16th International Biology Olympiad
Beijing
July 2005
Practical Examination
Part Ⅱ
Total time available: 90 minutes
Practical tests PartⅡ
Cell biology(세포생물학)
시험의 이 부분에는 3가지 과제가 포함되어 있다.
과제1. 현미경과 세포 구조 (15점)
과제2. 얇은 절편으로 식물 동정하기 (15점)
과제3. 핵형 분석 (10점)
총점: 40점
시험시간:90분
과제1. 현미경과 세포 구조 (15점)
요구사항
이 과제에서는 여러 종류의 현미경으로 관찰한 세포의 사진을 제공할 것이다. 다음 과제를 수행해야 한다.
(1) 각 세포 영상을 구분하고, 각 영상을 얻는 데 사용한 기법의 명칭 1개를 고르시오.
(2) 연구 목적에 맞는 기법 1개를 고르시오.
(3) 주어진 세포 영상에 나타난 세포소기관을 구분하고 물음에 답하시오.
과정
세포 영상이 담긴 두 종류의 종이, Image sheet 1과 Image sheet 2를 제공할 것이다.
Image sheet 1에는 세포나 생물에 대한 7가지 사진(1-7로 표시)이 인쇄되어 있다. 이 영상들은 아래에 나열한 현미경 기법을 이용해서 얻은 것이다.
A. 광학현미경
B. 형광현미경
C. 주사 전자현미경
D. 초박편 투과 전자현미경
E. 항원 항체 반응 표지성 전자현미경
F. 매질 염색 전자현미경
G. 동결 열개 전자현미경
다음에 기술한 바에 따라 물음에 답하시오.
기술:
1. Image1을 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
2. Image2를 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
3. Image3을 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
4. Image4를 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
5. Image5를 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
6. Image6를 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
7. Image7를 가장 잘 얻을 수 있는 현미경 기법을 고르시오. (0.9점)
서로 다른 현미경 기법에 대한 다음 질문에 답하시오.
8. 세포와 조직 모두에서 그 안에 있는 특정 분자의 위치를 알아내는 데 적절한 기법은? (0.9점)
9. 세포와 조직 표면의 구체적인 특징을 관찰하는 데 적절한 기법은? (0.9점)
10. 세포막의 내부를 분석하는 데 적절한 기법은? (0.9점)
11. 세포의 내부 구조를 조사하는 데 적절한 기법은? (0.9점)
12. 한 세포 내의 분자성 물질을 정교하게 표지(세포 내의 초미세 구조적 위치 결정)하는 데 적절한 기법은? (0.9점)
Image sheet 2에서는 한 세포의 초미세 구조를 보여준다. 로마 숫자(Ⅰ-Ⅳ)는 서로 다른 세포 소기관이나 세포 구성 요소를 지시한다. 아래의 A에서 F까지 세포 소기관과 세포 구성 요소가 나열되어 있다. 다음 질문에 답하시오.
A. 리소좀
B. 골지체
C. 미토콘드리아
D. 미세소관
E. 소포체
F. 색소체
13. 로마 숫자Ⅰ이 지시하는 구조는? (0.9점)
14. 로마 숫자Ⅱ이 지시하는 구조는? (0.9점)
15. 로마 숫자Ⅲ이 지시하는 구조는? (0.9점)
과제2. 식물 잎의 박편으로 식물 유형 결정하기 (15점)
재료, 도구, 기구
(1) 식물 잎 샘플이 포함된 페트리접시 (No.1 - No.5)
(2) 10×, 20×, 40×의 대물렌즈를 장착한 광학현미경
(3) 핀셋, 면도칼, 시험관대, 슬라이드글라스, 커버글라스, 거름종이
배경
식물은 광합성 대사에 따라 C3 대사, C4 대사, crassulacean acid 대사 등의 3가지 유형으로 나뉜다. 여러분은 이제 주어진 식물 샘플을 가지고 C3 식물인지, 아니면 C4 식물인지를 결정해야 한다. 두 종류의 식물은 CO2 고정과 당의 합성이 식물 내의 어느 세포에서 일어나는가에 따라 구분된다. C3 식물과 C4 식물의 잎 구조 차이에 따라 이와 같은 대사의 차이가 나타난다.
과제
실험대 위에 5개의 페트리접시가 있다. 각 페트리접시에는 한 식물에서 얻은 잎 조각이 들어있다. 여러분은 잎 조각을 가지고 C3 식물인지 C4 식물인지를 구분해야 한다.
과정
다음 과정을 수행하시오.
(1) 각 페트리접시에서 샘플 하나를 꺼내어 얇게 박편을 만드시오.
(2) 물 몇 방울을 가지고 면도칼에 붙어있는 잎 박편을 씻어내어 슬라이드글라스 위에 놓는다.
(3) 거름종이로 여분의 물을 제거하라. 그러나 샘플 주변에는 물이 남아있도록 한다.
(4) 샘플 위에 커버글라스를 덮고, 여분의 물을 제거하고 광학현미경으로 표본을 관찰하라.
다음 질문에 답하시오.
