока внутриглазной жидкости;

2) Пациент не способен узнавать лица знакомых В) Нарушение работы сфинктера и и известных людей, но может описать любые дилататора зрачка; другие детали изображения; Г) Увеличенное в длину глазное 3) Пациент не различает красный и зеленый яблоко; цвета; Д) Недостаточное выделение 4) У пациента снижена острота зрения как при тиреотропного гормона; рассматривании объектов вдали, так и при Е) Мутация в Х хромосоме; рассматривании объектов вблизи. Цвета кажутся тусклыми и блеклыми. Появляются Ж) Недостаток витамина А в пище; блики, пятна и ореолы; З) Уменьшение способности хрусталика 5) У пациента периферическое поле зрения изменять кривизну; концентрически сужено до 15° и менее от точки И) Помутнение хрусталика; фиксации, при офтальмоскопии видны углубления на диске зрительного нерва; К) Повреждение нижневисочной коры головного мозга. 6) Пациент может ясно видеть до определѐнного расстояния, но объекты, расположенные за пределами этого расстояния (более удаленные), кажутся ему размытыми; 7) Пациент в возрасте 60 лет плохо видит объекты, расположенные вблизи. Объекты, расположенные вдали, видит лучше.

Симптомы Причины нарушения

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

47

9. [2,5 балла]: Перед вами схематическое изображение эмбриона человека на 7 сутки развития. Соотнесите представленные на рисунке структуры (1-5) с их названиями и функциями (А-Д). Обратите внимание, каждой цифре должна соответствовать только одна буква.

Названия и функции: А) амнион – оболочка, окружающая и защищающая эмбрион эпибласт – вносит вклад в собственно эмбрион; Б) внутренняя клеточная масса – небольшая группа клеток в бластоцисте млекопитающего, которая в конечном счете разовьется в собственно эмбрион и связанные с ним желточный мешок, аллантоис и амнион гипобласт – сформирует внутреннюю оболочку желточного мешка; это внезародышевый слой, который не войдет в состав собственно эмбриона; В) гипобласт, сформирует внутреннюю оболочку желточного мешка. Это внезародышевый слой, который не войдет в состав собственно эмбриона; Г) синцитиотрофобласт – структура из многоядерных клеток, способствующая закреплению эмбриона в стенке матки путем разрушения ее ткани; Д) цитотрофобласт – внезародышевый эпителий млекопитающих, прикрепляется к эндометрию матки с помощью молекул адгезии; Е) эндометрий матки – формирует материнскую часть плаценты; Ж) эпибласт – вносит вклад в собственно эмбрион. Структуры Названия и функции

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

48

10. [3 балла] Регуляция развития кругов цветка регулируется хорошо известной АВС-моделью, представленной на рисунке ниже. Соотнесите мутации по генам АВС и фенотипы мутантов.

Фенотип: 1) отсутствуют только тычинки 2) отсутствуют только плодолистики 3) отсутствуют чашелистики и лепестки 4) отсутствуют только лепестки 5) отсутствуют тычинки и лепестки 6) отсутствуют тычинки и плодолистики Фенотип Мутации

Класс мутации: А) потеря функции А генов Б) потеря функции В генов В) потеря функции С генов Г) уменьшение зоны работы А генов Д) уменьшение зоны работы В генов Е) увеличение зоны работы В генов 3

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

49

11. [2 балла] Рассмотрите строение 4 внутриклеточных посредников (мессенджеров) и назовите эти молекулы.

Название: 1) циклоаденозинмонофосфат (цАМФ) 2) циклогуанозинмонофосфат (цГМФ) 3) инозитолтрисфосфат (IP3) 4) диацилглицерол (DAG) Название

Формула 12. [3 балла] Соотнесите вирусы человека и типы их геномов: Вирус: 1) коронавирус SARS-CoV-2 2) аденовирус Ad5 3) аденоассоциированный вирус AAV2 4) ВИЧ 5) вирус гриппа А 6) вирус гепатита В Вирус Геном

Геном: А) двунитевая ДНК Б) однонитевая ДНК В) однонитевая "+" РНК Г) несколько однонитевых "–" РНК Д) "полуторанитевая" кольцевая ДНК Е) в вирионе РНК, в клетке ДНК 3

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

50

13. [2,5 балла] Соотнесите названия нейромедиаторов и их функциональную роль в человеческой физиологии Нейромедиатор: 1) ацетилхолин 2) дофамин 3) глутамат 4) ГАМК 5) серотонин

Нейромедиатор

Его роль: А) Основной тормозной нейромедиатор в зрелой ЦНС Б) Основной возбуждающий нейромедиатор, участвующий в обучении и памяти В) Основной нейромедиатор парасимпатической системы Г) Участвует в регуляции настроения, сна, аппетита и болевой чувствительности Д) Участвует в регуляции мотивации, эмоций, когнитивных способностей

Роль 14. [2,5 балла] Выберите верное сочетание частот аллелей и частот фенотипов в популяции, если наблюдаются полное доминирование и выполнение закона ХардиВайнберга. Частоты аллелей: 1) р(а) = 40%, ген Х-сцеплен 2) р(а) = 40%, ген Y-сцеплен 3) р(а) = 40%, ген аутосомен 4) р(а) = 60%, ген аутосомен 5) р(а) = 80%, ген в митоходриальной ДНК

Частоты аллелей Частоты фенотипов

Частоты фенотипов: А) 16% рецессивный, 84% доминантный Б) 20% рецессивный, 80% доминантный В) 28% рецессивный, 72% доминантный Г) 36% рецессивный, 64% доминантный Д) 80% рецессивный, 20% доминантны 2

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

51

15. [4 балла] Известно, что в клетках эукариот ионные каналы присутствуют как в плазматической мембране, так и в мембранах многих внутриклеточных органоидов. Установите соответствие между ионными каналами (1–8) и теми клеточными структурами, в которых они находятся (А–В). Ионный канал: 1) аквапорин (канал для воды, AQP) 2) двупоровый Са-канал (TPC) 3) механочувствительный канал Piezo 4) муколипиновый TRP-канал (TRPML) 5) никотиновый ацетилхолиновый рецептор (nAChR) 6) потенциал-чувствительный Na-канал (Nav) 7) рецептор инозитолтрисфосфата (IP3R) 8) рианодиновый рецептор (RyR)

Расположение: А) лизосомы; Б) плазматическая мембрана; В) эндоплазматический ретикулум.

Канал

Расположение 16. [5 баллов] В таблице перечислены взаимодействия между остатками аминокислот активных центров нескольких аминоацил-тРНК синтетаз (АРСаз) и боковыми цепями аминокислот, которые фермент присоединяет к тРНК. Также вам даны формулы некоторых протеиногенных аминокислот (А–З, с избытком) и названия аминокислот (с избытком).

Названия аминокислот: D, аспарагиновая кислота N, аспарагин Y, тирозин U, селеноцистеин G, глицин

К, лизин L, лейцин С, цистеин F, фенилаланин P, пролин

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

52

Сопоставьте описания взаимодействий в активных центрах АРСаз, включающие упоминание задействованных аминокислотных остатков фермента, с формулами аминокислот (А–З) и укажите однобуквенное название для каждой выбранной аминокислоты. В каждой ячейке может быть только одна буква. Номер АРСаза образует с боковой цепью аминокислоты:

2 3

• солевой мостик (ионную связь) отрицательно заряженным остатком аминокислоты; • гидрофобные взаимодействия несколькими неполярными аминокислотными остатками. • водородные связи несколькими остатками полярных аминокислот. • гидрофобные взаимодействия несколькими остатками неполярных аминокислот. • стэкинг-взаимодействие (перекрывание π-орбиталей) остатком ароматической аминокислоты; • гидрофобные взаимодействия несколькими остатками неполярных аминокислот; • водородную связь остатком полярной аминокислоты. • солевой мостик (ионную связь) положительно заряженным остатком аминокислоты; • водородную связь остатком полярной аминокислоты.

