Korešpondenčný seminár
z biológie
1.kolo
2011/2012
Korešpondenčný seminár z biológie
organizuje
Prírodovedecká fakulta
Univerzity Komenského v Bratislave
Ústav anorganickej chémie
Slovenskej akadémie vied
Korešpondenčný seminár z biológie
podporuje
Milí priatelia,
dostávajú sa k Vám úlohy nového ročníka Korešpondenčného seminára z biológie.
Tento seminár je podpornou vzdelávacou aktivitou, ktorá by mala prehĺbiť Vaše vedomosti a
vzťah k prírode, popritom priniesť zábavu a plnohodnotné využitie Vášho voľného času.
Úlohy, ktoré sme Vám pripravili, sú určené širšiemu okruhu záujemcov než úlohy
predmetových olympiád. Sú postavené tak, aby boli ľahko riešiteľné, ak trochu porozmýšľate,
pohľadáte v literatúre, prípadne sa poradíte s priateľmi a s vyučujúcimi. S najlepšími z Vás
sa stretneme na letnom sústredení. Tešiť sa môžete na zaujímavo využitý voľný čas, nové
skúsenosti, zážitky, poznatky a veľa nových kamarátov.
Najlepší z Vás okrem účasti na letnom sústredení získajú certifikát, ktorý ich
oprávňuje k štúdiu odboru biológia na Prírodovedeckej fakulte UK bez prijímacich skúšok.
Aj v tomto ročníku kvôli zrýchleniu opravy úloh používame elektronickú registráciu.
Preto sa najneskôr v deň, kedy odošlete svoje riešenia 1. kola zaregistrujte na internetovej
stránke bio.korsem.sk. Ak riešite aj korešpondenčný seminár z chémie, zaregistrujte sa pre
každú súťaž zvlášť.
Pravidlá korešpondenčného seminára:
1. Študent sa do súťaže zapojí elektronickou registráciou na internetovej stránke
bio.korsem.sk.
2. Úlohy sú rozdelené do dvoch kategórií:
• Juniori (J1-J4) pre 1. a 2. ročník stredných škôl
• Seniori (S1-S4) pre 3. a 4. ročník stredných škôl.
3. Za každú správne vyriešenú oblasť úloh získava riešiteľ 10 bodov, za neúplné, alebo
čiastočne správne riešenie primerane menej.
4. Riešenia úloh musia byť odoslané najneskôr v deň, ktorý je uvedený pri zadaniach
úloh daného kola.
Pokyny pre riešiteľov:
1. Úlohy riešte samostatne!
2. Riešenia píšte výhradne na odpoveďové hárky, ktoré si stiahnete z bio.korsem.sk.
3. Riešenie každej oblasti úloh opravuje vždy ich autor, preto netlačte odpoveďové
hárky rôznych oblastí úloh obojstranne na jeden list.
4. Spolu s riešením prvého kola sa zaregistrujte na internetovej stránke bio.korsem.sk.
5. Zadania úloh 2. a 3. kola budú uverejnené v elektronickej verzii na bio.korsem.sk
najneskôr v posledný deň odovzdania riešení predchádzajúceho kola. Zadania sa
nebudú rozosielať v tlačenej forme.
6. Pokiaľ máte nejaké nejasnosti v zadaniach úloh, reklamácie k opravám, otázky k
riešeniam, neváhajte sa nás opýtať. Kontaktujte nás na telefónnom čísle
02/59 410 487 alebo napíšte na [email protected]
Vyriešené úlohy 1. kola posielajte do 12. 12. 2011 na adresu:
Korešpondenčný seminár z biológie
Prírodovedecká fakulta UK
Mlynská dolina
842 15 Bratislava 4
Veľa úspechov Vám prajú autori a organizátori
1. Protozoológia
Vodný svet predstavuje mimoriadne zaujímavý a pestrý život organizmov
mikroskopickej veľkosti. V jedinej kvapke vody z rieky alebo rybníka sa naháňajú
dravé jednobunkovce a ich maličké obete – baktérie, mrštne uhýbajúce sa útokom
(pre ne) obrovských beštií. Obďaleč ich sledujú zelené riasy alebo až modré sinice,
ktoré sa v kľude opaľujú na slniečku a fotosyntetizujú, a nerobia si starosti, ak si
z nich odhryzne nejaký pažravý bezstavovec. Vedia totiž, že mu určite nebudú chutiť.
