Световой микроскоп, главный прибор биологии, представляет собой оптическую систему, состоящую из конденсатора, объектива. Пучок света от источника освещения собирается в конденсаторе и направляется на объект (рис. 6). Пройдя через объект, лучи света попадают в систему линз объектива; они строят первичное изображение, которое увеличивается с помощью линз окуляра. Главная оптическая часть микроскопа, определяющая его основные возможности, - объектив. В современных микроскопах объективы сменные, что позволяет изучать клетки при разных увеличениях. Главной характеристикой микроскопа как оптической системы является разрешающая способность. Изображения, даваемые объективом, можно увеличить во много раз, применяя сильный окуляр или, например, путем проекции на экран (до 10 5 раз). Вычислено, что разрешающая способность объектива, т.е. минимальное расстояние между двумя точками, которые видны раздельно, будет равно

d = 0,61 -----------

где l - длина волны света, используемого для освещения объекта; n – коэффициент преломления среды; a - угол между оптической осью объектива и наиболее отклоняющимся лучом, попадающим в объектив. Разрешение микроскопа зависит от длины волны – чем она меньше, тем меньшего размера деталь мы можем увидеть, и от нумерической апертуры объектива (n sin a) – чем она выше, тем выше разрешение. Обычно в световых микроскопах используются источники освещения в видимой области спектра (400-700 нм), поэтому максимальное разрешение микроскопа в этом случае может быть не выше 200-350 нм (0,2-0,35 мкм). Если использовать ультрафиолетовый свет (260-280 нм), то можно повысить разрешение до 130-140 нм (0,13-0,14 мкм). Это будет пределом теоретического разрешения светового микроскопа, определяемого волновой природой света. Таким образом, все, что может дать световой микроскоп как вспомогательный прибор к нашему глазу, - это повысить разрешающую способность его примерно в 1000 раз (невооруженный глаз человека имеет разрешающую способность около 0,1 мм, что равно 100 мкм). Это и есть «полезное» увеличение микроскопа, выше которого мы будем только увеличивать контуры изображения, не открывая в нем новых деталей. Следовательно, при использовании видимой области света 0,2-0,3 мкм является конечным пределом разрешения светового микроскопа.

Но все же в световом микроскопе можно видеть частицы меньшей величины, чем 0,2 мкм. Это метод «темного поля», или, как его называли раньше, метод «ультрамикроскопии». Суть его в том, что подобно пылинкам в луче света (эффект Тиндаля) в клетке при боковом освещении светятся мельчайшие частицы (меньше 0,2 мкм), отраженный свет от которых попадает в объектив микроскопа. Этот метод успешно применяется при изучении живых клеток.

Если же необработанные живые или мертвые клетки рассматривать в проходящем свете, то в них различаются только крупные детали из-за того, что они обладают иным коэффициентом преломления и поглощения световых лучей, чем окружающая среда. Большая же часть клеточных компонентов мало отличается по этим свойствам как от среды (воды или тканевых растворов), так и друг от друга и поэтому мало заметны и не контрастны. Для их изучения приходится изменять освещенность (теряя при этом в четкости изображения) или применять особые методы и приборы. Один из таких приемов – метод фазово-контрастной микроскопии , широко использующийся для наблюдений за живыми клетками. Он основан на том, что отдельные участки прозрачной в общем клетки хоть мало, но все же отличаются друг от друга по плотности и по светопреломлению. Проходя через них, свет изменяет свою фазу, однако такое изменение фазы световой волны наш глаз не улавливает, так как он чувствителен только к изменению интенсивности света. Последняя зависит от величины амплитуды световой волны. В фазово-контрастном микроскопе в объектив вмонтирована специальная пластинка, проходя через которую луч света испытывает дополнительный сдвиг фазы колебаний. При построении изображения взаимодействуют уже лучи, находящиеся в одной фазе либо в противофазе, но обладающие разной амплитудой; тем самым создается светло-темное контрастное изображение объекта.

Сходный прием используется в интерференционном микроскопе . Он устроен так, что пучок параллельных световых лучей от осветителя разделяется на два потока. Один из них проходит через объект и приобретает изменения в фазе колебания, другой идет, минуя объект. В призмах объектива оба потока вновь соединяются и интерферируют между собой. В результате интерференции будет строиться изображение, на котором участки клетки, обладающие разной толщиной или разной плотностью, будут отличаться друг от друга по степени контрастности. В этом приборе, измеряя сдвиги фаз, можно определить концентрацию и массу сухого вещества в объекте.

С помощью поляризационного микроскопа изучают объекты, обладающие так называемой изотропией, т.е. упорядоченной ориентацией субмикроскопических частиц (например, волокна веретена деления, миофибриллы и др.). У такого микроскопа перед конденсором помещается поляризатор, который пропускает световые волны с определенной плоскостью поляризации. После препарата и объектива помещается анализатор, который может пропускать свет с этой же плоскостью поляризации. Поляризатор и анализатор – это призмы, сделанные из исландского шпата (призмы Николя). Если вторую призму (анализатор) повернуть затем на 90 о по отношению к первой, то свет проходить не будет. В том случае, когда между такими скрещенными призмами будет находиться объект, обладающий двойным лучепреломлением, т.е. способностью поляризовать свет, он будет виден как светящийся на темном поле. С помощью поляризационного микроскопа можно убедиться, например, в ориентированном расположении мицелл в клеточной стенке растений.

Задание 1.

Рассмотрите предложенную схему направлений эволюции. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

Объяснение: пропущенным направлением биологического прогресса является идиоадаптация. Идиоадаптация - частное изменение организма, не приводящее к повышению уровня организации (опушенность листьев, изменение окраски и т.д.).