Формула аминокислоты

Название аминокислоты

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

53

Часть 5. Вам предлагаются расчетные задачи в формате Международной биологической олимпиады. В условиях задач содержатся все данные, которые наряду с базовыми знаниями будут необходимы и достаточны для установления верного ответа. Максимальное количество баллов, которое можно набрать – 15. 1. [4 балла] На одном из последних этапов биосинтеза жасминовой кислоты в пероксисоме из цис-оксофитодиеновой кислоты (cis-(+)-OPDA, см. рис.) образовалось 27 мкмоль НАДН.

Часть 1.1. [2 балла] Сколько мкмоль жасмоната ((+)-7-iso-jasmonic acid, см. рис) синтезировалось? Реакция гидрирования двойной связи в молекуле cis-(+)-OPDA осуществляется с затратой 1 молекулы НАДФН и в балансе НАДН не учитывается. Ответ

мкмоль жасмоната

Часть 1.2. [2 балла] Напишите брутто-формулу (в таблицу ниже) жирной кислоты, из которой непосредственно может синтезироваться cis-(+)-OPDA. Учтите, что для формирования циклической структуры используется одна двойная связь. Ответ

формула молекулы

2. [2 балла]: Ядрышковый организатор – локус генов, кодирующих синтез рибосомальных РНК, они расположены в области вторичных перетяжек хромосом. Иными словами, это участки хромосом, на основе которых образуется ядрышко. У человека это хромосомы 13, 14, 15, 21 и 22 пары. При сперматогенезе в стенке извитых семенных канальцев из сперматогоний образуются сперматоциты первого порядка. Основываясь на знании основных этапов сперматогенеза, рассчитайте, сколько ядрышковых организаторов в норме должен содержать каждый сперматоцит первого порядка здорового мужчины. Ответ запишите в виде целого числа. Ответ

штук

Биология, ЗЭ-2025, 11 класс

54

[3 балла] На необитаемом острове оказались две дрозофилы, сбежавшие из генетической коллекции чистых линий – белоглазая самка (рецессивная Хсцепленная мутация w) и самец с черным телом (рецессивная аутосомная мутация b). Какая доля мух будет иметь фенотип дикого типа через 10 поколений? Дрейфом генов можно пренебречь. Ответ укажите в виде процентов, округлив до целых.

3.

Ответ

% [6 баллов] Для решения многих биологических проблем биологи применяют Марковские модели. В Марковской модели несколько состояний системы разделены вероятностными переходами. Рассмотрим скрытую марковскую модель (HMM) для CpG островков в геноме человека. Для двух состояний (CpG островок или Не CpG островок) существуют вероятности перехода между собой (0.37) и вероятности остаться в том же состоянии при переходе между следующим нуклеотидом (0.63). Обратите внимание, что в зависимости от того, в каком состоянии находится модель вероятность получения нуклеотида отличается.

4.

Пусть у вас есть последовательность из нуклеотидов CGGAGC. Часть 4.1. [2 балла] Рассчитайте вероятность, что вся последовательность пришла из CpG островка. Ответ представьте в виде числа , где число X округлено до сотых, а Y до целых. Часть 4.2. [2 балла] Рассчитайте вероятность, что вся последовательность пришла не из CpG островка. Ответ представьте в виде числа , где число X округлено до сотых, а Y до целых. Часть 4.3. [2 балла] Рассчитайте двоичный логарифм отношения вероятности из Ч.4.1 к вероятности из Ч.4.2. Ответ округлите до сотых. Ответ: Ч.4.1. вероятность Ч.4.2. вероятность Ч.4.3. значение

Задания — прак.

ЗАДАНИЕ​ практического тура заключительного этапа​ ХLI Всероссийской олимпиады школьников по биологии. 2024-25 уч. год. Для человека, не знакомого с естественной историей, пребывание среди природы подобно посещению художественной галереи, заполненной удивительными произведениями искусства, 90% которых повернуты лицом к стене Томас Гексли

11 класс. БИОСИСТЕМАТИКА И ЭКОЛОГИЯ НАСЕКОМЫЕ И ИХ ЗНАКОМЫЕ Продолжительность работы – 45 минут. Максимум 50 баллов. Обратите внимание, что проверяется ТОЛЬКО ЛИСТ ОТВЕТОВ. Оборудование: стереомикроскоп со встроенным освещением, чашка Петри с объектом, препаровальные иглы, определительный ключ, программируемый калькулятор, компьютеры с подключенной базой данных The Paleobiology Database. Введение Вы плывёте на пароме по реке в центральной России. Ничего не тревожит тихий, томный и тёплый вечер. Берегов не видно, и лишь паромный фонарь мелькает впереди. Вдруг из ниоткуда к фонарю поднимается рой насекомых. Быстро взмахивая крыльями, они взмывают вверх, а затем буквально замирают, несколько секунд паря в воздухе благодаря большой паре передних крыльев и хвостовым нитям. Потом опять взлёт и падение. Опытный исследователь ни с чем не перепутает этот воздушный вальс – перед вами брачный танец подёнок. Жизненный цикл подёнок включает четыре стадии: яйцо, личинка (нимфа), субимаго и имаго. Самки откладывают яйца в воду, из которых вылупляются личинки с удлинённым телом, разделённым на голову, грудь и брюшко. Личинки имеют три пары ног с коготками, жабры на первых семи сегментах брюшка и хвостовые нити (церки и парацерки) для стабилизации при плавании. Они ведут донный образ жизни, обитая на камнях, растениях или в песке, некоторые виды роют норы или плавают в воде пресных водоемов. Личинки – важная диагностическая стадия, различающаяся морфологически у разных видов. Взрослые подёнки живут несколько часов или дней, не питаются и размножаются.

Часть 1. Что в чашке? Задание 1.1. [12 баллов] В чашке Петри на вашем рабочем столе находится личинка подёнки. Используя определительный ключ (см. Приложение 1), определите объект до рода. Впишите номера ВЫБРАННЫХ вами тез определителя в Лист ответов.

Рисунок 1. Схема строения личинки подёнки (А) и варианты строения трахейных жабр (Б). Задание 1.2. [10 баллов] Личинки подёнок чрезвычайно экологически разнообразны. Они встречаются в разных типах местообитаний в пределах водоёмов и могут занимать различные трофические уровни. Перед Вами представлено несколько видов личинок подёнок (см. рис. 2).

Рисунок 2. Разнообразие личинок подёнок Определите типы местообитаний, в которых эти личинки могут жить. Для каждой личинки (рис. 2) укажите в Листе ответов тип местообитания в виде номера из таблицы 1. Таблица 1. Экологические группы личинок подёнок. Тип местообитания 1.​ Водоёмы с сильным течением, личинка прикрепляется к камням 2.​ Водоёмы со слабым течением, личинка ползает по дну водоёма, обычно не зарываясь в ил 3.​ Морские водоёмы, личинка в течение всего жизненного цикла является планктонным организмом 4.​ Личинка роет ходы (галереи) в грунте берегов рек и ручьёв 5.​ Водоёмы со слабым течением, личинка ползает по дну и активно плавает в толще воды Задание 1.3. [2 балла] Внимательно рассмотрите личинку в чашке Петри на вашем рабочем столе. Предположите, какой тип местообитания наилучшим образом ей соответствует. В Листе ответов, укажите тип местообитания в виде номера из таблицы 1.

Часть 2. Биогеография подёнок. Возникновение и распространение подёнок по земному шару представляет неподдельный интерес палеоэнтомологов и позволяет судить о характере местообитаний и климатических изменений в разных частях света. Задание 2.1. [4 балла] Используя инструкцию по работе с палеонтологической базой данных The Paleobiology Database https://paleobiodb.org/navigator/ (см. Приложение 2), определите период, которым датированы древнейшие находки первых представителей систематической группы подёнок (Ephemeroptera), а также континент, на котором они обитали. В Листе ответов укажите период и континент в виде номера из таблицы 2.

