biologická olymPiáda 2009–2010

Česká zemědělská univerzita v Praze
Ústřední komise biologické olympiády
Biologická olympiáda
2009–2010
44. ročník
Krajské kolo
kategorie A
Pokyny pro organizátory
Autorská řešení
Praha 2010
www.biologickaolympiada.cz
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A, B
organizační pokyny
Pokyny pro organizátory krajských kol
Kategorie A
Úloha číslo 1: Komunikace v kolonii kvasinek
Autor: Jaroslav Icha
Časová náročnost: 50 minut
Pomůcky: bez pomůcek
Úloha číslo 2: Cenobiální zelené řasy
Autor: Josef Juráň
Časová náročnost: 70 minut
Pomůcky: krycí a podložní sklíčka, Pasteurovy pipety, světelný mikroskop se zvětšením
minimálně 200x, optimálně 400x
Delegát doveze: tři vzorky cenobiálních řas
Úloha číslo 3: Tkáňové kultury
Autor: Lukáš Falteisek
Časová náročnost: 50 minut
Pomůcky: bez pomůcek (příp. dataprojektor k promítnutí barevného obrázku v poslední otázce)
Delegát doveze: barevný výtisk obrázků z fluorescenční mikroskopie
Kategorie B
Úloha číslo 1: Komunikace buněk v pletivech rostlin
Autor: Magdalena Kubešová
Časová náročnost: 45 minut
Pomůcky: podložní a krycí sklíčka, kapátko, pinzeta, nové žiletky, mikroskop
Materiál: plodní stopka hrušky
Úloha číslo 2: Eusocialita jako paralela mnohobuněčnosti
Autor: Kateřina Rezková a Vojtech Baláž
Časová náročnost: 60 minut
Pomůcky: binokulární lupa či normální lupa dva kusy na skupinu + Petriho miska 3x na skupinu
Delegát doveze: exponáty hmyzu
Úloha číslo 3: Putování látek v mnohobuněčném těle
Autor: Petr Jedelský a Jan Matějů
Časová náročnost: 45 minut
Pomůcky: bez pomůcek
Delegáti přivezou také všechny objekty pro „speciální poznávačku“.
Na zasedání Ústřední komise BiO dne 3.11. 2009 bylo dohodnuto, že krajští organizátoři pro krajská
kola následujícího ročníku zajistí binokulární lupy. V tomto ročníku jsou pro úlohu B2 binokulární
lupy výhodou, ale nejsou nezbytné a jdou nahradit ruční lupou.
Při opravování „poznávaček“ se nepostupuje podle pravidel uvedených ve sbírce přírodnin. Za
správně určený rod se půl bodu přidělí i v případě, že je druhové jméno chybné!
Soutěžícím zdůrazněte, že není pro biologa hanbou, že neurčí u některých jedinců druh (např.
determinační znaky nejsou dostatečně vyvinuté nebo se objevují v jiném ročním období atd.). Větší
hanbou je určit druh špatně jen na základě toho, že dotyčný zná jen jeden druh daného rodu a píše jej
automaticky bez rozmyslu. Ne každá bříza je bělokorá, přestože má bílou kůru...
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
autorské řešení
Autorské řešení pro kategorii A
Úloha číslo 1: Kvasinky
K udělení plného počtu bodů ve vypisovacích otázkách nemusí být odpovědi soutěžících rozhodně
tak důkladné jako odpovědi v autorském řešení. Ty se snaží postihnout všechny možné odpovědi a
obsahují třeba i detaily a dovysvětlení, které po soutěžících nechceme. Stačí, pokud soutěžící správně
vystihnou hlavní princip, myšlenku.
1. a) rak říční (Astacus astacus) 1 bod
Za 1. a)
1 bod
1. b) za každý správně uvedený důvod udělit 0,5 bodu
» člověk ji využívá po tisíciletí, takže metody pěstování jsou dobře zvládnuté
» snadno se pěstuje, je nenáročná
» má krátkou generační dobu
» v průběhu normálního životního cyklu (nepohlavní dělení) je haploidní. Proto se každá
mutace, kterou do genomu kvasinky zavedeme, ihned projeví ve výsledném fenotypu.
» má jednoduchou eukaryotickou buňku, takže se hodí pro studium základních procesů
společných všem eukaryotům, např. buněčný cyklus, metabolismus, DNA replikace
» má malý genom a vyskytuje se u ní mechanismus homologní rekombinace, který umožňuje
snadné genové inženýrství, např. kompletní knihovnu delečních mutantů všech genů
» nová zjištění o kvasince mají velký ekonomický potenciál v lékařství, potravinářství
» v průběhu normálního životního cyklu (nepohlavní dělení) je haploidní. Proto se každá
mutace, kterou do genomu kvasinky zavedeme, ihned projeví ve výsledném fenotypu.