Правильный ответ - идиоадаптация.

Задание 2.

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.

С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить.

1. Эндоплазматическую сеть

2. Микротрубочки

3. Вакуоль

4. Клеточную стенку

5. Рибосомы

Объяснение: при помощи световой микроскопии можно различить только большие части клетки, такие как клеточная стенка и вакуоль (в старых клетках вакуоль занимает почти все внутриклеточное пространство). Более мелкие органоиды (микротрубочки, эндоплазматическая сеть и рибосомы) можно увидеть только в электронный микроскоп.

Правильный ответ - 34.

Задание 3.

Сколько молекул ДНК содержится в ядре клетки после репликации, если в диплоидном наборе содержится 46 молекул ДНК? В ответе запишите только соответствующее число.

Объяснение: репликация - удвоение молекул ДНК, значит 46 молекул после удвоения превращаются в 92 молекулы.

Правильный ответ - 92.

Задание 4.

Все перечисленный ниже признаки, кроме двух, используют для описания строения и функций эндоплазматической сети. Определите два признака, "выпадающих" из общего списка.

1. Расщепление белков

2. Транспорт веществ

3. Окислительное фосфорилирование

4. Синтез белка на рибосомах

5. Разделение цитоплазмы на отсеки

Объяснение: эндоплазматическая сеть окружает ядро, тем самым разделяя цитоплазму на отсеки и осуществляя внутриклеточный транспорт веществ. ЭПС бывает гладко и шероховатой. Шероховатая ЭПС осуществляет синтез белков при помощи рибосом, которые находятся на мембранах сети.

Правильный ответ - 13.

Задание 5.

Установите соответствие между процессами и фазами митоза.

Процессы

А. Образуется ядерная мембрана

Б. Сестринские хромосомы расходятся

В. Веретено деления окончательно исчезает

Г. Хромосомы деспирализуются

Д. Центромеры хромосом разъединяются

Фазы митоза

1. Анафаза

2. Телофаза

Объяснение: анафаза - самая быстрая фаза деления, так как происходит расхождение хромосом к полюсам клетки (и разъединение центромер хромосом). Все остальные процессы происходят после расхождения хромосом - в телофазе.

Правильный ответ - 21221.

Задание 6.

Сколько разных фенотипов образуется при скрещивании двух гетерозиготных растений душистого горошка с розовыми цветками (красный цвет неполно доминирует над белым). В ответе запишите только количество фенотипов.

Объяснение: при неполном доминировании сочетание генов красного (А) и белого (а) цветов дает розовый цвет (А). Скрещиваем два растения розового цета:

Р: Аа х Аа

Г: А, а х А, а

F1: получаем расщепление по генотипу - 1АА:2Аа:1аа

Расщепление по фенотипу: 1: 2: 1 (25% - красных, 50% - розовых, 25% - белых цветков).

Правильный ответ - 3.

Задание 7.

Все приведенные ниже признаки, кроме двух, характеризуют модификационную изменчивость. Определите два признака, "выпадающих" из общего списка и запишите цифры, под которыми они указаны.

1. Разные формы подводных и надводных листьев стрелолиста

2. Карий и голубой цвета глаз у членов одной семье

3. Варьирование размеров клубней одного растения картофеля

4. Различие длины листьев у березы с северной и южной сторон

5. Рождение детей с синдромом Дауна

Объяснение: Модификационная изменчивость - изменчивость конкретного организма (или группы организмов) в зависимости от условий окружающей среды в пределах нормы реакции. Такая изменчивость затрагивает фенотип организма, но не затрагивает генотип, значит такие модификации не наследуются. Поэтому, примерами данного вида изменчивости не могут быть генетическими признаками - различный цвет глаз и синдром Дауна.

Правильный ответ - 25.

Задание 8.

Установите соответствие между процессами и отделами растений.

Процессы

А. Формирование эндосперма

Б. Образование зеленого заростка

В. Слияние неподвижных гамет

Г. Развитие пыльцевой трубки

Д. Размножение и расселение спорами

Отделы растений

2. Папоротниковидные

Объяснение: Папоротниковидные образуют зеленый заросток (из споры), а также размножаются и расселяются спорами. Их мужские половые клетки подвижны и оплодотворение идет только в воде.

Правильный ответ - 12112.

Задание 9.

Какие признаки характерны для организма, изображенного на рисунке.

1. Замкнутая кровеносная система

2. Разделение тела на голову, грудь и брюшко

3. Брюшная нервная цепочка

4. Четыре пары ног

5. Одна пара усиков

6. Дыхание с помощью легочных мешков и трахей

Объяснение: паукообразные имеют четыре пары ног, незамкнутую кровеносную систему, отделы тела: головогрудь и брюшко, есть брюшная нервная цепочка, дышат с помощью легочных мешков и трахей. Усиков нет.

Правильный ответ - 346.

Задание 10.

Установите соответствие между признаками организмов и царствами, для которых они характерны.

Признаки организмов

А. Гетеротрофный тип питания

Б. Наличие в наружном скелете хитина

В. Наличие образовательной ткани

Г. Регуляция жизнедеятельности только с помощью химических веществ

Д. Образование мочевины в процессе обмена веществ

Е. Наличие жесткой клеточной стенки из полисахаридов

Царства

1. Растения

2. Животные

Объяснение: к признакам животных отнесем гетеротрофный тип питания, наличие хитина в наружном скелете и образование мочевины в процессе обмена белков.

Наличие образовательной ткани, регуляцию жизнедеятельности при помощи химических веществ и наличие клеточной стенки отнесем к признакам растений.