Таблица 2. Палеонтологические периоды и континенты. Датировка древнейшей находки подёнок 1.​ Кембрий (Cambrian) 2.​ Ордовик (Ordovician) 3.​ Силур (Silurian) 4.​ Девон (Devonian) 5.​ Карбон (Carboniferous) 6.​ Пермь (Permian) 7.​ Триас (Triassic) 8.​ Юра (Jurassic) 9.​ Мел (Cretaceous) 10.​Палеоген (Paleogene)

Континент обитания древнейших подёнок 1.​ Антарктида 2.​ Южная Америка 3.​ Евразия 4.​ Африка 5.​ Лавразия 6.​ Гондвана 7.​ Паннотия 8.​ Пангея 9.​ Австралия

Задание 2.2. [10 баллов] На карте представлено видовое и родовое богатство, а также степень эндемизма подёнок в разных биогеографических зонах Земли (см. рис. 3). Выберите верные утверждения, используя представленные карты и палеонтологическую базу данных из предыдущего задания. Поставьте знак “Х” в поле ВЕРНО или НЕВЕРНО в Листе ответов.

Рисунок 3. Фаунистическое богатство (А) и эндемизм (Б) у подёнок в разных биогеографических областях. Видовое богатство представлено в виде количества видов/родов, которые встречаются в пределах определенной биогеографической зоны. На графике видового богатства тёмным цветом обозначена степень изученности определенного региона в пределах биогеографической зоны. Эндемизм измерялся на уровне родов, в скобках указано количество эндемичных родов для данной биогеографической зоны. На графике эндемизма тёмным цветом показаны области, для которых характерен наибольший эндемизм в пределах биогеографической области. PA – палеарктическая зона, NA – неарктическая зона, NT – неотропическая зона, AT – афротропическая зона, OL – индомалайская зона, AU – австралийская зона, PAC – тихоокеанская зона.

Утверждения: А. Наибольшая доля эндемичных родов описана для Австралийской зоны. Б. Одной из последних биогеографических зон, которую колонизировали подёнки, была Австралийская. В. Абиотическая катастрофа (падение астероида) на границе мела и палеогена привела к резкому снижению численности поденок. Г. В Южной Америке обитает 81 род подёнок, которые встречаются, как минимум, в еще одной биогеографической зоне. Д. Разнообразие подёнок по-видимому, снижалось сильнее под влиянием биотических факторов среды, в частности, развития цветковых растений, чем под влиянием абиотических катастроф (например, падения астероидов). Часть 3. Экология питания подёнок. Соотношение стабильных изотопов азота (14N и 15N) позволяет определить трофический уровень организма и его место в трофической сети. Обычно для сравнения используют соотношение изотопов в образце по отношению к атмосферному соотношению. Однако для примерной оценки можно сравнивать долю изотопа 15N, полученного из животных разных трофических уровней. С повышением трофического уровня у животных происходит накопление тяжёлого изотопа 15N. Задание 3.1. [4 балла] Представим, что вам известны доли изотопа 15N для растительноядных и хищных подёнок (см. табл. 3). Вы поймали несколько подёнок одного вида из ручья в деревне Хрущёво Рузского городского округа Московской области. Затем вы сделали из них гомогенат и определили содержание изотопа 15N в полученном образце. Какой из предложенных статистических тестов из Приложения 3 вы будете использовать для того, чтобы статистически обосновать трофический уровень исследуемого организма? В Листе ответов, укажите статистический тест в виде номера (1-6) из Приложения 3.

Таблица 3. Содержание изотопа 15N у подёнок с разным типом питания (в ‰)* Тип питания

Содержание 15N (в ‰)

фитофаги

3,9

хищники

27,5

* Перевод единиц: 1 ‰ = 0,1 % = 1⁄1000 = 0,001

Задание 3.2. [6 баллов] При анализе 3200 атомов азота содержание изотопа 15N составило 5,3‰. Используя выбранный критерий из задания 3.1, сравните содержание изотопа в вашей пробе с двумя значениями по отдельности и определите, с какой из групп на 5% уровне значимости можно обнаружить различие. Используйте одностороннюю альтернативную гипотезу. Для нахождения вероятностей из подсчитанной статистики критерия используйте Приложения 4 и 5. В Листе ответов укажите значения статистики теста, округлив его до второго знака после запятой, вероятность получить такое значение при верной нулевой гипотезе, а также вывод относительно нулевой гипотезы. Поправкой на множественное тестирование можно пренебречь. Задание 3.3. [2 балла] Сделайте вывод о том, к какой из двух экологических групп по типу питания относится исследуемый Вами организм. В Листе ответов напишите выбранный тип питания.

Вы хорошо поработали и попытались решить сложные задания Желаем Вам удачи!

Приложение 1. Определительный ключ для отряда подёнки (Ephemeroptera). Дихотомический ключ — это инструмент, который используется для определения и классификации организмов на основе их характерных признаков. Он представляет собой последовательность парных альтернативных утверждений (тез и антитез), которые постепенно сужают круг возможных вариантов до одного конкретного результата. На каждом этапе предлагается выбрать один из двух вариантов, который соответствует наблюдаемому признаку объекта. Например, если дихотомический ключ используется для определения животного, то первый вопрос может быть: "Объект имеет позвоночник?" Если ответ "Да", то далее спрашивают: "Объект покрыт перьями?" Если снова "Да", то это птица, а если "Нет", то можно продолжить уточнение, например: "Объект покрыт шерстью?" Если ответ положительный, то это млекопитающее. Тезы в ключе обозначены цифрами. Если теза верна, то надо переходить к следующей за ней тезе. Если теза неверна, то необходимо перейти на антитезу (номер дан в скобочках). 1 (4). Все пары трахейных жабр, кроме самой первой пары, прикрыты специальными жаберными крышечками. 2 (3). На сегментах брюшка по бокам имеется 5 боковых парных выростов, покрытых щетинками. Семейство Caenidae, род Brachycercus. 3.Выростов на брюшке нет. Хитиновая капсула голова без утолщений (трабекул). Семейство Caenidae, род Caenis. 4. Жабры не покрыты крышками, свободно расположены на брюшке или полностью отсутствуют. 5 (8) Жабры крупные, густо покрыты щетинками. 6 (7) Каждая жабра состоит из двух лепестков, плотно прилегает к брюшку со спинной стороны. Семейство Ephemeridae, род Ephemera. 7. Каждая жабра состоит из двух лепестков, однако, они не прижаты к брюшку со спинной стороны, а располагаются по бокам свободно. Семейство Potamanthidae, род Potamanthus. 8. Жабры слабо покрыты щетинками, либо не покрыты ими вовсе. 9 (12) Тело уплощенное, голова имеет округлую форму, глаза крупные, расположены на спинной (дорзальной) поверхности головы. 10 (11) Бедра ног очень хорошо развиты, коготки цепкие, на бедрах видно черное пятно. Семейство Heptageniidae, род Rhithrogena.

11. Бедра ног очень хорошо развиты, коготки цепкие, на бедрах отсутствует черное пятно. Семейство Heptageniidae, род Heptagenia. 12. Тело не уплощенное, прогонистое (длина тела многократно превышает ширину). Глаза расположены сбоку (латерально). 13 (14) На брюшке располагается 4 пары единых плоских жабр, не поделенных на филаменты (лепестки). Семейство Ephemerellidae, род Ephemerella. 14. Жабр больше 4-ех пар, обычно 6 или 7. 15 (18) Каждая жабра состоит из нескольких филаментов. Церки и парацерк по длине равны или превосходят длину тела. 16 (17) Каждая жабра состоит из 2 филаментов, каждый из которых вздут при основании. Семейство Leptophlebiidae, род Leptophlebia. 17. Каждая жабра состоит из 2 и более филаментов, каждый из которых не вздут при основании. Семейство Leptophlebiidae, род Paraleptophlebia. 18. Жабра единая и не состоит из филаментов. Углы сегментов брюшка заостренные. 19 (20) Парацерк короче, чем церки, густо покрыты плавательными щетинками. На парацерках отсутствуют пятна или членники черного цвета. Жабры плоские, округлые или овальные. Семейство Baetidae, род Baetis. 20. Парацерк такой же длины, как и церки. Первые несколько пар жабр покрыты черными точками. На церках и парацерках есть полоса ярко-черного цвета протяженностью 10-12 членников. Семейство Baetidae, род Cloeon.

