олимпиада школьников «ломоносов» отборочный этап

ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ «ЛОМОНОСОВ»
2012/2013 учебный год
ОТБОРОЧНЫЙ ЭТАП
Краткая инструкция для участника
Для того чтобы стать участником олимпиады, необходимо лично
зарегистрироваться на портале олимпиады школьников «Ломоносов» по адресу:
www.lomonosov.msu.ru и получить доступ в личный кабинет.
Оргкомитет принимает к рассмотрению работы участников отборочного
этапа, поступившие только из личного кабинета на портале Олимпиады до 24
часов 21 января 2013 года включительно (по московскому времени).
Участник может направить только одну работу по каждому предмету
(комплексу предметов). Файл с работой отборочного этапа должен иметь формат
PDF (Portable Document Format). Для конвертации Ваших решений в формат PDF
можно воспользоваться специальными бесплатными программами или
встроенными инструментами Office Word. До момента окончания приема работ
участник имеет возможность повторно направить исправленный файл с работой,
при этом исходный файл заменяется новым и удаляется с портала Олимпиады.
Информация о получении работ оргкомитетом размещается на портале
Олимпиады в личном кабинете участника.
Результаты отборочного этапа будут опубликованы на портале Олимпиады.
Работы участников отборочного этапа не рецензируются, не копируются, не
сканируются и не высылаются участникам или иным лицам.
Оформление решений (размер шрифта, междустрочные интервалы и пр.)
участник выбирает самостоятельно, учитывая следующие требования:
– на листах ответов запрещается указывать фамилию, имя, отчество участника;
– нумерация ответов должна соответствовать нумерации олимпиадных заданий;
– решения или их части могут быть набраны на компьютере или написаны от
руки и отсканированы;
– рукописные части работы (при их наличии), в том числе чертежи и рисунки,
необходимо выполнять разборчиво ручкой с пастой синего или черного цвета.
Дополнительные требования к оформлению решений (в случае необходимости)
приведены в тексте заданий.
Олимпиада школьников «Ломоносов». Отборочный этап 2012/2013 учебного года.
ЗАДАНИЕ ПО ПСИХОЛОГИИ
Уважаемый участник олимпиады!
Мы надеемся, что Вы успешно выполните все предлагаемые
задания. Не спешите, внимательно читайте условия задания и
требования
по
его
выполнению.
Записывайте
ответы,
обязательно указывая номер каждого из заданий. Желаем успехов!
5-7 классы
1. Какие живые существа способны поглощать и усваивать
атмосферный азот? Зачем азот нужен животным и растениям?
Как он попадает в организмы животных и в организмы растений?
2. Венчики цветков многих видов покрытосеменных имеют большие
размеры и яркую окраску, а венчики других видов малы и
незаметны. В чем причины таких различий? Какие особенности
строения и химического состава растительных клеток
определяют окраску венчиков?
3. В природе широко распространено явление симбиоза.
Приведите три примера того, как в симбиоз вступают растение и
животное. В каждом случае поясните, какую пользу приносит
симбиоз обоим участникам.
4. Большинство рыб, амфибий и пресмыкающихся почти не
заботятся о своем потомстве. Но из этого правила есть
исключения. Приведите по одному примеру высокоразвитого
родительского поведения у самцов и самок рыб, амфибий и
рептилий. В чем состоит биологический смысл материнской и
отцовской заботы?
Олимпиада школьников «Ломоносов». Отборочный этап 2012/2013 учебного года.
8-9 классы
1. Какую функцию выполняет зрачок? За счет каких особенностей
строения глаза эта функция реализуется? Каким образом и
почему изменение диаметра зрачка отражает эмоциональное
состояние человека? Какое это может иметь практическое (в том
числе медицинское) значение?
2. Чистое вегетарианство весьма распространено среди народов
мира, а вот преимущественное мясоедение встречается
значительно реже. Какие нарушения обмена веществ могут
возникнуть в первом и втором случаях? Какие заболевания
подобные типы питания способны вызвать? Приведите
конкретные примеры.
3. Существует мнение, что «природа отдыхает на детях гениев». С
другой стороны, известна поговорка: «Яблоко от яблони
недалеко падает». Согласны ли вы с этими утверждениями? Не
противоречат ли они друг другу с точки зрения генетики? Ответ
обоснуйте и приведите конкретные примеры.
4. В чем проявляются и чем различаются взаимоотношения особей
внутри:
− многочисленной стаи рыб,
− стаи волков,
− стаи-сообщества шимпанзе?
Какие преимущества получают организмы, образующие стаю, по
сравнению с одиночным существованием?
5. Одним из сложнейших типов поведения является орудийная
деятельность – влияние на окружающий мир при помощи
инструментов-посредников. Приведите по одному примеру
использования орудий у птиц, млекопитающих (не обезьян),
обезьян, первобытного человека и современного человека. В
каждом случае укажите цель, с которой используются орудия.
Олимпиада школьников «Ломоносов». Отборочный этап 2012/2013 учебного года.
10-11 классы
1. Чем стволовые клетки отличаются от других клеток организма
человека? Каковы пути и перспективы их использования в
медицине? Почему применение стволовых клеток для лечения
повреждений головного и спинного мозга сопряжено с очень
большими трудностями?
2. В результате мутации в начале одного из генов бактериальной
хромосомы произошла потеря 2-х либо 3-х расположенных
рядом нуклеотидов. В каком случае последствия мутации для
клетки будут более тяжелыми? Ответ обоснуйте. Чем
бактериальная хромосома отличается от «типичных» хромосом
эукариот (например, хромосом человека)?
3. Примем, что форма носа обусловлена геном, расположенным на
Х-хромосоме. Пусть доминантная аллель гена определяет
прямой нос, а рецессивная – орлиный. Примем также, что
частота встречаемости рецессивной аллели в популяции
жителей острова N составляет 40%.
Какова вероятность того, что у двух живущих на острове N
родителей с прямым носом появится на свет ребенок с орлиным
носом? Какая доля таких детей будет мальчиками, а какая –
девочками? Приведите соответствующие расчеты.
4. Подавляющее большинство органов тела человека находятся
под двойным контролем – нервным и эндокринным. Кроме того,
мозг и эндокринная система активно влияют друг на друга.
Приведите 2 примера воздействия нервной системы на железы
внутренней секреции, а также 2 примера гормонального влияния
на ЦНС. В чем состоит биологический смысл нервноэндокринного взаимодействия?
5. Приведите по одному конкретному примеру форм коммуникации,
при помощи которых могут сообщать о своих намерениях
насекомые, моллюски, рыбы, амфибии и рептилии. Какие
конкретные цели при этом преследуют указанные животные?
Олимпиада школьников «Ломоносов». Отборочный этап 2012/2013 учебного года.
Ответы к олимпиаде ЛОМОНОСОВ-2013,
факультет психологии, ЗАОЧНЫЙ ТУР.
5-6-7 классы.
1. Какие живые существа способны поглощать и усваивать атмосферный азот?
Зачем азот нужен животным и растениям? Как он попадает в организмы
животных и в организмы растений?
Ответ:





