Разделу микробиологии в системе общего образования отводится особое место: сегодня оптическая техника - это инструмент не только для ученых, но и для учеников школ, гимназий и лицеев, а если ребенку интересен микромир, то наблюдательную оптику вместе с микропрепаратами можно приобрести для домашнего использования. Какие органоиды можно увидеть в школьный световой микроскоп становится ясно, если понять суть функционирования этого прибора и диапазон полезных увеличений (без потери качества картинки). Об этом поговорим в данной статье, информация окажется актуальной для юных биологов, родителей, наставников и учителей. Не будем подробно вдаваться в теоретический материал о функциях органелл и их включений, это легко подсмотреть в учебнике. Наша задача - объяснить понятными словами горизонты любительских исследований и какие действия для этого необходимо применить.
Какие органоиды можно увидеть в школьный световой микроскоп зависит от кратности и метода наблюдений. В соответствии с государственными стандартами должен использоваться микроскоп с нижней подсветкой. Суть его работы: на предметный столик кладется препарат - например, кожица лука, она зажата между стеклышками, которые могут проклеиваться специальной смолой или каплей жидкости. От осветителя, расположенного снизу, исходящие лучи пронизывают образец насквозь и огибают конторы вокруг. Затем лучики попадают в объектив, потом - в окуляр и, наконец, долетают до зрачка наблюдателя - это позволяет видеть увеличенную картину, распознать органоиды, сделать выводы. Такой способ называется «проходящий свет в светлом поле».
На увеличении 40х
перед взором предстанет микрообразец, визуально разделенный на множество мешкообразных ячеек, четко видна оболочка клеток и область вакуоли, заполненная клеточным соком. Если перед опытом он был подкрашен красителем (которым выступает слабый раствор йода, зеленки, реже марганца), то клеточные границы и часть цитоплазмы приобретут эти цвета, пропитаются пластиды. Произведя смену объектива на револьверном устройстве и добившись приближения 100х
, для просмотра станут доступны ядро, ядрышко, поры. Увеличение 400 крат
(или 640) на школьных микроскопах является ознакомительным - заметно снижение контрастности, ощущается недостаточность освещения. Поэтому дополнительной пользы от высокой кратности нет, биолог-исследователь обнаружит, что видит то же самое, но в больших размерах и худшем качестве, присутствует характерное затемнение. Вот если бы изучение происходило в модель микроскопа лабораторного уровня, то на 1000-1200 кратах появляется детализация сложного строения ядер.
При подключении аксессуара визуализации - цифровой камеры (видеоокуляра) - появится возможность выводить изображение на компьютер в режиме реального времени. В некоторых учебных заведениях это включено в программу обучения. В несложном интерфейсе можно фиксировать результаты в виде впечатляющих фотографий или роликах видео формата. Теперь вы знаете какие органоиды можно увидеть в микроскоп и можно попробовать это на практических занятиях у себя дома - обратите внимание на ассортимент интернет-магазина - доставка действует во все регионы России, а самовывоз осуществляется из крупной сети пунктов выдачи.
Те, кто проявляет интерес к микроскопии - находится на правильном пути, ибо научная деятельность - двигатель прогресса, опора и надежда общества. Желаем вам достижения целей, эффективного саморазвития и новых открытий.
Органоиды
клетки, видимые с
помощью электронного
микроскопа; укажите
их роль в жизни
клеток. Приведите
примеры.
Современная цитология относит к органоидам клетки рибосомы, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, клеточный центр, пластиды, лизосомы:
Рибосомы - небольшие сферические тельца, имеющие размеры от 150 до 350 А. Они описаны сравнительно недавно благодаря применению электронного микроскопа в исследования клеточных структур. Рибосомы расположены в цитоплазматическом матриксе, а также связаны с мембранами эндоплазматической сети. Рибосомы любых организмов - от бактерий до млекопитающих - характеризуются сходством структтуры и состава. В состав входит белок и РНК.
Наибольшее количество рибосом обнаружено в клетках интенсивно размножающихся тканей. На рибосомах осуществляется синтез белка.
Каждая из рибосом состоит из двух неравных частей - субъединиц. А (ангстрем) - единица длины, равная одной десятимиллионной доле миллиметра.
В меньшую субъединицу молекулами РНК доставляются аминокислоты, а растущая белковая цепочка локализуется в большей субъединице.
Рибосомы обычно объединены в группы - полисомы (или полирибосомы); чем обеспечивается, по видимому, согласование их деятельности.
Эндоплазматическая сеть , или вакуолярная система, обнаружена в клетках всех растений и животных, подвергнутых исследованию под электронным микроскопом. Она представляет собой систему мембран, формирующих сеть канальцев и цистерн. Эндоплазм этическая сеть имеет большое значение в процессах внутриклеточного обмена, так как увеличивает площадь «внутренних поверхностей» клетки, делит ее на части, отличающиеся физическим состоянием и химическим составом, обеспечивает изоляцию ферментных систем, что в спою очередь необходимо для их последовательного вступления в согласованные реакции. Непосредственным продолжением эндоплазматической сети является ядерная мембрана, отграничивающая ядро от цитоплазмы, и цитоплазматическая мембрана, расположенная на периферии клетки.
В
совокупности внутриклеточные канальцы
и цистерны образуют целостную систему,
канализирующую клетку и называемую некоторыми
исследователями вакуолярной системой.
Наиболее развита вакуолярная система
в клетках с интенсивным обменом веществ.
Предполагают ее участие в активном перемещении
жидкостей внутри клетки.
