1.
В ледниковый период между тайгой и ледником тундры почти не было, а простирались обширные северные степи. Как по Вашему, почему в настоящее время этих степей практически нет?

Ответ:    Одна из причин, по которой деревья и кустарники в определенном климате не могут вытеснить травянистые сообщества, заключается в вытаптывании травы и всходов деревьев животными. Трава после вытаптывания быстро восстанавливается, а деревья гибнут. В северных степях вытаптывали деревья мамонт, шерстистый носорог и некоторые другие крупные животные. Предполагают, что их вымирание привело к исчезновению северных степей. Олени тоже вытаптывают деревья и траву, но они, в отличии от мамонтов, разбивают корневища трав копытами, в результате чего образуется плотнокустистый луг, легко заболачивающийся. По-видимому, определенную роль могли играть и климатические особенности.

2.
Почему нежелательно изменение суммарной концентрации ионов в клетках и межклеточной жидкости? Что при этом может произойти? Какими способами организмы могут измерять и поддерживать эту концентрацию?

Ответ:    Пространственная (вторичная и третичная) структура белковых молекул поддерживается, в том числе, элктростатическими взаимодействиями различных частей молекулы. Ионы из раствора связываются с этими зарядами и экранируют их. В результате электростатические силы внутри белковой молекулы ослабевают и пространственная структура изменяется. Поэтому при сильном изменении концентрации солей перестают нормально работать все молекулы.

Концентрация ионов обеспечивается различными механизмами. Для их эффективной работы нужно измерять концентрацию. Измерительным устройством, определяющим выход концентрации солей за определенные пределы, может служить белковая молекула, сохраняющая стабильную пространственную структуру в достаточно узком диапазоне концентрации солей. С помощью специальных белков можно измерять и концентрацию отдельных ионов.

3.
       - Слушай, - спросила Плутишка, - а Глазастик - он кто?        - Он мой друг.

- Он хороший друг, но я тебя не об этом спрашиваю. Вот он Облако с глазами и превращаться может то в Коня, то в Волка, и траву пламенем делает - так, что она не сгорает... А глаза грустные... Он - кто?

- Как бы тебе это объяснить...- усмехнулся Кот. - Это из области суб- и гиперпространственных модуляций комплексных полей...        - Ой-ей-ей! - сказала Плутишка.

- Разве это - главное? - продолжал Кот. - Вот, например, ты. Разве мне важно, как ты внутри устроена и из чего сделана? Для меня важно, что ты такая, какая ты есть. И Глазастик тоже.       (В. Озеров) «Плутишкина сказка».

Какие философские и общебиологические проблемы стоят за разговором Плутишки и Радужного Кота?

Ответ:    По-видимому, волшебный конь Глазастик - это другая, неземная форма Жизни. С физико-химической точки зрения Глазастик устроен совершенно по иному. Тем не менее, его «биологические» свойства сходны со свойствами земных существ. Потому что он тоже Конь, хотя и может превращаться в разные другие объекты. Биохимическое и даже физическое строение организмов - это с точки зрения биологии и Радужного Кота не главное. Был бы человек хороший! Мы строим критику расизма на том, что все люди принадлежат к одному и тому же виду. Но это, наверное, не главное. Главное то, что все люди - братья по Разуму. Так же, как и наши будущие инопланетные друзья.

4.
В 1940-х годах Р.Л. Берг показала, что искусственный отбор мух, обладающих одной редкой мутацией ведет к повышению частот мутаций по многим генам. Какие объяснения этому факту Вы можете дать? Какими способами можно проверить правильность Ваших объяснений?

Ответ:    Возможно несколько объяснений.

3. Редкая мутация имеет больше шансов проявиться при нарушении в генах-модификаторах. Но в этом случае имеют больше шансов проявиться и другие гены. В этом случае возрастает кажущаяся частота мутаций.

5.
Читая лекцию студентам, профессор Сидоров высказал мнение, согласно которому половое размножение есть только у споровых растений, а у Покрытосеменных полового размножения нет. Есть только половой процесс. В пользу своей точки зрения профессор привел веские аргументы.

Какие аргументы мог привести профессор Сидоров? Согласны ли Вы с ним?