указать на роль азотфиксирующих бактерий
азот, как компонент белков и нуклеиновых кислот
животные получают азот с пищей
растения получают азот из почвы в виде минеральных солей
хищные растения получают азот из тел переваренных насекомых
2. Венчики цветков многих видов покрытосеменных имеют большие размеры и
яркую окраску, а венчики других видов малы и незаметны. В чем причины таких
различий? Какие особенности строения и химического состава растительных
клеток определяют окраску венчиков?
Ответ:





это насекомо- и ветроопыляемые растения
указать характерные признаки насекомоопыляемых
указать характерные признаки ветроопыляемых
роль хромопластов и их пигментов (каротин и др.)
роль вакуолей и их пигментов (антоцианы и др.)
3. В природе широко распространено явление симбиоза. Приведите три примера
того, как в симбиоз вступают растение и животное. В каждом случае поясните,
какую пользу приносит симбиоз обоим участникам.
Ответ:





симбиоз – взаимовыгодное сосуществование организмов
пример: двустворчатые моллюски и живущие в их тканях водоросли и т.п.
пример: муравьи и охраняемые ими деревья («сады дьявола») и т.п.
пример: ленивец и маскирующие его водоросли и т.п.
один бонусный балл – если все три примера не являются однотипными
4. Большинство рыб, амфибий и пресмыкающихся почти не заботятся о своем
потомстве. Но из этого правила есть исключения. Приведите по одному примеру
высокоразвитого родительского поведения у самцов и самок рыб, амфибий и
рептилий. В чем состоит биологический смысл материнской и отцовской заботы?
Ответ:





пример: морской конек и т.п.
пример: жаба пипа и т.п.
пример: крокодил и т.п.
биологический смысл: передача и сохранение собственных генов
бонусный балл: если указаны примеры заботы о потомстве не только самок, но и самцов.
8-9 классы.
1. Какую функцию выполняет зрачок? За счет каких особенностей строения глаза
эта функция реализуется? Каким образом и почему изменение диаметра зрачка
отражает эмоциональное состояние человека? Какое это может иметь
практическое (в том числе медицинское) значение?
Ответ:
 зрачок регулирует количество света, проходящего в глаз к сетчатке
 диаметр зрачка меняют гладкие мышечные клетки радужки под влиянием симпатической
(расширение) и парасимпатической (сужение) систем
 симпатическая нервная система связана со стрессом (на стресс и эмоции указывает также
расширение зрачка)
 практическое значение: детекторы лжи
 практическое значение: клиническое – отравления, наркомании, вегетативные нарушения,
хронический стресс и т.п.
1
2. Чистое вегетарианство весьма распространено среди народов мира, а вот
преимущественное мясоедение встречается значительно реже. Какие
нарушения обмена веществ могут возникнуть в первом и втором случаях? Какие
заболевания подобные типы питания способны вызвать? Приведите конкретные
примеры.
Ответ:
 вегетарианство может вызывать дефицит незаменимых аминокислот, некоторых витаминов
 вегетарианство, заболевания: белковое голодание, авитаминозы и др.
 мясоедение может вызывать дефицит незаменимых жирных кислот, углеводов, некоторых
витаминов
 мясоедение, заболевания: нарушения азотистого и углеводного обмена, авитаминозы и др.
 не менее двух примеров: подагра, В12-анемия и т.п.
3. Существует мнение, что «природа отдыхает на детях гениев». С другой
стороны, известна поговорка: «Яблоко от яблони недалеко падает». Согласны
ли вы с этими утверждениями? Не противоречат ли они друг другу с точки
зрения генетики? Ответ обоснуйте и приведите конкретные примеры.
Ответ:
 1-й тезис: редкая ситуация чрезвычайно удачного набора генов
 поэтому у детей гения, как правило, такого набора уже не будет, и яркий признак
«избранности» исчезнет
 2-й тезис: среднестатистическая ситуация, отражает общее важное значение
наследственности
 оба тезиса верны, поскольку описывают существенно разные ситуации
 не менее двух примеров: дети Пушкина не стали гениями; дети алкоголиков часто
оказываются алкоголиками (даже если выросли в непьющей семье)
4. В чем проявляются и чем различаются взаимоотношения особей внутри:
 многочисленной стаи рыб
 стаи волков
 стаи-сообщества шимпанзе?
Какие преимущества получают организмы, образующие стаю, по сравнению с
одиночным существованием?
Ответ:
 рыбы: однородная стая без лидеров; взаимоотношения основаны на подражании
 волки: небольшая временная стая с лидером; имеется система иерархических отношений
 обезьяны: сложная многоуровневая иерархия, разделение функций внутри стаи
 важность ритуальных действий в иерархических стаях, позы подчинения, угрозы, «я буду
только смотреть», звуковая коммуникация и т.п.
 стая позволяет объединить силы особей, лучше находить пищу, защищаться от хищников,
переживать неблагоприятные погодные условия и т.д.
5. Одним из сложнейших типов поведения является орудийная деятельность –
влияние на окружающий мир при помощи инструментов-посредников.
Приведите по одному примеру использования орудий у птиц, млекопитающих
(не обезьян), обезьян, первобытного человека и современного человека. В
каждом случае укажите цель, с которой используются орудия.
Ответ:





дарвинов вьюрок и колючки, добыча пищи и т.п.
калан, раковина, камень, добыча пищи и т.п.
шимпанзе, палка, леопард, защита и т.п.
первобытный человек, скребок, изготовление одежды и т.п.
современный человек, кисть, эстетическое удовольствие и т.п.
10-11 классы.
1. Чем стволовые клетки отличаются от других клеток организма человека? Каковы
пути и перспективы их использования в медицине? Почему применение
стволовых клеток для лечения повреждений головного и спинного мозга
сопряжено с очень большими трудностями?
Ответ:



стволовые клетки обладают свойствами эмбриональных, могут давать различные ткани
использование: введение в поврежденные зоны, «омоложение»
использование: выращивание in vitro запасных органов и их пересадка
2


мозг: зрелые нервные клетки устанавливают сложную сеть, и правила ее формирования
очень непросто «объяснить» стволовым клетками
кроме того, у каждой зрелой нервной клетки особая функция, строение, тип медиатора – и
это тоже очень трудно задать
2. В результате мутации в начале одного из генов бактериальной хромосомы
произошла потеря 2-х либо 3-х расположенных рядом нуклеотидов. В каком
случае последствия мутации для клетки будут более тяжелыми? Ответ
обоснуйте. Чем бактериальная хромосома отличается от «типичных» хромосом
эукариот (например, хромосом человека)?
Ответ:





3.
для кодирования аминокислот в белках используется триплетный код
если выпадает 3 нуклеотида, то просто теряется одна аминокислота, и это обычно легкое
повреждение
если в начале гена выпадает 2 нуклеотида, то сбивается все «чтение» триплетов, и
получается совершенно иной белок, что очень опасно
бактериальная хромосома прокариот, как правило, только одна, кольцевая, имеет меньше
генов, чем эукариотическая
в бактериальной хромосоме практически все гены работают, и это делает любую серьезную
мутацию очень значимой; в эукариотической хромосоме обычно много «молчащих» генов
плюс диплоидность (мутации могут остаться незамеченными)
Примем, что форма носа обусловлена геном, расположенным на Х-хромосоме.
Пусть доминантная аллель гена определяет прямой нос, а рецессивная –
орлиный. Примем также, что частота встречаемости рецессивной аллели в
популяции жителей острова N составляет 40%.
Какова вероятность того, что у двух живущих на N родителей с прямым носом
появится на свет ребенок с орлиным носом? Какая доля таких детей будет
мальчиками, а какая – девочками? Приведите соответствующие расчеты.
Ответ:

мужчина-родитель с прямым носом всегда умеет генотип ХнУ

женщина-родитель с прямым носом будет гомозигота ХнХн (0,6×0,6=36% популяции) или
носительница ХорлХн (0,6×0,4×2=48% популяции)

доля носительниц среди женщин с прямым носом 48/(48+36)=57%

вероятность рождения от женщины с прямым носом (она должна оказатся носительницей)
ребенка с орлиным носом 57/4=около 14%

все такие дети – мальчики.
4. Подавляющее большинство органов тела человека находятся под двойным
контролем – нервным и эндокринным. Кроме того, мозг и эндокринная система
активно влияют друг на друга. Приведите 2 примера воздействия нервной
системы на железы внутренней секреции, а также 2 примера гормонального
влияния на ЦНС. В чем состоит биологический смысл нервно-эндокринного
взаимодействия?
Ответ:





пример: стресс, вызванный ожиданием боли, ЦНС активирует выделение адреналина и т.п.
пример: обязательно что-то о гипоталамо-гипофизарной оси
пример: половые гормоны изменяют состояние мозга (например, центров полового
поведения, центров агрессии) и т.п.
пример: тироксин активирует работу ЦНС и т.п.
биологический смысл: организм работает как единое целое, причем нервная система
обеспечивает более быстрые, короткие реакции, а эндокринная – более медленные,
продолжительные
5. Приведите по одному конкретному примеру форм коммуникации, при помощи
которых могут сообщать о своих намерениях насекомые, моллюски, рыбы,
амфибии и рептилии. Какие конкретные цели при этом преследуют указанные
животные?
Ответ:





насекомые, отвратительный запах, отпугивание и т.п.
головоногие моллюски, изменения окраски тела, агрессия и т.п.
рыбы, окраска тела, размножение и т.п.
амфибии, кваканье, размножение и т.п.
кобра, угрожающая поза, отпугивание и т.п.
3
Психологи: 10-11 классы
Вариант 1
Задание № 1.
У насекомых в составе гемолимфы очень мало белков, осуществляющих транспорт
кислорода. Каким образом их ткани все же получают кислород? Как устроена
дыхательная система насекомых? Почему ее особенности ограничивают размер их тела?
Есть ли у дыхательной системы насекомых преимущества в сравнении с дыхательной
системой позвоночных (например, человека)?
Решение.
 ткани насекомых получают кислород благодаря тому, что насекомые имеют
систему трахей – слепозамкнутых трубочек, начинающихся дыхальцами;
дыхальца расположены с верхней стороны брюшка насекомого
 строение дыхательной системы насекомых таково, что их трахеи сильно
ветвятся, подходя ко всем органам и тканям; в результате перенос кислорода
кровью по сосудам и капиллярам оказывается не нужным
 движение газов по трахеям идет лишь только за счет диффузии;
дыхательные движения практически отсутствуют – и в отличие от
позвоночных, где нагнетание либо всасывание воздуха в легкие происходит
за счет работы мышц
 из-за ключевой роли процессов диффузии трахеи насекомых не могут быть
слишком длинными (несколько мм); в результате возникает ограничение
размеров тел, по сравнению с позвоночными, у которых кислород
переносится кровью
 преимуществом дыхательной системы насекомых является экономия воды
(не теряется с выдыхаемым воздухом); в результате для насекомых
характерен более высокий уровень приспособленности к засушливым
условиям обитания.
Задание № 2.
В ядре много щелочных (основных) белков – гистонов. Как они участвуют в образовании
видимых в микроскоп хромосом? Почему гистоны почти не изменяются в ходе эволюции?
Каковы основные черты строения хромосом эукариот? Сколько и каких хромосом в
кариотипе человека? К чему приводит нарушение их количества (приведите 2 примера).
Решение.
 белки, относящиеся к группе гистонов, соединяются с ДНК, способствуя ее
компактной упаковке в небольшие клубки-нуклеосомы; без образования
нуклеосом невозможна дальнейшая многоэтапная укладка ДНК в хромосому
 гистоны почти не меняются в ходе эволюции, поскольку любая их мутация
нарушает самые первые этапы укладки ДНК в хромосомы; в результате
хромосомы не образуются и деление клеток становится невозможным
 хромосомы эукариот состоят из парных хроматид (дочерних копий ДНК),
соединенных в области центромеры; в результате хромосомы имеют, как
правило, вид Х-образных структур
 в кариотипе человека 23 парыа хромосом; это 22 пары аутосом, одинаковых
у мужчин и женщин, а также одна пара половых хромосом (у женщин две
крупных Х-хромосомы; у мужчин одна Х и одна мелкая У-хромосиома).
 Привести два любые примера из довольно обширного списка: синдром
Дауна (три 21-х хромосомы), трисомии по 18-й и 13-й хромосомам, синдром
1
Шерешевского-Тернера (всего одна Х-хромосомы), другие нарушения числа
половых хромосом.
Задание № 3.
В продолговатом мозге и мосту мы можем встретить нейроны, реагирующие на самые
разнообразные сенсорные сигналы. Как вы думаете, относятся они к центрам сна или к
центрам бодрствования? Ответ поясните. Что произойдет, если эти нейроны окажутся
повреждены? Почему биологически важно, чтобы переход от сна к бодрствованию был
быстрым, а от бодрствования к сну – постепенным? Из каких двух основных стадий
состоит сон человека и какова их функция?
Решение.
 нейроны с названными свойствами относятся к центру бодрствования;
каждый знает, что чем больше действует на организм сенсорных сигналов,
тем выше оказывается уровень бодрствования мозга
 центры сна и бодрствования постоянно конкурируют; если произойдет
повреждение центра бодрствования, то значимость влияний центров сна
резко возрастет; в результате мозг может погрузиться в кому – глубочайший
патологический сон
 быстро просыпаться от любых сенсорных сигналов биологически важно,
чтобы оперативно «включать» все нервные процессы и адекватно
реагировать на изменения окружающей среды; особенно это необходимо в
потенциально или реально опасной ситуации
 медленно засыпать биологически полезно, поскольку есть время найти
наиболее подходящее место для сна; во сне организм практически
беззащитен, и если уснуть в «плохом месте», можно подвергнуть себя
серьезной опасности
 стадии сна: (а) «медленная» = медленноволновая: стадия физиологического
отдыха мозга и всего организма (б) парадоксальный сон: мозг обрабатывает
накопленную ранее информацию, стадия сновидений, стадия быстрых
движений глаз.
Задание № 4.
У человека дальтонизм – рецессивный признак, сцепленный с полом, а темный
цвет волос – аутосомный признак, доминирующий над светлым. У здоровых
темноволосых родителей родились светловолосая здоровая дочь и темноволосый сындальтоник. Он женился на здоровой темноволосой женщине. Сын от этого брака –
светловолосый дальтоник. Что можно сказать о генотипах родителей, сына, его жены и
внука?
Решение. Обозначим ген темного цвета волос - А,
светлого цвета волос – а,
нормального зрения – XD,
дальтонизма - Xd.
Исходя из фенотипов можем записать:
Р
А? XD?
х А? XDY
↓
F1
aa XD XD;
A?XdY x A? XD?
↓
d
aaX Y
2
Дочь гомозиготна по рецессивному аллелю, а, значит, ее родители имели этот
аллель и были гетерозиготны по гену А. Сын – дальтоник, свою единственную Ххромосому он получил от матери, значит она была гетерозиготна и по гену
дальтонизма. Генотипы родителей: Аа XDY и АаXDХd. Так как внук несет два
аллеля, то он получил его и от отца, и от матери, т.е. они были гетерозиготны по
этому гену (имели генотип Аа). Х-хромосому, несущую ген дальтонизма, он
получил от матери, следовательно, она была гетерозиготна по этому гену. Таким
образом, генотипы сына и его жены Аа XdY и АаXDХd (Ответы выделены
жирным шрифтом).
Задание № 5.
На одном из островов в Индийском океане обнаружена изолированная популяция
мартышек. Среди них обнаружено 7589 особей с бурой окраской шерсти, 4910 – со
светло-коричневой, и 2381 – с золотистой. Известно, что различия в цвете шерсти
определяются в этом случае одним геном, бурый цвет доминантен по отношению к
светло-коричневому, а светло-коричневый доминирует над золотистым. Какова частота
аллелей цвета шерсти в этой популяции?
Решение.
Вычислим частоты фенотипов. Всего на острове 7589+4910+2381=14880
мартышек.
Бурых: 7589:14880=0,51;
Светло-коричневых: 4910:14880=0,33;
золотистых: 2381:14880=0,16.
Обозначим аллель бурого цвета шерсти А, светло-коричневого - а, золотистого – аз
Генотипы: бурые: АА+Аа+Ааз
светло-коричневые: аа+ааз
золотистые азаз.
Частоты аллелей: А – p, a – q, aз - z.
Частота золотистых = z2=0,16; z = 0,4.
Частота светло-коричневых = q2+2qz = q2+2*0,4*q=0,33.
q2+0,8q-0,33=0, откуда q=0,3.
Частота бурых: p2+2pq+2pz=p2+2*0,3*p+2*0,4*p=p2+1,4p=0,51.
P2+1,4p-0,51=0, откуда р=0,3.
Ответ: частоты аллелей: бурого – 0,3; светло-коричневого – 0,3; золотистого – 0,4.
Задание № 6.
Для всех детенышей млекопитающих и птиц характерна особая форма поведения – игра.
Что это:
А. Форма пищедобывательного поведения;
Б. Стадия развития двигательной активности;
В. Физическая тренировка.
Дайте аргументированный ответ.
Ответ. Игра играет очень важную роль в поведении животных и человека. В игре
детеныши развивают свою активность, происходит распределение социальных
ролей, укрепляется их физическое состояние, проигрываются определенные типы
«взрослого» поведения, которые в игре еще лишены своего смысла. Поэтому
правильны варианты ответа, Б и В.
3
Психологи: 10-11 классы
Вариант 2
Задание № 1.
Беззубка, сохраняя неподвижность, способна прокачивать воду через мантийную полость.
За счет чего это происходит и с какой целью? У человека в дыхательных путях имеется
сходная система. Как она устроена и работает? Что происходит при ее повреждении (в
результате, например, ожога бронхов)? По тому же принципу организован один из
отделов женской половой системы. О каком из отделов идет речь и каково его
назначение?
Решение.