Растения - автотрофы, так как потребляют неорганические вещества и перерабатывают из в органические вещества. Наружный скелет имеется только у животных (членистоногие), у животных есть только нервная, эпителиальная, мышечная и соединительная ткани, а у растений - образовательная, механическая, покровная, основная и проводящая. Животные регулируют внутренние процессы при помощи нервной и гуморальной регуляции, а растения только при помощи химических веществ. Мочевина образуется у животных. Клеточная стенка (из целлюлозы) имеется у растений и отсутствует у животных.

Правильный ответ - 221121.

Задание 11.

Установите последовательность расположения систематических таксонов, начиная с самого крупного.

1. Растения

2. Вишня кустарниковая

3. Розоцветные

4. Двудольные

5. Покрытосеменные

6. Вишня

Объяснение: располагаем таксоны, начиная с наибольшего.

Царство - Растения

Отдел - Покрытосеменные

Класс - Двудольные

Семейство - Розоцветные

Род - Вишня

Вид - Вишня кустарниковая

Правильный ответ - 154362.

Задание 12.

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.

1. Сужению легочных артерий

2. Учащению дыхания

3. Испарению воды через потовые железы

4. Изменению скорости свертывания крови

5. Расширению капилляров кожи

6. Понижению кровяного давления

Объяснение: при теплоотдаче происходит сужение легочных артерий (из-за повышения давления), испарение воды через потовые железы и расширение капилляров кожи (кожа краснеет).

Правильный ответ - 135.

Задание 13.

Установите соответствие между структурами уха и отделами, в которых они находятся.

Структура

А. Ушная раковина

Б. Овальное окно

В. Улитка

Г. Стремечко

Д. Евстахиева труба

Е. Молоточек

Отделы

1. Наружное ухо

2. Среднее ухо

3. Внутреннее ухо

Объяснение: рассмотрим картинку.

К внутреннему уху отнесем ушную раковину, к среднему - слуховые косточки (молоточек стремечко), к внутреннему - овальное окно, улитку и евстахиеву трубу.

Правильный ответ - 133232.

Задание 14.

Расположите в правильном порядке соподчинение систем разных уровней, начиная с наибольшего.

1. Форменные элементы

2. Эритроцит

3. Гемоглобин

4. Ион железа

5. Соединительная ткань

6. Кровь

Объяснение: располагаем структуры, начиная с наибольшего: соединительная ткань - кровь - форменные элементы - эритроцит - гемоглобин - ион железа. Железо входит в состав белка гемоглобина, который переносит кислород и находится на эритроците - форменном элементе крови. Кровь - один из типов соединительной ткани.

Правильный ответ - 561234.

Задание 15.

Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания экологического критерия вида растения Пузырчатка обыкновенная. Запишите цифры, под которыми они указаны.

1. Пузырчатка обыкновенная в основном встречается в средиземноморском регионе Европы и Африки. 2. Пузырчатка обыкновенная произрастает по канавам, прудам, стоячим и медленно текущим водоемам, болотам. 3. Листья растений рассечены на многочисленные нитевидные доли, листья и стебля снабжены пузырьками. 4. Пузырчатка цветет с июня по сентябрь. 5. Цветки окрашены в желтый цвет, сидят по 5-10 на цветоносе. 6. Пузырчатка обыкновенная - насекомоядное растение.

Объяснение: экологический критерий описывает образ жизни вида его связи с другими организмами. Предложение 2 - описывает особенности местообитания (не конкретные места, а в общем).

Предложение 4 - время цветения (значит и опыления).

Предложение 6 - особенности питания.

Правильный ответ - 246.

Задание 16.

Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции.

Примеры

А. Ископаемые переходные формы

Б. Гомологичные органы

В. Рудименты

Г. Окаменелости

Д. Атавизмы

Е. Единый план строения тела

Доказательства эволюции

1. Палеонтологические

2. Сравнительно-анатомические

Объяснение: к палеонтологическим доказательствам отнесем то, что находят ученые - ископаемые переходные формы, окаменелости. Все остальное - сравнительно-анатомические доказательства - гомологичные органы, рудименты, атавизмы, единый план строения.

Атавизм - появление признаков у организма, свойственных отдаленным предкам (волосяной покров, многососковость и т.д.).

Рудименты - органы, утратившие свою функцию (зубы мудрости, аппендикс, копчик, третье веко и т.д.).

Правильный ответ - 122122.

Задание 17.

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.

К консументам в экосистеме относят

2. Бактерии гниения

3. Зеленые растения

4. Парнокопытных животных

5. Хищников

6. Цианобактерий

Правильный ответ - 145.

Задание 18.

Установите соответствие между признаками и экосистемами.

Признаки

А. Разветвленные сети питания

Б. Короткие пищевые цепи

В. Низкая саморегуляция

Г. Разнообразие продуцентов

Д. Видовое разнообразие животных

Е. Доминирование монокультур

Экосистемы

1. Ковыльная степь

2. Пшеничное поле

Объяснение: по сути в задании нужно отличить естественную экосистему (ковыльную степь) от агроэкосистемы (пшеничное поле).

Для агроэкосистемы характерны короткие пищевые цепи, низкая саморегуляция и доминирование монокультур. Все остальное - признаки устойчивой естественной экосистемы.

Правильный ответ - 122112.

Задание 19.

Установите последовательность появления и развития экосистем на голых скалах.

1. Накипные лишайники и бактерии

2. Травянисто-кустарниковое сообщество

3. Лесное сообщество

4. Травянистые цветковые растения

5. Мхи и кустистые лишайники

Объяснение: на голых скалах растительное сообщество образуется так же, как шло развитие растительной жизни на Земле. То есть накипные лишайники и бактерии, затем, мхи и кустистые лишайники, далее травянистые цветковые растения, травянисто-кустарниковое сообщество и, наконец, лесное сообщество.