Celý tento svet ostáva ukrytý pred zrakom obyčajného smrteľníka a čaká na
objavenie mladými vedcami, pre ktorých je určený tento seminár.
1. Na začiatok, aby ste sa s vašimi budúcimi domácimi zvieratkami zoznámili, musíte
odobrať vzorku vody z potoka, rieky alebo jazera. Najlepšie je potom do neho
pridať seno a.... hókus pókus – senný nálev je vytvorený! Tento nálev necháte
odstáť zhruba jeden týždeň a potom sa môžete zaoberať touto vzrušujúcou úlohou
– nájsť v ňom pod mikroskopom aspoň 5 rôznych druhov nálevníkov, uviesť aspoň
ich rodový názov (slovenský aj latinský) a zakresliť ich. Ako pomôcku, aby vám
nálevníky neutiekli spod záberu, môžete použiť vlákna vaty, ktoré umiestnite na
podložné sklíčko a kvapnete na ne vzorku z nálevu.
Po pár dňoch skladovania senného nálevu zistíte, že je lepšie ho mať v dobre
vetranej miestnosti, pretože sa z neho začne šíriť nie príliš vábivý zápach. Ako
správni biológovia sa tým však nedáte odradiť a odmenou sa vám stane
spozorovanie tenkej blanky, ktorá sa na hladine senného nálevu vytvorila.
2. Viete, ktorý typ organizmov sa podieľa na tvorbe tejto blanky? Akých biologických
procesov sa zúčastňujú? Sú to organizmy prokaryotické alebo eukaryotické?
Existuje aj jeden zvláštny druh črievičky, ktorý sa
rozhodol byť zelený. Volá sa črievička zelená
s krycím menom Paramecium bursaria a, na
rozdiel od nás ľudí, má veľmi rada prostredie
s extrémne nízkou koncentráciou kyslíka alebo
stojaté vody.
3. Uveďte, čím je spôsobené zafarbenie tohto druhu nálevníkov a ako zvyšuje jeho
šance na prežitie.
Určite ste postrehli, že v súčasnosti je veľkým problémom znečisťovanie vodných
tokov a plôch, v ktorých plávajú plastové fľaše, odpadky a veci, ktoré v nich
absolútne nemajú čo robiť. Pravdepodobne si myslíte, že v takomto neporiadku
nemôžu prežiť také nádherné stvorenia ako sú nálevníky. Opak je pravdou. Niektoré
z nich sú také prasiatka, že sa v ňom priam vyžívajú a v húfoch si plávajú pomedzi
organické zvyšky, ktorými sa živia. A zopár z nich si na tento chaos zvyklo natoľko,
že ich v iných oblastiach nenájdeme a preto sa stávajú pre tieto vody bioindikátormi.
4. Vysvetlite termín bioindikátor a uveďte aspoň jeden príklad spomedzi nálevníkov,
rodový aj druhový, slovenský aj latinský názov. Popíšte, pre aké prostredie je jeho
výskyt typický.
Jedným z nich je aj vírivka konvalinková Vorticella
convallaria z čeľade Vorticellidae, typická pre silne
organicky znečistené vody. V nich si pokojne prisadne na
substrát a nikým nerušená si vírivým pohybom svojich
bŕv priháňa priamo do úst baktérie, ktorými sa živí. Už
v roku 1676 ostal pán Leeuwenhoek fascinovaný jej
tancom, ktorý predvádza sťahovaním a naťahovaním
stopky. Tá sa dokáže sťahovať rýchlejšie a efektívnejšie
ako akýkoľvek aktín-myozínový systém, pričom presný
biochemický mechanizmus tohto pohybu ešte stále
ostáva záhadou.