Приложение 2. Инструкция по использованию палеонтологической базы данных The Paleobiology Database.

Палеонтологическая база данных собирает данные об огромном количестве находок с их точной привязкой к геологическому времени. Каждая точка на карте обозначает конкретную находку или серию находок в определенном геологическом пласте. Изначально в интерфейсе показаны все континенты с их современным положением. Поле 1 показывает геохронологическую шкалу, а также обозначает цвета точек, которые соответствуют цветам периодов и эр, выбранным международной комиссией по стратиграфии. В поле 2 можно ввести название таксона (различных рангов) для того, чтобы на карте отображались только находки, относящиеся к этому таксону. В поле 3 располагаются специальные инструменты по работе с базой данных. Знаки “+” и “–” позволяют увеличивать или уменьшать масштаб карты.

Основной интерфейс базы данных

Иконка с материком в боковом меню позволяет реконструировать положение материков и их состав в определенное геологическое время. После нажатия на кнопку база данных попросит пользователя выбрать определенный временной интервал на геохронологической шкале (поле 1).

Реконструкция суперконтинентов при помощи базы данных

Иконка с графиком позволяет реконструировать разнообразие таксона с разным шагом по времени. Разнообразие можно оценивать на уровне родов, семейств и порядков. Обратите внимание, что разнообразие реконструируется для выбранной области на карте. Если необходимо реконструировать разнообразие для всей планеты, то масштаб нужно привести к исходному (кнопка “–” в поле 3).

Реконструированное разнообразие таксона Членистоногие “Arthropoda” на уровне родов. В качестве шкалы времени используются геохронологические века (например, оценивается общее количество родов, которые относятся к группе членистоногие в фаменский век девонского периода палеозойской эры)

Приложение 3. Некоторые параметрические статистические критерии. µ – математическое ожидание, σ – стандартное отклонение генеральной совокупности, 𝑥‾ – выборочное среднее, 𝑠 – выборочное стандартное отклонение, 𝑝 – пропорция в генеральной совокупности, 𝑝‾ – выборочная пропорция, n - количество элементов в выборке. №

Оцениваемая величина

Статистика теста

𝑧=

𝑥‾ − µ

Используемое распределение

Условия применимости

Нормальное

Стандартное отклонение генеральной совокупности известно ИЛИ размер выборки (n) > 40

Нормальное

Стандартное отклонение генеральной совокупности известно ИЛИ размер выборок (n) > 40

t-распределение

Стандартное отклонение генеральной совокупности неизвестно и размер выборки (n) < 40

t-распределение

Стандартное отклонение генеральной совокупности неизвестно и размер выборок (n) < 40

Нормальное

Пропорция (доля) распределена биномиально (или приближена к этому распределению). np>10

Нормальное

Пропорции (доли) распределены биномиально (или приближена к этому распределению). 𝑛1𝑝1 > 10

σ 𝑛

µ1 − µ2

𝑥‾1 − 𝑥‾2

𝑧 =

σ1 𝑛1

𝑡=

𝑛2

𝑥‾ − µ 𝑠 𝑛

µ1 − µ2

𝑡 =

𝑥‾1 − 𝑥‾2 2

𝑠1 𝑛1

5 6

𝑝 𝑝1 − 𝑝2

𝑧 =

𝑧 =

𝑛2

𝑝‾ − 𝑝 𝑝(1−𝑝) 𝑛

𝑝‾1 − 𝑝‾2 𝑝1(1−𝑝1) 𝑛1

𝑝2(1−𝑝2) 𝑛2

и 𝑛2𝑝2 > 10

Приложение 4. Таблица стандартного нормального распределения. (значения z-статистики: в строках целые и десятые, в столбцах сотые. В ячейках таблицы вероятность получить такое значение или меньше) 0.00

-0.01

-0.02

-0.03

-0.04

-0.05

-0.06

-0.07

-0.08

-0.09

-3.4

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0003

0.0002

-3.3

0.0005

0.0005

0.0005

0.0004

0.0004

0.0004

0.0004

0.0004

0.0004

0.0003

-3.2

0.0007

0.0007

0.0006

0.0006

0.0006

0.0006

0.0006

0.0005

0.0005

0.0005

-3.1

0.0010

0.0009

0.0009

0.0009

0.0008

0.0008

0.0008

0.0008

0.0007

0.0007

-3.0

0.0013

0.0013

0.0013

0.0012

0.0012

0.0011

0.0011

0.0011

0.0010

0.0010

-2.9

0.0019

0.0018

0.0018

0.0017

0.0016

0.0016

0.0015

0.0015

0.0014

0.0014

-2.8

0.0026

0.0025

0.0024

0.0023

0.0023

0.0022

0.0021

0.0021

0.0020

0.0019

-2.7

0.0035

0.0034

0.0033

0.0032

0.0031

0.0030

0.0029

0.0028

0.0027

0.0026

-2.6

0.0047

0.0045

0.0044

0.0043

0.0041

0.0040

0.0039

0.0038

0.0037

0.0036

-2.5

0.0062

0.0060

0.0059

0.0057

0.0055

0.0054

0.0052

0.0051

0.0049

0.0048

-2.4

0.0082

0.0080

0.0078

0.0075

0.0073

0.0071

0.0069

0.0068

0.0066

0.0064

-2.3

0.0107

0.0104

0.0102

0.0099

0.0096

0.0094

0.0091

0.0089

0.0087

0.0084

-2.2

0.0139

0.0136

0.0132

0.0129

0.0125

0.0122

0.0119

0.0116

0.0113

0.0110

-2.1

0.0179

0.0174

0.0170

0.0166

0.0162

0.0158

0.0154

0.0150

0.0146

0.0143

-2.0

0.0228

0.0222

0.0217

0.0212

0.0207

0.0202

0.0197

0.0192

0.0188

0.0183

-1.9

0.0287

0.0281

0.0274

0.0268

0.0262

0.0256

0.0250

0.0244

0.0239

0.0233

-1.8

0.0359

0.0351

0.0344

0.0336

0.0329

0.0322

0.0314

0.0307

0.0301

0.0294

-1.7

0.0446

0.0436

0.0427

0.0418

0.0409

0.0401

0.0392

0.0384

0.0375

0.0367

-1.6

0.0548

0.0537

0.0526

0.0516

0.0505

0.0495

0.0485

0.0475

0.0465

0.0455

-1.5

0.0668

0.0655

0.0643

0.0630

0.0618

0.0606

0.0594

0.0582

0.0571

0.0559

-1.4

0.0808

0.0793

0.0778

0.0764

0.0749

0.0735

0.0721

0.0708

0.0694

0.0681

-1.3

0.0968

0.0951

0.0934

0.0918

0.0901

0.0885

0.0869

0.0853

0.0838

0.0823

-1.2

0.1151

0.1131

0.1112

0.1093

0.1075

0.1056

0.1038

0.1020

0.1003

0.0985

-1.1

0.1357

0.1335

0.1314

0.1292

0.1271

0.1251

0.1230

0.1210

0.1190

0.1170

-1.0

0.1587

0.1562

0.1539

0.1515

0.1492

0.1469

0.1446

0.1423

0.1401

0.1379

-0.9

0.1841

0.1814

0.1788

0.1762

0.1736

0.1711

0.1685

0.1660

0.1635

0.1611

-0.8

0.2119

0.2090

0.2061

0.2033

0.2005

0.1977

0.1949

0.1922

0.1894

0.1867

-0.7

0.2420

0.2389

0.2358

0.2327

0.2296

0.2266

0.2236

0.2206

0.2177

0.2148

-0.6

0.2743

0.2709

0.2676

0.2643

0.2611

0.2578

0.2546

0.2514

0.2483

0.2451

-0.5

0.3085

0.3050

0.3015

0.2981

0.2946

0.2912

0.2877

0.2843

0.2810

0.2776

-0.4

0.3446

0.3409

0.3372

0.3336

0.3300

0.3264

0.3228

0.3192

0.3156

0.3121

-0.3

0.3821

0.3783

0.3745

0.3707

0.3669

0.3632

0.3594

0.3557

0.3520

0.3483

-0.2

0.4207

0.4168

0.4129

0.4090

0.4052

0.4013

0.3974

0.3936

0.3897

0.3859

-0.1

0.4602

0.4562

0.4522

0.4483

0.4443

0.4404

0.4364

0.4325

0.4286

0.4247

0.0

0.5000

0.4960

0.4920

0.4880

0.4840

0.4801

0.4761

0.4721

0.4681

0.4641

Приложение 5. Таблица t-распределения. (значение t-статистики: в строках степени свободы, в столбцах значения вероятности “хвоста” распределения,. В ячейках таблицы значение t-статистики) Вероятность p df

