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
, B Pokyny pro organizátory krajských kol organizační pokyny 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...
Autorské řešení pro kategorii A Úloha číslo 1: Kvasinky 1 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) Za 1. a) 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) Celkem za otázku 1. 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) 2. c) z aminokyselin 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) 2. d) amoniak je zásaditý Za 2. d) 2. e) ethylen (ethen) C 2 H 4, oxid dusnatý NO Za 2. e) Celkem za otázku 2. 4,5 bodu
3. za každou správně přiřazenou možnost udělit 0,5 bodu +NH 3 : 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.) NH 3 : mutant schéma B (Po dosažení maximální velikosti už kolonie pouze odumírá, kvasinky se nemnoží.) Za 3. Celkem za otázku 3. 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) 4. b) příbuzenský výběr ( kin selection ) Za 4. b) 2 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) 4. d) je třeba nejprve odstranit buněčnou stěnu Za 4. d) Celkem za otázku 4. 0,5 bodu 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) 5. b) rychlost množení, schopnost se co nejrychleji množit Za 5. b) 5. c) kmen kvasinek čerstvě izolovaný z přírody má vyšší odolnost vůči stresu Za 5. c) 5. d) za každou správně zakroužkovanou třídu molekuly udělit 0,5 bodu lipopolysacharidy, peptidoglykany Za 5. d) 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. Celkem za otázku 6.
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. Celkem za otázku 7. Celkem za úlohu Úloha číslo 2: Mikroskopování řas 20 bodů 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 + určený rod» 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 3 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
3) 2 5 = 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) 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 5. b) Scenedesmus, vzorek A 0,5 bodu celkem za otázku č. 5 2,5 bodu 6. a) 1 G O N I U M 2 P L A N K T O N 3 V Ý B Ě Ž K Y 4 H L E N K Y 5 Č T V E R C E 6 M E Z I B U N Ě Č N Á 7 D I F E R E N C I A C E za každý správně doplněný pojem 0,5 bodu 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) celkem za otázku č. 6 Celkem za úlohu číslo 2. 4,5 bodu 20 bodů 4
Úloha číslo 3: Tkáňové kultury 1. a) 1. aminokyseliny a nukleotidy obsahuje látky podporující růst buněk 4 2. glutamin nebo glutamát kofaktory enzymů a jiných proteinů 5 6 3. glukosa zdroj energie 2 3 4 4. sérum udržuje ph 8 5. voda a základní soli vizuálně indikuje ph 7 6. vitaminy a stopové prvky stavební materiál 1 4 9 7. fenolová červeň udržuje tonicitu 5 nutné pro transport přes membrány a 5 8. hydrogenuhličitany a rozpuštěný CO 2 udržování vnitřního prostředí buněk 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 Celkem za otázku 1. 5 bodů 2. a) fibrin 2. b) extracelulární hmota (matrix)/lamina/uznat i jiné formy extracelulární hmoty 2. c) fibroblasty (vazivové b.)/melanocyty (pigmentové b.)/makrofágy/leukocyty (bílé krvinky) stačí jeden typ, uznávat české i latinské názvy 2. d) sérum je plasma po vysrážení (míněno krevní srážení) odpověď v tomto smyslu, pouze, že v séru není fibrin, 0,5 bodu 2. e) plastové dno misky 2. f) proteiny/polypeptidy/hormony, slouží jako růstové faktory/dávají buňkám signál k růstu či dělení odpověď v tomto smyslu 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 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 3. c) buňky se slezly k sobě 3. d) varianta b (leukemické buňky se volně pohybují v krevním řečišti) Celkem za otázku 3. 4 body 5
4. Obrázek Protein Popis A 1 d B 4 b C 3 a D 2 g za každé správné přiřazení přičíst 0,5 bodu, celkem ale max. 4 body. Celkem za otázku 4. Celkem za úlohu číslo 3. Celkem za praktické úlohy 4 body 20 bodů 60 bodů Poznávání přírodnin Za úplné správné označení každého organismu Za neúplné označení Celkem za poznávání přírodnin 0,5 bodu 40 bodů Testové otázky Bodování testu: Pokud je správným řešením jen jedna z nabídnutých odpovědí, získá soutěžící za její zakroužkování ; za zakroužkování odpovědi nesprávné 0 bodů. Jsou-li dvě správné odpovědi, bodujeme takto: obě správně 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 Celkem za krajské kolo kategorie A 30 bodů 130 bodů 6
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