Часть мембран несет на себе рибосомы. В некоторых специальных, лишенных гранул, вакуолярных образованиях происходит синтез жиров, В других - гликогена. Ряд частей эндоплазматнческой сети связан с комплексом Гольджи имеет, по-видимому, отношение к выполняемым им функциям.
Образования вакуолярной системы очень лабильны и могут меняться в зависимости от физиологического состояния клетки, характера обмена и при дифферснцировке.
Комплекс Гольджи виден в световом микроскопе как специфический дифференцированный участок цитоплазмы. В клетках высших животных он представляется состоящим из сеточки, иногда в виде скопления чешуек, палочек и зернышек. Электронно-микроскопические исследования позволили убедиться, что комплекс Гольджи построен также из мембран и напоминает строку полых рулонов, положенных друг на друга. В клетках растений и беспозвоночных животных комплекс Гольджи удалось обнаружить лишь с помощью электронного микроскопа и доказать, что он образован небольшими тельцами - диктиосомами, рассеянными по всей цитоплазме.
Полагают, что основная функция комплекса Гольджи - концентрация, обезвоживание и уплотнение продуктов внутриклеточной секреции и веществ поступивших извне, предназначенных для выведения из клетки.
Митохондрии (от греч. mitos - нить, chondros - зернышко)-органоиды в виде гранул, палочек, нитей, видимых в световом микроскопе. Величина митохондрий сильно колеблется, достигая максимально в длину 7.
Митохондрии встречаются во всех клетках растений и животных. Число их в клетках, выполняющих различную функцию, неодинаково и колеблется от 50 до 5000. Электронная микроскопия дала возможность изучить детали строения митохондрий. Стенка митохондрии состоит из двух мембран: наружной и внутренней; последняя имеет выросты внутрь - гребни или кристы, делящие митохондрию на отсеки. Основная функция митохондрий» выясненная., благодаря выделению их из клетки с помощью метода фракционного центрифугирования, это превращение энергии различных соединений в_энергию фосфатных связей (АТФ - аденозинтрифосфат и АДФ - аденозиндифосфат). В таком состоянии энергия становится наиболее доступной для использования в жизнедеятельности клетки, в частности для синтеза веществ.
Пути образования новых митохондрии до сих пор неясны. Картины, видимые в световой микроскоп, говорят в пользу того, что митохондрии могут размножаться путем перешнуровки или почкования и что при делении клетки они более или менее равномерно распределяются между дочерними клетками. Создается убеждение, что между митохондриями клеток различных генераций существует преемственность. Работы последних лет свидетельствуют о наличии в митохондриях дезоксирибону-клеиновой кислоты (ДНК).
Клеточный центр (центросома) - органоид, отчетливо видимый в световой микроскоп и состоящий из одной или двух мелких гранул - центриолей. С помощью электронного микроскопа установлено, что каждая центриоль - это цилиндрическое тельце длиной 0,3-0,5 м и диаметром около 0,15 р. Стенки цилиндра состоят из 9 параллельно расположенных трубочек. От центриолей под углом отходят отростки, которые, по-видимому, являются дочерними центриолями.
Клеточный центр иногда занимает геометрический центр клетки (откуда происходит название органоида); чаще же он оттеснен ядром или включениями к периферии, но обязательно располагается вблизи ядра по одной оси с центром ядра и центром клетки.
Активная роль клеточного центра обнаруживается при делении клетки. По-видимому, с его структурами связаны участки цитоплазмы, способные к активному движению. В этом убеждает то обстоятельство, что у основания органоидов клетки, выполняющих функцию движения, находится образование сходное с центриолью. Такая структура свойственна блефаропластам простейших (из класса жгутиковых), базальным тельцам у основания ресничек в специальных эпителиальных клетках многоклеточных, у основами хвостового отдела сперматозоида. Такие органоиды получили название кинетосом от греч. kinetikos- относящийся к движению, soma - тело).
Пластиды - органоиды, характерные для клеток растений и отсутствующие в клетках животных. Не имеют пластид также клетки грибов, бактерий и сине-зеленых водорослей. В клетках листа цветковых растений насчитывается от 20 до 100 пластид, Размеры их колеблются от 1 до 12 μ. В световом микроскопе пластиды имеют вид палочек, чешуек, зерен. Пластиды обладают различной окраской (пигментом) или бесцветны. В зависимости от характера пигмента различают хлоропласты (зеленого цвета), хромопласты (желтого, оранжевого и красного цвета). Одни виды пластид могут переходить в другие. Хлоропласты характерны для зеленых клеток растений, в них осуществляется фотосинтез. Хромопласты определяют окраску плодов, лепестков цветов и других окрашенных частей растений. Тонкое строение пластид, в частности хлоропластов высших растений, изучено с помощью электронной микроскопии. Хлоропласт имеет двойную наружную мембрану. Внутренняя структура также состоит из мембран, между которыми находятся граны. Они представляют собой зерна, образованные плотно прилегающими друг к другу мешочками из двойных мембран. Хлоропласты, по-видимому, могут размножаться делением. Обращает на себя внимание, что пластиды ранних стадий развития - пропластиды - напоминают митохондрии с малым числом крист.
Лизосомы (от греч. lysis - растворение, soma -тело)-шаровидные образования, имеющие диаметр от 0,2 до 0,8 μ. В лиэосомах содержатся ферменты, разрушающие большие молекулы сложных органических соединений, поступающих в клетку. Поступившие в клетку вещества подготавливаются для синтеза собственных белков данной клетки. Тончайшие мембраны лизосомы изолируют их содержимое от остальной цитоплазмы. Повреждение лизосом и выход ферментов из них в цитоплазму приводят к быстрому растворению (лизису) всей клетки. Пищеварительные вакуоли в теле простейших и в фагоцитах образуются, по-видимому, в результате слияния лизосом.