Ответ:    Половое размножение у высших растений происходит путем образования нескольких половых клеток на заростке и последующего слияния двух половых клеток. А бесполое - путем образования большого количества спор, из которых вырастают заростки. Женский заросток семенного растения - это зародышевый мешок, мужской заросток - проросшая пыльцевая трубка. У Покрытосеменных растений на заростке образуется только одна половая клетка и после оплодотворения заростки гибнут. То есть, половой процесс не сопровождается увеличением числа организмов, то есть, размножением. Размножение покрытосеменных растений происходит в результате образования большого количества семезачатков с мегаспорой и микроспор (пыльцевых зерен). То есть, размножение Покрытосеменных растений на самом деле бесполое. Проф. Петров прав. Но по традиции мы называем это размножение половым.

Этот пример указывает на то, что традиционный понятийный аппарат, используемый при изучении размножения, плохо описывает реальную действительность.

6.
Попробуйте предложиь несколько гипотез, объясняющих возникновение Любви в процессе эволюции. Имейте в виду, что Любовь далеко не всегда бывает счастливой.

Ответ:    Первый вопрос, который нужно решить: можно ли считать Любовь приспособлением к чему-бы то ни было, или то просто побочный результат развития психики. Если мы будем считать Любовь приспособлением, то нужно думать, к чему. Перед нами открываются два подхода. Первый подход, основанный на классическом дарвинизме, рассматривает Любовь, как форму полового отбора, ведущего к появлению наиболее приспособленного потомства. С этой точки зрения остается непонятным, почему Любовь, как правило, бывает несчастная и не сколько помогает, сколько мешает успешному размножению. Альтернативная точка зрения, выдвинутая русским философом Владимиром Соловьевым, рассматривает Любовь как один из механизмов психического развития человека. С этой точки зрения Любовь, даже и несчастная, в конце концов служит на пользу человеку и обществу.

7.
Как по-Вашему, за какое открытие будет присуждена Нобелевская премия по биологии и медицине в 2033 году? Свое мнение обоснуйте.

Ответ:    Дать на этот вопрос однозначный ответ нельзя. По-видимому, наиболее вероятным окажутся работы, связанные с победой над раком, вскрытием механизмов морфогенеза, работы в области изучения механизмов психической деятельности, выдающиеся достижения, позволяющие что-то понять в проблеме Происхождения Жизни.

Олимпиада по биологии 11 класс с ответами

1.
Попробуйте оценить (с точностью до 2-3 порядков величин) число белковых молекул в одной клетке эукариот.

Ответ:    Зная размеры клетки эукариот (около 50 мкм) можно оценить ее размеры приблизительно в 10^-4 мл³, а вес – в 10^-4 г. Вес органического вещества клетки можно оценить в 10^-5 г, а вес всех белков – несколько больше, чем 10^-6 г. Вес одной аминокислоты лежит в пределах 100-200 ед., в одном белке может быть несколько сотен аминокислот. Следовательно, вес одной белковой молекулы может оценить в 10⁵ ед. Для того, чтобы перевести эту величину в граммы, нужно разделить ее на число Авогадро 610²³. В результате вес 1 молекулы белка окажется приблизительно равным 210^-19 г.Для вычисления числа молекул нужно разделить все всех белков в клетке на вес одной белковой молекулы. Получится приблизительно 510¹². Более или менее правильным ответом можно считать интервал между 10¹⁰ – 10¹⁵ молекул/клетку.

2.
В эксперименте по поглощению кислорода митохондриями был обнаружено, что при добавлении пировиноградной кислоты количество кислорода, поглощаемого за единицу времени сперва возрастает, а затем возвращается к прежнему уровню, в то время, как при добавлении яблочной кислоты количество поглощаемого кислорода стабилизируется на новом, более высоком уровне. Чем можно объяснить этот результат? Нарисуйте график зависимости количества поглощаемого кислорода от количества добавленной яблочной кислоты. Объясните этот график.