5. Čím je tvorená stopka vírivky konvalinkovej? Aký typ energie využíva tento systém
kontraktilných vláken ku sťahovaniu? (Nápoveda – nie je to ATP)
U črievičky Paramecium bol tiež opísaný zvláštny druh pohybu, kedy sa
v napäťovom gradiente 2 V/cm pohybuje priamo ku katóde. Počet normálne
kmitajúcich bŕv totiž preváži nad počtom bŕv kmitajúcich v opačnom smere a tým
pádom črievička (chtiac či nechtiac) putuje priamo do náručia katódy.
6. Ako sa volá tento druh pohybu jednobunkových živočíchov, výtrusov a nižších
rastlín vyvolaný elektrickým prúdom, ktorý zároveň ovplyvňuje smer ich pohybu?
Doplňujúce otázky pre seniorov:
Po najslávnejšom objave genetiky
z roku 1953, kedy bola objasnená
štruktúra DNA, ostával záhadou tzv.
genetický kód. Bola to sekvencia
nukleotidov, ktoré by mali kódovať
jednu aminokyselinu. Prvé odhady
to tipovali na triplet – aminokyselín
máme 20 a k dispozícii iba 4
„písmenká“ základnej genetickej
abecedy – to dokopy činí 43
možností. Biológovia si nad tým dlhé
roky lámali hlavu, až začiatkom 60.
rokov 20. storočia prišli dvaja víťazi
tohto intelektuálneho súboja - (dnes
už) slávni páni Marshall Nirenberg a
Heinrich Matthaei. Tí v priebehu 4
rokov dokázali objasniť triplety pre všetkých 20 aminokyselín a dnes je výsledkom
známy genetický kód.
Samozrejme, nebolo by to pravidlo, keby neexistovali výnimky. A v akej inej oblasti
biológie by sme ich mohli hľadať, ak nie práve v protozoológii a to u rodov
Tetrahymena, Paramecium, Stylomychia a Oxytrichia.
7. Preto otázka znie – čím presne sa z molekulárneho hľadiska líšia tieto rody
nálevníkov v oblasti genetického kódu? Dokážete nájsť aj iné rody nálevníkov
líšiace sa od univerzálneho genetického kódu?
V DNA máme veľa oblastí, ktoré nám na nič užitočné neslúžia, iba ak na zlosť
genetikom. Tieto oblasti nazývame intróny a pred prepisom RNA do poriadia
sekvencie aminokyselín v proteínoch sa musia vyštiepiť. Takéto oblasti nájdeme aj
u nálevníka rodu Tetrahymena – oblasť DNA kódujúca (26S) rRNA je prerušená
nekódujúcou oblasťou o veľkosti 414 bp, ktorá sa sama autokatalyticky vyštiepi. Tým
je porušená dogma, že len proteíny môžu fungovať ako enzýmy, v tomto prípade tak
figuruje samotná roztopašná RNA. Táto reakcia vyžaduje ako kofaktor guanozín
alebo guanozínové molekuly a pozostáva z 2 transesterifikácií.
8. Ako sa nazýva takýto typ intrónu, ktorý sa dokáže sám vyštiepiť?
2. Život v pohybe
J2. Juniori: 1 (a, b, e), 3, 4, 6
S2. Seniori: 1 (b, c, d), 2, 3, 5, 6
Lastovičky sedia na drôtoch a chystajú sa
odletieť do Afriky. Možno stretnú po ceste aj
migrujúce bociany. Bude to ťažká cesta. Ale nie
až tak ťažká ako pre prúdy spermií. Ani mrskanie
bičíkom a veľké množstvo mitochondrií im
nepomôže, vajíčka sú ďaleko. U Dorotky predsa
len jedna doplávala úspešne k cieľu. Ešte to ani
nevie a v malom zárodku migrujú bunky
neurálnej lišty. Zbytočne sa so slinou v ústach pozerá na povíjajúcu sa chmeľovú
úrodu. V Arktíde sa ľady opäť pohli smerom k juhu a zem sa stále točí. Všetko je
v pohybe.