Правильный ответ - 15423.

Задание 20.

Рассмотрите рисунок с изображением фазы сердечного цикла. Определите название этой фазы, ее продолжительность и направление движения крови. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины процессы, приведенные в списке.

Список терминов и процессов:

1. Систола желудочков

2. Систола предсердий

3. Поступление крови из желудочков в артерии

4. 0,1 с

5. 0,8 с

6. Поступление крови из предсердия в желудочек

7. Поступление крови из вен в предсердие

8. 0,3 с

Объяснение: на рисунке изображена фаза сокращения предсердий (систола предсердий). При этом кровь из предсердия поступает в желудочек. Процесс происходит очень быстро и занимает 0,1 с.

Правильный ответ - 246.

Задание 21.

Проанализируйте таблицу "Время, необходимое для узнавания тест-изображения". Испытуемым демонстрировались цифры разных цветов и черно-белые изображения разной сложности. Фиксировалось время, необходимое испытуемому, чтобы распознать и назвать объект.

Изображения	Среднее время узнавания (мс)
Простые	25,0
Средней сложности	37,5
Сложные	70,0
Черные цифры	27,5
Красные цифры	37,5
Синие цифры	62,5
Зеленые цифры	45,0
Желтые цифры	67,5

Выберите утверждения, которые можно сформулировать на основании анализа представленных данных.

1. Время узнавания цифр не зависит от их цвета

2. Черные объекты распознаются быстрее цветных

3. Чем проще объект, тем меньше света необходимо для его узнавания

4. Цветные цифры распознаются быстрее, чем сложные изображения

5. В сумерках распознавание цветного объекта ослабевает

Объяснение: исходя из данных, приведенных в таблице, черные объекты распознаются быстрее, чем цветные (27,5 мс и 37,5 - 67,5 мс). А цветные цифры (мах - 67,5 мс распознаются быстрее, чем сложное изображение (70,0 мс). Остальные утверждения либо не верны, либо содержат данные, которых нет в таблице.

Правильный ответ - 24.

Задание 22.

Хорошо известно, что в крови человека есть белки и глюкоза. Почему разовое введение глюкозы в кровь неопасно для организма, а введение большинства белков опасно?

Объяснение: при однократном введении в кровь глюкозы гормоны углеводного обмена расщепляют ее. Глюкоза - привычная молекула для крови человека (и основная энергетическая молекула), а белки (не регуляторные) в нормальном состоянии не должны находиться в крови (так как это - полимеры), из ЖКТ в кровь поступают мономеры белков - аминокислоты. Белки имеют антигенную природу и будут восприниматься организмом человека как чужеродная молекула.

Задание 23.

Назовите объект, изображенный на рисунке. Укажите название и функции структур, присутствующих на картинке.

Объяснение: на рисунке изображен бактериофаг (вирус бактерий). Можем различить головку (белковый капсид - выполняет защитную функцию, так как в нем расположена нуклеиновая кислота - ДНК или РНК); хвостовой отросток с базальной пластинкой - через отросток вирус впрыскивает нуклеиновую кислоту в пораженную клетку; фибриллы - при помощи них вирус укореняется на клеточной стенке.

Задание 24.

Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

(1)Рыбы - обитатели водной среды. (2) По происхождению и особенностям строения рыб подразделяют на 2 класса: Хрящевые рыбы и Костные рыбы. (3) Заострённая спереди голова слита с туловищем, которое начинается от свободного края жаберных крышек и заканчивается хвостовым отделом. (4) У всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями. (5) Все рыбы имеют плавательный пузырь. (б) Наиболее древние из костных рыб Кистепёрые рыбы. (7) Для них характерны мясистые, покрытые чешуёй плавники, развитая у взрослых рыб хорда, плохо развитый плавательный пузырь и другие особенности.

Объяснение: предложение 3 - тело заканчивается не хвостовым отделом, а анальным отверстием.

Предложение 4 - не у всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями. У многих рыб жабры закрыты жаберными крышками (костные рыбы).

Предложение 5 - плавательные пузырь - специальный орган для приспособления к плаванию, но не все рыбы имеют плавательный пузырь (лососевые).

Для изучения клеток разработано и применяется множество методов, возможности которых определяют уровень наших знаний в этой области. Успехи в изучении биологии клетки, включая наиболее выдающиеся достижения последних лет, как правило, связаны с применением новых методов. Поэтому для более полного понимания клеточной биологии необходимо иметь хотя бы некоторое представление о соответствующих методах исследования клетки.

Световая микроскопия

Самым древним и, вместе с тем, наиболее распространенным методом изучения клетки является микроскопия. Можно сказать, что и начало изучения клетки было положено изобретением светового оптического микроскопа.

Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм. Это означает, что если вы смотрите на две линии, которые находятся друг от друга на расстоянии меньше 0,1 мм, они сливаются в одну. Чтобы различить структуры, расположенные более тесно, применяют оптические приборы, например, микроскоп.

Но возможности светового микроскопа не безграничны. Предел разрешения светового микроскопа задается длиной световой волны, то есть оптический микроскоп может быть использован только для изучения таких структур, минимальные размеры которых сопоставимы с длиной волны светового излучения. Лучший световой микроскоп имеет разрешающую способность около 0.2 мкм (или 200 нм), то есть примерно в 500 раз улучшает человеческий глаз. Теоретически построить световой микроскоп с большим разрешением невозможно.

Многие компоненты клетки близки по своей оптической плотности и без специальной обработки практически не видны в обычный световой микроскоп. Для того, чтобы сделать их видимыми, используют различные красители, обладающие определенной избирательностью.

