TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐÁP ÁN - THANG ĐIỂM ĐỀ THI OLYMPIC CHUYÊN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 2016 Môn thi: Sinh học Ngày thi thứ hai: 08/05/2016 Câu 1: (1.5 điểm) a) Nêu chức ADN polymeraza I ADN polymeraza III trình chép ADN sinh vật nhân sơ b) Giả sử trình chép ADN sinh vật nhân thực, ADN polymeraza III thực trình chép có khả tự khởi đầu phản ứng tổng hợp mạch ADN q trình chép ADN có điểm khác biệt so với thực tế? Hướng dẫn chấm Chức ADN pol I: 0,25đ - Loại bỏ nucleotide ARN thuộc đoạn mồi đầu 5’ (có hoạt tính exonucleaza theo chiều 5’ - 3’), thay chúng nucleotide ADN - Có khả sửa sai theo chiều 3' - 5' Chức ADN pol III: 0,25đ - Sử dụng mạch ADN “mẹ” làm khuôn, tổng hợp mạch ADN việc bổ sung nucleotide vào đầu 3’ mạch ADN sẵn có đoạn mồi ARN qua liên kết cộng hóa trị - Có khả sửa sai theo chiều 3' - 5' b) - Không cần tổng hợp đoạn mồi => 0,75đ + không cần nucleotide loại NTP + không cần enzyme primaza + không cần ADN pol I để loại bỏ đoạn mồi - Kích thước nhiễm sắc thể khơng bị ngắn sau lần phân bào 0,25đ Câu 2: (1.5 điểm) Một gen sinh vật nhân sơ có 720 nucleotide loại A, số nucleotide loại G chiếm 20% tổng số nucleotide gen Gen tái số đợt liên tiếp, môi trường nội bào cung cấp tất 33600 nucleotide để hình thành nên gen có hai mạch cấu tạo hồn tồn từ nucleotide môi trường Xác định: a) số lần tái gen b) tổng số liên kết phosphodieste hình thành tồn q trình tái gen c) tổng số liên kết hiđrô bị phá vỡ tồn q trình tái gen Hướng dẫn chấm a) Gọi N tổng số nucleotide gen => N = 2A + 2G = 2400 nucleotide 0,5đ k số lần chép ð Có phương trình: N x (2 k – 2) = 33600 => k = b) Tổng số liên kết phosphodieste hình thành tồn q trình tái gen 0,5đ = (N-2) x (2k – 1) = 35970 liên kết phosphodiest (vì gen ln có mạch thẳng dù gen nhân sơ hay nhân thực) c) Tổng số liên kết hiđrô bị phá vỡ tồn q trình tái gen 0,5đ = (2A + 3G) x (2 k – 1) = 43200 liên kết hiđrơ HS giải theo nhiều cách khác nhau, miễn số liệu cho điểm đầy đủ Câu 3: (3.0 điểm) a) Nêu điểm khác biệt mARN trưởng thành mARN sơ khai (tiền mARN) sinh vật nhân thực b) Vẽ hình (có thích) mơ tả cấu trúc chung phân tử mARN trưởng thành sẵn sàng cho trình dịch mã sinh vật nhân thực Cho biết vai trò mũ 5’Guanin 3’polyA `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ Hướng dẫn chấm: vÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ mARN sơ khai mARN trưởng thành /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì Là sản phẩm trực tiếp trình phiên mã từ gen ARN polymeraza ð Có kích thước dài chứa vùng exon (vùng mã hóa) vùng intron (vùng khơng mã hóa) Khơng có “mũ” 7-metylguanin đầu 5’ polyA đầu 3’ Nằm nhân tế bào Là sản phẩm từ hình thành nên mARN trưởng thành Một phân tử mARN sơ khai tạo nên số phân tử mARN trưởng thành khác Là sản phẩm