XII Олимпиада по нанотехнологиям (с решениями) - часть 20

 

 

 

 

Биология для школьников 7 – 11 класса (заочный тур) 
Решение задачи 8. Светящиеся в темноте 

 

1.

 

На фотографиях представители типа Гребневики. 

 

2.

 

В  специальных  клетках  —  фотоцитах  —  содержатся  флуоресцентные  белки,  которые 

светятся в результате хемилюминесценции. 

 

3.

 

Зелено-голубое  свечение  соответствует  максимуму  проницаемости  воды  (минимуму 

поглощения),  такой  свет  лучше  всего  распространяется  в  воде,  организмы 
эволюционировали таким образом, чтобы хемилюминисценция приходилась именно 
на эту спектральную область. 

 

4.

 

На гребных пластинках происходит дифракция света. 

 

5.

 

Пластинки  движутся  (и  за  счет  этого  гребневики  перемещаются),  поэтому  угол 

наклона  пластинок  относительно  наблюдателя  меняется.  Движение  пластинок 
распространяется от переднего конца тела к заднему. 

 

6.

 

Сами  гребные  пластинки  имеют  достаточно  большие  размеры,  чтобы  быть 

дифракционной решеткой. 

 

7.

 

Но  поскольку  пластики  образованы  слипшимися  ресничками,  которые  образуют 

массив, период которого составляет примерно 200 нм (от центра одной реснички до 
центра другой), то эта периодичность как раз приблизительно равна длине волны, и 
такие массивы могут служить дифракционной решеткой. 

 

8.

 

В  темноте  радужного  свечения  быть  не  должно,  т. к.  это  отраженный  белый  свет, 

разложенный в спектр. 

 

9.

 

На  большую  глубину  не  проникает  солнечный  свет,  однако  там  есть 

люминесцирующие  организмы,  которые  светятся,  как  правило,  сине-зеленым.  Этот 
свет  не  отражается  красными  поверхностями,  и  поэтому  красные  животные  в  этом 
свете не видны, это выгодно для хищников. 

 

154

 

 

 

 

Биология для школьников 7 – 11 класса (заочный тур) 
Задача 9. Вот это поворот! 

 

 

 
Афанасий  Тимофеевич  Филимонов  прибывает  на  станцию  Энергетическая  с  двумя 
чемоданами. Он становится возле дверей, а мимо него пробегает Парамон, а потом снова и 
снова. И тут – вот это поворот! – у Афанасия Тимофеевича уже три чемодана! 
 

1.

 

Расскажите,  кто  такие  Афанасий  Тимофеевич  и  Парамон,  что  представляют  собой 

чемоданы и станция, а также какой поворот имеется в виду. (1 балл) 

 

2.

 

Сколько  Парамонов  должно  пробежать  мимо  Афанасия  Тимофеевича,  чтобы  он 

получил третий чемодан? (2 балла) 

 

3.

 

Сколько  господин  Филимонов  может  выручить,  продав  третий  чемодан?  За  сколько 

может продать второй, когда у него осталось только 2 чемодана? Сколько он может 
получить, продавая последний чемодан? (1 балл) 

 

4.

 

Как  мы  видели,  третий  чемодан  Афанасий  Тимофеевич  получает  в  дверях  станции 

Энергетическая. А где еще ему могут выдать третий чемодан? (1 балл) 

 

5.

 

Как Афанасий Тимофеевич может получить второй чемодан, когда у него есть только 

один? (2 балла) 

 
Пожалуйста, при ответе ставьте номер вопроса, на который вы отвечаете.  
 
Всего – 7 баллов 

155

 

 

 

 

Биология для школьников 7 – 11 класса (заочный тур) 
Решение задачи 9. Вот это поворот! 

 

1.

 

А.Т. Филимонов — молекула АТФ, Парамон — протон, проходящий через канал АТФ-

синтазы,  чемоданы  —  остатки  фосфорной  кислоты,  станция  Энергетическая  — 
митохондрия  (потому  что  энергетическая  станция).  Поворот  —  поворот  гамма-
субъединицы F1-комплекса АТФ-синтазы. 