Za 1. b)
1 bod
Celkem za otázku 1.
2 body
2. a) chemický vzorec A je cAMP (pro úplnost: B – uridinmonofosfát, C – adenosintrifosfát,
D – kyselina nikotinová)
Za 2. a)
0,5 bodu
2. b) za každou správně uvedenou výhodu udělit 0,5 bodu
» amoniak je plynná látka, takže funguje na delší vzdálenost, a to nejen uvnitř kolonie, např. dvě
kolonie rostoucí vedle sebe omezí růst v místě, kde jsou si nejblíže
» překoná i fyzické bariéry
» jeho molekula je malá, rychle difunduje
» v biotopech, kde žijí kvasinky, se jinak příliš nevyskytuje
» amoniak je v okamžiku signalizace odpadním produktem metabolizmu kvasinek, tudíž jeho
tvorba nespotřebuje energii navíc (i když při normálním růstu je dusík pro kvasinky nedostatková
živina)
Za 2. b)
1 bod
2. c) z aminokyselin 1 bod
Uznat i odpověď z proteinů (bílkovin) nebo z RNA, protože všechny tyto sloučeniny obsahují dusík.
Odpověď DNA je špatně, protože kvasinka si nemůže rozložit vlastní DNA.
Za 2. c)
1 bod
2. d) amoniak je zásaditý
Za 2. d)
1 bod
2. e) ethylen (ethen) C2H4, oxid dusnatý NO
Za 2. e)
1 bod
Celkem za otázku 2.
4,5 bodu
1
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
autorské řešení
3. za každou správně přiřazenou možnost udělit 0,5 bodu
+NH3: schéma C (Buňky jsou schopné obnovit svůj růst, ale už nedosáhnou tak vysoké početnosti
jako v první fázi rychlého růstu. Prodlouží se i doba, po kterou je kolonie schopna existovat.)
– NH3: mutant schéma B (Po dosažení maximální velikosti už kolonie pouze odumírá, kvasinky se
nemnoží.)
Za 3.
1 bod
Celkem za otázku 3.
1 bod
4. a) za každou správně uvedenou výhodu udělit 0,5 bodu
• poškozené buňky nevyčerpávají zbytečně živiny na svou opravu, která se už stejně nevyplatí,
protože se už nebudou množit
• poskytnou v lehce zabudovatelné formě základní stavební molekuly pro přeživší kvasinky
• oproti nekrotickým buňkám z apoptotických buněk neunikají toxické látky
• poškozené buňky nezabírají místo pro nové, nepoškozené buňky
Za 4. a)
1 bod
4. b) příbuzenský výběr („kin selection“)
Za 4. b)
1 bod
4. c) nesprávné jsou čtvrté a páté tvrzení: nekontrolovatelná polymerace aktinu a tvorba filopodií,
ribosomy se shlukují do velkého útvaru v cytoplasmě, de facto krystalu
Za 4. c)
2 body
4. d) je třeba nejprve odstranit buněčnou stěnu
Za 4. d)
0,5 bodu
Celkem za otázku 4.
4,5 bodu
5. a) za každou správně uvedenou výhodu udělit 0,5 bodu
• ochranná funkce před vnějšími vlivy — tuto odpověď uznat, ač je dost obecná
• kvasinky rychleji zabírají místo, což je důležité při kolonizaci nových zdrojů potravy, např. již
zmíněného ovoce
• mezibuněčná hmota je lešení pro buňky a vytváří kanálky pro živiny a zplodiny
• zmírňuje vysychání
• umožňuje se pevněji adsorbovat na povrch
• brání rozplavení kolonie
• hraje roli v mezibuněčné komunikaci, což sice není prokázáno, ale soutěžící to nemůže nijak
odvodit, a pokud ví něco o mezibuněčné hmotě živočichů, tak ho tato možnost může napadnout
Za 5. a)
1 bod
5. b) rychlost množení, schopnost se co nejrychleji množit
Za 5. b)
1 bod
5. c) kmen kvasinek čerstvě izolovaný z přírody má vyšší odolnost vůči stresu
Za 5. c)
1 bod
5. d) za každou správně zakroužkovanou třídu molekuly udělit 0,5 bodu
lipopolysacharidy, peptidoglykany
Za 5. d)
1 bod
Celkem za otázku 5.