 движение воды через мантийную полость беззубки реализуется за счет работы
ресничного (мерцательного) эпителия на поверхности мантийной полости и жабр;
цель этого движения – дыхание и питание (за счет фильтрации воды)
 аналогичный мерцательный эпителий находится на поверхности дыхательных
путей человека; это слой клеток с подвижными ресничками (жгутиками), которые
перемещают выделяемую в дыхательных путях слизь
 цель работы мерцательного эпителия: откачка слизи из легких, причем вместе со
слизью удаляется пыль и микроорганизмы (все это поднимается из бронхов в
глотку, а затем проглатывается)
 при повреждении мерцательного эпителия в результате ожога наблюдается
быстрое накопление слизи в легких (поскольку ее откачка не происходит); в
результате пациент начинает задыхаться
 мерцательный эпителий характерен также для внутренней поверхности яйцеводов;
его назначение – «втягивание» в яйцевод из брюшной полости яйцеклетки после
овуляции, перемещение яйцеклетки, а затем и эмбриона к матке.
Задание № 2.
Охарактеризуйте строение митохондрий, а также (кратко) основные протекающие в них
химические процессы. Приведите доказательства симбиотической природы митохондрий.
У паразитических простейших митохондрии могут отсутствовать. Как Вы думаете,
почему? Где они обитают в организме человека? Какие паразитические черви ведут
сходный образ жизни (являются анаэробами)? Приведите 3 примера червей из разных
типов и классов.
Решение.
 для митохондрий характерна оболочка их двух мембран; внешняя мембрана
гладкая; внутренняя мембрана складчатая (складки называются кристами);
внутреннее содержимое – матрикс, в котором расположены ДНК и рибосомы
 основная суть химических процессов внутри митохондрии – получение энергии в
форме АТФ; при этом первый этап (без участия кислорода; цикл Кребса) проходит
в матриксе; второй этап (окислительное фосфорилирование) идет на внутренней
мембране, где расположены дыхательные ферменты и АТФ-синтетаза
 симбиотическую природу митохондрий доказывает кольцевая («бактериальная»)
форма их ДНК, «бактериальные», более легкие (по сравнению с цитоплазмой)
рибосомы и наличие во внутренней мембране «бактериальных» липидов, не
характерных для других мембран клетки
 митохондрии могут отсутствовать (как результат редукции) при обитании
простейшего организма в бескислородной (анаэробной) среде кишечника; примеры
– кишечные жгутиковые и кишечные амебы
 среди паразитических червей анаэробный образ жизни также ведут различные
обитатели желудочно-кишечного тракта: аскариды, сосальщики, ленточные черви
(различные цепни)
1
Задание № 3.
С точки зрения эволюции структур головного мозга в коре больших полушарий
выделяют древнюю, старую и новую области. Каковы, по вашему мнению, их функции?
При ответе следует учесть, что зачатки древней коры имеются уже у рыб; старая кора
хорошо представлена у рептилий; новая кора в полной мере присуща только
млекопитающим, причем максимально развита у приматов и человека. Каковы будут
последствия повреждения, например, височной доли коры больших полушарий?
Решение.
 древняя кора выполняет обонятельную функцию; она запускает реакции на
врожденно значимые обонятельные сигналы, то есть ряд врожденных
(инстинктивных) программ, связанных с размножением, уходом за потомством,
мечение территории и т.п.
 старая кора связана с центрами различных потребностей, мотиваций, эмоций;
старая кора связана также с формированием памяти – прежде всего,
кратковременной; ключевой структурой является при этом гиппокамп
 новая кора млекопитающих содержит разнообразные сенсорные центры
(зрительные, слуховые, кожная чувствительность и т.д.); она же содержит
двигательные центры (двигательная кора, управление произвольными
движениями)
 новая кора человека содержит мощно развитые высшие ассоциативные центры: вопервых, связанные с узнаванием сложных сенсорных образов, речью и мышлением
(теменные доли); во-вторых, связанные с принятием решений, волей,
целенаправленной деятельностью (лобные доли)
 височная доля является слуховым центром коры больших полушарий; ее
повреждение приведет к глухоте и/или нарушению распознавания и узнавания
слуховых образов (например, определенных тональностей, слов, мелодий).
Задание № 4.
Наследственное потемнение зубов у человека – доминантный признак, сцепленный с Ххромосомой. Голубой цвет глаз – рецессивный признак, ген которого находится на
аутосоме. У кареглазых родителей с тёмными зубами родился сын с голубыми глазами и
дочь, имеющая карие глаза и темные зубы. Она вышла замуж за кареглазого мужчину с
белыми зубами. От этого брака родилась голубоглазая девочка с белыми зубами. Что
можно сказать про генотипы родителей, дочери, ее мужа и внучки?
Решение. Обозначим ген карего цвета глаз - А,
голубого цвета глаз – а,
темного цвета зубов – XD,
светлого цвета зубов - Xd.
Исходя из фенотипов можем записать:
Р
А? XD?
х
А? XDY
↓
D
F1
aa X Y;
A?XD?
x A? XdY
↓
d d
aaX X
Сын гомозиготен по рецессивному аллелю а, значит оба его родителя имели этот аллель и
были гетерозиготны по гену А. Так как внучка несет два аллеля а, то она получила его и
от отца, и от матери, т.е. они были гетерозиготны по этому гену (имели генотип Аа). Она
также гомозиготна по рецессивному аллелю светлых зубов, значит оба ее родителя имели
такой аллель. Таким образом, генотипы дочери и ее мужа АаXDХd и Аа XdY. Так как дочь
получила от отца хромосому XD, вторую хромосому Xd она получила от матери,
следовательно, мать гетерозиготна по гену цвета зубов. Генотипы родителей: Аа XDY и
АаXDХd.
(Ответы выделены жирным шрифтом)
2
Задание № 5.
На архипелаге в Тихом океане проживает изолированная популяция людей. 6324
человека имеют карие глаза, 4092 – серые, а 1984 – голубые. Других цветов глаз на
островах не встречается. Известно, что различия в цвете определяются в этом случае
одним геном, карий цвет глаз доминирует над серым, а серый – над голубым. Какова
частота аллелей цвета глаз в этой популяции?
Решение.
Вычислим частоты фенотипов. Всего на острове 6324+4092+1984=12400 жителей.
Кареглазых: 6324:1240=0,51;
сероглазых: 4092:12400=0,33;
голубоглазых: 1984:12400=0,16.
Обозначим аллель карего цвета А, серого цвета - а, голубого - аг.
Генотипы: карие: АА+Аа+Ааг
серые: аа+ааг
голубые: агаг.
Частоты аллелей: А – p, a – q, aг - z.
Частота голубоглазых = z2=0,16; z = 0,4.
Частота сероглазых = q2+2qz = q2+2*0,4*q=0,33.
q2+0,8q-0,33=0, откуда q=0,3.
Частота кареглазых: p2+2pq+2pz=p2+2*0,3*p+2*0,4*p=p2+1,4p=0,51.
р2+1,4p-0,51=0, откуда р=0,3.
Ответ: частоты аллелей: карего – 0,3; серого – 0,3; голубого – 0,4.
Задание № 6.
Собаку поместили в ящик, открыть который можно было, лишь нажав на педаль,
находящуюся внутри ящика. После многочисленных попыток собаке удалось открыть ящик и
выйти наружу. Этот эксперимент повторяли много раз, и в конце концов собака начала
нажимать на педаль с первой попытки. В другом опыте шимпанзе показали банан и подвесили
его на такой высоте, что обезьяна не могла до него дотянуться. В клетке, где проводили
эксперимент, находились палки разной длины. С первой попытки шимпанзе взяла длинную
палку и смогла достать банан. Сравните два типа поведения животных. В чем их
принципиальное отличие?
Ответ. Собака нашла выход благодаря многократным попыткам и повторениям,
большинство которых были ошибочны. Только случайно был найден правильный ответ,
который был закреплен в последующих экспериментах. Был выработан
инструментальный условный рефлекс. В случае с шимпанзе обезьяна смогла быстро найти
правильный ответ, благодаря рассудочной деятельности. Это явление называют инсайтом
и оно происходит без выработки условного рефлекса.
3
8-9 классы
Вопрос № 1.
Известно, что антибиотики негативно влияют на микрофлору кишечника человека,
и что при приеме антибиотиков в качестве побочного эффекта может ухудшаться
свертывание крови. Свяжите между собой два этих явления. Что бы Вы
посоветовали сделать человеку для улучшения свертываемости крови?
Какие последствия может иметь чрезмерная свертываемость крови? Какие
лекарственные препараты применяются в этом случае?
Ответ.





