1.Попробуйте оценить (с точностью до 2-3 порядков
величин) число белковых молекул в одной клетке эукариот.
Ответ: Зная размеры клетки эукариот (около 50 мкм) можно оценить
ее размеры приблизительно в 10-4 мл3, а вес – в 10-4
г. Вес органического вещества клетки можно оценить в 10-5 г, а вес
всех белков – несколько больше, чем 10-6 г. Вес одной аминокислоты
лежит в пределах 100-200 ед., в одном белке может быть несколько сотен
аминокислот. Следовательно, вес одной белковой молекулы может оценить в 105
ед. Для того, чтобы перевести эту величину в граммы, нужно разделить ее на
число Авогадро 6*1023. В результате вес 1 молекулы белка окажется
приблизительно равным 2*10-19 г.
Для вычисления числа молекул нужно разделить все всех белков в клетке на
вес одной белковой молекулы. Получится приблизительно 5*1012. Более
или менее правильным ответом можно считать интервал между 1010 – 1015
молекул/клетку.
2.В эксперименте по поглощению кислорода
митохондриями был обнаружено, что при добавлении пировиноградной кислоты количество
кислорода, поглощаемого за единицу времени сперва возрастает, а затем
возвращается к прежнему уровню, в то время, как при добавлении яблочной кислоты
количество поглощаемого кислорода стабилизируется на новом, более высоком
уровне. Чем можно объяснить этот результат? Нарисуйте график зависимости
количества поглощаемого кислорода от количества добавленной яблочной кислоты.
Объясните этот график.
Ответ: Похоже на то, что пировиноградная кислота потребляет в
процессе дыхания, в то время как яблочная кислота функционирует, как
катализатор, который возвращается в прежнее состояние после завершения
происходящих с ее участием химических превращений. Действительно, яблочная
кислота является одним из промежуточных продуктов цикла Кребса, обеспечивающего
окисление пировиноградной кислоты. В результате одного оборота цикла Кребса
вступившая в него яблочная кислота возвращается в свое прежнее состояние. При
малых количествах яблочной кислоты (и других промежуточных продуктов цикла
Кребса) интенсивность дыхания будет линейно расти с количеством добавленной
яблочной кислоты; если же промежуточных продуктов цикла много, тогда скорость
процесса будет определяться концентрацией ферментов и наступит насыщение.
3. Представьте себе, что Вы находитесь в
заболоченном осиновом лесу. Что может происходить с этим лесом в дальнейшем?
Ответ: Дальнейшее развитие сообщества может протекать двумя
различными путями. Или лес осушит болото и сфагнум погибнет, или сфагнум лишит
корни деревьев кислорода и погубит их. После того, как лес осушит болото, осину
сменит береза, а затем ель или дуб.
4. Нарисуйте нервную схему, управляющую мышцей,
способной находиться в 3-х режимах:
а) сокращения;
б) расслабления;
в) дрожи на холоде.
В нервных схемах возбуждающий синапс изображается
незакрашенным кружочком, а тормозной – закрашенным.
Ответ: К мышце, находящейся в состоянии сокращения, подходит цепь
из последовательно соединенных нейронов, связанных возбуждающими синапсами. Ее
работа поддерживает мышцу в режиме сокращения. К одному из этих из этих
нейронов подходит другая цепь, заканчивающаяся тормозным нейроном –
срабатывание этой цепи переводит мышцу в режим расслабления. Для колебаний от
одного из концевых нейронов первой сети должна идти обратная цепь,
заканчивающаяся тормозным синапсом, отключающим один из начальных нейронов
первой цепи (и, тем самым, всю цепь). В нормальных условиях обратная цепь
должна быть отключенной, что обеспечивает подходящая к ней третья нервная цепь
с тормозным синапсом. Эта цепь, в свою очередь, 4-й цепью, возбуждающейся на
холоде. Соответствующие схемы прилагаются.
5. Всегда ли ядра половых клеток образуются путем
мейоза? В каких случаях это не так?
Ответ: У растений путем мейоза образуются ядра спор, а не ядра
половых клеток. Ядра половых клеток образуются в результате митоза гаплоидных
ядер заростка.
6.В Евангелии говорится о трех хлебах, которыми
Иисус Христос накормил несколько тысяч верующих. Как по Вашему, что
подразумевается под «тремя хлебами»? Какой по Вашему научный смысл может иметь
эта притча? Какое отношение к биологии
она имеет?
Ответ: По-видимому, под тремя хлебами подразумевается «слово
Божие», т.е. информация. Притча характеризует способность информации
неограниченно копироваться (размножаться и тиражироваться). В основе
потенциально неограниченной способности организмов к размножению лежит
способность информации неограниченно
копироваться.
7.У некотоорых Пресмыкающихся (черепахи, птицы) и у
зародышей птиц легочные артерии (по которым от сердца к легким течет венозная
кровь), соединяются со спинной аортой (большим сосудом, по которому спереди
назад течет артериальная кровь) так называемыми боталловыми протоками. Как по
Вашему, чем можно объяснить наличие таких странных протоков, благодаря которым
артериальная и венозная кровь смешиваются?
Ответ: Для того, чтобы
найти ответ на этот вопрос, нужно вспомнить устройство кровеносной системы рыб.
Костные рыбы имеют 4 пары кровеносных сосудов, которые проходят через стенки
жаберных щелей и жабры, где кровь обогащается кислородом, а затем вливаются в
спинную аорту (точнее, в два ее корня). Легочные артерии из задней пары
кровеносных сосудов, через которые кровь пошла не в аорту, а по боковым
ответвлениям в легкие. Примыкающая к аорте часть задней пары кровеносных
сосудов – это и есть боталловы протоки, превратившиеся в ненужные рудименты. У
большинства Пресмыкающихся, у Птиц на поздних стадиях развития и у
Млекопитающих боталловы протоки исчезают.
8.Чем похоже и чем отличается действие адреналина и
гормона щитовидной железы.
Ответ: И адреналин, и гормон щитовидной железы, стимулирует
дыхание, т.е. получение энергии организмом. Но адреналин выделяется тогда,
когда организм должен совершить активную внешнюю работу, в то время, как гормон
щитовидной железы мобилизует энергию для ремонтных процессов в организме.
9. При некоторых тяжелых заболеваниях у больных
наблюдается т.н. «дыхание Чейн-Стокса».
Дыхание периодически прерывается на 10-20 секунд, а затем вновь
восстанавливается. Нормальное дыхание можно восстановить, давая больному
кислородную подушку. Попробуйте предложить одну или несколько гипотез,
объясняющих механизм появления дыхания Чейн-Стокса.
Ответ: Дыхание Чейн-Стокса появляется тогда, когда 1) дыхательный
центр возбуждается при существенно более высоких концентрациях углекислого
газа, чем в норме; 2) концентрации углекислого газа, возбуждающие дыхательный
центр, уменьшаются при росте концентрации кислорода. При прерывании дыхания в
крови накапливается углекислый газ до того уровня, при которых возбуждается
дыхательный центр. После включения дыхания концентрация углекислого газа в
крови снижается, но возрастает концентрация кислорода, поэтому дыхание не
выключается сразу. Когда концентрация углекислого газа сильно снизится, то
дыхание снова отключится. Добавление кислорода повышает возбудимость
дыхательного центра и прекращает дыхание Чейн-Стокса.
