9th International Biology Olympiad 1998

July 19 - July 26 1998 in Kiel / Germany

Practical Test. Laboratory 2 : Physiologically-oriented

성		이름		국가		코드 번호

실험 시험에서 여러분은 생물학의 기본적인 방법, 과정, 기술을 알고 이용할 수 있음을 보여야 한다. 4가지 실험으로 구성된 4가지 복합문제에서 이를 보여야 한다.

1. 실험 : 분류-형태 실험

2. 실험 : 생리 실험

3. 실험 : 유전-미생물 실험

4. 실험 : 행동 실험

각각의 실험에 70분씩 배당되어 있다. 70분이 지난 다음에는 다음 실험으로 넘어가야 한다. 각각의 실험의 보조자가 과제와 힌트를 배부해 줄 것이다. 각 실험에서 최대 35-40점을 획득 할 수 있다.

시험을 잘 치르세요.

소개문:

실험 1에서 다음 두 과제를 모두 해결해야 합니다.

과제 1 : 호흡 과정에 관계되는 모델 실험

과제 2 : 호밀(귀리) 이삭의 침윤 운동의 분석

먼저 2개 과제의 지시문을 읽고, 푸는 순서를 결정하라.

앞장에 있는 자기의 개인 자료(성, 이름, 국가, 코드번호)를 빈칸에 적어 넣는 것을 잊지 마십시오.

과제 1 : 호흡과정에 관계되는 모델 실험

소개문 :

예를 들어 호흡 과정의 세포내 산화에서와 같이 여러 산화 환원계를 통해 최종 전자 수용에로의 전자전달이 BAUMANN 실험을 따라, 시험관 내에서의 모의실험에서 모사될 수 있다.

아미노산인 시스테인을 포함하고 있는 아세트산 나트륨 용액에 Fe²⁺를 첨가하고 잠시 흔들어 준다. 즉시 색깔을 적어 두고 몇 분 후에 다시 색깔을 기록한다. 혼합물을 다시 흔들어 섞고 즉시 색깔과 몇 분 후의 색깔을 적는다. 이러한 과정을 몇 차례 반복한다.

정보 : 시스테인은 Fe³⁺와 유색화합물을 형성하지만, Fe²⁺와는 형성하지 않는다.

Ⅰ: 실험 준비

다음 용액이 실험에 필요하다. :

41mM의 아미노산인 시스테인을 포함하는 0.1M 수용성 아세트산 나트륨 용액 10ml(=용액 a). 이 용액은 82mM 시스테인 용액(용액 c)과 0.2M 아세트산 나트륨 용액(용액 b)을 섞어서 만든다.

2(1.1) 0.2M 아세트산 나트륨 용액 100ml를 만들기 위해서는 무수 아세트산 나트륨을 몇 mg 달아야 하는가? (아래에 주어진 값들을 이용하여 계산하시오.) [3점]

원자량 : H : 1, O : 16, C : 12, Na : 23.

결과(소수점 이하 없음) :      

2(1.2) 82mM 시스테인 용액 100ml를 만들려면 몇 g의 시스테인을 달아야 하는가? (아래에 주어진 원자량을 사용하여 계산하시오.) [3점]

H : 1, O : 16, C : 12, S : 32, N : 14.

반올림한 결과(소수점 아래 없음)      

용액 b(6ml), 용액 c(6ml)와 필요한 FeSO4를 조교로부터 얻은 후 실험을 시작하시오.

Ⅱ: 과정

2(1.3) 필요한 용액 a 10ml를 얻기 위해 정확한 비율로 용액 b와 용액 c를 취하여 혼합하시오. [2점]

반드시 파이펫 보조기를 사용해야 한다.

판정(점수 채점)을 위해 실험한 용액과 남아있는 용액을 실험실 감독관에게 즉시 제출하시오. 파이펫 보조기를 실험실 감독관에게 반납하시오. 만일 여러분이 실험을 잘못하였다면 용액 b와 용액 c를 다시 얻을 수 있습니다. 이렇게 되면 여러분은 (3)번의 점수를 받을 수 없습니다.

2(1.4) 용액 a에 황산철(FeSO₄)을 넣고 시험관을 마개로 막은 후 강하게 흔든 후에 나타나는 용액의 색깔에 X 표를 하시오. [1점]

○	빨강
○	흰색
○	초록
○	파랑-보라

2(1.5) 마개를 하지 않은 채로 시험관을 1-2분 동안 두었을 때 나타나는 용액의 색깔에 X표를 하시오. [1점]

○	빨강
○	흰색
○	초록
○	파랑-보라

2(1.6) 흔들었을 때 색깔이 변하는 것은 몇 번 정도인가? [1점]

○	1번
○	5번 정도
○	6번 이상
○	반복되지 않음

Ⅲ: 실험의 평가

2(1.7) 실험에 사용된 것(들)에 X 표를 하시오. [1점}

○	철과 산소
○	시스테인과 산소
○	아세트산 나트륨
○	산소
○	시스테인
○	없음

2(1.8) Fe³⁺/Fe²⁺ 계의 산화 환원 전위 E₀는 +0.77V이다. 이 계에서 e^-전자 공여체의 산화 환원 전위 값은? [1점]

○	+0.77V보다 크다.
○	+0.77V보다 작다.
○	+0.77V이다.