trình cải biến mARN sơ 0,5đ khai (cắt intron, nối exon) ð có kích thước ngắn chứa vùng exon Có “mũ” 7-metylguanin đầu 5’ đuôi polyA 0,5đ đầu 3’ Đã chuẩn bị vận chuyển từ nhân tế 0,5đ bào chất để làm khuôn tổng hợp nên chuỗi polypeptide/ phân tử prôtêin 0,5đ (hs phải vẽ ghi đầy đủ cho điểm) Lắp mũ 5’Guanin theo liên kết 5’ – 5’ để: 0,5đ - giúp mARN chui khỏi nhân, - trì tính ổn định phân tử mARN tế bào chất - bảo vệ mARN tránh khỏi tác động exonucleaza - giúp ribosome nhận mARN để thực trình dịch mã Gắn 3’ polyA để: - giúp mARN chui khỏi nhân, 0,5đ - bảo vệ mARN khỏi tác động exonucleaza - điều hòa tính ổn định phân tử mARN - tăng hiệu suất trình dịch mã Câu (2.0 điểm) Hình ảnh mô tả trúc operon lac trình tự ADN tham gia vào điều hòa hoạt động operon a) Hãy cho biết chức trình tự ADN số (1), số (5), số (6) số (7) b) Về mặt lí thuyết, đột biến gen xảy trình tự số (2) biểu gen cấu trúc bị ảnh hưởng nào? Giải thích Hướng dẫn chấm a) Chức trình tự ADN số: (1) Promoter gen lacI: trình tự ADN đặc trưng có khả liên kết với nhân tố phiên 0,25đ mã, ARN polymerase khởi đầu phiên mã gen lac I (5) Gen cấu trúc lacZ: mã hóa cho enzym b-galactosidaza – enzyme nội bào giúp phân 0,25đ giải đường lactose thành đường glucose galactose (6) Gen cấu trúc lacY: mã hóa protein xuyên màng, vận chuyển đường chứa galactoside 0,25đ vào tế bào Đây kênh đồng vận chuyển sử dụng gradient H+ để vận chuyển đường galactoside theo chiều (7) gen cấu trúc A: mã hóa cho galactoside O - acetyltransferase – enzyme chuyển nhóm 0,25đ acetyl từ acetyl-CoA tới β-galactosides Trong gen cấu trúc operon lac, có lacZ lacY cần thiết cho trình chuyển hóa lactose b) Nếu đột biến gen xảy trình tự (2) – vùng mã hóa gen lacI, có trường hợp sau : (1) Operon lac hoạt động bình thường: đột biến xảy gen khơng làm thay đổi 0,25đ `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ trình tự axit amin phân tử protein ức chế (do tính thối hóa mã di truyền) vÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ có làm thay đổi thành phần, trình tự axit amin phân tử protein ức chế khơng /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì làm thay đổi khả liên kết protein ức chế với vùng O (2) Sự biểu gen cấu trúc tăng lên: đột biến gen xảy làm giảm khả liên kết protein ức chế vào vùng O 0,25đ (3) Các gen cấu trúc biểu liên tục: đột biến gen xảy làm hoàn toàn khả liên kết protein ức chế với vùng O 0,25đ (4) Các gen cấu không biểu mơi trường có lactose: đột biến xảy gen lacI => tạo protein ức chế, protein có khả liên kết với vùng O 0,25đ lại không liên kết với lactose Câu 5: (1.5 điểm) Phả hệ hình mơ di truyền bệnh “X” bệnh “Y” người Hai bệnh hai alen lặn nằm hai cặp nhiễm sắc thể thường khác gây Cho đột biến phát sinh Alen a gây bệnh X, alen b gây bệnh Y Các alen trội tương ứng A, B không gây bệnh (A, B trội hồn tồn so với a b) a) Tính xác suất để đứa cặp vợ chồng số 14 15 có kiểu hình bình thường hai tính trạng b) Tính xác suất để đứa cặp vợ chồng số 14 15 mang alen gây bệnh Hướng dẫn chấm ♂ (7) bị bệnh X => có kiểu gen aaB0,25đ ♀ (8) bị bệnh Y => có kiểu gen A-bb ð ♂ (14) bình thường phải có kiểu gen AaBb ♂ (16) bị hai bệnh => có kiểu gen aabb 0,25đ ð ♀(9) x ♂(10) bình thường => phải có kiểu gen AaBb Khi (9) ♀AaBb x (10) ♂AaBb => đời xuất tỉ lệ phân li kiểu hình mặt lí thuyết là: 9A-B- : 3A-bb: 3aaB- : 1aabb Thì ♀ (15) bình thường có kiểu gen số kiểu gen với tỉ lệ xuất kiểu gen tương ứng là: 1AABB: 2AaBB: 2AABb: 4AaBb Khi ♂ (14) x ♀ (15): - ♂ (14) có kiểu gen AaBb giảm phân tạo 1AB: 1Ab: 1aB: 1ab - ♀ (15) giảm phân tạo ra: 4AB: 2Ab: 2aB: 1ab ð Sự kết hợp ngẫu nhiễn giao tử trình thụ tinh (1AB: 1Ab: 1aB: 1ab) x (4AB: 2Ab: 2aB: 1ab) Sẽ tạo đời con: (1): 25A-B-/36 tổ hợp gen => xác suất để đứa cặp vợ chồng số 14 15 có kiểu hình bình thường hai tính trạng 25/36 x 100% = 69,44% 0,5đ (2): 4AABB/36 tổ hợp => Xác xuất để đứa không mang alen gây bệnh là: 4/36 x 100% = 11,11% ð xác suất để đứa cặp vợ chồng số 14 15 mang alen gây bệnh 0,5đ = 100% - 11,11% = 88,89% HS có nhiều cách tính khác Nếu kết cho phần HS điểm đầy đủ Câu 6: (1.0 điểm) a) Ở mèo, màu lông cam alen liên kết với nhiễm sắc thể X (kí hiệu Xo) qui định trội hoàn toàn so với màu lông đen alen X+ quy định Các kiểu gen locus màu lơng Minneapolis and `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ St.Paul, Minnesota nghiên cứu quần thể thu kết sau: vÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì 11 có kiểu gen XoXo, 70 có kiểu gen XoX+, 94 có kiểu gen X +X+, 36 đực có kiểu gen XoY 112 đực có kiểu gen X+Y Xác định tần số alen quần thể b) Việc sử dụng tần số alen để biểu đạt vốn gen quần thể có ưu điểm so với việc sử dụng tần số kiểu gen? Hướng dẫn chấm a) Sử dụng công thức: f(Xo) = (2nXoXo + nXoX+ + nXoY) / (2nnữ + nnam) o ð f(X ) = (2 x 11 + 70 + 36) / {2 x (11 + 70 + 94) + (36+112)} = 25,7% ð f(X+) = 100% - 25.7% = 74.3% 0,25đ Hoặc tương tự, ta có: 0,25đ f(X+) = (2 x 94 + 70 + 112) / {2 x (11 + 70 +94) + (36+112)} = 74,3% b) (1) – số alen số kiểu gen vốn gen thể thơng số 0,25đ (2) – kiểu gen tập hợp tạm thời alen hệ, cá thể bước vào sinh 0,25đ sản hữu tính kiểu gen bị phá vỡ qua giảm phân hoàn toàn tổ hợp lại theo cách khác qua thụ tinh Vì vậy, có alen, khơng phải kiểu gen, truyền từ hệ sang hệ khác để tạo nên vốn gen quần thể Câu 7: (1.5 điểm) a) Nêu tóm tắt quy trình tạo cừu biến đổi gen có khả tạo sữa chứa protein người b) Trong thí nghiệm lai Western đây, protein tách chiết từ tế bào máu người giai đoạn phát triển khác từ phôi, thai đến trẻ sơ sinh người trưởng thành Mỗi mẫu phân tích có lượng protein tổng số tương đương Kháng thể sơ cấp nhận biết polypeptide