В начале XIX в. Возникла потребность в красителях для окрашивания текстильных тканей, что в свою очередь вызвало ускоренное развитие органической химии. Оказалось, что некоторые из этих красителей окрашивают и биологические ткани и, что было уж совсем неожиданно, часто предпочтительно связываются с определенными компонентами клетки. Использование таких избирательных красителей дает возможность более тонко исследовать внутреннее строение клетки. Приведем лишь несколько примеров:

· краситель гематоксилин окрашивает некоторые компоненты ядра в синий или фиолетовый цвет;

· после обработки последовательно флороглюцином и затем соляной кислотой одревесневшие оболочки клеток становятся вишнево - красными;

· краситель судан III окращивает опробковевшие клеточные оболочки в розовый цвет;

· слабый раствор йода в йодистом калии окрашивает крахмальные зерна в синий цвет.

Для проведения микроскопических исследований большую часть тканей перед окраской фиксируют. После фиксации клетки становятся проницаемыми для красителей, а структура клетки стабилизируется. Одним из наиболее распространенных фиксаторов в ботанике является этиловый спирт.

Фиксация и окрашивание не единственные процедуры, используемые для приготовления препаратов. Толщина большинства тканей слишком велика, чтобы их сразу можно было наблюдать при высоком разрешении. Поэтому выполняют тонкие срезы на микротоме. В этом приборе использован принцип хлеборезки. Для растительных тканей изготавливают чуть более толстые срезы, чем для животных, поскольку клетки растений обычно крупнее. Толщина срезов растительных тканей для световой микроскопии около 10 мкм - 20 мкм. Некоторые ткани слишком мягкие, чтобы из них сразу же можно было получить срезы. Поэтому после фиксации их заливают в расплавленный парафин или специальную смолу, которые пропитывают всю ткань. После охлаждения образуется твердый блок, который затем режется на микротоме. Правда, для растительных тканей заливка применяется значительно реже, чем для животных. Это объясняется тем, что растительные клетки имеют прочные клеточные стенки, составляющие каркас ткани. Особенно прочны одревесневшие оболочки.

Однако заливка может нарушить структуру клетки, поэтому применяют еще и другой метод, где эта опасность уменьшена? быстрое замораживание. Здесь можно обойтись без фиксации и заливки. Замороженную ткань режут на специальном микротоме (криотоме).

Замороженные срезы, приготовленные таким способом, имеют явное преимущество, поскольку в них лучше сохраняются особенности естественной структуры. Однако их труднее готовить, а присутствие кристаллов льда все же нарушает некоторые детали.

Микроскопистов всегда беспокоила возможность потери и искажения некоторых компонентов клетки в процессе фиксации и окраски. Поэтому полученные результаты проверяют другими методами.

Весьма заманчивой представлялась возможность исследовать под микроскопом живые клетки, но так, чтобы более отчетливо проявились детали их строения. Такую возможность дают особые оптические системы: фазово-контрастный и интерференционный микроскопы. Хорошо известно, что световые волны, подобно волнам воды, могут интерферировать друг с другом, увеличивая или уменьшая амплитуду результирующих волн. В обычном микроскопе, проходя через отдельные компоненты клетки, световые волны меняют свою фазу, хотя человеческий глаз этих различий не улавливает. Но за счет интерференции можно преобразовать волны, и тогда разные компоненты клетки можно отличить друг от друга под микроскопом, не прибегая к окрашиванию. В этих микроскопах используют 2 пучка световых волн, которые взаимодействуют (налагаются) друг на друга, усиливая или уменьшая амплитуду волн, поступающих в глаз от разных компонентов клетки.

1. Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению, химическому составу и функционированию. Это говорит о родстве (общем происхождении) всех живых организмов на Земле (о единстве органического мира).

2. Клетка является:

• структурной единицей (организмы состоят из клеток)
• функциональной единицей (функции организма выполняются за счет работы клеток)
• генетической единицей (клетка содержит наследственную информацию)
• единицей роста (организм растет за счет размножения его клеток)
• единицей размножения (размножение происходит за счет половых клеток)
• единицей жизнедеятельности (в клетке происходят процессы пластического и энергетического обмена) и т.п.

3. Все новые дочерние клетки образуются из уже существующих материнских клеток путем деления.

4. Рост и развитие многоклеточного организма происходит за счет роста и размножения (путем митоза) одной или нескольких исходных клеток.

Мужики

Гук открыл клетки.

Левенгук открыл живые клетки (сперматозоиды, эритроциты, инфузории, бактерии).

Броун открыл ядро.

Шлейден и Шванн вывели первую клеточную теорию («Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению»).

Методы

1. Световой микроскоп увеличивает до 2000 раз (обычный школьный - от 100 до 500 раз). Видно ядро, хлоропласты, вакуоль. Можно изучать процессы, происходящие в живой клетке (митоз, движение органоидов и т.п.).

2. Электронный микроскоп увеличивает до 10 7 раз, что позволяет изучать микроструктуру органоидов. Метод не работает с живыми объектами.

3. Ультрацентрифуга. Клетки разрушаются и помещаются в центрифугу. Компоненты клетки разделаются по плотности (самые тяжелые части собираются на дне пробирки, самые легкие - на поверхности). Метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды.