0.25

0.2

0.15

0.1

0.05

0.025

0.02

0.01

0.005

0.0025

0.001

0.0005

1.00

1.38

1.96

3.08

6.31

12.71

15.89

31.82

63.66

127.32

318.31

636.62

0.82

1.06

1.39

1.89

2.92

4.30

4.85

6.96

9.93

14.09

22.33

31.60

0.77

0.98

1.25

1.64

2.35

3.18

3.48

4.54

5.84

7.45

10.21

12.92

0.74

0.94

1.19

1.53

2.13

2.78

3.00

3.75

4.60

5.60

7.17

8.61

0.73

0.92

1.16

1.48

2.02

2.57

2.76

3.37

4.03

4.77

5.89

6.87

0.72

0.91

1.13

1.44

1.94

2.45

2.61

3.14

3.71

4.32

5.21

5.96

0.71

0.90

1.12

1.42

1.90

2.37

2.52

3.00

3.50

4.03

4.79

5.41

0.71

0.89

1.11

1.40

1.86

2.31

2.45

2.90

3.35

3.83

4.50

5.04

0.70

0.88

1.10

1.38

1.83

2.26

2.40

2.82

3.25

3.69

4.30

4.78

10

0.70

0.88

1.09

1.37

1.81

2.23

2.36

2.76

3.17

3.58

4.14

4.59

11

0.70

0.88

1.09

1.36

1.80

2.20

2.33

2.72

3.11

3.50

4.03

4.44

12

0.69

0.87

1.08

1.36

1.78

2.18

2.30

2.68

3.06

3.43

3.93

4.32

13

0.69

0.87

1.08

1.35

1.77

2.16

2.28

2.65

3.01

3.37

3.85

4.22

14

0.69

0.87

1.08

1.34

1.76

2.15

2.26

2.62

2.98

3.33

3.79

4.14

15

0.69

0.87

1.07

1.34

1.75

2.13

2.25

2.60

2.95

3.29

3.73

4.07

16

0.69

0.86

1.07

1.34

1.75

2.12

2.23

2.58

2.92

3.25

3.69

4.01

17

0.69

0.86

1.07

1.33

1.74

2.11

2.22

2.57

2.90

3.22

3.65

3.96

18

0.69

0.86

1.07

1.33

1.73

2.10

2.21

2.55

2.88

3.20

3.61

3.92

19

0.69

0.86

1.07

1.33

1.73

2.09

2.21

2.54

2.86

3.17

3.58

3.88

20

0.69

0.86

1.06

1.32

1.73

2.09

2.20

2.53

2.85

3.15

3.55

3.85

21

0.69

0.86

1.06

1.32

1.72

2.08

2.19

2.52

2.83

3.13

3.53

3.82

22

0.69

0.86

1.06

1.32

1.72

2.07

2.18

2.51

2.82

3.12

3.50

3.79

23

0.69

0.86

1.06

1.32

1.71

2.07

2.18

2.50

2.81

3.10

3.48

3.77

24

0.69

0.86

1.06

1.32

1.71

2.06

2.17

2.49

2.80

3.09

3.47

3.75

25

0.68

0.86

1.06

1.32

1.71

2.06

2.17

2.48

2.79

3.08

3.45

3.73

26

0.68

0.86

1.06

1.31

1.71

2.06

2.16

2.48

2.78

3.07

3.44

3.71

27

0.68

0.85

1.06

1.31

1.70

2.05

2.16

2.47

2.77

3.06

3.42

3.69

28

0.68

0.85

1.06

1.31

1.70

2.05

2.15

2.47

2.76

3.05

3.41

3.67

29

0.68

0.85

1.05

1.31

1.70

2.04

2.15

2.46

2.76

3.04

3.40

3.66

30

0.68

0.85

1.05

1.31

1.70

2.04

2.15

2.46

2.75

3.03

3.38

3.65

40

0.68

0.85

1.05

1.30

1.68

2.02

2.12

2.42

2.70

2.97

3.31

3.55

50

0.68

0.85

1.05

1.30

1.68

2.01

2.11

2.40

2.68

2.94

3.26

3.50

100

0.68

0.84

1.04

1.29

1.66

1.98

2.08

2.36

2.63

2.87

3.17

3.39

1000

0.68

0.84

1.04

1.28

1.65

1.96

2.06

2.33

2.58

2.81

3.10

3.30

Шифр_______________________________ Рабочее место________________________

ЛИСТ ОТВЕТОВ на задания практического тура заключительного этапа​ ХLI Всероссийской олимпиады школьников по биологии. 2024-25 уч. год. 11 класс. БИОСИСТЕМАТИКА И ЭКОЛОГИЯ Задание 1.1 [12 баллов] Номера определительных тез (через запятую): _________________________. Задание 1.2 [10 баллов] Личинка

Тип местообитания (1-5) Задание 1.3 [2 балла] Тип местообитания (1-5): _______________. Задание 2.1 [4 балла] Датировка древнейшей находки подёнок (1-10): _______________. Континент обитания древнейших подёнок (1-9): _________________. Задание 2.2 [10 баллов] Утверждение

Верно Неверно Задание 3.1 [4 балла] Статистический тест (номер 1-6 из Приложения 3): _______________. Задание 3.2 [6 баллов] Сравнение

Значение статистики (z) (округление до второго знака после запятой)

С фитофагами С хищниками Задание 3.3 [2 балла] Тип питания подёнки: ___________________.

Вероятность

Отвергаем нулевую гипотезу (да/нет)

Шифр _________________

Рабочее место __________

Итого: __________

ЛИСТ ОТВЕТОВ БИОМЕДИЦИНА 1.1 OD525 пробы Х после инкубации_________,

OD525 в контроле__________

(8 б)

1.2 Активность АЛТ _____ , измеряется в _________, активность_________ нормы

(4 б)

1.3 Реакция:

Значение АЛТ состоит в ____________________________________________________ (4 б)

(2 б)

+ 1.4

1.5 __________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ (2 б) 2.1 Концентрация глюкозы______ мМ, что ____________________________________ (3 б) 2.2 Реакция:

(4 б)

2.3 Расчет:

(3 б)

3.1 1_______

2_______

3_______

4_______

5_______ (5 б)

3.2 I_______

II_______

III_______

IV_______

V_______ (5 б)

4.1 Координаты: Н_________________ Э________ Б________ М_______ Л_______ (5 б) 4.2 нейтрофилы_____ эозинофилы____ базофилы____ моноциты____ лимфоциты____(2 б) 4.3 В квадрате В3 находится _________________________________________, с учетом всего перечисленного диагноз пациента Х - ________________________________________ ———————————————————————————————————— (3 б)

ЗАДАНИЯ практического тура заключительного этапа XLI Всероссийской олимпиады школьников по биологии. 2024-25 год. 11 класс. МИКРОБИОЛОГИЯ 50 баллов

Водоросли дуреют с этой прикормки.

