Đáp án đề thi chọn HSG Sinh học Duyên hải đồng bằng Bắc Bộ Sinh 10 năm học 2017-2018 (Chuyên Lê Qúy Đôn - Bình Định, đề đề xuất)

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN

TỈNH BÌNH ĐỊNH

HDC ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

(HDC gồm 10 câu, 06 trang)

KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN

KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

LẦN THỨ XI, NĂM 2018

ĐỀ THI MÔN: SINH HỌC LỚP 10

Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu

Nội dung đáp án

Điểm

1

a) Hãy trình bày cấu trúc của các nhóm chức được xem là chìa khóa cho sự hoạt động chức năng của các phân tử sinh học? Lấy ví dụ một chất điển hình cho từng nhóm chức đó?

b) Cho hình sau:

Hình trên mô tả hoạt động của phức hệ gì? Phức hệ này có cơ chế hoạt động như thế nào?

a) Các nhóm chức được xem là chìa khóa cho sự hoạt động chức năng của các phân tử sinh học

(Nêu đúng được cấu trúc và ví dụ của 4 nhóm chức trở lên được 1,0 điểm)

b)

– Hình trên mô tả hoạt động của phức hệ chaperonin (phức hệ đa protein khổng lồ - có chức năng cuộn xoắn các chuỗi polipeptit).

– Cơ chế hoạt động:

+ Chuỗi polipeptit chưa cuộn xoắn chui vào ống trụ từ 1 đầu.

+ Mũ chụp vào làm cho ống trụ thay đổi hình dạng để tạo môi trường ưa nước cho sự cuộn xoắn của chuỗi polipeptit.

+ Mũ rời ra và chuỗi polipeptit cuộn xoắn hoàn hảo được giải phóng ra.

1,0

0,25

0,25

0,25

0,25

2

Người ta đưa các tế bào động vật có cùng nộng độ các chất tan vào dung dịch NaCl có nộng độ khác nhau, quan sát thấy hiện tượng như sau:

Giải thích hiện tượng trên. Nếu đưa tế bào có cùng nồng độ các chất với tế bào đó vào dung dịch saccarozo 0,3M thì sẽ xảy ra hiện tượng gì? Biết thí nghiệm tiến hành ở cùng điều kiện nhiệt độ với thí nghiệm trên.

– Ở dung dịch NaCl 0,3M, NaCl 0,2M, NaCl 0,15M tế bào đều giảm kích thước chứng tỏ sức hút nước của tế bào nhỏ hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch, tế bào mất nước.

– Ở dung dịch NaCl 0,1M, NaCl 0,05M, NaCl 0,02M tế bào đều tăng kích thước chứng tỏ sức hút nước của tế bào lớn hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch, tế bào hút nước.

- Nếu đưa tế bào vào dung dịch saccarozo 0,3M thì ta thấy:

P_saccarozo = R.i.C.T = 0,082.[1+0.(0-1)].0,3.T = 0,0246T.

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch NaCl 0,15M:

P_{NaCl 0,15} = 0,082.[1+1.(2-1)].0,15.T = 0,0246T.

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch NaCl 0,1M:

P_{NaCl 0,1} = 0,082.[1+1.(2-1)].0,1.T = 0,0164T.

- Như vậy, ta thấy áp suất thẩm thấu của dung dịch saccarozo 0,3M bằng áp suất thẩm thấu của dung dịch NaCl 0,15M, do đó tế bào sẽ mất nước làm cho tế bào giảm kích thước.

0,5

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

3

1. Cho đồ thị sau: (E_A: năng lượng hoạt hóa; G: Năng lượng tự do)

a) Nội dung chính mà đồ thị trên muốn diễn đạt là gì?

b) Dựa vào đồ thị trên hãy cho biết: Enzim xúc tác cho các phản ứng theo cơ chế nào? Nêu rõ cơ chế tác dụng này?

2. Bằng cách nào có thể xác định được các axit amin có vai trò quan trọng trong trung tâm hoạt động của enzim?

1. a) Nội dung chính mà đồ thị trên là: Ảnh hưởng của enzim lên năng lượng hoạt hóa, khi không có mặt enzim thì cần có 1 E_A lớn để hoạt hóa chất phản ứng. Khi có mặt enzim thì E_A để hoạt hóa chất phản ứng thấp.

b) – Enzim xúc tác cho các phản ứng theo cơ chế: Làm giảm năng lượng hoạt hóa của các chất tham gia phản ứng, từ đó làm tăng tốc độ của phản ứng.

