9th International Biology Olympiad 1998

July 19 - July 26 1998 in Kiel / Germany

Practical Test. Laboratory 3 : Genetically-microbiologically-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 3에서 아래 과제 2개를 모두 풀어야 합니다.

과제 1 : 박테리아 DNA의 분리

과제 2 : 목련강 (쌍떡잎 식물) 표본의 근단 분열 조직의 유사 분열 조사

여러분은 두 과제를 동시에 하게 됩니다. 과제 1에서 기다리는 시간을 고려하시오.

앞면의 위 칸에 자기의 개인자료 (성, 이름, 국가, 코드번호)를 쓰는 것을 잊지 마시오.

문의사항이 있을 시에는 실험 감독에게 문의하시오.

과제 1 : 박테리아 DNA의 분리 [12점]

소개문 :

5일간 액체 배양한 대장균(E. coli K12)에서 DNA를 분리해야 한다. 다양한 온도 조건과 방치 시간을 지켜 특정한 순서에 따라 여러 가지 생화학적 단계들은 거쳐야 한다. 그 과제들은 (1) 이 단계들의 올바른 순서를 정하고, (2) 각 단계별로 적합한 온도와 방치 시간을 결정하고 (4, 5, 6) 각 단계별로 필요한 물질과 용액을 선정하는 것이다.

3(1.1) 다음에 나열된 단계들의 올바른 순서를 적으시오. [4점]

    A. DNA를 감는다.

    B. 세포막의 파괴

    C. 세척되지 않은 DNA의 침전

    D. 박테리아 세포벽의 파괴

   순서 : ..................................

3(1.2) 아래의 각 단계별로 적절한 온도(T)와 방치 시간(I)을 적으시오. [3점]

   ․ 세포막의 파괴                 T : ..................   I : ....................

   ․ 불순한 DNA의 침전           T : ..................   I : ....................

   ․ 박테리아 세포벽의 파괴        T : ..................   I : ....................

방치 시간 :     30분,     2분,      10분,       15분,        30분

온     도 :      0℃,    실온,     +37℃,      +60℃,      +100℃

여러분이 결정한 순서대로 다음 단계들을 수행하시오.

3(1.3) 단계 A : DNA 감아올리기 [2점]

나무 막대로 침전된 DNA 가닥을 감아올린다.

실험 감독에게 점수를 평가받는다. (실험 감독은 결과에 사인한다.)

○ DNA를 감아올릴 수 있다

○ DNA를 감아올릴 수 없다.

3(1.4) 단계 B : 세포막의 파괴 [1점]

세포막을 파괴하려면 다음 용액 중 한 용액을 0.2ml 가해야 한다. 맞는 답에 × 표를 하시오.

○ 염산 (1몰)

○ 아세톤 (순수)

○ 글리세린

○ 나트륨도데실 황산 용액 (25%)

○ 가성 소다 (1몰)

3(1.5) 단계 C : 불순한 DNA의 침전 [1점]

 순수하지 않은 DNA를 침전시키기 위해 세포 용해물에 액체를 부어 윗층을 만들어야 한다. 다음 중에서 정답을 골라 × 표를 하시오.

 다음 방법으로 층을 만든다. 한 비커의 용액을 시험관 벽을 따라 천천히 따른다. 층이 형성된 후에 액체 상태로부터 서서히 분리되는, 눈에 잘 띄는 흰 실가닥은 주로 염색체 DNA로 이루어진다. 

○ 에탄올 (96%, 변성)

○ 2차 증류수

○ 염산 (1몰)

○ 수산화나트륨 (1몰 )

○ 글리세린

3(1.6) 단계 D : 박테리아 세포벽의 파괴 [1점]

박테리아의 세포벽을 파괴하기 위해서는 다음 물질 중 하나를 약 수저로 시험관의 대장균 K12 배지에 넣어야 한다. 정답에 × 표를 하시오.

○ 페니실린

○ 리소자임

○ 요소

○ 염화칼슘

○ 트립신

과제 2 : 목련강(쌍떡잎 식물) 표본의 근단 분열 조직의 유사분열 조사 [25점]

소개문 :

모래에서 재배한 식물체에서 어린 뿌리를 채취하여 다음과 같이 각기 다르게 처리한다.

처리 (1) : 염색체 이동을 억제하는 물질이 들어 있는 수용액 속에 4시간 동안 넣어둔다.

처리 (2) : 에탄올 3 : 빙초산 1의 비율로 만든 용액에 24시간 동안 넣어둔다.

처리 (3) : 45% 초산에 포화시킨 카민 용액에 24시간 동안 넣어둔다.

처리 (4) : 5분 동안 끓는 물속에서 가열한다.

여러분의 실험대 위에서 두 가지 표본이 있다.

표본 Ⅰ: 뿌리 끝을 (2)-(4) 단계만 처리한 것.

표본 Ⅱ : 뿌리 끝을 (1)-(4) 단계 모두 처리한한 것.