микрофлора – это разнообразные бактерии, обитающие в толстом кишечнике
человека; переваривая остатки пищи, они дают нам дополнительные питательные
вещества и витамины – в том числе витамин К
витамин К необходим для синтеза белков системы свертывания крови; без
витамина К не синтезируется протромбин, который в процессе свертывания
превращается в тромбин
дефицит витамина К восполняется поливитаминами, а также восстановлением
микрофлоры (после применения антибиотиков); а также некоторыми
растительными продуктами (шпинат, капуста, отруби)
чрезмерная свертываемость крови ведет к повышенному риску тромбообразования
и, следовательно, инфаркта (закупорки сосуда тромбом с последующей гибелью
оставшегося без питания участка тела)
для снижения свертываемости крови применяются вещества, связанные с нашей
собственной системой антисвертывания (например, гепарин) либо вещества,
подобные гирудину (действующее начало слюны пиявки).
Вопрос № 2.
Питательные вещества поступают в организм человека путем всасывания в
желудочно-кишечном тракте («первичное всасывание»). Как и в каких конкретно
структурах тонкого кишечника происходит основная часть такого всасывания?
Какие вещества попадают при этом в кровь, а какие – в лимфу? Для почек
характерен процесс обратного («вторичного») всасывания. В каких конкретно
структурах почки оно реализуется и в чем заключается? Где и как осуществляется
всасывание питательных веществ в корнях растений?
Ответ.
 первичное всасывание различных питательных веществ происходит в ворсинках
тонкого кишечника; всасывание непосредственно реализуют клетки кишечного
эпителия, характерным признаком которых является наличие микроворсинок
 сахара (моносахариды), аминокислоты (продукты переваривания белков) и
водорастворимые витамины всасываются в кровь; липиды (жиры) и
жирорастворимые витамины всасываются в лимфу
 каждая почка состоит из большого количества структурных единиц – нефронов;
после фильтрации первичной мочи обратное всасывание происходит в канальцах и
собирательных трубочках нефронов
 в нефронах обратно в кровь активно (с затратой энергии) всасываются ионы,
мелкие органические молекулы – глюкоза, аминокислоты и др. (кроме мочевины);
перенос воды идет пассивно (осмотический процесс)
1
 непосредственно всасывание питательных веществ реализуют корневые волоски
высших растений; активно (с затратой энергии) из почвы всасываются
минеральные соли; за ними пассивно следует вода.
Вопрос № 3.
Как устроен вирус? Почему он проявляет свойства живого только внутри клетки?
Какую функцию выполняет обратная транскриптаза? Какие клетки иммунной
системы вносят основной вклад в борьбу с вирусными инфекциями? Почему вирус
иммунодефицита человека (ВИЧ) столь опасен для организма? Некоторые вирусы
способны к размножению только в клетках, уже зараженных другим вирусом. Как
Вы думаете, почему?
Ответ.
 типичный вирус состоит из белковой оболочки-капсулы, внутри которой находится
молекула ДНК либо молекула РНК; только попав внутрь какой-либо клетки и
подчинив ее энергетический обмен, работу ферментов, деятельность рибосом,
вирус способен размножаться – то есть проявлять основное свойство живого
 обратная транскриптаза синтезирует ДНК на базе РНК; этот фермент необходим
РНК-вирусам, в том числе вирусу иммунодефицита человека (ВИЧ)
 основные «борцы» с вирусами – клетки-киллеры (Т-лимфоциты), реагирующие на
белки вирусных оболочек и убивающие зараженные клетки собственного
организма; очень важны также В-лимфоциты, синтезирующие антитела к
вирусным белкам
 ВИЧ исключительно опасен в связи с чрезвычайно высокой скоростью
размножения и мутирования (иммунная система не успевает за его изменениями);
кроме того, ВИЧ живет в лимфоцитах, постепенно разрушая иммунную систему
организма человека
 некоторые вирусы не способны обеспечивать синтез собственной белковой
капсулы, и вместо этого используют капсулу другого вируса, заразившего ту же
клетку.
Вопрос № 4.
Когда в процессе эволюции позвоночных происходит появление среднего уха и
наружного уха? Чем обусловлено это появление? Какие структуры входят в состав
среднего уха человека? Почему нам мало одного уха и необходимо два? Где в коре
больших полушарий находится слуховой центр? Какая его область выполняет
наиболее сложные функции? Правое или левое полушарие у правши-европейца
чаще связано со слуховым восприятием речи? Какие звуковые сигналы
обрабатывает в этом случае симметричная зона противоположного полушария?
Ответ.
 среднее ухо появляется у амфибий – то есть при выходе позвоночных на сушу; его