18. 페트리접시 1에 들어있는 잎은 어느 유형인가? (3점)
A. C3 유형
B. C4 유형
19. 페트리접시 2에 들어있는 잎은 어느 유형인가? (3점)
A. C3 유형
B. C4 유형
20. 페트리접시 3에 들어있는 잎은 어느 유형인가? (3점)
A. C3 유형
B. C4 유형
21. 페트리접시 4에 들어있는 잎은 어느 유형인가? (3점)
A. C3 유형
B. C4 유형
22. 페트리접시 5에 들어있는 잎은 어느 유형인가? (3점)
A. C3 유형
B. C4 유형
과제3. 핵형 분석 (10점)
이 과제에서는 핵형 분석을 해야 한다. 재료는 식물의 뿌리 끝 부분이다. 광학현미경을 이용해서 뿌리의 분열조직 세포를 관찰하고, 체세포분열 중인 세포를 찾으시오.
재료 및 기구
(1) 1.5ml 크기의 튜브에 있는 뿌리 끝 조각 (약 5-10mm의 길이)
(2) 10×, 20×, 40×의 대물렌즈를 가지고 있는 광학현미경
(3) Carbol fuchsin 염색약 (1.5ml 크기의 튜브에 있으며, CF로 표시되어 있음)
(4) 핀셋, 면도칼, 시험관대, 슬라이드글라스, 커버글라스, 거름종이
(5) 약 1ml 1N HCl을 포함하고 있는 1.5ml 크기의 튜브
<중요 주의사항> “1N HCl은 뿌리 끝 조각에 처리하기 위하여 이용할 것이다. HCl 용액은 눈과 피부에 해롭다. HCl 용액을 다룰 때는 장갑을 끼고, 눈 보호용 안경을 낀다. HCl 용액과 직접 접촉했다면 감독관에게 즉시 보고하시오.”
과정
한 식물의 3개의 뿌리 끝 조각이 주어질 것이다. 다음 과정을 반드시 따라야 여러분들은 체세포분열 상태에 있는 세포로부터 염색체를 관찰하기 위한 적절한 표본을 만들 수 있다.
(1) 1N HCl 용액이 있는 작은 병 속에 하나 혹은 2개의 뿌리 끝 조각을 핀셋으로 집어서 넣는다.
(2) 작은 병을 60℃ 수조에 넣고 8분 간 기다린다.
<주의> “실험실에는 60℃ 수조가 여러 개가 있다. 수조는 감독관의 책상 위에 있다.”
(3) 핀셋으로 매우 조심스럽게 뿌리 끝 조각을 HCl 용액에서 꺼내어 증류수를 포함하고 있는 비이커에 넣는다. 1분 동안 부드럽게 흔들어준다.
(4) 증류수에서 뿌리 끝 조각을 꺼낸다. <중요함> “뿌리 끝 조각은 이제 매우 부서지기 쉽다. 핀셋으로 뿌리를 잡되 뿌리 끝은 다치지 않도록 한다.”
(5) 슬라이드글라스 위에 뿌리 끝을 올려놓는다. 분열세포가 많은 뿌리 끝 조직을 자른다. 분열이 왕성한 지역은 뿌리 끝으로부터 1mm 안에 있다. 뿌리의 다른 부분은 버린다.
(6) 슬라이드글라스 위의 뿌리 끝 조직에 Carbol Fuchsin 용액 한 방울을 떨어뜨리고 7분 동안 염색한다. 핀셋으로 조직을 부드럽게 찢어서 조직이 잘 퍼지도록 한다.
(7) 찢어진 조직을 커버글라스로 덮는다. 연필이나 핀셋으로 커버글라스를 부드럽게 눌러 조직이 완전하게 퍼져서 분리되도록 한다.
(8) 2장의 거름종이 사이에 슬라이드글라스를 넣고, 이것을 편평한 표면 위에 올려놓는다. 수직 방향에서 부드럽게 눌러 조직이 잘 퍼지도록 한다. 커버글라스가 밀리지 않도록 주의한다. 한편, 여분의 염색약은 거름종이에 스며들어 제거된다.
(9) 현미경으로 슬라이드 표본을 관찰하여라.
<주의> “문제를 풀기 위해서 모든 대물렌즈를 이용할 수 있다.”
<주의> “표본을 만들기 위해 3개의 뿌리 끝이 제공된다. 만약 관찰 결과 좋은 표본을 얻지 못했으면 위의 절차를 반복해서 다른 표본을 만들어라. 하지만 시간이 한정되어 있다는 것을 명심해야 한다”
다음 물음에 답하시오.
23. 중기의 세포에서 몇 쌍의 염색체가 관찰되는가? (6점)
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
E. 7
F. 8
G. 9
24. 만약 다른 중기 세포가 다른 염색체수를 가지고 있다는 것을 발견했다면, 정확한 염색체 수를 어떻게 결정할 수 있겠는가? (2점)
A. 여러 세포로부터 염색체 수를 세고, 평균값을 염색체 수로 결정한다.
B. 여러 세포로부터 염색체 수를 세고, 최대의 염색체 수를 보여주는 것을 이 식물의 염색체 수로 결정한다.
C. 중기에 있는 여러 세포의 염색체 수를 세고, 많은 빈도를 보이는 염색체 수를 이 식물의 염색체 수로 결정한다.
IBO 답안지 (Practical Ⅱ)
1. A
2. F
3. G
4. C
5. B
6. E
7. D
8. B
9. C
10. G
11. D
12. E
13. C
14. B
15. E
16. A
17. A
18. A
19. B
20. B
21. A
22. B
23. D
24. B
25. A