2(1.9) 수행한 실험에서 e^- 최종 수용체의 산화 환원 전위 E₀의 값은? [1점]

○	+0.77V보다 크다.
○	+0.77V보다 작다.
○	+0.77V이다.

2(1.10) 바우만 실험에서 Fe^-계에 해당하는 호흡계 반응의 효소는? [1점]

○	NADH 유비퀴논 환원효소
○	시토크롬 산화효소
○	ATP 합성 효소
○	유비퀴논 시토크롬 e 환원효소

2(1.11) 바우만 실험에서 전자전달자의 경로를 완성하시오. 문제당 정답이면 1 또는 2점을 받을 수 있습니다. [8점]

과제 2 : 호밀(귀리; Avena sterilis) 이삭의 침윤 운동(imbibition movement) [17점]

소개문 :

각 침윤 운동의 토대는 세포벽 성분이 물에 불어나는 능력이다. 만일 침윤이 모든 방향으로 동일하게 일어난다면 동향성(isotropic)이라 한다. 만일 한 방향으로 부푼다면 그 침윤은 일방성(anisotropic)이라 한다. 균질한 물질이라도 세포벽의 구조와 조성의 차이로 인해 굴곡이 생길 수 있다. 조성은 세포벽 층들에서 미세섬유의 배열이다. 제시한 실험에서 관찰된 운동은 조성의 차이로 야기된다. 여러분에게 제공된 표본에는 2개의 뚜렷한 까락(수염; awn)이 있다. 여러분은 그들의 운동을 조사해야 한다. (직사광이 투과되는) 돋보기를 사용할 수 있다.

Ⅰ: 과정

2(2.1) 물을 뿌린 다음 까락의 운동을 관찰한다. 한 장의 종이 위에 까락이 달린 마른 잔 이삭(낱알 하나에 해당)을 놓고, (스프레이를 써서) 잔 이삭에 물을 뿌린 후 (돋보기로) 까락이 달린 잔 이삭을 관찰한다. 여러분이 관찰할 수 있는 반응에 X 표를 하시오. [2점]

○	반응 없음.
○	양쪽 까락 모두 꼬임이 풀리는 공동회전운동(synergic rotation)을 보인다.
○	까락들은 서로 닿지 않는다.
○	두 까락이 모두 나선형으로 꼬이는 공동회전운동을 보인다. 종종 까락들은 서로 걸리고 가끔은 ‘도약운동(saltatory movement)’을 시작한다.
○	두 까락이 모두 꼬임이 풀리는 공동회전을 나타낸다. 가끔 까락들은 서로 걸리고, 때로는 ‘도약운동’을 시작한다.
○	한 까락의 운동은 꼬임이 풀리는 쪽으로 다른 하나는 나선형으로 꼬이는 운동을 한다.

2(2.2) 이삭이 마를 때의 까락 운동의 관찰

실험 후 까락들을 건조시킨다. (두 램프의 전원을 최대로 올려서 가열한다.) 10-15분 후에 반응을 볼 수 있다. 대상(까락)을 관찰한다. 다음 중 바른 설명에 X 표를 하시오. [2점]

○	두 까락이 나선형으로 꼬이는 공동회전을 한다. 때로는 서로 걸리고, 때로는 ‘도약운동’을 시작한다.
○	두 까락이 모두 꼬임이 풀리는 공동회전 운동을 나타낸다. 까닥들이 서로 닿지 않는다.
○	두 까락이 모두 나선형으로 꼬이는 공동회전운동을 한다. 까락들은 서로 걸리지 않는다.
○	두 까락이 모두 꼬임이 풀리는 공동회전 운동을 한다. 때때로 서로 걸리며 때때로는 도약운동을 시작한다.
○	한 까락은 꼬임이 풀리고, 다른 하나는 나선형으로 꼬이는 운동을 한다.

Ⅱ: 평가

2(2.3) 셀룰로오즈의 조성과 침윤 [3점]

여러분의 의자에 2장의 타이프 종이가 있다. 제작 공정에 의하면 셀룰로오즈 섬유는 기본적으로 세로로 길게 배열하고 있다.

2(2.3a) 종이의 양면에 물을 충분히 분사시키고 약 5분 후에 종이가 섬유의 세로 방향으로 늘어났는가(A), 또는 섬유와 직각 방향으로 늘어났는가(B), 아니면 세로와 가로 양쪽 방향으로 똑같이 늘어났는가(C)? 옳은 것에 X 표를 하시오. [1점]

○	A
○	B
○	C

2(2.3b) 최대 신장률은 몇 %인가? [2점]

                  %

2(2.4) 사고 실험 수행 [8점]

그림 1에서 한 장의 종이의 섬유 방향은 실선으로 세로로 표시하였다. 종이 조각들은 a, b, c로 표지했다. 생각하라. (상상): 그림 1에 나타낸 조각들을 잘라내, 물로 적셔 표 1의 첫 칸에 보여진 바와 같이 동일하게 풀로 붙인다. 위쪽 끝(*)을 걸어 건조시킨다.

측면에서 보았을 때 예상되는 형태 변화를 표 1의 두 번째 칸에 그리시오.

그림 1

2(2.5) 까락 운동의 관찰 결과와 (2.4)번 예비 실험(사고실험)의 결과를 관련시켜볼 때, 까락 운동이 일어나는 데 토대가 되는 조성에 X 표를 하시오. [2점]

○	(aa)
○	(bb)
○	(ba)
○	(ab)
○	(ac)