Цитоплазматическая мембрана поддерживает постоянство внутренней среды клетки, отличающейся от окружающей клетку внешней среды. Цитоплазматическая мембрана принимает непосредственное участие в процессах обмена клетки сор средой - поступлении веществ в клетку и выведении их из клетки. В тканях растений между соседними клетками образуются цитоплазм этические мостики- плазмодесмы. Через плазмодесмы обеспечивается связь цитоплазмы рядом лежащих клеток. Цитоплазматическая мембрана снаружи может быть покрыта, как, например, в растительных клетках, клеточной оболочкой.
Клеточная оболочка не является обязательной составной частью клетки. Оболочки в растительных клетках состоят из клетчатки (целлюлозы) или пектина. Наружные оболочки яйцевых клеток морских животных и амфибий состоят преимущественно из муцина. Эпителиальные и некоторые другие клетки покрыты снаружи веществами, содержащими гиалуроновую кислоту. Предполагается, что вещества, входящие в состав клеточной оболочки, выделяются клеточной поверхностью.
Клеточные оболочки служат для соединения клеток друг с другом, для концентрации определенных веществ на поверхности клетки, а также могут выполнять другие функции.
Строение клетки . Если рассмотреть под микроскопом тонкий срез, взятый из любого органа человека, то можно увидеть, что наше тело, подобно животным и растительным организмам, имеет клеточное строение.
До недавнего времени клетку изучали с помощью светового микроскопа, дающего увеличение до двух тысяч раз. Hо после того как был сконструирован электронный микроскоп, позволяющий достигать увеличения до миллиона раз, исследователи начали проникать в тончайшие детали чрезвычайно сложного строения клетки.
Познакомьтесь по рисунку 9 со строением клетки под электронным микроскопом.
С помощью светового микроскопа было установлено, что основные части клетки - это цитоплазма (1) и ядро (2), внутри которого находится одно или несколько ядрышек (3). И цитоплазма и ядро вязкие, полужидкие.
Цитоплазма одета снаружи тончайшей, состоящей всего из нескольких слоев молекул оболочкой - наружной мембраной (4). Она различима только в электронный микроскоп. Используя его, удалось обнаружить также ядерную оболочку (5) и ознакомиться с ее строением, изучить расположенные в цитоплазме мельчайшие структуры клетки - органоиды, выполняющие в ней определенные функции. К числу органоидов принадлежат тончайшие канальцы (6), образующие в цитоплазме сеть, митохондрии (7), рибосомы (8). В цитоплазме находится также различимое при помощи обычного микроскопа тельце - клеточный центр (9).
Живая клетка - это очень сложная система. В ее органоидах совершаются разные жизненные процессы. В одних органоидах происходит образование веществ клеток. В других органоидах вещества клеток химически изменяются, окисляются. Так, в рибосомах образуются белки клетки, а в митохондриях происходит окисление клеточных веществ.
Находящиеся в цитоплазме вещества постоянно перемещаются. В этом перемещении определенную роль играет диффузия. Кроме того, полужидкая цитоплазма медленно движется внутри клетки. Вместе с нею движутся и органоиды. Наконец, многие вещества проникают из ядра в цитоплазму и из цитоплазмы в ядро.
Во время деления клеток в их ядрах становятся видимыми нитевидные образования - хромосомы. Для каждого вида растений и животных характерно определенное количество и форма хромосом в любой клетке тела. В клетках человека по 46 хромосом (рис. 10).
Размножение клеток . Как и у большинства животных и растений, клетки в организме человека размножаются в основном непрямым делением пополам. Это очень сложный процесс. Проследим его по схеме на рисунке 11. (Для упрощения схематического рисунка на нем вместо 46 хромосом показано всего 6.)
В промежутках между делениями клеток хромосомы в ядрах настолько тонки, что неразличимы даже в электронный микроскоп. Перед началом деления клетки (1) каждая из 46 хромосом ее ядра удваивается - достраивается за счет находящихся в ядре веществ.
В клетке происходят и некоторые другие изменения: клеточный центр разделяется надвое (2); между обеими его частями в цитоплазме появляются тончайшие туго натянутые нити (2, 3). Затем удвоившиеся хромосомы ядра сильно утолщаются, укорачиваются и становятся ясно различимыми под микроскопом (3). Ядерная оболочка растворяется. На следующей стадии деления части клеточного центра расходятся к полюсам клетки, а удвоенные хромосомы располагаются в плоскости ее экватора (4). Затем образовавшиеся в результате удвоения хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки, и в каждой ее половине оказывается по 46 хромосом (5).
Хромосомы сближаются друг с другом, вокруг них образуется ядерная оболочка. Одновременно с этим на границе двух новых клеток формируется клеточная мембрана, а на цитоплазме появляется перетяжка (6), которая постепенно углубляется. Наконец цитоплазма разделяется полностью, а хромосомы сильно утончаются и превращаются в длинные нити (7).
Так завершается клеточное деление: из одной клетки образуются две. В ядрах новых клеток находится по 46 хромосом, таких же, как в той, которая дала им начало.
Хромосомы являются носителями наследственных задатков организма, передающихся от родителей потомству.
■ Органоиды. Хромосомы.