– Cơ chế: Enzim xúc tác phản ứng nhờ hạ thấp hàng rào E_A, cho phép các phân tử chất phản ứng hấp thụ đủ năng lượng để đạt trạng thái chuyển tiếp (trạng thái không ổn định của chất phản ứng) ngay cả khi ở nhiệt độ cơ thể  các liên kết hóa học của chất phản ứng sẽ bị phá vỡ  sản phẩm.

2. Có thể xác định được các axit amin có vai trò quan trọng trong trung tâm hoạt động của enzim bằng các cách sau:

– So sánh các enzim cùng loại của các loài khác nhau để xác định nhóm axit amin bảo thủ

– So sánh trình tự axit amin enzim bị đột biến mất chức năng với enzim bình thường

– Dùng phương pháp nguyên tử đánh dấu và chụp ảnh tinh thể enzim khi được chiếu xạ

– Dùng hoá chất tương tác đặc hiệu với các gốc R của các axit amin

0,25

0,25

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

4

a) Một chất X có tác dụng ức chế một loại enzim trong chu trình Canvin làm chu trình ngừng lại. Nếu xử lý các tế bào đang quang hợp bằng chất X thì lượng oxi tạo ra từ các tế bào này thay đổi như thế nào? Giải thích?

b) ATP được tạo thành bởi những bào quan nào, theo những phương thức nào? Cơ chế tạo ATP theo những phương thức đó?

a) – Chu trình Canvin sử dụng ATP, NADPH tạo ra ADP, Pi và NADP⁺ cung cấp trở lại cho pha sáng.

– Nếu chu trình trên ngừng lại → lượng ADP, Pi và NADP⁺ không được tạo ra → Pha sáng thiếu nguyên liệu → ngừng pha sáng → lượng O₂ giảm dần đến không.

b) – ATP được tạo thành bởi những bào quan: ti thể và lục lạp.

– Phương thức tổng hợp: Photphorin hóa ở mức cơ chất và photphorin hóa theo cơ chế hóa thẩm thấu.

– Cơ chế tạo ATP:

+ Photphorin hóa ở mức cơ chất: enzim chuyển nhóm photphat từ cơ chất cho phân tử ADP để tạo thành ATP.

+ Photphorin hóa theo cơ chế hóa thẩm thấu: Các phản ứng oxi hóa khử trong chuỗi vận chuyển điện tử giải phóng năng lượng. Một số protein của chuỗi dùng năng lượng vận chuyển ion H⁺ xuyên qua màng tạo một gradien nồng độ H⁺. Gradien nồng độ H⁺ tạo một lực dẫn proton qua màng ngược lại hướng ban đầu, cung cấp năng lượng để ATPsynthetase xúc tác phản ứng tạo ATP từ ADP.

0,25

0,25

0,25

0,25

0,5

0,5

5

Một chất truyền tin thứ hai dùng phổ biến trong tế bào gây nên các đáp ứng như co cơ, dẫn truyền thần kinh, phân chia tế bào…

a) Hãy cho biết đó là chất nào? Cho biết các giai đoạn của quá trình truyền tin theo cách này?

b) Hãy thiết kế thí nghiệm để kiểm chứng nhận định của bạn về chất truyền tin đó?

a) – Chất truyền tin thứ 2 đó là ion Ca²⁺:

* Các giai đoạn của quá trình truyền tin:

– Phân tử tín hiệu liên kết vào thụ thể kết cặp G- protein làm hoạt hóa G-protein. G-prôtein được hoạt hóa liên kết với photpholipaza C.

– Photpholipaza C được hoạt hóa cắt PIP2 (Photphatidylinositol 4,5-biphotphat – 1 loại phopholipit trên màng sinh chất) thành:

+ DAG (diacylglycerol) hoạt động như chất truyền tin thứ 2 ở con đường khác.

+ IP3 (inositol triphosphates) đi đến liên kết kết với kênh ion Ca2+ dẫn đến mở kênh.

– Ion Ca2+ từ lưới nội chất theo gradient đi vào bào tương hoạt hóa protein tiếp theo từ đó gây các đáp ứng của tế bào.

b) Thiết kế thí nghiệm:

- Tách 2 mô cơ đùi ếch để trong dung dịch sinh lí .

- Bổ sung vào 2 mô cơ phân tử tín hiệu đáp ứng co cơ và bổ sung thêm chất ức chế hoạt tính enzim photpholipaza C ở mô cơ 1.

- Sau đó thấy kết quả

+ Mô cơ 1: không có đáp ứng co cơ và nồng độ ion Ca²⁺ bào tương không thay đổi

+ Mô cơ 2: đáp ứng co cơ và nồng độ ion Ca²⁺ bào tương tăng.