β-globin có mặt phân tử hemoglobin Giải thích kết lai Western Hướng dẫn chấm a) Tóm tắt quy trình (1) Tạo vectơ chứa gen sản sinh protein người, chuyển vectơ vào tế bào xơma cừu 0,25 (2) Nuôi tế bào xôma cừu môi trường nhân tạo Sau đó, chọn lọc nhân dòng tế bào 0,25 chuyển gen (chứa ADN tái tổ hợp) (3) Lấy nhân tế bào chứa ADN tái tổ hợp cho vào tế bào trứng bị lấy nhân nuôi 0,25 cấy tế bào trứng cấy nhân ống nghiệm cho phát triển thành phôi (4) Cấy phôi vào tử cung cừu khác để cừu mang thai sinh cừu 0,25 chuyển gen (chứa gen tạo protein người) b) Thí nghiệm lai Western cho thấy lượng β -globin tăng lên trình phát triển thể người Ở giai đoạn phơi, khơng có β-globin tạo Lượng β-globin tạo tăng lên đáng 0.25 kể giai đoạn thai nhi tăng tối đa người trưởng thành Những kết gen β-globin “bật lên” giai đoạn phát triển sau Thí nghiệm cho thấy phương pháp lai Western cung cấp thông tin liên quan tới hàm 0.25 lượng loại protein đặc trưng riêng bên tế bào Câu (1.5 điểm) a) Nêu đặc điểm rừng mưa nhiệt đới phân bố, điều kiện khí hậu đặc điểm sinh học b) Hiện nay, người có tác động tới rừng hậu tác động Hướng dẫn chấm a) Phân bố: Rừng mưa nhiệt đới phân bố từ vùng xích đạo tới cận nhiệt đới 0,25đ Khí hậu: lượng mưa hàng năm tương đối ổn định, trung bình từ 200-400cm Nhiệt độ 0,25đ khơng khí cao quanh năm, trung bình 25-30 oC, thay đổi theo mùa Đặc điểm sinh học: Đa dạng sinh học rừng mưa nhiệt đới cao khu sinh học 0,25đ cạn khác, thực vật động vật có đặc điểm sau: Thực vật: Phân thành 4-5 tầng (bao gồm tầng vượt tán, tầng tán rừng, tầng tán, tầng
`Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ vÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì dây leo, tầng bụi thảm cỏ mục Các có cạnh tranh ánh sáng cao Cây thường xanh rộng chiếm ứu thể Các bì sinh phong lan mọc phổ biến thân gỗ Động vật: đa dạng, nhiều lồi chưa mơ tả thuộc côn trùng nhện 0,25đ chân đốt Các lồi lưỡng cư, chim, bò sát, thú lồi trùng thích nghi với mơi trường phân tầng thẳng đứng rừng nhiệt đới thường khó phát thấy b) Tác động người: Phần lớn tài nguyên rừng bị khai thác cạn kiệt, diện tích rừng 0,25đ ngày thu hẹp Do dân số tăng nhanh, người vào rừng săn bắn, khai thác gỗ, dược liệu, phá rừng làm nương rẫy, xậy dựng đường xá, khu đô thị, v.v Hậu quả: Làm nơi cư trú sinh vật ® nhiều loài sinh vật (giảm đa dạng sinh học) ® cân sinh thái ® gây xói mòn, thối hóa đ ất, nhiễm mơi trường, hạn 0,25đ hán, cháy rừng, lũ lụt nhiều nơi Þ Hậu gây ảnh hưởng xấu tới khí hậu trái đất, đe dọa sống người sinh vật khác Câu (1.5 điểm) Kích thước thể số lượng cá thể loài sinh vật có mối quan hệ với nào? Ngun nhân hình thành nên mối quan hệ cho ví dụ minh họa Hướng dẫn chấm Giữa kích thước thể số lượng cá thể lồi sinh vật có mối quan hệ tỷ lệ nghịch 0,5đ với nhau: kích thước thể nhỏ số lượng cá thể