? 1. Какие части клетки можно обнаружить с помощью светового микроскопа? 2. Какие детали строения клетки удалось рассмотреть с помощью электронного микроскопа? 3. Где располагаются хромосомы? 4. Сколько хромосом содержится в каждой клетке тела человека? 5. Какие органоиды клетки вам известны? 6. Как происходит непрямое деление клетки?
Долгое время считали, что клетка - это масса цитоплазмы, которая окружена клеточной оболочкой и содержит ядро. Такое представление просуществовало до усовершенствования методов микроскопического исследования. Разрешающая сила самого сильного светового микроскопа составляет около 150-200 нм и не позволяет увидеть многие органеллы, а тем более рассмотреть их внутреннее строение. Последнее стало возможным лишь после изобретения электронного микроскопа. Разрешающая способность электронного микроскопа примерно на 2-3 порядка выше светового микроскопа и составляет около 0,1-1 нм. Правда, ценность электронного микроскопа снижается из-за ряда технических трудностей. Низкая проникающая способность электронов заставляет использовать ультратонкие срезы - 300-500 нм.
Кроме того, в большинстве случаев наблюдение в электронном микроскопе производится на фиксированных срезах. В связи с этим интерпретация картин, видимых в электронный микроскоп, должна проводиться с осторожностью. Не исключена возможность, что та или иная картина представляет собой артефакт (следствие отмирания). И все же применение электронного микроскопа значительно продвинуло знания о структуре и ультраструктуре клетки. Рассмотрение с помощью электронного микроскопа показало, что клетка обладает чрезвычайно сложной структурной организацией и представляет собой систему, дифференцированную на отдельные органеллы.
Помимо цитоплазмы, в микроскопе можно наблюдать и другие составные части, получившие название органоидов клетки. К ним относятся ядро, пластиды, митохондрии. Крупные органоиды (ядро, пластиды) хорошо видны в световом микроскопе, другие органоиды (митохондрии, рибосомы) и структурные элементы цитоплазмы (аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть) только лишь в электронном микроскопе.
Ядро является обязательной составной частью любой растительной и животной клетки. Оно имеет обычно округлую или слегка вытянутую форму. Абсолютные размеры ядра не превышают 7-8 мкм. Ядро состоит из ядерной плазмы (кариоплазмы), ядрышка, ядерной оболочки, отграничивающей ядро от окружающей цитоплазмы. Кариоплазма содержит твердую часть - хроматин и жидкую - ядерный сок. Хроматин - это сложное образование, в состав которого входят нуклеопротеиды, т. е. соединения белков с нуклеиновыми кислотами. В ядре содержится дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК, а в ядрышке - рибонуклеиновая кислота - РНК.
Рис.1. Лейкопласты в эпидермисе листьев традесканции
1- лейкопласты; 2-ядро; 3- оболочка
Ядро играет огромную роль в жизни клеток. При делении клеток (митозе) из хроматина ядра образуются хромосомы, которые являются носителями наследственности. Число хромосом строго определенно для каждого отдельного вида растений и животных. Ядро имеет большое значение и в неделящейся клетке. О роли ядра можно судить по изучению физиологии безъядерных клеток. В 1890 г. И.И. Герасимов, действуя на делящуюся клетку водоросли спирогиры низкой температурой, или эфиром, получал безъядерные клетки и клетки, содержащие двойное количество ядерного вещества. Безъядерные клетки хотя и продолжали некоторое время жить, но переставали расти, обмен веществ в них шел ненормально. Образовавшийся в процессе фотосинтеза крахмал не претерпевал дальнейших превращений, и клетки им переполнялись.
Рис.2. Хлоропласты в листьях лехалениума
Отделенная от ядра цитоплазма сравнительно быстро погибает из-за нарушения обмена веществ. Изолированное от цитоплазмы ядро также не может существовать. Жизнеспособными являются только клетки, содержащие цитоплазму и ядро. Пластиды. Пластидами называются особые органоиды в клетке. К ним относят бесцветные лейкопласты, зеленые хлоропласты и оранжевые хромопласты. Все виды пластид могут возникать из бесцветных пропластид. Окраска пластид обусловлена особыми пигментами (красящими веществами): в хлоропластах - зеленым хлорофилле м, а в хромопластах - оранжевым каротином.
Лейкопласты имеются в клубнях и корневищах растений, где они образуют запасной крахмал. Кроме того, они встречаются в эпидермисе листьев некоторых растений, например в листьях традесканции. Роль их в эпидермисе связана с тем, что они содержат ряд ферментов и способствуют ферментативной деятельности клеток. Известно, что выращенные в темноте растения бывают бледно- желтого цвета.
Рис.3. Хромопласты лепестков настурции
Хлоропласты встречаются в лепестках, плодах и некоторых корнях (морковь). Могут возникать из пропластид и из хлоропластов. Плоды многих растений бывают сначала зелеными - содержат хлоропласты (томаты, рябина, шиповник), затем они краснеют, так как у них разрушается - хлорофилл и остается оранжевый пигмент каротин. В хлоропластах также имеется каротин, но он маскируется зеленым пигментом хлорофиллом. Хромопласты часто имеют игольчатую или неправильную форму, так как каротиноиды в них кристаллизуются. Помимо пластид, в клетках имеются и другие органоиды - митохондрии, размером около 1 мкм, играющие большую роль в дыхании растений.
Для поддержания сложной структуры цитоплазмы необходима энергия. Согласно второму закону термодинамики всякая система стремится к уменьшению упорядоченности, к энтропии. Поэтому любое упорядоченное расположение молекул требует притока энергии извне. Выяснение физиологических функций отдельных органелл связано с разработкой метода их изоляции (выделения из клетки). Таков метод дифференциального центрифугирования, который основан на разделении отдельных компонентов протопласта. В зависимости от ускорения удается выделить все более и более мелкие фракции органелл. Совместное применение методов электронной микроскопии и дифференциального центрифугирования дало возможность наметить связи между структурой и функциями отдельных органелл.