функция – сбор («концентрация») энергии колебаний неплотной воздушной среды
и передача колебаний на внутреннее ухо
наружное ухо появляется независимо у птиц и млекопитающих при их развитии из
рептилий; назначение наружного уха – погружение барабанной перепонки внутрь
головы для ее защиты
два уха позволяют определить направление на источник звука за счет сравнения
информации, поступающей справа и слева (сравнение громкости звука, а также
сравнение времени прихода звуковых волн)
слуховая кора находится в височной доле коры больших полушарий; наиболее
сложные задачи решает ее задняя часть
2
 речь будет узнавать задняя часть левого (доминантного) полушария; симметричная
область правого полушария отвечает преимущественно за анализ музыки
(узнавание мелодий).
5-7 классы
Вопрос № 1.
Азот очень важен для нормального существования растений. Почему? Какие пути
получения азота используются растениями? Опишите не менее трех разных путей
(паразитизм не учитывать). В каждом случае приведите конкретные примеры.
Какие растения содержат в своих тканях наиболее высокую концентрацию азота?
Как устроен их цветок?
Ответ.
 азот необходим живым организмам (в том числе растениям), прежде всего, как




основа для синтеза белков
азот из почвы в виде неорганических соединений (солей) растения получают через
корневые волоски; это наиболее типичный путь
хищные растения получают азот из тела жертв (насекомых) в форме аминокислот
после переваривания белков; конкретные примеры – росянка, венерина мухоловка,
непентесы и т.п.
третий путь – получение азота от симбиотических азотфиксирующих бактерий,
которые могут связывать атмосферный азот; бобовые растения (горох, фасоль, соя
и др.);
формула цветка бобовых – Ч(5) Л3+(2) Т(9)+1 П1: пять сросшихся чашелистиков,
венчик включает лодочку, парус и весла, из 10 тычинок 9 срослись, один пестик.
Вопрос № 2.
Лягушки и тритоны, хотя и являются четвероногими позвоночными, еще не до
конца покинули водную среду. Какие особенности их строения и образа жизни
указывают на это? Перечислите три основные функции, которые выполняет слизь,
покрывающая тело амфибий. Какую роль играет яркая окраска некоторых из
амфибий? Какую функцию могут выполнять звуковые сигналы лягушек и жаб? Что
такое неотения? Приведите пример.
Ответ.