nhiều, ngược lại kích thước thể lớn số lượng cá thể Ngun nhân: - Sinh vật có kích thước thể nhỏ tỷ lệ S/V lớn, cường độ trao đổi chất lớn Þ sinh vật 0,25đ sinh trưởng phát triển nhanh, tuổi thành thục lần đầu đến sớm, sinh sản nhiều Þ số lượng đơng Và ngược lại sinh vật có kích thược lớn - Mặt khác, nguồn sống có giới hạn phải chia sẻ với nhiều loài sinh vật khác, 0,25đ lồi sinh vật có kích thước thể lớn khơng thể có số lượng nhiều - Trên nhiều phương diện, có dung hòa mức sinh sản khả sống sót Khơng thời gian, lượng dinh dưỡng làm hạn chế khả sinh sản sinh vật, mà cón có áp lực chọn lọc tự nhiên Những thực vật động vật thường sống 0,25đ môi trường khơng ổn định, khơng biết chăm sóc thường có tỷ lệ cá thể non bị chết cao, nên chúng sinh nhiều chúng có kích thước thể nhỏ Ví dụ: Kiến có kích thước thể nhỏ, số lượng đông Trong khi, chim, thú có kích thước 0,25đ thể lớn số lượng nhiều so với kiến Câu 10 (2.0 điểm) Phân tích vai trò cạnh tranh lồi cạnh tranh khác loài quần xã Trong thực tiễn sản xuất, nên làm để tránh cạnh tranh gay gắt cá thể quần thể nhằm làm tăng suất vật nuôi, trồng? Hướng dẫn chấm Vai trò cạnh tranh lồi: (0.75 điểm) - Kiểm soát số lượng cá thể quần thể mức định phù hợp với sức chứa mơi trường: kích thước quần thể tăng vượt sức chứa môi trường cá thể Mỗi ý quần thể cạnh tranh với số cá thể yếu bị chết số cá thể di cư nơi khác 0.25 số lượng cá thể quần thể giảm mức phù hợp với sức chứa môi trường điểm - Mở rộng ổ sinh thái: áp lực cạnh tranh, cá thể mang biến dị thích nghi với giới Tổng hạn sinh thái rộng có khả thích nghi cao mở rộng ổ sinh thái Bên khơng cạnh đó, cá thể di cư nơi khác làm cho ổ sinh thái loài mở rộng, vượt cách li với quần thể khác thời gian dài hình thành nên lồi q - Tạo động lực cho quần thể tiến hóa: trình cạnh tranh, cá thể mang kiểu 0.75đ hình thích nghi giữ lại sinh sản, cá thể thích nghi bị loại bỏ - Cạnh tranh lồi làm giảm đa dạng di truyền quần thể Vai trò cạnh tranh khác loài: (1.0 điểm) - Phân li ổ sinh thái: cạnh tranh khác lồi dẫn tới phân li ổ sinh thái nhằm làm giảm Mỗi ý trùng lặp ổ sinh thái để hai loài tồn ổ sinh thái hai loài bị thu hẹp 0.25 - Nếu không phân li ổ sinh thái dẫn tới cạnh tranh loại trừ: lồi bị loại bỏ, lồi điểm `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ Tổng có tiềm sinh học cao hay tương đương có số lượng lớn đến trước sẽvÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì giữ lại khơng - Sau cạnh tranh hai loài bị thiệt hại, nhiên động lực giúp hai vượt lồi tiến hóa (do cá thể yếu bị loại bỏ, cá thể thích nghi tồn sinh sản) - Cạnh tranh khác loài giúp cho việc kiểm sốt số lượng lồi cá thể quần xã mức 1.0đ phù hợp với sức chứa mơi trường - Cạnh tranh khác lồi làm giảm đa dạng di truyền hai quần thể Trong thực tiễn sản xuất, để tăng suất vật nuôi trồng, người ta