Задание №1.
Какие органоиды были обнаружены в клетке с помощью электронного микроскопа?
1. Ядра
2. Хлоропласты
3. Рибосомы
4. Вакуоли
Объяснение : из приведенных вариантов ответа выбираем самые маленькие органеллы - рибосомы. Правильный ответ - 3.
Задание №2.
Организмы, клетки которых не содержат оформленного ядра, митохондрий, аппарата Гольджи, относят к группе
1. Автотрофов
2. Прокариот
3. Гетеротрофов
4. Эукариот
Объяснение: такие организмы называются прокариотами. Эукариоты имеют и оформленное ядро и мембранные органеллы. А деление на авто- и гетеротрофов - по типу питания и к оформленному ядру отношения не имеет. Правильный ответ - 2.
Задание №3.
В молекуле ДНК водородные связи образуются между комплементарными нуклеотидами
1. У и Г
2. Ц и Т
3. А и Т
4. Г и Т
Объяснение: как мы знаем, по принципу комплементарности нуклеотиды объединяются в следующие пары: А-Т и Г-Ц. Правильный ответ - 3.
Задание №4.
Чем профаза первого деления мейоза отличается от профазы митоза?
1. Происходит конъюгация хромосом
2. Хромосомы располагаются беспорядочно
3. Исчезает ядерная оболочка
4. Происходит спирализация хромосом
Объяснение: профаза первого деления мейоза включает большое число процессов (конъюгация, кроссинговер) и состоит из пяти стадий, в отличие от профазы митоза, где происходит только конденсация хромосом. Правильный ответ - 1.
Задание №5.
Неклеточная форма жизни - вирусы - это
1. Симбионты
2. Хемотрофы
4. Фототрофы
Задание №6.
Генетическая информация зиготы реализуется в процессе
1. Филогенеза
2. Гаметогенеза
3. Эволюции
4. Онтогенеза
Объяснение: в данном вопросе речь идет о развитии одного конкретного организма, поэтому правильный ответом не может быть ни филогенез, ни эволюция (они на уровне одного организма не идут). Гаметогенез - процесс образования половых клеток, то есть происходит до зиготы, так как зиготы - это слившиеся половые клетки. А онтогенез - это развитие организма от зиготы и до смерти, в ходе чего экспрессируются гены данного организма. Правильный ответ - 4.
Задание №7.
Свойство организмов приобретать новые признаки - это
1. Идиоадаптация
2. Наследственность
3. Дивергенция
4. Изменчивость
Объяснение: приобретение новых признаков означает изменение организма, значит это - изменчивость. Правильный ответ - 4.
Задание №8.
Если при моногибридном скрещивании четверть особей несет рецессивный признак, а три четверти - доминантный, значит, проявляется
1. Правило единообразия
2. Закон расщепления
3. Промежуточное наследование
4. Закон неполного доминирования
Объяснение: в данном случае проявляется закон расщепления (3:1), получается 25% особей с рецессивным признаком и 75% - с доминантным. Правильный ответ - 2.
Задание №9.
Какую изменчивость иллюстрирует исчезновение зеленой окраски листьев при длительном отсутствии света?
1. Цитоплазматическую
2. Модификационную
3. Комбинативную
4. Генотипическую
Объяснение: такие изменения происходят с конкретным организмом в конкретных условиях и не передается по наследству, поэтому, речь идет о модификационной изменчивости. Правильный ответ - 2.
Задание №10.
Грибы, в отличие от растений,
1. Растут в течение всей жизни
2. Не имеют митохондрий в клетках
3. По способу питания - гетеротрофные организмы
4. Не имеют клеточного строения
Объяснение: и грибы и растения растут в течение всей жизни и имеют митохондрии, а также имеют клеточное строение. Но, грибы, по способу питания, гетеротрофы, а растения - автотрофы. Правильный ответ - 3.
Задание №11.
Из завязи пестика после оплодотворения образуется
1. Семя
2. Зигота
3. Плод
4. Зародыш
Объяснение: из завязи пестика после оплодотворения развивается плод. Правильный ответ - 3.
Задание №12.
Водоросли, в отличие от растений других групп,
1. Не образуют половых клеток
2. Имеют небольшие размеры и живут в воде
3. Размножаются спорами
4. Не имеют тканей и органов
Объяснение: водоросли не имеют ни тканей ни органов, они образуют таллом (или слоевище). Правильный ответ - 4.
Задание №13.
Какую функцию выполняет клетка, обозначенная вопросительным знаком на схеме строения тела гидры?
1. Вызывает паралич или гибель прикоснувшихся мелких животных
2. При делении образует клетки других видов
3. Воспринимает действия химических раздражителей
4. Принимает возбуждение и передает его другим клеткам
Объяснение: клетка, обозначенная вопросительным знаком, называется стрекательной и характерна кишечнополостным (гидре, например). Такие клетки вызывают паралич прикоснувшихся организмов. Правильный ответ - 1.
Задание №14.
Какая часть органа слуха позвоночных животных развивается только у млекопитающих?
1. Полость среднего уха
2. Внутреннее ухо
3. Слуховая труба
4. Ушная раковина
Объяснение: ни у одного класса животных, кроме млекопитающих, нет ушной раковины, а все остальные части слухового анализатора есть. Правильный ответ - 4.
Задание №15.