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

6

a) Đồ thị nào dưới đây phản ánh sự thay đổi hàm lượng tương đối của ADN ti thể và hàm lượng ADN của nhân tế bào khi một tế bào vừa trải qua phân chia nguyên phân, giải thích?

b) Ở tế bào nhân thực, quá trình nguyên phân có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì đặc tính di truyền của tế bào từ thế hệ này sang thế hệ khác. Giải thích tại sao, quá trình tiến hóa “bỏ qua” mô hình nguyên phân theo hình thức chia đôi bộ nhiễm sắc thể 2n của một tế bào thành 2 tế bào con 1n, sau đó từ mỗi tế bào con 1n nhân đôi bộ nhiễm sắc thể để hình thành hai tế bào lưỡng bội 2n?

a) – Hình A: là ti thể vì lượng ADN của ti thể tăng liên tục trong kì trung gian, nó không nhân đôi theo ADN trong nhân tế bào.

– Hình B: ADN của tế bào vì tăng gấp đôi trong pha S và giảm 1/2 trong pha M.

b) – Quá trình nguyên phân bình thường, mỗi tế bào chứa các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nguồn, trước khi tế bào phân chia, nhiễm sắc thể được nhân đôi. Việc nhân đôi rồi mới phân chia đảm bảo mỗi tế bào con sinh ra có 1 bộ nhiễm sắc thể tương đồng khác nguồn giống tế bào ban đầu.

– Quá trình nguyên phân theo mô hình bị bỏ qua sẽ tạo ra 2 tế bào con n, sau đó tự nhân đôi sẽ tạo ra tế bào 2n có các cặp nhiễm sắc thể giống hệt nhau và cùng nguồn gốc. Do vậy, hai tế bào sinh ra khác biệt bộ nhiễm sắc thể so với tế bào ban đầu.

0,5

0,5

0,5

0,5

7

1. Nhiều loài vi khuẩn này đều có khả năng hình thành màng nhày (capsule) bên ngoài thành tế bào, đó là một lớp vật chất dạng keo, có độ dày bất định.

a) Màng nhày có bản chất như thế nào?

b) Hãy cho biết một số chức năng của màng nhày ở tế bào vi khuẩn. Từ đó, hãy giải thích tại sao các vi khuẩn gây bệnh sẽ có độc lực mạnh hơn khi hình thành màng nhày?

2. Helicobacter pylori là một vi khuẩn Gram âm gây bệnh tiêu chảy, loét dạ dày và tá tràng. Chúng có khả năng cư ngụ ở những môi trường khắc nghiệt bên trong các hốc của dạ dày do tự sản xuất một số yếu tố gây độc. Ở giai đoạn đầu của quá trình lây nhiễm, H. pylori tiết urease hoạt động giống như một đệm pH giúp chúng sống sót được trong môi trường axit. Urease đồng thời biến đổi lớp nhày của dạ dày bằng cách làm giảm độ nhớt, qua đó thúc đẩy sự xâm nhập của vi khuẩn qua tế bào biểu mô. Một yếu tố gây độc khác của H. pylori là hệ thống tiết kiểu IV (type-IV); hệ thống này có khả năng xuyên màng tế bào chủ và bơm độc tố vi khuẩn vào trong tế bào biểu mô của vật chủ như hình dưới.

Mỗi phát biểu dưới đây là đúng hay sai? Giải thích.

(1) H. pylori thuộc nhóm vi khuẩn chịu axit, không phải vi khuẩn ưa axit.

(2) Nồng độ CO₂ và amôniăc trong dạ dày tương quan với mức phổ biến của H. pylori.

(3) Trước khi tiêm độc tố, H. pylory có thể nhận biết đặc hiệu tế bào biểu mô.

(4) Hệ thống tiết kiểu IV của H. pylori giống với lông roi của trùng roi (Paramecium).

a) – Nhiều vi khuẩn được bao bọc bên ngoài bằng một lớp màng nhày có bản chất hóa học là polysaccharide của một loại gốc đường (homopolysaccharide) hoặc nhiều loại gốc đường khác nhau (heteropolysaccharide), 80 – 90% trọng lượng màng nhày là nước.

b) Màng nhày có thể có các chức năng sau đây:

– Bảo vệ vi khuẩn tránh bị tổn thương khi khô hạn, bảo vệ tránh khỏi hiện tượng thực bào của bạch cầu.