 

2.

 

Для  синтеза  молекулы  АТФ  из  АДФ  должен  произойти  полный  поворот  гамма-

субъединицы  и  пройти  3  протона  через  канал  (по  некоторым  данным  —  4).  При 
полном обороте γ-субъединицы синтезируются три молекулы АТФ т. к. на F1 имеются 
3  сайта  связывания  АДФ.  При  этом  у  разных  организмов  из  межмембранного 
пространства в матрикс проходит от 10 до 14 протонов — по числу с-субъединиц F0. 

 

3.

 

Молекула  АТФ  содержит  две  макроэргические  фосфатные  связи,  при  гидролизе 

которых высвобождается значительное количество свободной энергии: 

 

АТФ + Н

2

О → АДФ + Фн; ∆G

о

' = –31,8 кДж/моль; 

АДФ + Н

2

О → АМФ + Фн; ∆G

о

' = –31,8 кДж/моль, 

 
Отщепление последней фосфатной группы от молекулы АМФ приводит к значительно 
меньшему высвобождению свободной энергии: 
 

АМФ + Н

2

О → аденозин + Фн; ∆G

о

' = –14,3 кДж/моль. 

 
Последний чемодан получается в два раза дешевле. 

 

4.

 

В результате субстратного фосфорилирования, например в ходе гликолиза. 

Фотофосфорилирование  –  градиент  протонов  создается  за  счет  процесса 
фотосинтеза. 

 

5.

 

В результате аденилаткиназной реакции: 
 

АМФ + АТФ → АДФ + АДФ 

 
Реакция обратимая, как правило идет в  обратную сторону в мышцах при утомлении 
(расходе большого количества АТФ и накоплении АДФ). 

156

 

 

 

 

Биология для школьников 7 – 11 класса (заочный тур) 
Задача 10. Вижу цель, не замечаю препятствий 

 

 

Картинки иллюстрируют избирательную проницаемость мембран. 

 
Живые клетки у растений и животных разделены мембранами на отдельные пространства – 
компартменты,  так  же,  как  дом  разгорожен  стенами  на  комнаты.  И,  конечно,  вся  клетка 
отделена  надежной  стеной  –  мембраной  –  от  окружающей  среды.  Однако  известно,  что 
различные  вещества  могут  проникать  внутрь  клетки  или  выходить  наружу,  а  также 
перемещаться  между  компартментами.  Как  же  транспортируемые  вещества  преодолевают 
такое серьезное препятствие, как мембрана? 
 
Выберите все правильные ответы (их может быть больше одного), при необходимости ответ 
поясните (по 1 баллу за каждый правильный ответ, за частично правильный – по 0.3 балла) 
  

1.

 

К клеточным компартментам можно отнести: 

 

а.

 

Ядро 

б.

 

Эндоплазматический ретикулум 

в.

 

Клеточный центр 

г.

 

Микротрубочки 

д.

 

Митохондрии 

 

Поясните,  почему  Вы  считаете,  что  выбранные  Вами  структуры  являются 
компартментами клетки. 

 

2.

 

Через  плазматическую  мембрану  напрямую  (через  липидный  бислой),  без 

специальных  структур,  предназначенных  для  транспортировки  молекул  могут 
проходить: 

 

а.

 

Белки 

б.

 

Антитела 

в.

 

Кислород 

г.

 

Гидрофильные (водорастворимые) соединения (например, глюкоза) 

д.

 

Липофильные (жирорастворимые) соединения 

е.

 

Никакие соединения через липидный бислой проходить не могут 

 

157

 

 

 

Поясните, почему Вы считаете, что выбранные Вами вещества могут проникать через 
мембрану. 

 

3.

 

Какие  приспособления  в  живой  клетке  существуют  для  того,  чтобы  обеспечить 

перенос веществ с одной стороны мембраны на другую? 

 

а.

 

Каналы (отверстия в мембране), образованные микротрубочками 

б.