В ротовой полости человека ферменты слюны участвуют в расщеплении
1. Углеводов
2. Витаминов
3. Белков
4. Жиров
Объяснение: в ротовой полости расщепляются сложные углеводы (например, крахмал). Основной фермент, осуществляющий это расщепление - амилаза. Правильный ответ - 1.
Задание №16.
В кровеносной системе человека створчатые клапаны расположены
1. Между артериями и желудочками
2. В легочных венах
3. Между предсердиями и желудочками
4. В венах нижних конечностей
Объяснение : створчатые клапаны расположены в сердце, соответственно, между предсердиями и желудочками. Правильный ответ - 3.
Задание №17.
Способность лейкоцитов человека к фагоцитозу и образованию антител лежит в основе
1. Обмена веществ
2. Иммунитета
3. Свертывания крови
4. Саморегуляции
Объяснение: лейкоциты - белые кровяные клетки, основная функция которых - захват чужеродных частиц в крови то есть они отвечают за иммунитет. Правильный ответ - 2.
Задание №18.
При недостатке йода в организме человека нарушается функция
1. Щитовидной железы
2. Гипофиза
3. Поджелудочной железы
4. Надпочечников
Объяснение: йод входит в состав гормонов щитовидной железы - тироксина и три-йод-тиронина. Правильный ответ - 1.
Задание №19.
Что предупреждает развитие сколиоза у человека?
1. Употребление продуктов питания, содержащих соли кальция
2. Чрезмерные физические напряжения
3. Ношение обуви без каблуков
4. Распределение нагрузки на обе руки при переносе тяжестей
Объяснение: из всех перечисленных вариантов подходит только распределение нагрузки на обе руки при переносе тяжестей, так как все остальные варианты способствуют нормальному развитию организма. Правильный ответ - 4.
Задание №20.
Какая из указанных структур является элементарной единицей эволюции?
1. Вид
2. Популяция
3. Сорт
4. Биоценоз
Объяснение: элементарной единицей эволюции является популяция. Эволюция идет на уровне популяции. Правильный ответ - 2.
Задание №21.
Какую роль в жизни вида играет стабилизирующий отбор?
1. Устраняет особей с резкими отклонениями признака от нормы
2. Приводит к появлению новой нормы реакции
3. Способствует образованию новых видов
4. Изменяет генетическую структуру вида
Объяснение: стабилизирующий отбор способствует сохранению особей популяции со средним значением признака, то есть при таком отборе особи с отклонениями от среднего признака не выживают. Правильный ответ - 1.
Задание №22.
Мимикрия - результат
1. Повышения уровня организации живого
2. Отбора сходных мутаций у различных видов
3. Усложнения развития организмов
Задание №23.
Какие животные в ходе эволюции были наиболее вероятными предками членистоногих?
1. Кольчатые черви
2. Плоские черви
3. Моллюски
4. Хордовые
Объяснение: наиболее вероятными предками членистоногих является наиболее прогрессивная группа червей - кольчатые черви. Правильный ответ - 1.
Задание №24.
Как называют тип отношений между грибом-трутовиком и березой, на которой он обитает?
1. Хищничеством
2. Симбиоз
3. Конкуренцией
Задание №25.
Какую из экосистем называют агроэкосистемой?
1. Березовую рощу
2. Хвойный лес
3. Плодовый сад
4. Дубраву
Объяснение: агроэкосистема - это искусственная система, то есть созданная человеком. Из приведенных вариантов ответа под это определение подходит только плодовый сад, состоящий, например, из яблок или груш. Правильный ответ - 3.
Задание №26.
Какая деятельность человека относится к глобальным антропогенным изменениям в биосфере?
1. Вытаптывание растений в лесу
2. Массовая вырубка лесов
3. Выведение новых сортов растений
4. Искусственное выведение рыб
Объяснение: селекционная деятельность не влияет на биосферу (выведение новых сортов растений, пород животных и т.д.), вытаптывание растений в лесу происходит не в глобальных масштабах. А вот массовая вырубка лесов очень сильно сокращает количество автотрофов, следовательно, будет вырабатываться меньшее количество кислорода и меньше углекислого газа фиксируется. Правильный ответ - 2.
Задание №27.
В состав молекулы АТФ входит
1. Дезоксирибоза
2. Азотистое основание
3. Глицерин
4. Аминокислота
Объяснение: дезоксирибоза входит в состав ДНК, глицерин (и жирная кислота) входит в состав липидов, из аминокислот состоят белки, так что в состав аденозинтрифосфорной кислоты входит азотистое основание - аденозин. Правильный ответ - 2.
Задание №28.
Энергия возбужденного электрона молекулы хлорофилла используется растением непосредственно для
1. Расщепления молекул белка
2. Восстановления СО2
3. Окисления ПВК
4. Синтеза молекул АТФ
Объяснение: исходя из определения фотосинтеза, солнечная энергия перерабатывается в энергию химических связей, в том числе идет на синтез АТФ. Правильный ответ - 4.
Задание №29.
Размножение растений при помощи специализированных гаплоидных клеток называют
1. Вегетативным
2. Почкованием
3. Дроблением
4. Споровым
Объяснение: такое размножение называют споровым. Такое размножение является одним из типов полового размножения. Для этого в организмах вырабатываются специальные женские и мужские половые клетки, при слиянии которых образуется зигота. Из нее развивается новых организм, соматические клетки которого содержат диплоидный набор хромосом. Правильный ответ - 4.
Задание №30.