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите формулировку одного из положений клеточной теории
1) Оболочка грибной клетки состоит из углеводов
2) В клетках животных отсутствует клеточная стенка
3) Клетки всех организмов содержат ядро
4) Клетки организмов сходны по химическому составу
5) Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки

Ответ

Выберите три варианта. Какие положения содержит клеточная теория?
1) Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки
2) В половых клетках содержится гаплоидный набор хромосом
3) Клетки сходны по химическому составу
4) Клетка – единица развития всех организмов
5) Клетки тканей всех растений и животных одинаковы по строению
6) Все клетки содержат молекулы ДНК

Ответ

1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов

4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад

6) взаимосвязи живой и неживой природы

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки
1) окрашивание
2) центрифугирование
3) микроскопия
4) химический анализ

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В связи с тем, что в любой клетке происходит питание, дыхание, образование продуктов жизнедеятельности, ее считают единицей
1) роста и развития
2) функциональной
3) генетической
4) строения организма

Ответ

Выберите три варианта. Основные положения клеточной теории позволяют сделать выводы о
1) влиянии среды на приспособленность
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) развитии организмов от простого к сложному
5) сходном строении клеток всех организмов
6) возможности самозарождения жизни из неживой материи

Ответ

Выберите три варианта. Сходное строение клеток растений и животных - доказательство
1) их родства
2) общности происхождения организмов всех царств
3) происхождения растений от животных
4) усложнения организмов в процессе эволюции
5) единства органического мира
6) многообразия организмов

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетку считают единицей роста и развития организмов, так как
1) она имеет сложное строение
2) организм состоит из тканей
3) число клеток увеличивается в организме путем митоза
4) в половом размножении участвуют гаметы

Ответ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетка – единица роста и развития организма, так как
1) в ней имеется ядро
2) в ней хранится наследственная информация
3) она способна к делению
4) из клеток состоят ткани

Ответ

1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить:
1) эндоплазматическую сеть
2) микротрубочки
3) вакуоль
4) клеточную стенку
5) рибосомы

Ответ

2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В световой микроскоп можно увидеть
1) деление клетки
2) репликацию ДНК
3) транскрипцию
4) фотолиз воды
5) хлоропласты

Ответ

3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. При изучении растительной клетки под световым микроскопом можно увидеть
1) клеточную мембрану и аппарат Гольджи
2) оболочку и цитоплазму
3) ядро и хлоропласты
4) рибосомы и митохондрии
5) эндоплазматическую сеть и лизосомы

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В разработку клеточной теории свой вклад внесли:
1) Опарин
2) Вернадский
3) Шлейден и Шванн
4) Мендель
5) Вирхов

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Метод центрифугирования позволяет
1) определить качественный и количественный состав веществ в клетке
2) определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул
3) очиститить макромолекулы, выведенные из клетки
4) получить объемное изображение клетки
5) разделить органоиды клетки

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Каково преимущество использования электронной микроскопии перед световой?
1) большее разрешение
2) возможность наблюдать живые объекты
3) дороговизна метода
4) сложность приготовления препарата
5) возможность изучать макромолекулярные структуры

Ответ

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие органоиды были обнаружены в клетке с помощью электронного микроскопа?
1) рибосомы
2) ядра
3) хлоропласты
4) микротрубочки
5) вакуоли

Ответ

Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны. Основные положения клеточной теории позволяют сделать вывод о
1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад
5) сходном строении клеток всех организмов

Ответ

1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. В цитологии используют методы
1) гибридологический
2) генеалогический
3) центрифугирования
4) микроскопирования
5) мониторинга

Ответ

© Д.В.Поздняков, 2009-2019

Ответами к заданиям 1–21 являются последовательность цифр, число или слово (словосочетание).

1

Рассмотрите предложенную схему направлений эволюции. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком

2

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.

С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить

1. рибосомы

2. вакуоль

3. микротрубочки

4. клеточную стенку

5. эндоплазматическую сеть

3

Сколько молекул ДНК содержится в ядре клетки после репликации, если в диплоидном наборе содержится 46 молекул ДНК? В ответе запишите только соответствующее число.

Ответ: ______

4

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, используют для описания процессов происходящих в интерфазе. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1. репликация ДНК

2. синтез АТФ

3. формирование ядерной оболочки

4. синтез всех видов РНК

5. спирализация хромосом

5

Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. замкнутая молекула ДНК

Б. окислительные ферменты на кристах

В. внутреннее содержимое – кариоплазма

Г. линейные хромосомы

Д. наличие хроматина в интерфазе

Е. складчатая внутренняя мембрана

ОРГАНОИДЫ

2. митохондрия

6

Сколько разных фенотипов образуется у потомков при скрещивании двух гетерозиготных растений душистого горошка с розовыми цветками (красный цвет неполно доминирует над белым)? В ответе запишите только количество фенотипов.

7

Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания мутационной изменчивости. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны

1. образуется под воздействием рентгеновских лучей

2. обладает направленной модификацией

3. изменяется в пределах нормы реакции

4. формируется в результате нарушения мейоза

5. возникает внезапно у отдельных особей

8

Установите соответствие между примерами и способами размножения: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

А. размножение фиалки листьями

Б. живорождение у акулы

В. деление надвое инфузории-туфельки

Г. почкование гидры

Д. вымётывание рыбами икры

Е. партеногенез пчёл

СПОСОБЫ РАЗМНОЖЕНИЯ

1. бесполое

2. половое

9

Выберите три верных ответа из шести и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Для грибов характерны следующие признаки:

2. имеют ограниченный рост

3. по типу питания – гетеротрофы

4. имеют корневые волоски

5. выполняют роль редуцентов в экосистеме

6. являются доядерными организмами

10

Установите соответствие между характеристиками и классами членистоногих: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. наличие двух пар усиков

Б. перенос некоторыми видами опасных для человека заболеваний

В. внешнее пищеварение

Г. регулирование численности насекомых

Д. очищение водоёмов от органических остатков

Е. наличие четырёх пар конечностей

КЛАССЫ ЧЛЕНИСТОНОГИХ

1. Ракообразные

2. Паукообразные

11

Установите последовательность расположения систематических таксонов, начиная с наименьшего. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр

2. Членистоногие

3. Двукрылые

4. Насекомые

5. Комар малярийный

6. Животные

12

Выберите три верно обозначенные подписи к рисунку «Череп человека». Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

1. лобная кость

2. затылочная кость

3. височная кость

4. теменная кость

5.нижнечелюстная кость

6. скуловая кость

13

Установите соответствие между органами человека и полостями тела, в которых эти органы расположены: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ОРГАНЫ ЧЕЛОВЕКА

А. сердце

В. лёгкие

Г. трахея

Д. печень

Е. селезёнка

ПОЛОСТИ ТЕЛА

1. грудная

2. брюшная

14

Установите последовательность прохождения сигналов по сенсорной зрительной системе. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.