3(2.1) 압축 표본 만들기 [2점]

 세포 주기가 가능한 한 많은 세포에서 나타나도록 표본 Ⅰ과 Ⅱ의 압축 표본을 만든다. 한 층으로 만들고 지그시 눌러서 염색체의 팔들이 한 초점 층으로 되도록 해야 하지만 염색체에는 손상이 없도록 해야 한다.

여러분이 익힌 방법이거나 아래의 방법을 택하시오.

․ 슬라이드 글라스 위에 45% 초산 용액 한 방울을 떨어뜨리고 근단 분열 조직을 떼어낸다.

․ 떼어낸 근단 조각을 찢은 다음 살며시 누른다.

․ 표본을 덮개유리로 덮는다.

․ 덮개유리 아래에서 핀셋의 뭉툭한 끝으로 살짝 두들겨 조직 덩어리를 부순다.

․ 용액의 양은 세포를 충분히 덮되 넘치지 않도록 알맞게 한다.

충분히 퍼지지 않은 경우 45% 아세트산을 가한다. 바늘로 덮개유리를 조금 들어 올리고 핀셋으로 덮개유리가 움직이지 않도록 한다.

충분히 퍼졌을 경우, 그 표본 (덮개유리)에 흡수지를 덮고 세포들이 납작하게 퍼지도록 한 손가락으로 살며시 누른다. 주의! 세포가 잘 퍼졌을 때 누르면 표본이 파괴되기 쉽다.

3(2.2) 세포 단계 스케치하기 [8점]

표본 Ⅰ(a), (b), (c), (e), (f)를 써서 세포 주기의 각 단계를 스케치하고 다음 페이지의 빈칸에 표본 Ⅱ (d)의 중기 형태를 스케치한다. 아래에 세포 주기의 단계의 명칭에 주목해야 한다. 염색 분체와 딸세포의 염색체를 선으로만 그리되 여러분의 표본에서 정확하게 지적하고 불명확한 부위는 점선 원으로 표시한다.

세포 주기의 각 단계 :

(a) 간(휴지)기 [1점]

(b) 중간 전기 [1점]

(c) 옆에서 본 후기 [3점]

(d) 위에서 본 표본 Ⅱ의 후기 상태의 형태 [1점]

(e) 늦은 후기 또는 이른 말기 [1점]

(f) 늦은 말기 [1점]

(a) 간(휴지)기
(b) 중간 전기
(c) 옆쪽에서 본 중기상
(d) 위에서 본 표본 Ⅱ의 중기상
(e) 늦은 후기와 이른 말기
(f) 늦은 말기

3(2.3) 염색체를 상세히 그리기 [10점]

표본 Ⅰ로부터 두 개의 중기 염색체를 실상대로 그리고 그 명칭을 적으시오.

3(2.3a) 뚜렷이 구분되는 두 개의 염색체의 실상을 그리시오. [2점]

3(2.3b) 다음 용어 중 여러분이 그린 염색체의 특징에 해당하는 것의 대문자 기호를 적으시오. [3점]

다음 용어 :

A : 중부동원체형(metacentric)

B : 말단동원체형(acrocentric)

C : 이동원체형(dicentric)

D : 무동원체형(acentric)

E : 위성염색체(satellite chromosome)

3(2.3c) 큰 염색체의 각 부위별 명칭에 해당하는 번호를 아래에서 골라 적으시오. [5점]

1. 염색체 팔                     5. 중심체

2. 염색분체 팔                   6. 위성(satellite)

3. 딸 염색체                     7. 인형성부위(nucleolus organisator region)

4. 중심립                        8. 핵질

3(2.4) 염색체 수 :  표본 Ⅰ의 염색체 숫자는? (1점)         개 [1점]

3(2.5) 배수성 수준 [1점]

표본 Ⅰ의 배수성 수준에 × 표를 하시오. 확실한 염색체 유형은 반수체의 염색체 세트에서만 나타남을 고려하시오.

○ 반수체 (1n)

○ 배수체 (2n)

○ 삼배체 (3n)

○ 사배체 (4n)

3(2.6) 처리 (1)-(4)의 영향 (7페이지의 소개문 참조)

처리 (1)-(4)를 여러분이 수행한 실험에 나타난 효과와 연결시키시오. ○ 속에 처리 번호를 적으시오. [1점]

○ 동원체의 분열을 억제

○ 튜블린 섬유 연합의 억제

○ 원형질 구조의 고정

○ 염색체의 단장화(shortening)

○ 염색질의 염색

○ 핵의 방추사의 염색

○ 중간막의 파괴

○ 일차 세포벽의 파괴

3(2.7) 처리 (1)

처리 (1)에 사용된 물질에 ×표를 하시오. [1점]

○ 콜히친(colchicine)

○ 브로모우라실(bromouracile)

○ α-아마니틴(α-amanitin)

○ 액티노마이신(actinomycine)

○ 미토마이신(mitomycine)

3(2.8) 1958년 Taylor가 이것과 똑같은 물질을 사용한 목적에 × 표를 하시오. [1점]

○ 배수체 식물의 생산

○ 진핵 세포에 있어서 반보존성 복제에 대한 가설의 입증

○ mRNA 합성의 억제

○ 해독의 억제

○ 돌말의 세포형태형성 조사