1. Bičík (flagellum) je pohyb umožňujúca štruktúra bunky, ktorá vznikla nezávisle
u prokaryotov, archaeí a eukaryotov.
a) Aká je hlavná štruktúrna zložka filamentu prokaryotického bičíka?
b) Prokaryotický a eukaryotický bičík sa líšia pôvodom, stavbou, ale i charakterom
pohybu. Aký pohyb vykonáva prokaryotický bičík a aký eukaryotický?
c) Nakreslite priečny rez pohyblivej časti (axonémy) eukaryotického bičíka a popíšte
jednotlivé štruktúry vo vnútri axonémy.
d) Popíšte funkciu dyneínu v eukaryotickom bičíku.
e) Eukaryotický bičík je zakotvený v bunke bazálnym telieskom (kinetozómom). Ktorá
bunková štruktúra má rovnakú stavbu ako bazálne teliesko?
2. Obdobnú stavbu ako vlastný bičík eukaryotických organizmov majú aj brvy (cilie).
Brvy však bývajú kratšie, obvykle jedna bunka vlastní viacero synchronizovane
pracujúcich bŕv a môžu mať rôznorodejšie funkcie. S obrvenými bunkami sa
stretneme aj u mnohobunkových organizmov, vrátane človeka. Napíšte po
jednom príklade, kde v ľudskom organizme nájdeme obrvené bunky:
a) ktoré posúvajú mimobunkovú hmotu alebo dáku štruktúru
b) so zmyslovou funkciou
3. Neurálna lišta je jedným z niekoľkých apomorfných znakov stavovcov (Vertebrata).
Objavuje sa počas neurulácie embrya. Neskôr bunky neurálnej lišty opúšťajú
pôvodnú pozíciu, migrujú a dávajú vznik viacerým štruktúram jedinečným pre
stavovce.
a) Zakreslite schematicky proces neurulácie s vyznačenou pozíciou epidermis,
neurálnej trubice a neurálnej lišty.
b) Napíšte aspoň 3 štruktúry alebo bunkové typy, ktoré vznikajú z migrujúcich buniek
neurálnej lišty.
4. Krídlo ako štruktúra umožňujúca aktívny let sa vyvinula štyrikrát nezávisle u
živočíchov. Koho by hneď nenapadli krídla vtákov alebo hmyzu. Napíšte ďalšie
dve skupiny organizmov (chordátov), u ktorých vznikli krídla.
5. Morské korytnačky migrujú skrz oceány z miest, kde sa vykrmujú na miesta, kde
sa rozmnožujú. Jeden z takýchto presunov vykonáva populácia karety obrovskej
(Chelonia mydas) z východného pobrežia Južnej Ameriky. Teoreticky by sa mohli
rozmnožovať pozdĺž pobrežia a migrovať tak len na kratšiu vzdialenosť
v severojužnom smere. Ale oni paradoxne putujú vyše 2000 km východne až na
brehy ostrova Ascension a potom späť. Vedeli by ste vysvetliť takúto, na pohľad
nezmyselnú migráciu? Morské korytnačky sú verné miestam, kde kladú vajíčka
a navštevujú rovnaké pláže po celé generácie. Pozrite si na mape polohu ostrova
Ascension a ak budete stále bezradný, vypýtajte si radu u Alfreda Wegenera.
6. Pozorovanie pohybov rastlín vyžaduje trochu trpezlivosti. Predsa sa hýbu, aj keď
nie vždy z miesta na miesto.
a) Vysvetlite rozdiel medzi dvoma typmi ohybov rastlín – tropizmami a nastiami.
b) Jednotlivé príklady zaraďte ku typu ohybu rastliny (napr. fotonastia,
hydrotropizmus). Niektoré príklady možno priradiť ku viacerým typom ohybov,
stačí uviesť len jeden.
• sklopovanie lístkov citlivky (Mimosa)
• predlžovanie koreňu rastliny v smere rovnobežnom so zemským povrchom
• ovíjanie sa chmeľu (Humulus) okolo opory
c) U ktorého ohybu z predchádzajúcej úlohy (6b) sa uplatňuje zmena turgoru?
3. Úloha
J3. Juniori: Botanika
Od jari až do jesene ich každodenne stretávame, bez toho, že by sme si to
častokrát uvedomili, konzumujeme ich plody, listy, kvety alebo iné časti, prijímame
ich od blízkych, dennodenne využívame ich extrakty a dýchame produkt ich
fotosyntetickej asimilácie. Rastliny. Pre človeka tak veľmi blízke a tak málo známe.