При полном доминировании расщепление по фенотипу в первом поколении от скрещивания двух гетерозиготных организмов (Аа) равно соотношение
1. 1:1
2. 3:1
3. 1:1:1:1
4. 9:3:3:1
Объяснение: при полном доминировании (при моногибридном скрещивании) получается расщепление по генотипу 1:2:1, а по фенотипу - 3:1, то есть появляется 75% особей с доминантным признаком и 25% особей с рецессивным. Правильный ответ - 2.
Задание №31.
Гибриды, полученные путем отдаленной гибридизации, бесплодны, так как у них
1. Невозможен процесс конъюгации в мейозе
2. Нарушается процесс митотического деления
3. Проявляются рецессивные мутации
4. Доминируют летальные мутации
Объяснение: при скрещивании неблизкородственных гибридов не бывает таких проблем, как при скрещивании близкородственный особей, поэтому их потомство не появляется, так как конъюгации в мейозе не происходит. Правильный ответ - 1.
Задание №32.
В неблагоприятных условиях бактерии
1. Образуют гаметы
2. Активно размножаются
3. Превращаются в споры
4. Образуют микоризу
Объяснение: в неподходящих для нормальной жизнедеятельности условиях среды бактерии превращаются в споры, а при наступлении благоприятных условий выходят из спор. Правильный ответ - 3.
Задание №33.
Значение желтого костного мозга заключается в том, что он
1. Регулирует концентрацию крови
2. Обеспечивает рост кости в толщину
3. Обусловливает прочность кости
4. Запасает жироподобные вещества
Объяснение: желтый костный мозг заменяет красный костный мозг с возрастом, и, если красный костный мозг является кроветворным органом, то желтый костный мозг накапливает липиды. Правильный ответ - 4.
Задание №34.
Нервная система человека регулирует работу желез внутренней секреции
1. Активности рецепторов рефлекторной дуги
2. Изменения скорости проведения нервных импульсов
3. Формирования безусловных рефлексов
4. Воздействия нейрогормонов на гипофиз
Объяснение: большая часть гормональной регуляции осуществляется при участии гипотоламо-гипофизарного комплекса, а на него воздействует нервная система при помощи нейрогормонов. Правильный ответ - 4.
Задание №35.
Разнообразие формы листьев у разных растений возникло в результате
1. Действия движущих сил эволюции
2. Модификационной изменчивости
3. Действия антропогенных факторов
4. Проявления законов наследственности
Объяснение: у растения появлялись разнообразные формы листьев в ходе приспособления к различным экологическим нишам, это является естественным отбором и также межвидовой борьбой за существование. Два данных процесса являются движущими силами эволюции. Правильный ответ - 1.
Задание №36.
Верны ли следующие суждения об обмене веществ?
А. В процессе гликолиза происходят многоступенчатые ферментативные реакции превращения глюкозы в молекулы пировиноградной кислоты.
Б. Энергетический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся синтезом АТФ.
1. Верно только А
2. Верно только Б
3. Верны оба суждения
4. Оба суждения неверны
Объяснение: оба суждения верны и описывают данные процессы корректно. Правильный ответ - 3.
Задание №37.
Белки, в отличие от нуклеиновых кислот,
1. Участвуют в образовании плазматической мембраны
2. Входят в состав рибосом
3. Выполняют гуморальную регуляцию
4. Осуществляют транспортную функцию
5. Выполняют защитную функцию
6. Переносят наследственную информацию из ядра к рибосомам
Объяснение: как мы знаем, белки не несут наследственной информации и входят в состав рибосом только в качестве удерживающих спирализованную рРНК веществ, но они участвуют в образовании плазматической мембраны (транспортные белки), выполняют гуморальную функцию (гормоны), осуществляют транспорт (например, гемоглобин переносит кислород) и выполняют защитную функцию (белки иммунитета - иммуноглобулины). Правильный ответ - 1, 3, 4, 5.
Задание №38.
Нарушение функций щитовидной железы приводит к следующим заболеваниям
1. Сахарный диабет
2. Микседема
3. Базедова болезнь
4. Малокровие
5. Кретинизм
6. Гигантизм
Объяснение: нарушение работы щитовидной железы в детском возрасте приводит к кретинизму, а во взрослом возрасте к базедовой болезни или микседеме. Правильный ответ - 2, 3, 5.
Задание №39.
Какие антропогенные факторы оказывают влияние на численность популяции ландыша майского в лесном сообществе?
1. Вырубка деревьев
2. Увеличение затененности
3. Недостаток влаги в летний период
4. Сбор дикорастущих растений
5. Низкая температура воздуха зимой
6. Вытаптывание почвы
Объяснение: из приведенных вариантов ответа выбираем антропогенные факторы, то есть факторы влияния человека. Это - вырубка лесов, сбор растений и вытаптывание почвы. Правильный ответ - 1, 4, 6.
Задание №40.
Установите соответствие между признаком и классом позвоночных животных, для которого он характерен
Признак Класс животных
А. Сердце трехкамерное с неполной 1. Пресмыкающиеся
перегородкой в желудочке 2. Птицы
Б. Температура тела зависит от
температуры окружающей среды
В. Кости полые, заполнены воздухом
Г. Интенсивный обмен веществ
Д. Все тело покрыто роговой чешуей
Е. Наличие цевки
Объяснение: пресмыкающиеся - менее организованный класс животных, чем птицы, поэтому для них характерно: трехкамерное сердце с неполной перегородкой (у птиц четырехкамерное с полной перегородкой), температура тела зависит от окружающей среды (а у птиц не зависит, они - теплокровные), кости неполые (а у птиц - полые, это - приспособление к полету), все тело покрыто роговой чешуей, которую животное по мере роста сбрасывает, и отсутствие цевки. Правильный ответ - 112212.