 

Каналы (отверстия в мембране), образованные специальными белками 

в.

 

Отверстия в мембране размером более 500 нм 

г.

 

Белки-переносчики, присоединяющие вещество с одной стороны мембраны и 

перемещающие  его  на  другую  сторону  в  результате  изменения  своей  формы 
(конформационной перестройки) 

д.

 

Поровые  комплексы,  образованные  несколькими  белками,  пронизывающими 

мембрану 

 

4.

 

С  помощью  специальных  приспособлений  (всех,  отмеченных  Вами  в  п.3)  возможен 

перенос с одной стороны мембраны на другую: 

 

а.

 

Только молекул воды 

б.

 

Только ионов 

в.

 

Ионов и низкомолекулярных соединений (молекул малых размеров) 

г.

 

Только высокомолекулярных соединений — белков и нуклеиновых кислот 

д.

 

Всех перечисленных выше веществ 

е.

 

Никаких из перечисленных выше веществ 

 

5.

 

В процессе экзоцитоза: 

 

а.

 

Клеточная  мембрана  выпячивается  и  отпочковывается  наружу,  образуя 

пузырек, 

содержащий 

транспортируемое 

вещество 

(например, 

нейромедиатор) 

б.

 

Пузырек  подходит  к  мембране  с  внутренней  стороны,  сливается  с  ней  и 

выбрасывает наружу транспортируемое вещество 

в.

 

Клеточная  мембрана  выпячивается  вовнутрь  и  отпочковывается  пузырек, 

содержащий  вещество,  который  затем  переносится  к  другим  органеллам 
клетки 

г.

 

Клетка выворачивается наизнанку 

д.

 

Из клетки выбрасывается ядро и другие органеллы  

 

6.

 

Представленные на рисунке поры обеспечивают перенос: 

 

 

 

158

 

 

 

а.

 

Глюкозы из внеклеточного пространства внутрь клетки 

б.

 

Холестерина из аппарата Гольджи к клеточной мембране 

в.

 

Иона водорода через мембрану митохондрий 

г.

 

Молекул РНК через ядерную мембрану в цитоплазму 

д.

 

Рибосом через ядерную мембрану внутрь ядра 

е.

 

Ионов между двумя соседними клетками 

 
Всего – 6 баллов 

159

 

 

 

 

Биология для школьников 7 – 11 класса (заочный тур) 
Решение задачи 10. Вижу цель, не замечаю препятствий 

 

1.

 

а, б, д 

 

2.

 

в, д 
 

3.

 

б, г, д 
 

4.

 

д 
 

5.

 

б 
 

6.

 

г 

 

160

Математика для школьников

Математика

Категория участников: школьники 7-11 классов

Блок теоретических заданий по математике для школьников 7-11 классов включает
задачи разной сложности. Для повышения вероятности прохождения на очный тур Вам
желательно решить задачи не только по математике, но и по физике, биологии, химии,
чтобы набрать больше баллов. Все прошедшие на очный тур обязательно решают задачи
по всем четырем предметам.

Задания

1. G-квадруплексы

Единичные нити ДНК* с определенным расположением гуанина G способны
самопроизвольно сворачиваться в четырёхцепочечные спирали – обладающие
повышенной устойчивостью G‑квадруплексы, которые участвуют во многих жизненно
важных процессах...

2. Тетраэдры и пирамиды

Два школьника получили одинаковые наборы шариков и задание: сложить из них модели
тетраэдрических и пирамидальных нанокластеров так, чтобы ни одного лишнего шарика
не осталось. Оба школьника с заданием справились...

3. Рост дендримера

Рост дендримера – макромолекулы с симметричной древообразной структурой с
регулярными ветвлениями – происходит поэтапно, поколение за поколением. Число
мономерных звеньев, присоединившихся к звену предыдущего поколения, называют
коэффициентом ветвления k...

4. Пористый материал

Из некоторого вещества с истинной плотностью ρ = 3 г/см

3

 получили пористый материал

161