Nazrime do ich sveta a staňme sa na chvíľu bádavými pozorovateľmi, aby sme
uvideli niečo, čo sme si doteraz nevšimli a pochopili niečo, nad čím sme sa doteraz
nezamýšľali.
1. Hmyzovník
a) Čím je tento rod typický vo vzťahu k opeľovačom?
b) Vyskytuje sa aspoň jeden druh aj na území Slovenska?
c) Aký je jeho status z hľadiska zákonnej ochrany?
d) Uveďte 3 zástupcov z čeľade, ktorú reprezentuje, ale z iného rodu resp. rodov,
rastúcich na Slovensku.
2. Čerešňa a jabloň
Pri oboch ovocných stromoch uveďte škodcov, spôsobujúcich červivosť plodov
(slovenský a latinský rodový aj druhový názov) a charakterizujte ich vývinový
cyklus.
3. Kvet a mačka
a) Ktorá rastlina slovenskej flóry svojou vôňou priťahuje mačky a bola podľa nej
pomenovaná jedna aminokyselina? Uveďte slovenský aj latinský, druhový aj
rodový názov, čeľaď, farbu a typ kvetu resp. súkvetia.
b) Uveďte názov spomínanej aminokyseliny.
4. Uveďte názov rastliny, vyskytujúcej sa na území Slovenska, po konzumácii ktorej
produkujú hospodárske zvieratá mlieko, jedovaté pre človeka. Plod tejto rastliny tobolku - nachádzame v prírode na jar.
5. Podbeľ - lopúch - deväťsil
a) Aké sú rozdiely v kvetoch, listoch a plodoch - typ, veľkosť, farba, zvláštnosti?
b) Uveďte aspoň 3 spoločné znaky.
c) Nájdite jeden z uvedených druhov v prírode, vylisujte jeho list (v novinovom papieri
v starej knihe) a spolu so sprievodnými údajmi (slovenský názov - rodový aj
druhový, latinský názov - rodový aj druhový, meno zberateľa, dátum zberu, lokalita
- okres, najbližšie mesto, opis lokality - sucha lúka, breh potoka, okraj cesty a
pod.). Zašlite spolu s odpoveďovými hárkami.
6. Terénna úloha:
Nájdite, nazbierajte a určte 10 zástupcov synantropnej vegetácie.
Vylisované suché herbárové položky nalepte lepiacou páskou na biely kancelársky
papier formátu A4 (jednu rastlinu na jeden papier) a zašlite spolu s odpoveďovými
hárkami. Rastliny by mali byť čo najkompletnejšie, ideálne aj s koreňom. Pri
každej rastline uveďte sprievodné údaje (slovenský názov - rodový aj druhový,
latinský názov - rodový aj druhový, meno zberateľa, dátum zberu, lokalita - okres,
najbližšie mesto, opis lokality - sucha lúka, breh potoka, okraj cesty a pod.).
S3. Seniori: Fyziológia živočíchov
Staroveký historik a spisovateľ Xenofón zaznamenal
v jednom zo svojich diel nezvyčajnú udalosť. Vojaci
Pompeiovej armády pojedli zvláštny med, z ktorého
im začalo byť zle, potácali sa, vracali, pociťovali
mravčenie na koži a niektorých dokonca postihla
smrteľná paralýza. Podobné prípady zaznamenal aj
Plínius starší, ktorý dokonca hovorí, že domáci,
poznajúc účinky takéhoto medu ho využívali aj ako
zbraň, keď túto sladkú „pochúťku“ nastražili nič
netušiacim nepriateľom. Med pochádzal z rododendrónu pontského (Rhododendron
ponticum), ktorý vo svojom nektári obsahuje alkaloid – grayanotoxín. Grayanotoxín
spôsobuje depolarizáciu membrán neurónov, prostredníctvom väzby na sodíkové
kanály, čím zabraňuje normálnemu vedeniu vzruchu. Vo väčšine prípadov príznaky
otravy po niekoľkých hodinách odoznejú, vo vysokej koncentrácii však môže
grayanotoxín spôsobiť aj smrť. Dokonca aj tvorcovia Sherlocka Holmesa sa
inšpirovali príhodou, ktorú opisuje Xenofón. Pamätáte si na zápletku filmu – ako Lord
Blackwood tajomne zomrel a potom vstal z mŕtvych? Nuž, nespôsobilo to nič iné ako
grayanotoxín, ktorý uňho vyvolal paralýzu a znemožnil slávnemu Watsonovi zmerať
mu pulz.