4 body
6. za každou správně zakroužkovanou možnost udělit 0,5 bodu
správné jsou: ochranné buňky na povrchu kolonie s tlustou buněčnou stěnou a velkými vakuolami,
klidová stádia, signalizující a recipientní buňky, buňky určené ke kolonizaci nových prostředí
Za 6.
2 body
Celkem za otázku 6.
2 body
2
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
autorské řešení
7. za každou správně přiřazenou dvojici udělit 0,5 bodu
A – transmisní elektronová mikroskopie
B – optická mikroskopie (s použitím Nomarského diferenciálního interferenčního kontrastu)
C – skenovací elektronová mikroskopie
D – fluorescenční mikroskopie
Za 7.
2 body
Celkem za otázku 7.
2 body
Celkem za úlohu
20 bodů
Úloha číslo 2: Mikroskopování řas
1) Nejde o umělecké ztvárnění, jde o to, aby na obrázku byl vidět tvar kolonií:
» u rodu Scenedesmus (vzorek A, obr. A1, A2) je důležitý tvar buněk a jejich uspořádaní v kolonii
» u rodu Coelastrum (vzorek B, obr. B1, B2) je důležitý především tvar kolonie; mělo by být patrné,
že kolonie je tvořena vrstvami buněk (obr. B1, označeno šipkami)
» u rodu Pediastrum (vzorek C, obr. C1, C2) je důležitý hvězdicovitý tvar kolonie a zakončení
posledních buněk cenobia (obr. C1, označenou šipkou).
případné popisky v nákresech nebodovat
u každého rodu za výstižně provedený nákres 2 body + určený rod 1 bod
» pokud není nákres tužkou či není uvedeno zvětšení, strhnout 0,5 bodu, body nestrhávat do
záporných hodnot
Rody ve vzorcích:
a1
a2
A Scenedesmus
B Coelastrum
C Pediastrum
b1
b2
c1
c2
celkem za otázku č. 1
9 bodů
2) » ochrana před predátory
» rozdělení práce (buňky s pohybovou a rozmnožovací funkcí; schopnost se množit a zároveň se
pohybovat za zdrojem světla a živin)
» efektivnější získávání živin (vytvoření vrstvy mezibuněčné hmoty, která slouží jako úložiště
živin, hlavně fosforu; díky tomu mají selekční výhodu)
celkem za otázku č. 2
1 bod
3
autorské řešení
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
3) 25 = 32 buněk
celkem za otázku č. 3 4. a)
0,5 bodu
postačuje i zaškrtnutí tří suchozemských oblastí (nemusí být zahrnuta i oblast nad oceánem)
1 bod
4. b) v pylových zrnech
0,5 bodu
4. c) Pediastrum, vzorek C
0,5 bodu
4. d) sinice
0,5 bodu
celkem za otázku č. 4
2,5 bodu
5. a) snižují rychlost klesání ve vodním sloupci; trny zvětšují odpor a řasy pomaleji klesají
snižují pravděpodobnost zfiltrování predátory ze zooplanktonu; trny zvětšují řasu a predátor ji
nesežere
2 body
5. b) Scenedesmus, vzorek A
0,5 bodu
celkem za otázku č. 5
2,5 bodu
6. a)
1
2
G
P
O
L
N
A
I
U
N
K
3 V
Ý
4 H
L
E
N
5 Č
T
V
E
R
C
6 M
E
Z
I
7 D
I
F
E
R
za každý správně doplněný pojem 0,5 bodu
M
T
B
K
E
B
E
O
Ě
Y
N
Ž
K
Y
U
N
N
C
Ě
I
Č
A
N
C
Á
E
3,5 bodu
6. b) Zásadní význam inverze je zvýrazněn v následujícím textu tučně:
Protože dceřiné cenobium vzniká vchlipováním dovnitř mateřského cenobia, směřují bičíky jeho
buněk dovnitř a gonidia, pokud jsou u daného druhu vyvinuta, ven. Aby mohlo dceřiné cenobium
fungovat, potřebuje se proto obrátit naruby. Tento proces se nazývá embryonální inverze. Během
ní dochází k ontogenetické migraci buněk. (podstatné je zmínit převrácení cenobia se naruby)
1 bod
celkem za otázku č. 6
4,5 bodu
Celkem za úlohu číslo 2.