– Dự trữ dinh dưỡng, cung cấp một phần các hợp chất sống cho tế bào khi môi trường nghèo chất dinh dưỡng, trong trường hợp này màng nhày teo đi.

– Tích lũy một số sản phẩm trao đổi chất.

– Nhờ màng nhày và một số cấu tạo có liên quan mà giúp cho vi khuẩn bám vào bề mặt của một số giá thể.

(HS chỉ cần nêu đúng 3 chức năng cho 0,5 điểm)

* Khi hình thành màng nhầy giúp cho vi khuẩn chống lại hiện tượng thực bào, bảo vệ vi khuẩn trước điều kiện bất lợi của cơ thể chủ sinh ra, do đó vi khuẩn duy trì và phát huy độc lực mạnh hơn.

2.

(1) Đúng. H. pylori là một loại vi khuẩn có khả năng chịu acid, cần điều chỉnh độ pH môi trường sống (bằng cách tiết urease) trước khi nó có thể phát triển mạnh trong đó còn vi khuẩn ưa axit, sử dụng môi trường axit để tăng trưởng.

(2) Đúng. Urease được tiết bởi H. pylori phân hủy lượng urê trong dạ dày thành carbon dioxide và amoniac. Amoniac là một bazo trung hòa axit dạ dày và do đó làm tăng pH bên trong khoang dạ dày.

(3) Đúng. Protein hệ thống bài tiết kiểu IV trong H. pylori có hình dạng ống phù hợp cho việc truyền vật liệu tới bên ngoài tế bào. Do đó, chức năng của nó tương tự như cầu giao phối trong tiếp hợp vi khuẩn. Nó được sử dụng để truyền vật liệu di truyền từ tế bào cho sang tế bào nhận trong suốt quá trình tiếp hợp.

(4) Sai. Cấu trúc trên sẽ không thích hợp cho sự chuyển động như trong lông roi của Paramaecium. Hơn nữa, cấu trúc của lông roi bao gồm bộ xương khung xương vi ống được bọc bởi màng tế bào rất khác so với hệ thống bài tiết kiểu IV của H. plyori.

0,25

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

0,25

8

a) Nuôi cấy Escherichia coli trong môi trường với nguồn cung cấp cacbon là fructôzơ và sorbitol, thu được kết quả như bảng dưới đây:

Hãy nhận xét về đường cong sinh trưởng và giải thích quá trình sinh trưởng của quần thể vi khuẩn.

b) Trong nuôi cấy vi khuẩn, khi nào pha tiềm phát bị kéo dài và khi nào được rút ngắn?

a) – Đường cong sinh trưởng của quần thể vi khuẩn có 2 pha tiềm phát, 2 pha lũy thừa. Sau khi kết thúc pha lũy thừa thứ nhất, tế bào lại mở đầu pha tiềm phát thứ hai rồi tiếp đến là pha lũy thừa thứ hai.

– Giải thích:

+ Đây là hiện hiện tượng sinh trưởng kép xảy ra khi môi trường nuôi cấy có 2 loại cơ chất cacbon.

+ Lúc đầu vi khuẩn tổng hợp loại enzim để phân giải hợp chất dễ đồng hóa hơn (fructôzơ), sau đó khi chất này đã cạn, vi khuẩn lại được chất thứ hai (sorbitol) cảm ứng để tổng hợp enzim phân giải hợp chất thứ hai này.

b) – Nếu cấy giống già (lấy từ pha cân bằng) hoặc cấy vào môi trường có thành phần và điều kiện (pH, nhiệt độ) khác so với môi trường cũ, thì pha tiềm phát bị kéo dài.

– Ngược lại, nếu cấy giống non, khỏe, có khả năng sinh trưởng mạnh (lấy từ pha lũy thừa), môi trường có thành phần và điều kiện như lần nuôi cấy trước, thì pha tiềm phát được rút ngắn.

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

9

a) Bằng cách này hay cách khác, virut đưa vật chất di truyền của nó vào tế bào chủ. Sau đó, axit nucleic của virut điều khiển bộ máy sinh tổng hợp của tế bào chủ tổng hợp các protein cần thiết cho sự tạo thành virut mới, gồm các protein sớm và protein muộn. Hãy cho biết sự khác nhau của hai nhóm protein này.

b) Virut tồn tại trên Trái Đất hàng tỉ năm nhưng chúng bắt nguồn từ đâu, cho đến nay vẫn chưa có lời giải đáp. Hiện nay có những giả thuyết nào về nguồn gốc của virut?

a) Có 2 loại protein chính được sinh tổng hợp:

– Protein sớm: Protein enzyme dùng cho sao chép và phiên mã, protein điều hòa, protein kiểm soát tế bào thì được tổng hợp sớm với số lượng ít (protein không cấu trúc).

