ЗАДАЧІ І Харківського відкритого турніру юних біологів (2000 рік)

1. "Людина і кит" Відомо, що основним подразнювачем нейронів, які входять до складу дихального центру, є вуглекислий газ. Саме тому людина не може затримувати дихання більше 1-5 хвилин, адже вуглкислий газ, котрий утворюється в ході метаболізму, подразнює дихальний центр, що призводить кінець кінцем до вдоху. Як пояснити те, що кити можуть пірнати на велику глибину й знаходотися під водою десятки хвилин, припиняючи на цей час дихання.

2. "Генетичний код" Що ви можете сказати про природу генетичного коду на основі описаного досліду? Синтетичний полідезоксирибонуклеотид складу (5'ТТЦ 3'ААГ)n використали як матрицю для синтезу РНК у присутності АТФ і ГТФ. Частину отриманої РНК піддали лужному гідролізу (у результаті розриваються всі фосфоефірні зв'язки у 5'-положеннях) і довели, що утворені при цьому аденозин- і гуанозинмононуклеотиди містяться у відношенні 2:1. Цю ж саму РНК використали як матрицю для синтезу білка у клітинах Еscherichia coli. У результаті отримали три гомополімери: полілізин, поліаргінін и поліглутамінова кислота. Які досліди ви могли б запропонувати для підтвердження запропонованих вами структур кодонів?

3. "Пентапептид" Деякий пентапептид містить гліцин, аланін, валін, лейцин та фенілаланін, причему N- и С-кінцевими залишками є відповідно гліцин і аланін. У результаті обробки пентапептиду хімотрипсином утворилися дипептид і трипептид. Що можна сказати про будову вихідного пентапептиду? Що б ви зробили далі для завершення анализу його первинної структури?

4. "Вуглеводи й жири" Рослинні вуглеводи типу (С5Н10О5)n звичайно слугують джерелом утворення жирів, причому майже всі жирні кислоти тварин містять парне число атомів карбону. Запропонуйте загальний механізм для такого претворення в организмі тварин. Жир кожної тварини за складом є характерним для даного виду й відрізняється від жирів тварин інших видів. Чи узгоджується цей факт із запропонованим вами загальним механізмом?

5. "Радіоізотопи" Отримання штучних радіоізотопів усіх елементів є, як вважають, найбільшим внеском у біологію з часів винайдення мікроскопу. Підтвердіть чи спростуйте це припущення, навіть якщо ви не зможете порівняти цей внесок з іншими внесками в біологію.

6. "Мокре волосся" Чому мокре волосся злипається? Запропонуйте структурне пояснення.

7. "Потенціал спокою" Поставлено два досліди на гігантському аксоні кальмара. У кожному досліді йонний склад внутрішнього середовища аксону й зовнішньго середовища був такий самий, як і у природних умовах. Потім зовнішнє середовище розбавляли у 10 разів. У першому досліді розбавлення проводили ізотонічним розчином цукрози, а у другому - дистильованою водою. Як змінилася величина потенціалу спокою у кожному з випадків?

8. "Кмітливі голуби" На рухливому конвейєрі лежать однакові деталі (металеві кульки). Деякі з них мають відхилення від стандарту (при цьому змінюється відбивальна здатність поверхні) й підлягають відбраковці. Одна з фірм використала голубів як контролерів. Голубі дзьобали браковані деталі (котрі падали у спеціальні ящики) і не торкалися нормальних кульок, залишаючи їх на конвейєрі. Ефективність браковки виявилася надто високою. Чому було обрано саме голубів і у чому полягало їх навчання?

9. "Черепаха" У одного з видів черепах є нервовий стовбур у вигляді замкненого кільця. Якщо нанести у будь-якому місці цього кільця подразнення, то стимульоване збудження розповсюджується в обох напрямках від місця подразнення. Обидві хвилі збудження, зустрівшись загашають одна одну. Як поставити експеримент, щоб виникнувше збудження беззупинно рухалося по колу?

10. "Ліпіди" Уявіть собі, що еволюція відбувалася за умов відсутності будь-яких молекул ліпідів. Які оргнічні молекули з існуючих могли б замінити ліпіди? Чи відрізнялися б організми без ліпідів від реально існуючих? Як саме? (Для відповіді пригадайте якомога більше біологічних ролей ліпідів.)

11. "Зябра і нирки" Запропонуйте схему досліда для з'ясування кількісного внеску зябер і нирок у процес виділення надлишку солів з організму риб. Якщо можливо, проведіть цей експеримент і надайте його результати.

12. "Еритроцити" Еритроцити живуть у крові людини чотири місяці, кішки - два місяці, миші - один місяць. А у ропухи і черепахи еритроцити живуть біля двох років. Запропонуйте своє пояснення різної тривалості життя еритроцитів.

13. "Катастрофа" Оцініть можливі ближні й віддалені наслідки екологічної катастрофи, у результаті якої на нашій планеті зникли б усі гриби.

14. "Загадкова колонія" Біля 150 років тому німецький дослідник Е.К. Брандт писав: "...здебільшого ці тварини живуть разом великими колоніями. У кожній колонії, що вважається однією твариною, можна відрізнити зпереду тварину, яку вважали головою, і потім значну кількість тварин іншої будови. Передня тварина відрізняється від усіх інших своєю будовою: тут можна знайти органи прикріплення всієї колонії, тоді як інші тварини позбавлени таких органів. Проте у них є органи розмноження, яких немає у першої тварини." Про яких тварин йдеться в цьому уривку. Як змінилися сьогодні наші уявлення про цих тварин? Які ще організми схожі за описом Брандта на його колнії?

15. "Корисні мухи" З давніх давен люди робили спроби використовувати мух для своїх потреб. Зараз багато з вчених вказують на велике значення мухи в економіці тваринництва і пропонують використовувати фантастичні "таланти" цієї тварини. Запропонуйте якомога більше можливостей використання мух у різних галузях промисловості, сільського господарства тощо.

16. "Відкриття та його докази" У 1900 році Ландштейнер зробив велике відкриття. Перше розумне пояснення відкритого феномену дали фон Дунгер і Гіршфельд у 1911 році. А у 1925 році Бернштейн перевірив гіпотезу своїх попередників, спростував її, використовуючи закон Харді-Вайнберга, і дав своє пояснення. Що відкрив Ландштейнер? Які пояснення цього феномену дали фон Дунгер і Гіршфельд? Як саме Бернштейн використав закон Харді-Вайнберга? Наведіть сучасне пояснення відомого феномену.

17. "Лихо зернових" У 100 році Пліній писав про одного з паразитів як найбільше лихо зернових культур. Значно пізніше у британській колонії Массачусетс вийшов закон, згідно з яким "кожний, на чиїх землях ростуть кущі барбарису, повинен знищити або викорчувати їх до 13 червня 1760 року". Звідки така немилість до барбарису і причому тут лихо для зернових культур? Оцініть біологічну справедливість наведеного закону.

18. "Фотосинтез" Запропонуйте таку конструкцію фотосинтетичної системи, яка б дозволяла підвищити ефективність фотосинтезу та збільшити вихід його основних продуктів.