мудрость из интернета

Загрязнение черноморского побережья мазутом привело к неожиданному и необъяснимому побочному эффекту: избыточному разрастанию мутантного штамма фототрофного микроорганизма (Тест-культура), и это грозит привести к «цветению» прибрежных водоёмов. В качестве мер биологической борьбы было предложено использовать 4 разные бактериальные культуры, образующие эффективные для данного случая антибиотики (далее — Продуценты). Вам предстоит определить самого лучшего продуцента. Цель работы: Выбрать самый эффективный антибиотик и его продуцента. Задачи: 1) Определить минимальную ингибирующую концентрацию (МИК) 4-х антибиотиков и выбрать из них самый эффективный. 2) Определить систематическую принадлежность продуцента выбранного антибиотика. Оборудование и материалы: 96-луночный планшет со всеми используемыми в задаче культурами микроорганизмов, микроскоп, предметные стекла, красители генциан фиолетовый и фуксин, раствор Люголя, спирт, кусочки фильтровальной бумаги, пипетки Пастера, спиртовка, пинцет. Планшет В вашем распоряжении имеется 96-луночный планшет, который использовали для определения минимальной ингибирующей концентрации (МИК) четырёх антибиотиков (обозначены как Антибиотики 1–4). Планшет также содержит культуры продуцентов этих антибиотиков (обозначены как Продуценты 1–4, соответственно). Планшет делится на 8 горизонтальных рядов («ряды») и 12 вертикальных рядов («столбцы»). Схема заполнения планшета приведена на следующей странице. МИК — самая низкая концентрация противомикробного препарата, которая приводит к полному подавлению видимого роста культуры тестируемого микроорганизма. В данной задаче под полным подавлением роста будет подразумеваться полное отсутствие клеток в образце. Для определения МИК были приготовлены растворы концентрацией 200 мкг/мл каждого антибиотика в питательной среде для фототрофов. Растворы внесли в ячейки B1–E1 планшета в количестве 100 мкл (в соответствии со схемой). В прочие ячейки рядов B–E добавили 50 мкл питательной среды без антибиотика. После этого последовательно переносили 50 мкл содержимого каждой ячейки слева направо, каждый раз перемешивая — таким образом, получена серия последовательных двукратных разведений антибиотика. В последний столбец 12 ничего не переносили, это положительный контроль на рост Тест-культуры. Наконец, в каждую из заполненных ячеек добавили 50 мкл сильно разбавленной Тест-культуры в качестве посевного 1

материала. Закрытый планшет инкубировали при солнечном свете до появления хорошо заметного роста как минимум в контрольном столбце 12.

В ячейки G2, G4, G6 и G8 планшета помещены жидкие культуры Продуцентов, из которых были получены Антибиотики 1–4. Они обозначены теми же цифрами. Ход работы Задание 1. Определение самого эффективного антибиотика и его МИК (макс. 16 баллов). 1) Определите приблизительно для каждого антибиотика максимальное разведение, при котором отсутствует видимый рост. Исходя из этого, выберите наиболее эффективный антибиотик. Внесите его номер в лист ответов. 2) Поместите планшет на предметный столик микроскопа. Используя объектив x4 или х10, рассмотрите внимательно ряд ячеек выбранного антибиотика, чтобы уточнить определение максимального разведения, при котором полностью отсутствует рост. Отметьте это разведение в листе ответов, перечеркнув соответствующую ячейку крестиком. 3) Используя информацию о протоколе подготовки планшета (см. предыдущую страницу), рассчитайте МИК выбранного антибиотика и внесите в лист ответов. Задание 2. Окрашивание по Граму и микроскопирование (макс. 18 баллов). 1) Приготовьте мазки Тест-культуры (возьмите из любой ячейки, где наблюдается устойчивый рост) и выбранного Продуцента (соответствующая ячейка ряда G, по схеме). Для этого нанесите 2

пипеткой Пастера на предметное стекло каплю культуры и распределите тонким слоем (можно использовать одно стекло для двух мазков). Бережно высушите мазок и затем зафиксируйте в пламени горелки. 2) На фиксированный мазок нанесите несколько капель красителя генциан фиолетового и выдерживайте 2 минуты. Слейте краситель, не промывая. 3) Нанесите несколько капель реактива Люголя и выдерживайте 1 минуту. Затем промойте препарат водой. 4) Нанесите этиловый спирт, выдерживайте 30 секунд, покачивая препарат, слейте. Затем промойте водой. 5) Нанесите несколько капель красителя фуксина, выдерживайте 1 минуту, промойте водой. 6) Высушите (можно дополнительно применять фильтровальную бумагу). 7) Сфокусируйте микроскоп на препарате, используя объективы малого увеличения. Нанесите на мазок каплю иммерсионного масла и просмотрите препарат с объективом х100. 8) Зарисуйте препараты в листе ответов, указав на рисунке увеличение. Подпишите морфологию наблюдаемых микроорганизмов. При наличии, укажите и подпишите дополнительные элементы: особые структуры, характер группировки или ветвления, и т.п. Укажите результат окрашивания по Граму каждой культуры. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Обратите внимание! В данной работе использованы только чистые культуры. При наличии различных микроорганизмов в препарате (например, вследствие загрязнения) учитывайте самый многочисленный. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Задание 3. Анализ наблюдений (макс. 16 баллов). 1) Выберите группу, к которой относится Тест-культура, из вариантов, указанных на листе ответа. 2) Ниже приведена таблица с перечнем некоторых известных антибиотиков, их типичных мишеней и продуцентов. Она включает и выбранный Антибиотик. Используя таблицу, запишите в листе ответа видовую принадлежность выбранного Продуцента и какой антибиотик он образует. Выберите характер действия антибиотика из вариантов, указанных на листе ответа. Антибиотик

Мишень

Азтреонам Гентамицин Грамицидин D Мупироцин Низин Нокардицин А Полимиксин B Тиенамицин Тобрамицин Эритромицин

клеточная стенка 30S суб. рибосомы мембрана синтез тРНК мембрана клеточная стенка мембрана клеточная стенка 30S cуб. рибосомы 50S суб. рибосомы

Подавляет Гр+ бактерии плохо умеренно хорошо хорошо хорошо плохо плохо хорошо умеренно хорошо

Подавляет Гр- бактерии хорошо хорошо плохо плохо плохо хорошо хорошо хорошо хорошо хорошо

Продуцент Chromobacterium violaceum Micromonospora purpurea Bacillus brevis Pseudomonas fluorescens Lactococcus lactis Nocardia uniformis Bacillus polymyxa Streptomyces cattleya Streptomyces tenebrarius Streptomyces erythreus 3

ЛИСТ ОТВЕТОВ

Страница 1

Шифр _____________________

кабинет МИКРОБИОЛОГИЯ, 2025 год

Номер рабочего места____ Итого баллов _____________

Задание 1. ВЫБОР АНТИБИОТИКА (всего макс. 16 баллов) Разведение (отметьте нужное крестиком , 5 баллов) x2

x4

x8

МИК _________________ мкг/мл

x16

x32

x64

x128

x256

x512

x1024

Антибиотик № ____ 1 балл

10 баллов

Задание 2. РИСУНОК ПРЕПАРАТОВ (всего макс. 18 баллов) Укажите увеличение, отметьте морфологию клеток, наблюдаемые особые черты: структуры, характер группировки или ветвления клеток Тест-культура, 5 баллов Продуцент, 5 баллов Увеличение ___________

Увеличение ___________

Окрашивание по Граму: _________________

Окрашивание по Граму: _________________

4 балла

4 балла

Задание 3. АНАЛИЗ (всего макс. 16 баллов) ТЕСТ-КУЛЬТУРА Выберите группу, к которой относится Тест-культура: Зелёные бактерии Цианобактерии Зелёные водоросли Пурпурные бактерии Бурые водоросли Гелиобактерии Золотистые водоросли Галоархеи Красные водоросли Эритробактерии (продолжение на 2 странице)