1. роговица

2. зрительная зона коры мозга

3. стекловидное тело

4. зрительный нерв

5. хрусталик

6. сетчатка

15

Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания экологического критерия вида растения Пузырчатка обыкновенная. Запишите цифры, под которыми они указаны.

(1)Пузырчатка обыкновенная в основном встречается в средиземноморском регионе Европы и Африки. (2)Пузырчатка обыкновенная произрастает по канавам, прудам, стоячим и медленно текущим водоёмам, болотам. (3)Листья растений рассечены на многочисленные нитевидные доли, листья и стебли снабжены пузырьками. (4)Пузырчатка цветёт с июня по сентябрь. (5)Цветки окрашены в жёлтый цвет, сидят по 5–10 на цветоносе. (6)Пузырчатка обыкновенная – насекомоядное растение.

16

Установите соответствие между характеристиками и путями достижения биологического прогресса: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. частные приспособления к условиям жизни

Б. возникновение классов животных

В. образование родов внутри семейств

Г. повышение уровня организации организмов

Д. возникновение отделов растений

ПУТИ ДОСТИЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

1. ароморфоз

2. идиоадаптация

17

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К естественным биогеоценозам относят

1. дубраву

6. пастбище

18

Установите соответствие между признаками и экосистемами: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРИЗНАКИ

А. низкая саморегуляция

Б. разнообразие продуцентов

В. доминирование монокультуры

Г. короткие пищевые цепи

Д. разветвлённые сети питания

Е. видовое разнообразие животных

ЭКОСИСТЕМЫ

1. пшеничное поле

2. ковыльная степь

19

Установите последовательность стадий развития печёночного сосальщика, начиная с выделения яиц окончательным хозяином во внешнюю среду. Запишите соответствующую последовательность цифр.

1. образование цисты

2. внедрение личинки в тело малого прудовика

3. размножение личинки

4. выход личинки из яиц в воде

5. прикрепление хвостатой личинки к водным предметам

6. выход личинки из тела малого прудовика

20

Рассмотрите рисунок с изображением фазы сердечного цикла. Определите название этой фазы, её продолжительность и направление движения крови. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины и процессы, приведённые в списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин или процесс из предложенного списка.

Список терминов и процессов:

1. поступление крови из предсердия в желудочек

2. поступление крови из желудочка в артерию

3. поступление крови из вен в предсердие

4. систола предсердия

6. систола желудочка

21

Проанализируйте таблицу «Время, необходимое для узнавания тест-изображения». Испытуемым демонстрировались цифры разных цветов и чёрно-белые изображения разной сложности. Фиксировалось время, необходимое испытуемому, чтобы распознать и назвать объект.

Выберите утверждения, которые можно сформулировать на основании анализа представленных данных

1. Чем проще объект, тем меньше света необходимо для его узнавания

2. Время узнавания цифр не зависит от их цвета.

3. Чёрные объекты распознаются быстрее цветных

4. Цветные цифры распознаются быстрее, чем сложное изображение

5. В сумерках распознавание цветного объекта ослабевает.

Часть 2.

Запишите сначала номер задания (22, 23 и т. д.), затем подробное решение. Ответы записывайте чётко и разборчиво.

В плодах некоторых сортов растений (апельсинов, мандаринов) отсутствуют семена. Какие методы классической селекции используются для получения таких сортов и как размножаются эти растения?

Показать ответ

Элементы ответа:

1. Классические методы селекции - для получения сортов растений без семян используют искусственный мутагенез с последющей гибридизацией растений.

2. Бессеменные сорта размножаются вегетативным путём. Например, вегетативное размножение этих сортов возможно путем прививания обработанных мутагенами почек (черенков) в крону немутантных растений.

Определите тип и фазу деления исходной диплоидной клетки, изображённой на схеме. Дайте обоснованный ответ.

Показать ответ

Элементы ответа:

1. Тип деления: Мейоз.

2. Фаза деления: Метафаза мейоза II.

3. На схеме изображен мейоз - метафаза II мейоза, так как хромосомы имеют по две хроматиды, но представлены одной парой (нет гомологичной пары). На схеме изображена метафаза, так хромосомы выстроены на экваторе клетки в одну линию.

Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

(1)Рыбы – обитатели водной среды. (2)По происхождению и особенностям строения рыб подразделяют на два класса: Хрящевые рыбы и Костные рыбы. (3)Заострённая спереди голова слита с туловищем, которое начинается от свободного края жаберных крышек и заканчивается хвостовым отделом. (4)У всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями. (5)Все рыбы имеют плавательный пузырь. (6)Наиболее древние из костных рыб Кистепёрые рыбы. (7)Для них характерны мясистые, покрытые чешуёй плавники, развитая у взрослых рыб хорда, плохо развитый плавательный пузырь и другие особенности

Показать ответ

Элементы ответа:

Ошибки допущены в предложениях 3, 4, 5.

(3) Заострённая спереди голова слита с туловищем, которое начинается от свободного края жаберных крышек и заканчивается анальным плавником (или анальным отверстием).