1. Poznáme dva druhy transportu látok cez membrány. Napíšte, ako sa volajú a aký
je medzi nimi rozdiel. Ktorý druh transportu predstavujú sodíkové kanály, na ktoré
útočí grayanotoxín?
2. Na to, aby bolo možné viesť vzruch, sa na membráne neurónu v pokoji udržuje
rozdielny náboj, tzv. pokojový potenciál. Viete, aký je hlavný mechanizmus
zodpovedný za udržiavanie pokojového potenciálu?
3. Na výskum vedenia vzruchu sa často používajú axóny sépie druhu Loligo pealeii.
Ak by ste urobili experiment, pri ktorom by ste axóny s normálnymi koncentráciami
sodíka v médiu aj cytoplazme a pokojovým potenciálom na memránach vystavili
pôsobeniu grayanotoxínu v dávke dostačujúcej na trvalú depolarizáciu, ktorý z
nasledujúcich grafov priebehu potenciálu by ste mohli očakávať?
4. Okrem grayanotoxínu existuje celá plejáda jedov, ktoré účinkujú na sodíkové
kanály. Jednoznačne najznámejší z nich je tetrodotoxín (TTX). Určite poznáte
aspoň jeden organizmus, ktorý ho produkuje. Napíšte jeho názov (latinský alebo
slovenský).
5. TTX účinkuje tak, že sa naviaže na Na + kanál a „upchá“ ho. Myslíte si, že TTX by
mohol zrušiť depolarizáciu na axóne vystavenom pôsobeniu grayanotoxínu? Svoju
odpoveď stručne vysvetlite.
6. Na membráne neurónu existujú dva typy sodíkových kanálov líšiace sa podnetom,
ktorým sú riadené. Viete, o aké dva podnety sa jedná? Tieto dva typy kanálov sú
na neuróne rozmiestnené nerovnomerne, čo je veľmi dôležité pre správne vedenie
vzruchu. Napíšte pre každý druh kanálu písmeno z obrázka označujúce časť
neurónu, kde je najpočetnejší. Vysvetlite, prečo sú kanály rozmiestnené práve
takto.
4. Úloha
J4. Juniori: Nebezpečné choroby v histórii ľudstva
Baktérie a vírusy - tieto miniatúrne organizmy, ktoré nemôžeme vidieť inak, ako
pod mikroskopom, sú schopné neprehliadnuteľne poškodiť ľudské telo a silných,
zdravých jedincov premeniť na zúbožené bytosti. Sú zodpovedné za viac ľudských
životov ako všetky vojny v dejinách. V minulosti ich vyčíňanie vždy súviselo s
beznádejou a zúfalstvom. V prípade každej choroby bolo pokrokom objavenie
pôvodcu zhubného ochorenia, ďalší prevratný míľnik spočíval v odhalení spôsobu
prenosu a šírenia ochorenia a najväčšou udalosťou vždy bolo a stále je objavenie
účinného lieku.
Nasledujúca séria otázok je zameraná na 5 chorôb, spôsobených baktériami a
vírusmi, ktoré kosili ľudské životy v šokujúcom meradle, dosahujúc rozmery epidémie
či dokonca pandémie. Ku každej chorobe je priradených 10 tvrdení. Vašou úlohou je
označiť pravdivé z nich, prípadne rozpísať odpoveď. Nech vás vypracovávanie týchto
úloh obohatí o množstvo doteraz nepoznaných faktov!