Ответ:    Похоже на то, что пировиноградная кислота потребляет в процессе дыхания, в то время как яблочная кислота функционирует, как катализатор, который возвращается в прежнее состояние после завершения происходящих с ее участием химических превращений. Действительно, яблочная кислота является одним из промежуточных продуктов цикла Кребса, обеспечивающего окисление пировиноградной кислоты. В результате одного оборота цикла Кребса вступившая в него яблочная кислота возвращается в свое прежнее состояние. При малых количествах яблочной кислоты (и других промежуточных продуктов цикла Кребса) интенсивность дыхания будет линейно расти с количеством добавленной яблочной кислоты; если же промежуточных продуктов цикла много, тогда скорость процесса будет определяться концентрацией ферментов и наступит насыщение.

3.
Представьте себе, что Вы находитесь в заболоченном осиновом лесу. Что может происходить с этим лесом в дальнейшем?

Ответ:    Дальнейшее развитие сообщества может протекать двумя различными путями. Или лес осушит болото и сфагнум погибнет, или сфагнум лишит корни деревьев кислорода и погубит их. После того, как лес осушит болото, осину сменит береза, а затем ель или дуб.

4.
Нарисуйте нервную схему, управляющую мышцей, способной находиться в 3-х режимах:

а) сокращения;

б) расслабления;

в) дрожи на холоде.

В нервных схемах возбуждающий синапс изображается незакрашенным кружочком, а тормозной – закрашенным.

Ответ:    К мышце, находящейся в состоянии сокращения, подходит цепь из последовательно соединенных нейронов, связанных возбуждающими синапсами. Ее работа поддерживает мышцу в режиме сокращения. К одному из этих из этих нейронов подходит другая цепь, заканчивающаяся тормозным нейроном – срабатывание этой цепи переводит мышцу в режим расслабления. Для колебаний от одного из концевых нейронов первой сети должна идти обратная цепь, заканчивающаяся тормозным синапсом, отключающим один из начальных нейронов первой цепи (и, тем самым, всю цепь). В нормальных условиях обратная цепь должна быть отключенной, что обеспечивает подходящая к ней третья нервная цепь с тормозным синапсом. Эта цепь, в свою очередь, 4-й цепью, возбуждающейся на холоде. Соответствующие схемы прилагаются.

5.
Всегда ли ядра половых клеток образуются путем мейоза? В каких случаях это не так?

Ответ:    У растений путем мейоза образуются ядра спор, а не ядра половых клеток. Ядра половых клеток образуются в результате митоза гаплоидных ядер заростка.

6.
В Евангелии говорится о трех хлебах, которыми Иисус Христос накормил несколько тысяч верующих. Как по Вашему, что подразумевается под «тремя хлебами»? Какой по Вашему научный смысл может иметь эта притча?Какое отношение к биологии она имеет?

Ответ:    По-видимому, под тремя хлебами подразумевается «слово Божие», т.е. информация. Притча характеризует способность информации неограниченно копироваться (размножаться и тиражироваться). В основе потенциально неограниченной способности организмов к размножению лежит способностьинформации неограниченно копироваться.

7.
Министерство образования России предложило проект нового учебного плана, сократив время, отведенное на изучение биологии. В связи с этим было предложено два варианта перестройки школьного курса биологии. Первый вариант предполагает сократить время, отводимое на изучение ботаники и зоологи, второй – ликвидировать курс «Человек и его здоровье», включив некоторую часть изучаемого в нем материала в курс зоологии,некоторую часть – в курс общей биологии. Предложите доводы за и против обеих вариантов. Какой вариант представляется Вам более приемлемым? Свой ответ обоснуйте.

Ответ:    В основе обеих вариантов лежат два принципиально различных взгляда на задачи, стоящие перед курсом Общей биологии. Сторонники первого подхода рассматривают биологию, как служанку санитарного просвещения, полагая, что главной задачей изучения биологии в школе является приобретение практических знаний и навыков. Сторонники второго полагают, что главной задачей изучения биологии в школе является познание и осмысление разнообразия живой природы, небольшой частью которой является человек. Сторонники первой точки зрения стоят на позициях антропоцентризма, сторонники второй точки зрения – на позициях биоцентризма. Надвигающийся кризис окружающей среды настоятельно требует от нас перейти на биоцентрические позиции и научиться ценить разнообразие Жизни. Поэтому второй вариант более предпочтителен. Однако самым лучшим выходом является сохранение прежнего числа часов на изучение биологии.