Ответ: _________________________________________ 4 балла

ЛИСТ ОТВЕТОВ

Страница 2

Шифр _____________________

кабинет МИКРОБИОЛОГИЯ, 2025 год

Номер рабочего места____ Итого баллов _____________

ПРОДУЦЕНТ Вид микроорганизма:

_________________________________________ 4 балла

Название антибиотика:

_________________________________________ 4 балла

Выберите характер действия антибиотика: Цитостатическое Цитоактивирующее Цитоцидное Цитоагглютинирующее Цитопролиферирующее Цитолитическое Цитопикнотическое Цитофагическое

Ответ: _________________________________________ 4 балла

Задания практического тура заключительного этапа XLI Всероссийской олимпиады школьников по биологии. 2024-25 уч. год. 11 класс. МОЛЕКУЛЯРНАЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ. Максимум 50 баллов. ВВЕДЕНИЕ В 1962 году Нобелевский лауреат Осаму Шимомура открыл зеленый флуоресцентный белок (GFP) из цитозоля клеток морской медузы Aequorea victoria. GFP представляет собой глобулярный полипептид, состоящий из 11 β-тяжей, уложенных в форму бочонка. В центре данного бочонка расположена искаженная α-спираль, в состав которой входит хромофор, отвечающий за способность белка поглощать и испускать кванты света в видимой области спектра. В конце XX века в результате развития методов молекулярного клонирования GFP стал платформой для широкого круга аналитических технологий. В частности, большую популярность обрели генетически кодируемые сенсоры, визуализирующие кислотность среды (например, желтый SypHer3s или зеленый pHluorin). В основе их функционирования лежит способность хромофора выступать в качестве кислоты, при этом равновесие между протонированной и депротонированной формами, которые можно различить оптически, зависит от внешнего pH. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ В рамках экспериментальной работы вы будете очищать препарат SypHer3s при помощи металл-аффинной хроматографии и исследовать зависимость его сигнала от pH. Шаг 1. В качестве колонки вы будете использовать тонкий инсулиновый шприц. Поскольку вы будете наполнять его аффинной смолой, чтобы она не вытекала, вам следует поместить на дно шприца кружок фильтровальной бумаги (возьмите его из эппендорфа “ФБ”; эппендорф – это маленькая пластиковая пробирка). Бумага должна максимально плотно прилегать ко дну. Поместите кружок в шприц, после чего пододвиньте его поршнем ко дну. Чтобы выровнять положение кружка используйте зубочистку (вводите ее через отверстие для иглы). Шаг 2. Закрепите шприц в штативе при помощи лапки в вертикальном положении. Установите под шприц пластиковый стаканчик для слива. Внесите в шприц весь объем аффинной смолы (эппендорф “Ni”), перед этим размешав ее до однородной суспензии пипетированием. Пока смола оседает на дно шприца, продолжайте чтение задания и отвечайте на теоретические вопросы. Если в шприце над смолой образовался пузырь воздуха, мешающий току жидкости, вы можете убрать его при помощи зубочистки. Не стучите пальцем по шприцу! Не дотрагивайтесь зубочисткой до влажной фильтровальной бумаги! Дождитесь, пока плотная фракция смолы осядет, и буфер протечет через шприц. Над смолой практически не должно остаться жидкости. Полное протекание буфера через колонку занимает примерно 2 минуты. Объем осевшей плотной фракции смолы должен составить около 80 мкл. Если вы не уверены в том, что корректно положили фильтровальную бумагу, вы можете собирать первые капли в эппендорф “Ni”, чтобы не потерять смолу. Шаг 3. Принцип металл-аффинной хроматографии основан на том, что в состав смолы входят карбоксильные группы, удерживающие ионы Ni. Данные ионы способны прочно связывать полигистидиновые последовательности в белках, называемые His-тагами (Рис. 1А). Сначала на колонку наносят растворенные белки из лизата клеток, затем через смолу пропускают промывочный буфер с целью избавиться от примесных соединений, после чего целевой белок смывают с частиц смолы элюирующим буфером. При корректном протоколе аффинную смолу можно использовать многократно. В эппендорфе “Lys” находится лизат бактериальных клеток, содержащий (His-таг)-SypHer3s и красный флуоресцентный белок mKate (позволяет смотреть за движением нецелевых примесей в смоле). Медленно внесите пипеткой 1

весь объем лизата в шприц. Лучше делать это по его стенке, чтобы не повредить слой из осевшей смолы. Дождитесь, пока весь объем лизата войдет в смолу.

Рисунок 1. Строение аффинной смолы (А) и возможные компоненты для буферов (Б). Шаг 4. Вам необходимо подготовить 500 мкл промывочного буфера. Для этого вы можете воспользоваться четырьмя компонентами (Рис. 1Б): 1) 100 мМ натрий фосфатный буфер, pH 7.4 (эппендорф “NaP”); 2) 100 мМ цитратный буфер, pH 2.1 (эппендорф “Citr”); 3) 5-кратный раствор ЭДТА (часто используется при выделении белков для предотвращения активности протеаз и окислительных реакций, эппендорф “EDTA”); 4) 20-кратный раствор имидазола (эппендорф “Im”). Вам также необходимо приготовить 250 мкл элюирующего буфера, выбрав необходимые компоненты из списка выше. Используйте для этого чистые эппендорфы. Вопрос 1 (4 балла). Укажите в микролитрах (мкл) объемы компонентов, которые вы будете использовать для приготовления промывочного и элюирующего буферов. Если какойлибо компонент не задействован – укажите в ячейке “0”. Числа округлите до целых. Вопрос 2 (2 балла). Для каждого компонента промывочного буфера, который вы выбрали, напишите, почему вы приняли такое решение. Вопрос 3 (2 балла). Для каждого компонента элюирующего буфера, который вы выбрали, напишите, почему вы приняли такое решение. Шаг 5. Внесите 250 мкл промывочного буфера в шприц. Дождитесь, пока буфер протечет через колонку. Если примесные белки ушли не до конца, вы можете внести еще промывочный буфер. Часть примесных белков может осесть на фильтровальной бумаге – это нормально. Вопрос 4 (7 баллов). Когда на колонке будет четко видно разделение зон белков, пригласите члена жюри, чтобы он произвел оценку вашего результата. Для этого молча поднимите руку. Чтобы лучше рассмотреть цветные зоны белков на колонке, можете воспользоваться белым листом бумаги. Шаг 6. После промывки внесите 250 мкл элюирующего буфера в шприц. Когда SypHer3s начнет сходить с колонки, соберите препарат белка (100-120 мкл) в чистый эппендорф. В ваш образец не должен попасть примесный белок mKate – не собирайте его. Шаг 7. Теперь вам предстоит установить зависимость сигнала SypHer3s от кислотности среды. Для этого следует приготовить стандартный ряд pH-буферов (от 6.0 до 7.4). Требуемый объем каждого буфера – 100 мкл. Для приготовления стандартного ряда вам доступны два исходных раствора – NaH2PO4 и Na2HPO4, с концентрацией каждого 100 мМ (находятся в эппендорфах “H2” и “H1”, соответственно). Для расчетов воспользуйтесь уравнением Гендерсона-Хассельбаха: 𝐶осн

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔10 (𝐶кисл), где COCH и CКИСЛ – молярные концентрации основания и кислоты в буферном растворе. В качестве значения pKa используйте 6.8. 2