– Protein muộn: Protein vỏ capsid và vỏ ngoài được tổng hợp muộn hơn với số lượng nhiều (protein cấu trúc).

b) Giả thuyết về nguồn gốc của virut:

– Virut có thể bắt nguồn từ genome tách ra của tế bào, lâu dần cùng tồn tại và tiến hóa song song với tế bào.

– Virut có thể có nguồn gốc từ các phân tử di truyền ngoài nhiễm sắc thể (transposon, plasmid) tiến hóa dần thành virus ngày nay.

+ Các plasmid tồn tại độc lập với hệ gen của tế bào, có thể tái bản độc lập đối với hệ gen này, và đôi khi được truyền từ tế bào sang tế bào khác.

+ Các transposon là các đoạn DNA có thể vận động từ vị trí này sang vị trí khác trong hệ gen của một tế bào.

– Virut có thể bắt nguồn từ 1 loại tế bào rất nhỏ, có cấu tạo đơn giản, kí sinh nội bào, giống như ricketsia, lâu dần trở thành virut.

0,5

0,5

0,25

0,25

0,25

0,25

10

1. Các nhà khoa học Viện Stowers về Nghiên cứu Y khoa (Mỹ) phát hiện rằng trong các tế bào não của ruồi giấm, có các protein có thể thay đổi hình dạng và tích tụ được gọi là Obr2 liên quan đến sự lưu giữ trí nhớ lâu dài ở ruồi giấm. Nhà thần kinh học Kausik Si và các đồng nghiệp đã sử dụng một thủ thuật di truyền để làm bất hoạt protein Orb2, kết quả cho thấy trí nhớ của ruồi giấm đực đã bị giảm đi. Các nhà khoa học gọi đây là một protein giống prion (prion–like protein).

a) Hãy nêu những đặc điểm của prion ủng hộ cho tên gọi này.

b) Có thể dùng phản ứng miễn dịch để chẩn đoán bệnh do prion gây ra như các bệnh nhiễm trùng khác được không? Tại sao?

2. Kháng thể là các protein hòa tan, được tạo ra bởi các tế bào B và các tương bào để đáp lại các kháng nguyên từ bên ngoài, là nền tảng của đáp ứng miễn dịch thể dịch. Sự gắn các kháng thể với các kháng nguyên có thể cản trở chức năng của mầm bệnh theo nhiều cách. Hãy cho biết các cơ chế loại thải kháng nguyên qua kháng thể.

1. a) – Prion cũng có bản chất là protein.

– Thay đổi hình dạng là hoạt động đặc trưng cuả các prion. Các bệnh prion là do sự thay đổi giữa hai dạng của protein: dạng không bình thường (dạng xâm nhiễm gấp nếp không bình thường) được gọi là PrP^Sc và dạng bình thường của tế bào được gọi là PrP^C.

– Các bệnh prion, chẳng hạn như bệnh CTD (Creutzfeldt-Jakob Disease) hay bệnh bò điên, đều liên quan đến sự thoái hóa mô não và Orb2 cũng được tìm thấy tích tụ trong mô não.

b) Không. Khi bị nhiễm prion, cơ thể không có khả năng tạo kháng thể. Vì thế, bệnh không thể chẩn đoán được bằng phản ứng miễn dịch.

2. Các cơ chế loại thải kháng nguyên qua kháng thể:

– Trung hòa: các kháng thể gắn với các kháng nguyên trên bề mặt của virut hay vi khuẩn làm trung hòa nó bằng cách ngăn chặn khả năng gắn với tế bào chủ. Kháng thể cũng có thể gắn và trung hòa các độc tố giải phóng trong dịch cơ thể.

– Opsonin hóa: các kháng thể gắn với các kháng nguyên trình diện một cấu trúc đã được nhận diện cho các đại thực bào và do vậy làm tăng sự thực bào.

– Hoạt hóa hệ thống bổ thể: Các protein bổ thể gắn vào các kháng thể, gây nên sự hoạt hóa một cách nhanh chóng các protein bổ thể khác → Các protein bổ thể kết hợp tuần tự với nhau để tạo ra một cấu trúc đại phân tử được gọi là phức hợp tấn công màng (MAC) tạo thành các lỗ trên màng tế bào → Các ion và nước đi vào trong tế bào thông qua MAC, làm nó phồng lên và vỡ ra.

0,25

0,25

0,25

0,5

0.25

0,25

0,25