1. Mor
a) čo spôsobuje mor a ako sa prenáša? (rozpíšte)
b) v súčasnosti na Zemi nežije žiadny človek, nakazený morom
c) sa nikdy nevyskytol v Austrálii
d) spôsobil doteraz vo svete smrť približne 1 milióna ľudí
e) len v 14. storočí v Európe zapríčinil smrť tretiny populácie (25 miliónov ľudí)
f) je choroba, ktorá nespôsobuje bolesť
g) počas moru v Londýne sa za prevenciu nákazy považovalo fajčenie
h) v súvislosti s ním bolo objavené očkovanie
i) sa v oveľa väčšej miere vyskytoval u žien ako u mužov
j) ak by v súčasnosti vypukla epidémia moru, vieme sa brániť? Ako? (rozpíšte)
2. Cholera
a) aké sú jej prejavy? (rozpíšte)
b) ako sa prenáša? (rozpíšte)
c) spôsobuje ju baktéria, typická absenciou jadra
d) nemusí byť v každom prípade smrteľná
e) v súčasnosti každoročne zabíja státisíce ľudí
f) prevenciou cholery počas 1. svetovej vojny bolo odstraňovanie vší z odevu
g) pôvodcovia cholery vyvolávajú ochorenie aj u myší, potkanov, psov a mačiek
h) smrť nastáva v dôsledku dehydratácie a straty solí
i) označuje sa ako "biela smrť"
j) je jedinou chorobou, ktorú človek zlikvidoval a v súčasnosti ňou netrpí ani jeden
človek na Zemi
3. Pravé kiahne
a) čo ich spôsobuje a ako sa prejavujú? (rozpíšte)
b) nazývajú sa tiež ovčie kiahne
c) šíria sa najmä v období dažďov
d) patria medzi choroby, proti ktorým sa v Európe ľudia očkujú
e) pravdepodobne prispeli k pádu Aztéckej ríše v Mexiku a ríše Inkov v Peru
f) sú jedinou chorobou, ktorú človek zlikvidoval a v súčasnosti ňou netrpí ani jeden
človek na Zemi
g) v súvislosti s nimi bolo objavené očkovanie
h) znamienka krásy, masky a vejáre sa v 17. storočí používali na zakrytie jaziev po
pravých kiahňach
i) liečba zatiaľ neexistuje
j) v Číne chrasty po pravých kiahňach drvili na prášok a fúkali do nosa zdravého
človeka, aby na ne neochorel, do pravej nosnej dierky chlapcom a do ľavej
dievčatám
4. Horúčka šestonedieľok
a) postihuje ženy po pôrode
b) je spôsobená baktériou Streptococcus pyogenes
c) je spôsobená baktériou Yersinia pestis
d) v súčasnosti sa dá liečiť
e) v minulosti ju prenášali lekári
f) bola v minulosti zodpovedná za smrť mnohých matiek a osirotenie mnohých detí
g) v čom spočíval životne dôležitý objav Ignaza Semmelweisa? (rozpíšte)
h) v 19. storočí dosiahla rozmery epidémie
i) vyskytovala sa iba v rozvojových krajinách
j) postihovala iba ženy po 40. roku života
S4. Seniori: Biochémia
Celé mesto už stíchlo, ulicu osvetľujú len poblikávajúce pouličné lampy. Je čerstvo
popršané a mokrý asfalt skoro úplne tlmí zvuk auta, prechádzajúceho o dve ulice
ďalej. Len štartér na ktorejsi pokazenej lampe hrkoce do nočného ticha. Odrazu
počuť zvuk rozbíjajúceho sa skla nasledovaný škaredými nadávkami – z jediného
osvetleného okna v neďalekej budove. Je to jeden z bratislavských ústavov, ktorý sa
zaoberá molekulárnou biológiou. A pôvodca toho hluku nie je nikto iný, než mladý
a nádejný doktorand Štefan...
Števo mal šťastie. Keď sa hlásil na PhD štúdium, ústav práve dostal grant na
štúdium proteínu ZloRII. Jeho šéf mal pod palcom tento grant a milého Števka hneď
zapriahol do práce. Števo si vždy myslel, že kariéra vedca – biológa je preňho to
pravé. Už na strenej škole ho fascinovalo, že sa genetická informácia tak krásne
zachováva, že niečo tak nespoľahlivé, ako živé organizmy, dokážu vyrábať stále
rovnaké kópie DNA.
1. Ako to vlastne funguje? Keď dochádza k replikácii DNA, tak sa dodržiava tzv.
komplementarita báz. Adenín sa páruje s tymínom, ale nie napríklad s guanínom.