Вопрос 5 (4 балла). Заполните таблицу, указав необходимые объемы NaH2PO4 и Na2HPO4 для приготовления каждого из буферов. Требуемый pH каждого буфера обозначен в первой строке таблицы. Числа округлите до целых. Далее приготовьте буферы, используя полученные значения. Готовьте буферы в лунках стрипа (8 черных пробирок, соединенных вместе). У стрипа есть более прямоугольный и более закругленный края. Вносите буферы последовательно, так, чтобы раствор с самым низким значением pH оказался ближе к прямоугольному краю. Шаг 8. Добавьте по 10 мкл очищенного вами белка SypHer3s в каждую из лунок, перемешайте образец пипетированием. Вопрос 6 (8 баллов). Укажите в листе ответов номер стрипа (подписан сбоку). Поднимите руку – к вам подойдет член жюри и заберет ваш стрип на измерение. После измерения ваши образцы будут оценены. Вопрос 7 (2 балла). При четком следовании протоколу, вы должны получить результаты как в таблице ниже. В ячейках указаны интенсивности флуоресценции SypHer3s в каждом из буферных растворов при длинах волн возбуждающего света 420 и 490 нм (Ex420 и Ex490 в условных единицах). Рассчитайте отношение интенсивности флуоресценции при длине волны 490 нм к интенсивности при длине волны 420 нм (Ex490/Ex420). Числа округлите до сотых. pH

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

Ex420

27221

23958

38868

34928

21687

21267

20308

21258

Ex490

6395

6628

15894

18010

14631

19196

25225

34945

Вопрос 8 (4 балла). На разлинованной области в листе ответов постройте график зависимости рассчитанного вами отношения интенсивностей флуоресценции от pH. Ваш график должен занимать все отведенное пространство – выберите самостоятельно подходящую цену деления. Подпишите оси. Обе оси могут не выходить из нуля. Вопрос 9 (6 баллов). В таблице показаны значения Ex490/Ex420 для SypHer3s в нескольких компартментах клетки. Данные компартменты образуют «путь», по которому движется синтезируемый в клетке белок, направляющийся в лизосому. Для таких измерений использовали специальные производные SypHer3s, которые содержали аминокислотные последовательности, направляющие данный сенсор в различные компартменты. Используя приведенные буквенные коды (А-Г), укажите в листе ответов, какому компартменту соответствует каждое из измерений (список компартментов избыточный). В тех случаях, где это возможно, определите конкретное значение pH (в остальных случаях перечеркните поля крестом). Учтите, что согласно современным представлениям, активность АТФаз V-типа возрастает при движении по компартментам секреторного пути. Для ответа на вопрос воспользуйтесь полученной ранее калибровочной кривой. Компартмент

Ex490/Ex420

0.19

0.59

1.21

0.25

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ В 2005 году вышла статья, где авторы решили исследовать некоторые особенности синаптической передачи в культурах трансгенных нейронов. Клетки содержали pH-сенсор pHluorin в люмене везикул, заякоренный при помощи трансмембранного домена (Рис. 2А). Исследователям также была известна зависимость сигнала индикатора от pH (Рис. 2Б). Обратите внимание, что она указана не в абсолютных, а в относительных единицах, где за 1 принята максимальная интенсивность свечения. Сначала ученые возбуждали нейроны при помощи импульсной электростимуляции и при помощи микроскопии наблюдали за изменением флуоресценции в клетках, которое называют «ответом» (Рис. 2В). Затем эксперимент повторили в присутствии бафиломицина. Значения флуоресценции указаны в условных единицах.

Рисунок 2. Эксперименты с нейрональными культурами. Вопрос 10 (2 балла). Почему в отсутствие бафиломицина следующий ответ начинается с того же уровня флуоресценции, что и предыдущий? Вопрос 11 (2 балла). Почему в присутствии бафиломицина следующий ответ начинается с того уровня флуоресценции, на котором завершился предыдущий ответ? Предполагают, что в нейронах присутствуют три субпопуляции везикул с нейромедиаторами: 1) связанные с транс-SNARE-комплексами; 2) не связанные с транс-SNAREкомплексами, но расположенные рядом с цитоплазматической мембраной; 3) расположенные вдали от цитоплазматической мембраны. Чтобы изучить разницу в их поведении ученые повторили описанный эксперимент в присутствии бафиломицина, но с большим количеством импульсов (Рис. 2Г). В одном случае промежутки между импульсами составляли 1 минуту, в другом – 10 минут. Авторы работы убедились, что после всех импульсов возбуждаемые нейроны передавали информацию соседним клеткам. На графике указаны нормализованные ответы, при этом за 1 принят первоначальный ответ в отсутствие бафиломицина. В конце к клеткам добавляли NH4Cl и смотрели за изменением флуоресценции без электростимуляции. Вопрос 12 (4 балла). Объясните различия в динамике ответа при стимуляции раз в минуту и раз в 10 минут. Вопрос 13 (3 балла). Почему добавление NH4Cl приводит к интенсивному ответу несмотря на то, что электростимуляция перестает вызывать ответы?

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПИПЕТКОЙ

Для того чтобы перенести из сосуда А в сосуд Б требуемый объем жидкости необходимо выполнить следующую последовательность действий: 1. На регуляторе рабочего объема пипетки выставить необходимый объем при помощи индикатора. Не выходите за пределы рабочего диапазона! 2. Надеть наконечник на держатель наконечника. 3. Перевести рабочую кнопку в положение первого упора. 4. Погрузить конец наконечника в сосуд А. 5. Плавно отпустить рабочую кнопку в положение покоя. Пипетка наберет необходимый объем жидкости. 6. Извлечь наконечник из сосуда А. 7. Перенести наконечник в сосуд Б. 8. Плавно перевести рабочую кнопку в положение первого упора, и далее плавно дожать до второго упора. Пипетка выпустит весь объем набранной жидкости. 9. Извлечь наконечник из сосуда Б. 10. Отпустить рабочую кнопку в положение покоя. 11. Сбросить наконечник при помощи кнопки сброса. Для пипетирования (перемешивания) образца выполнить пункты 1-7, после чего: а. Плавно перевести рабочую кнопку в положение первого упора. б. Плавно перевести рабочую кнопку в положение покоя. в. Повторить шаги (а+б) 5-10 раз. г. Плавно перевести рабочую кнопку в положение первого упора, и далее плавно дожать до второго упора. Пипетка выпустит весь объем набранной жидкости. д. Извлечь наконечник из сосуда Б. е. Перевести рабочую кнопку в положение покоя. ж. Сбросить наконечник при помощи кнопки сброса.

Шифр ________________________

Рабочее место __________

Сумма баллов _________

ЛИСТ ОТВЕТОВ “МОЛЕКУЛЯРНАЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ” (50 БАЛЛОВ) Вопрос 1 (4 балла). Состав буферов для хроматографии. Компонент (мкл) Буфер

100 мМ натрийфосфатный буфер, pH 7.4

100 мМ цитратный буфер, pH 2.1

5-кратный сток ЭДТА

20-кратный сток имидазола

Промывочный Элюирующий

Вопрос 2 (2 балла). Состав промывочного буфера.

Вопрос 3 (2 балла). Состав элюирующего буфера.

Вопрос 4 (7 баллов).

Вопрос 6 (8 баллов).

Демонстрация разделения

Сдача стрипа

Отметку ставит член жюри

Отметку ставит член жюри

Вопрос 5 (4 балла). Состав буферов для теста pH-зависимости. pH

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

v(NaH2PO4), мкл v(Na2HPO4), мкл

Шифр ________________________

Рабочее место __________

Сумма баллов _________

Вопрос 7 (2 балла). Соотношение сигналов. pH

6.0

6.2

6.4

6.6

6.8

7.0

7.2

7.4

Ex490/Ex420

Вопрос 8 (4 балла). Зависимость Ex490/Ex420 от pH.

Вопрос 9 (6 баллов). Измерение pH в компартментах. Компартмент

Буква (А-Г)

pH

Ядро (нуклеоплазма) Люмен ЭПР Пероксисома Лизосома Транс-цистерны Гольджи Цис-цистерны Гольджи Матрикс митохондрии Цитозоль

Шифр ________________________

Рабочее место __________

Сумма баллов _________

Вопрос 10 (2 балла). Ответ без бафиломицина.

Вопрос 11 (2 балла). Ответ с бафиломицином.

Вопрос 12 (4 балла). Сравнение режимов стимуляции.

Вопрос 13 (3 балла). Добавка NH4Cl.