Задание №41.
Установите соответствие между характеристикой и органом пищеварительной системы человека.
Характеристика Орган пищеварительной системы
А. Является самой крупной железой 1. Поджелудочная железа
Б. Вырабатывается желчь 2. Печень
В. Выполняет барьерную роль
Г. Участвует в эндокринной регуляции
Д. Вырабатывает инсулин
Объяснение: печень является самой крупной железой, вырабатывает желчь (а в желчном пузыре желчь накапливается), выполняет барьерную функцию (обезвреживает токсины), а поджелудочная железа участвует в эндокринной регуляции (является железой смешанной секреции) и вырабатывает инсулин (и глюкагон). Правильный ответ - 22211.
Задание №42.
Установите соответствие между характеристикой органоида и его видом.
Характеристика Вид органоида
А. Состоит из двух перпендикулярно 1. Клеточный центр
расположенных цилиндров 2. Рибосома
Б. Состоит из двух субъединиц
В. Образован микротрубочками
Г. Обеспечивает деление клетки
Д. Обеспечивает синтез белков
Объяснение: сначала нужно вспомнить, что клеточный центр и рибосомы являются немембранными органеллами, клеточный центр состоит из двух микротрубочек (их форма напоминает цилиндр) и отвечает за деление клетки. Рибосомы состоят из рРНК в виде двух субъединиц (большой и малой) и отвечает за синтез белка. Правильный ответ - 12112.
Задание №43.
Установите соответствие между характеристикой естественного отбора и его формой.
Характеристика Форма отбора
А. Сохраняет среднее значение 1. Движущая
признака 2. Стабилизирующая
Б. Способствует приспособлению
к изменившимся условиям среды
В. Сохраняет особи с признаком,
отклоняющимся от его среднего значения
Г. Способствует увеличению многообразия организмов
Объяснение: стабилизирующий отбор способствует сохранению среднего значения признака и приспособлению к настоящим условиям среды. А движущий отбор способствует приспособлению к изменившимся условиям среды, сохраняет особей с отклоняющимися от среднего значения признаками и способствует увеличению многообразия организмов. Правильный ответ - 2111.
Задание №44.
Установите последовательность стадий развития папоротника, начиная с прорастания споры.
1. Образование гамет
2. Оплодотворение и образование зиготы
3. Развитие взрослого растения (спорофит)
4. Образование заростка
Объяснение: зигота образуется после слияния гамет, они образуются на заростке. Из зиготы развивается спорофит, несущий споры. Правильный ответ - 4123.
Задание №45.
Бычий цепень вызывает нарушения в жизнедеятельности организма человека. Чем это объясняется?
Задание №46.
Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
1. Надпочечники являются парными железами. 2. Надпочечники состоят из мозгового и коркового вещества. 3. Адреналин и тироксин являются гормонами надпочечников. 4. При повышении содержания адреналина в крови увеличивается просвет кровеносных сосудов кожи. 5. Также при повышенном содержании адреналина в крови увеличивается частота сердечных сокращений. 6. Гормон тироксин уменьшает содержание сахара в крови.
Объяснение: первые два предложения верны. 3. Тироксин является гормоном не надпочечников, а щитовидной железы. 4. При повышении содержания адреналина в крови сужается просвет кровеносных сосудов кожи. Пятое предложение верно. 6. Тироксин является гормоном щитовидной железы и не влияет на содержание сахара в крови, эту функцию выполняет гормон поджелудочной железы - инсулин.
Задание №47.
Какие преимущества и недостатки имеют растения с крупными семенами?
Объяснение: растения с крупными семенами имеют некоторые ограничения в распространении своих семян, например, они не могут быть разнесены ветром, также они, как правило, образуются в небольших количествах, но имеют большой запас питательных веществ, что способствует большему выживанию и могут быть распространены крупными животными.
Задание №48.
Приведите не менее трех примеров изменений в экосистеме смешанного леса, если в ней сократилась численность насекомоядных птиц.
Объяснение: уменьшение численности насекомоядных птиц способствует увеличению количества насекомых (так как их будет некому есть), что способствует уменьшению численности растений, которыми питаются насекомые. С другой стороны, уменьшится численность птицеедных (хищных) животных из-за недостатка корма.
Задание №49. Для соматической клетки животного характерен диплоидный набор хромосом. Определите хромосомный набор (n) и число молекул ДНК (с) в клетке в конце телофазы мейоза 1 и анафазе мейоза 2. Объясните результаты в каждом случае.
Объяснение: если соматические клетки организма содержат диплоидный набор хромосом, значит половые клетки - гаплоидный. Во время телофазы 1 хромосомы спирализуются, но к этому времени расхождение хромосом уже произошло в анафазе 1, поэтому набор будет - n2c (число молекул ДНК удвоенное, так как перед первым делением произошла репликация (удвоение) ДНК), а в анафазе 2 происходит расхождение сестринских хроматид и набор становится как в половых клетках - nc.
Задание №50.
По изображенной на рисунке родословной определите и объясните характер наследования признака, выделенного черным цветом. Определите генотипы родителей, потомков, обозначенных на схеме цифрами 2, 3, 8, и объясните их формирование.
Объяснение: так как в первом поколении мы видим единообразие, а во втором поколении - расщепление 1:1, делаем вывод, что оба родителя были гомозиготны, но один по рецессивному признаку, а другой - по доминантному. То есть в первом поколении все дети - гетерозиготны. 2 - Аа, 3 - Аа, 8 - аа.