у лягушек и тритонов (земноводных, амфибий) еще не совершенная система
дыхания: маленькая площадь поверхности легких, требующая участия кожи
(обязательное кожное дыхание)
у амфибий сохраняется водное размножение с наружным оплодотворением (самка
откладывает икру) и водная личинка (головастик), которая имеет много признаков
рыбы, но затем проходит метаморфоз
слизь, покрывающая тело амфибий, увлажняет их кожу (необходимо для
реализации эффективного кожного дыхания), оберегает кожные покровы от
бактерий, а также защищает амфибий от крупных хищников (слизь часто ядовита)
яркий кожный покров некоторых амфибий – это их предупреждающая окраска
(характерна для ядовитых амфибий); квакание служит для привлечение самок и
отпугивание врагов
3

неотения – это «преждевременная» половая зрелость и появление способности к
половому размножению на стадии личинки с жабрами (примером является
аксолотль)
Вопрос № 3.
Известно, что воды полярных морей более продуктивны, чем экваториальных (на
единицу объема приходится больше биомассы). С чем это, по Вашему мнению,
связано? Какие еще области морей и океанов, отличаются высокой
продуктивностью? Ответ обоснуйте. Какие организмы составляют основу морского
фито- и зоопланктона?
Ответ.
 в полярных зонах процессы периодического замерзания и таяния воды вызывают




ее интенсивное перемешивание (слои очень холодной поверхностной и менее
холодной глубинной воды постоянно меняются местами)
при таком перемешивании идет интенсивный подъем вверх донных минеральных
веществ, необходимых водорослям и фитопланктону для быстрого роста и
накопления биомассы
аналогичное перемешивание слоев воды и подъем минеральных веществ
происходит в тех местах Мирового океана, где имеются сильные течения (особенно
при наличии резких повышений дна)
постоянный приток в море минеральных веществ происходит также в прибрежных
зонах и местах впадения рек в моря и океаны (в этом случае минеральные вещества
заносятся с континента)
основу фитопланктона составляют одноклеточные водоросли и цианобактерии
(«сине-зеленые водоросли»); основу зоопланктона – мелкие ракообразные, мелкие
рыбы, а также нефотосинтезирующие простейшие.
Вопрос № 4.
Опишите 2 реакции инфузории и 2 реакции гидры на стимулы, поступающие из
внешней среды. Каков биологический смысл этих реакций? Реакции гидры можно
назвать рефлексами, а инфузории – нет. Почему? Как устроена нервная система
гидры? Чем принципиально отличается план строения нервной системы дождевого
червя и ланцетника от плана строения нервной системы гидры?
Ответ.




примеры реакций: инфузория плывет к кусочку белка или сахара и уплывает от
кристалла соли, замирает при сильной вибрации и др.; гидра сжимается при
механической стимуляции, переносит пищу в рот после того, как добыча поймана
стрекательными клетками и т.п.
часть этих реакций пищевые (их биологический смысл – получение питательных
веществ), часть – оборонительные (их биологический смысл – самосохранение
организма)
у инфузории нет нервной системы, потому ее реакции нельзя назвать рефлексами;
рефлексы по определению требуют наличия мозга; у гидры сетчатая (диффузная)
нервная система
у дождевого червя нервная система сложнее, чем у гидры; это брюшная нервная
цепочка из соединенных между собой ганглиев; на каждый сегмент тела червя
приходится по 2 ганглия
4

у ланцетника нервная система гораздо сложнее, чем у гидры; это расположенная на
спинной стороне тела нервная трубка, которая является прообразом головного и
спинного мозга позвоночных.
5