Aká sila zabezpečuje, že sa budú bázy párovať správne?
Dnes skrátka nie je Števov deň – najprv ho šéf načapal ako v pracovnej dobe
popíja kávičku a chatuje s kamarátkou. Aby dobehol prácu, čo nestihol cez deň, tak
zostal v labáku aj teraz, keď už všetci kolegovia spia doma. Posadil sa k HPLC
chromatografu, spustil pumpu a tá začala vydávať príjemný, tichý, pravidelný zvuk.
Ďalšia vec, ktorú si pamätal bolo, ako sa budí s klávesnicou otlačenou na čele –
a dve hodiny času v čudu. Chytro pije celú kanvu kávy, aby vydržal robiť až do rána.
Tá síce zabrala, ale po piatich minútach pobehovania na spôsob motorovej myši
rozbíja hneď prvé banky, čo sa mu dostali pod ruku. Bude lepšie, ak pôjdem iba
vyhodnotiť výsledky, čo som nameral včera – pomyslel si neurotický Štefan.
2. Števo pracuje s úsekom DNA, kde je okrem iného aj gén proteínu ZloRII.
Pomocou analytických metód sa mu podarilo zistiť, že úsek má dĺžku 108 kb.
Ďalej zistil, že celkový obsah cytozínu v tejto DNA je 33%. Koľko (kusov)
jednotlivých nukleozidov A, G, C, T je v jednej dvojzávitnici DNA, s ktorou Štefan
pracuje?
3. A čo ak by Štefan nemal k dispozícii DNA, ale mRNA? Povedzme, že by tiež
stanovil dĺžku sekvencie na 108 kb a celkový obsah cytozínu na 33%. Dokázal by
aj teraz povedať koľko je ostatných nukleozidov vo vlákne mRNA?
Po tomto heroickom výkone Števo zaspáva na gauči v kancelárii, čo si doktorandi
potajomky kúpili z grantových peňazí, práve pre noci ako je táto. Ráno má síce kruhy
pod očami, ale po zbežnej rannej hygiene a raňajkách v ústavnom bufete sa veselo
dáva do nových experimentov. Dnes bude zisťovať, ako sa správa jeho úsek DNA,
keď ho pomaly zahrieva. Potrebuje totiž zistiť teplotu, pri ktorej sa dvojzávitnica
rozpletie na samostatné vlákna DNA.
4. Štefan má už s podobnými experimentmi skúsenosti z čias magisterského štúdia.
Zatiaľ však pracoval len na zjednodušenom modeli: mal dve rôzne DNA, jedna
bola zložená len z párov G-C (teda sekvencia kódujúceho vlákna bola polyG)
a druhá mala len páry A-T (polyA). Obidve dvojzávitnice mali dĺžku 10 kb. Keď ich
Štefan pomaly zahrieval, jedna denaturovala (rozplietla sa) skôr než druhá. Ktorá
DNA denaturovala skôr a prečo?
5. Existujú aj iné cesty ako denaturovať DNA okrem termickej (zahrievaním). Ako by
Štefan mohol denaturovať svoj úsek, ak by nemohol použiť teplo? Pamätajte na
to, že nechceme aby sa DNA začalo štiepiť na kúsky – chceme len oddeliť
spárované bázy od seba.
Náš kamarát Štefan sa napriek prvotným neúspechom zhostil svojej úlohy. Po
zistení počiatočných dát si DNA namnožil pomocou PCR, urobil ďalšie analýzy, a...?
Či bol úspešný v projekte ZloRII, na ktorý ho pridelili, sa dozvieme nabudúce!
Korešpondenčný seminár z biológie 2011/2012
7. ročník
Vydala Prírodovedecká fakulta UK, Mlynská dolina, 842 15 Bratislava 4
Autori: Jaroslav Ferenc, Silvia Hnátová, Zuzana Kochanová, Michal
Májek, Zuzana Varadínová
Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja
na základe zmluvy č. LPP-0277-09.
http://bio.korsem.sk
Náklad 300 ks
Vyšlo 8. októbra 2011
Download

1.kolo - Korešpondenčný seminár z biológie