cần phải trồng ni động vật với mật độ thích hợp, áp dụng kỹ thuật tỉa thưa thực vật tách 0,25đ đàn động vật cần thiết, cung cấp thức ăn đầy đủ vệ sinh môi trường Câu 11 (1.5 điểm) Phương pháp “đánh dấu-thả ra-bắt lại” áp dụng để xác định kích thước quần thể trường hợp nào? Nêu điều kiện cần thiết phương pháp để thu kết xác giải thích Khi điều kiện khơng đảm bảo, việc tính kích thước quần thể bị sai lệch nào? Hướng dẫn chấm Phương pháp “đánh dấu-thả ra-bắt lại” áp dụng để xác định kích thước quần thể 0,5đ động vật di chuyển nhanh lẩn chốn Xác định kích thước quần thể phương pháp “đánh dấu-thả ra-bắt lại” đáng tin cậy đảm bảo điều kiện sau: - Các cá thể bị đánh dấu cá thể không bị đánh dấu có khả bị bắt 0,25đ khơng bị bắt lại lần sau Nghĩa cá thể bị bắt lần đánh dấu có khả hòa nhập trở lại quần thể, khơng bị ảnh hưởng lần bị bắt trước - Trong thời gian nghiên cứu khơng có cá thể sinh hay chết khơng có di cư hay 0,25đ nhập cư Khi điều kiện bị vi phạm, tức việc đánh dấu ảnh hưởng tới sinh lý hoạt động sống bình thường vật Hoặc cá thể mang dấu phân bố không đồng quần thể thời gian nghiên cứu xảy di cư nhập cư, việc xác định kích thước quần thể bi sai lệch Ví dụ, vật bị bắt lần bị đánh dấu nhận biết mồi bẫy mà mắc phải nên tránh bị bắt tốt so với chưa bị bắt lần khó bị bắt trở 0,25đ lại Trong trường hợp này, việc tính kích thước quần thể bị cao ước tính Ngược lại, động vật bị bắt sử dụng thức ăn hấp dẫn dễ bị bắt trở lại tìm kiếm nguồn thức ăn loại, nên khả bị bắt trở lại cao việc ước tính kích thước quần thể bị thấp so với ước tính 0,25đ Câu 12 (1.5 điểm) Có lồi động vật bậc phân loại, gần nguồn gốc, phân bố vị trí xác định sau: Lồi A phân bố đỉnh núi cao 100m Loài B vùng trung lưu sơng Lồi C sống cửa sơng ven biển Lồi D loài E sống vùng khơi đại dương Nhưng lồi D độ sâu 50m, lồi E độ sâu 5000m Em cho biết: a) Loài A loài B loài rộng nhiệt hơn? b) Trong loài B, C, D, E loài rộng muối loài hẹp muối nhất? c) Hai lồi D E có khác nào? d) Hãy đặt tên cho loài B, C, D E theo nồng độ muối e) Trong loài A, B, C, D E loài rộng áp suất? Hãy giải thích cho ý kiến Hướng dẫn chấm a) Lồi A lồi rộng nhiệt hơn, loài B hẹp nhiệt 0,25đ b) Loài C rộng muối nhất, loài E hẹp muối 0,25đ c) Lồi D sống độ sâu 50m vùng có ánh sáng chiếu tới, nên có màu sắc sặc sỡ màu 0,25đ sáng, quan thị giác phát triển, chịu áp suất thấp, không chịu áp suất cao Trong lồi E sống khơi đại dương, độ sâu 5000m, nơi ánh sáng không 0,25đ chiếu tới, thường có màu tối, xỉn đen, mắt tiêu giảm, chịu áp suất cao, không chịu áp suất thấp d) Lồi B lồi hẹp muối ít, loài C loài rộng muối, D E loài hẹp muối cao 0,25đ e) Cả loài khơng có lồi rộng áp suất Vì loài rộng áp phải loài phân bố rộng, 0,25đ `Ìi`ÊÜÌ ÊÌ iÊ`iÊÛiÀÃÊvÊ sống nhiều vùng từ nơng đến sâu vÝÊ*ÀÊ* Ê
`ÌÀÊ /ÊÀiÛiÊÌ ÃÊÌVi]ÊÛÃÌ\Ê ÜÜÜ°Vi°VÉÕV° Ì