(4) Не у всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями, у костных и костно-хрящевых прикрыты жаберными крышками.

(5) Не все рыбы имеют плавательный пузырь.

Какие особенности строения сустава делают его прочным, подвижным и уменьшают трение между костями? Укажите четыре особенности. Ответ поясните.

Показать ответ

Элементы ответа:

1. Сустав покрыт суставной сумкой которая состоит из соединительной ткани и придаёт ему прочность.

2. Суставная головка соответствует суставной впадине, это обеспечивает подвижность сустава.

3. Суставы укреплены связками.

4. Внутри суставной сумки выделяется жидкость, уменьшающая трение.

В результате длительного применения ядохимикатов на полях могут наблюдаться вспышки роста численности вредителей. Объясните, почему могут происходить такие вспышки роста численности. Приведите не менее четырёх причин

Показать ответ

Элементы ответа:

1. В результате применения ядохимикатов погибли хищники, которые питались вредителями, поскольку в конце пищевой цепи накапливается высокая концентрация ядохимикатов.

2. В результате наследственной изменчивости (мутация) и естественного отбора вредители приобрели устойчивость к ядохимикатам и не умирают от них.

3. Благодаря высокой скорости размножения насекомые передают данные признаки следующим поколениям.

4. Насекомые, приобретшие устойчивость к ядохимикату, находятся в очень хороших условиях (обилие пищи, отсутствие конкурентов и хищников), поэтому происходит резкий рост их численности.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГААГЦТГТТЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Обоснуйте последовательность Ваших действий. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Генетический код (иРНК)

Правила пользования таблицей

Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда; второй – из верхнего горизонтального ряда и третий – из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, находится искомая аминокислота

Показать ответ

Схема решения задачи включает:

1. По принципу комплементарности на основе ДНК находим нуклеотидную последовтельность тРНК нуклеотидная последовательность участка тРНК ЦУУ-ЦГА-ЦАА-ГЦЦ-УГА.

2. Нуклеотидная последовательность антикодона ЦАА (третий триплет) соответствует кодону на иРНК ГУУ.

3. По таблице генетического кода этому кодону соответствует аминокислота ВАЛ (валин), которую будет переносить данная тРНК.

Примечание. В данном типе заданий ключевыми словами являются: «все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице». То есть нам необходимо найти именно тРНК - молекулы, состоящие из 70-90 нуклеотидов, которые свернуты определенным образом и напоминают по форме клеверный лист и переносят аминокислоты в биосинтезе белка.

Поэтому, сначала на ДНК по принципу комплементарности определяем участок тРНК. Затем находим тот триплет, который является центральным, именно его по принципу комплементарности переводим в иРНК и только теперь по таблице генетического кода находим аминокислоту.

При скрещивании растений душистого горошка с усиками на побегах и яркими цветками и растений без усиков на побегах с бледными цветками все гибриды F 1 получились с усиками и яркими цветками. В анализирующем скрещивании гибридов F 1 получили растения: 323 с усиками и яркими цветками, 311 без усиков и с бледными цветками, 99 с усиками и бледными цветками, 101 без усиков и с яркими цветками. Составьте схемы скрещиваний. Определите генотипы родителей и потомства в двух скрещиваниях. Объясните формирование четырёх фенотипических групп в потомстве.

Показать ответ

А, а - аллели, определяющие, соответственно, наличие и отсутствие усиков;

В, в - аллели, определяющие, соответственно, наличие ярких и бледных цветков.

Р1 ♀ ААВВ - с усиками на побегах и яркими цветками; ♂ аавв - без усиков на побегах с бледными цветками

F1 А?В? - с усиками и яркими цветками.

Гибрид из первого скрещивания - А?В? - с усиками и яркими цветками; аавв - без усиков на побегах с бледными цветками - т.к. анализирующее скрещивание, это скрещивание с рецессивной дигомозиготой.

323 с усиками и яркими цветками,

311 без усиков и с бледными цветками,

99 с усиками и бледными цветками,

101 без усиков и с яркими цветками.

Схема решения задачи включает:

1) Р1 ♀ ААВВ х ♂ аавв (так в первом поколении расщепления не было).

Гаметы ♀ АВ ♂ ав

100% дигетерозиготы с усиками и яркими цветами.

2) Анализирующее скрещивание. Т.к. в потомстве нарушается расщепление 1:1:1:1, значит гены АВ/ ав/ сцеплены - определяем это по числу некроссовертных особей (их должно быть больше 323 и 311).

Р2 ♀ AаBв × ♂ аaвв

Гаметы ♀АВ/, ♀ Ав, ♀аВ, ♀ ав/ и ♂ав/

F2 АВ//ав (323 с усиками и яркими цветками), ав//ав (311 без усиков и с бледными цветками), Аавв (99 с усиками и бледными цветками), Аавв (101 без усиков и с яркими цветками)

Таким образом, малочисленное потомство 99 с усиками и бледными цветками, 101 без усиков и с яркими цветками появилось в результате кроссинговера.

Генотипы родителей первого скрещивания: ААВВ, аавв.

Генотип потомства первого скрещивания: АаВв.

Генотипы родителей второго скрещивания: АВ//ав, ав//ав.

Генотипы потомства второго скрещивания: АВ//ав (323 с усиками и яркими цветками), ав//ав (311 без усиков и с бледными цветками), Аавв (99 с усиками и бледными цветками), Аавв (101 без усиков и с яркими цветками).

Формирование четырёх фенотипических групп в потомстве объясняется тем, что признаки с усиками-яркие цветы и без усиков-бледные цветы сцеплены, но сцепление неполное и у особи АаВв идет процесс кроссинговера.