20 bodů
4
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
autorské řešení
Úloha číslo 3: Tkáňové kultury
1. a)
1. aminokyseliny a nukleotidy
2. glutamin nebo glutamát
3. glukosa
4. sérum
5. voda a základní soli
6. vitaminy a stopové prvky
7. fenolová červeň
8. hydrogenuhličitany a rozpuštěný CO2
obsahuje látky podporující růst buněk
kofaktory enzymů a jiných proteinů
zdroj energie
udržuje pH
vizuálně indikuje pH
stavební materiál
udržuje tonicitu
nutné pro transport přes membrány a
udržování vnitřního prostředí buněk
4
5
2
8
7
1
5
5
6
3
4
4
9
9. lipidy a cholesterol
za každé správné přiřazení přičíst 0,5 bodu do maximálního počtu 4 bodů (za poslední přiřazení se
tedy půlbod nedává) celkem 4 body
1. b) použijeme antibiotika
1 bod
Celkem za otázku 1.
5 bodů
2. a) fibrin
1 bod
2. b) extracelulární hmota (matrix)/lamina/uznat i jiné formy extracelulární hmoty
1 bod
2. c) fibroblasty (vazivové b.)/melanocyty (pigmentové b.)/makrofágy/leukocyty (bílé krvinky) stačí
jeden typ, uznávat české i latinské názvy
1 bod
2. d) sérum je plasma po vysrážení (míněno krevní srážení) – odpověď v tomto smyslu 1 bod, pouze,
že v séru není fibrin, 0,5 bodu
1 bod
2. e) plastové dno misky
1 bod
2. f) proteiny/polypeptidy/hormony 1 bod, slouží jako růstové faktory/dávají buňkám signál k růstu či
dělení – odpověď v tomto smyslu 1 bod
2 body
Celkem za otázku 2.
7 bodů
3. a) parakrinní/endokrinní sekrece/produkce růstových faktorů/produkce hormonů/syntéza stavební
látky klíčové pro druhé buňky/likvidace složky média/metabolitu toxického pro druhé buňky – stačí
jedna možnost
1 bod
3. b) použít kondiciované médium/použít médium, v němž předtím byly pěstovány podpůrné buňky/
pěstovat buňky obou typů v jedné nádobě, ale prostorově oddělené/přidat do média lyzát podpůrných
buněk
1 bod
3. c) buňky se slezly k sobě
1 bod
3. d) varianta b (leukemické buňky se volně pohybují v krevním řečišti)
1 bod
Celkem za otázku 3.
4 body
5
Biologická olympiáda 2009–2010, krajské kolo kategorie A
4.
Obrázek Protein Popis
d
A
1
b
B
4
a
C
3
g
D
2
za každé správné přiřazení přičíst 0,5 bodu, celkem ale max. 4 body.
Celkem za otázku 4.
autorské řešení
4 body
Celkem za úlohu číslo 3.
20 bodů
Celkem za praktické úlohy
60 bodů
Poznávání přírodnin
Za úplné správné označení každého organismu
1 bod
Za neúplné označení
0,5 bodu
Celkem za poznávání přírodnin
40 bodů
Testové otázky
Bodování testu: Pokud je správným řešením jen jedna z nabídnutých odpovědí, získá soutěžící za její
zakroužkování 1 bod; za zakroužkování odpovědi nesprávné 0 bodů. Jsou-li dvě správné odpovědi,
bodujeme takto: obě správně – 1 bod
jedna správně, druhá neoznačená – 0,5 bodu
obě nesprávně nebo jedna správně a jedna nesprávně zakroužkovaná – 0 bodů
Správné řešení testových otázek:
1.e; 2.cd; 3.bd; 4.c; 5.d; 6.e; 7.a; 8.d; 9.e; 10.c; 11.bc; 12.ad; 13.cd; 14.cd; 15.bc; 16.bd; 17.d; 18.b;
19.a; 20.b; 21.cd; 22.c; 23.ad; 24.ad; 25.b; 26.c; 27.b; 28.cd; 29.b; 30.d.
Celkem za testové otázky
30 bodů
Celkem za krajské kolo kategorie A
6
130 bodů
biologická olympiáda 2009–2010
44. ročník
Krajské kolo kategorie A
Pokyny pro organizátory
Autorská řešení
Autoři: kolektiv členů pracovní skupiny pro tvorbu úkolů BiO kategorie A, B
pod vedením Mgr. Petra Jedelského
Redakce: Bc. Libor Mořkovský a Mgr. Petr Jedelský
Pedagogická recenze: Mgr. Magda Andresová a Mgr. Petr Šíma
Jazyková úprava: Bc. Hana Nůsková