Второе задание ЕГЭ по биологии проверяет знание методов биологической науки и умение применять их для решения практических задач. В этом задании необходимо понимать сущность различных методов исследования, уметь анализировать экспериментальные данные и делать выводы на их основе.
Методы биологических исследований – это способы и приемы, с помощью которых ученые изучают живую природу. Они позволяют получать новые знания о строении, функциях, развитии и эволюции живых организмов. Методы биологических исследований постоянно совершенствуются, что способствует развитию биологической науки и расширению наших представлений о живой природе.
Наблюдение – это целенаправленное восприятие биологических объектов и явлений с целью их изучения. Это один из древнейших и наиболее распространенных методов биологических исследований.
Наблюдение может быть:
Примеры наблюдений в биологии:
Для получения достоверных результатов наблюдение должно быть систематическим, объективным и тщательно документированным. Результаты наблюдений обычно фиксируются в виде записей, фотографий, видеозаписей или других форм документации.
Описание – это фиксация результатов наблюдения с помощью определенных терминов и понятий. Описание позволяет систематизировать полученные данные и делать их доступными для других исследователей.
Виды описаний в биологии:
Примеры описаний в биологии:
Сравнение – это выявление сходства и различия между биологическими объектами. Сравнение позволяет установить родственные связи между организмами, проследить эволюционные изменения, выявить адаптации к различным условиям среды.
Виды сравнений в биологии:
Примеры сравнений в биологии:
Эксперимент – это метод исследования, при котором исследователь активно воздействует на изучаемый объект, создавая условия, необходимые для выявления определенных закономерностей. Эксперимент позволяет проверять гипотезы и устанавливать причинно-следственные связи.
Структура эксперимента:
Виды экспериментов в биологии:
Примеры экспериментов в биологии:
В биологических экспериментах часто используют контрольную группу – группу объектов, которая не подвергается экспериментальному воздействию, но находится в тех же условиях, что и экспериментальная группа. Сравнение результатов в экспериментальной и контрольной группах позволяет выявить эффект экспериментального воздействия.
Моделирование – это создание и изучение моделей, имитирующих структуру или функции биологических объектов. Моделирование позволяет изучать объекты и процессы, которые трудно или невозможно исследовать непосредственно.
Виды моделей в биологии:
Примеры моделирования в биологии:
Микроскопические методы – это методы исследования, основанные на использовании микроскопов для изучения объектов, невидимых невооруженным глазом. Эти методы позволяют изучать строение клеток, тканей, микроорганизмов и других микроскопических объектов.
Виды микроскопии:
Примеры применения микроскопических методов в биологии:
Молекулярно-генетические методы – это методы исследования, основанные на изучении структуры и функций генетического материала (ДНК и РНК) и продуктов его экспрессии (белков). Эти методы позволяют изучать наследственность и изменчивость на молекулярном уровне.
Основные молекулярно-генетические методы:
Примеры применения молекулярно-генетических методов в биологии:
Биохимические методы – это методы исследования, основанные на изучении химического состава и метаболических процессов в живых организмах. Эти методы позволяют изучать структуру и функции биологически важных молекул, а также процессы их превращения в организме.
Основные биохимические методы:
Примеры применения биохимических методов в биологии:
Статистические методы – это методы анализа и интерпретации количественных данных, полученных в ходе биологических исследований. Эти методы позволяют выявлять закономерности, оценивать достоверность результатов и делать обоснованные выводы.
Основные статистические методы в биологии:
Примеры применения статистических методов в биологии:
Ученые изучали влияние различных концентраций гормона роста на высоту растений пшеницы. Они разделили растения на четыре группы и обрабатывали их растворами с разной концентрацией гормона. Через 14 дней измерили высоту растений. Результаты эксперимента представлены в таблице.
| Группа растений | Концентрация гормона роста (мг/л) | Средняя высота растений (см) |
|---|---|---|
| 1 (контроль) | 0 | 15,2 |
| 2 | 0,1 | 18,7 |
| 3 | 0,5 | 22,3 |
| 4 | 1,0 | 19,5 |
Какие выводы можно сделать на основании результатов эксперимента? Выберите три верных ответа из шести.
Ответ: 123
Проанализируем результаты эксперимента и оценим каждое утверждение:
1. Гормон роста стимулирует рост растений пшеницы при всех использованных концентрациях.
Сравним средние высоты растений в экспериментальных группах с контрольной группой:
- Контроль (0 мг/л): 15,2 см
- 0,1 мг/л: 18,7 см (больше, чем в контроле)
- 0,5 мг/л: 22,3 см (больше, чем в контроле)
- 1,0 мг/л: 19,5 см (больше, чем в контроле)
Во всех экспериментальных группах средняя высота растений больше, чем в контрольной группе. Следовательно, гормон роста стимулирует рост растений пшеницы при всех использованных концентрациях. Утверждение верно.
2. Оптимальная концентрация гормона роста для стимуляции роста растений пшеницы составляет 0,5 мг/л.
Наибольшая средняя высота растений (22,3 см) наблюдается в группе 3, где концентрация гормона роста составляет 0,5 мг/л. Следовательно, эта концентрация является оптимальной для стимуляции роста растений пшеницы. Утверждение верно.
3. Высокие концентрации гормона роста (1,0 мг/л) ингибируют рост растений пшеницы по сравнению с концентрацией 0,5 мг/л.
Средняя высота растений в группе 4 (1,0 мг/л) составляет 19,5 см, что меньше, чем в группе 3 (0,5 мг/л) – 22,3 см. Следовательно, концентрация 1,0 мг/л ингибирует рост растений по сравнению с концентрацией 0,5 мг/л. Утверждение верно.
4. Контрольная группа растений росла быстрее, чем экспериментальные группы.
Средняя высота растений в контрольной группе (15,2 см) меньше, чем во всех экспериментальных группах. Следовательно, контрольная группа растений росла медленнее, а не быстрее, чем экспериментальные группы. Утверждение неверно.
5. Концентрация гормона роста 0,1 мг/л не оказывает влияния на рост растений пшеницы.
Средняя высота растений в группе 2 (0,1 мг/л) составляет 18,7 см, что больше, чем в контрольной группе (15,2 см). Следовательно, концентрация 0,1 мг/л оказывает стимулирующее влияние на рост растений пшеницы. Утверждение неверно.
6. Для достоверной оценки влияния гормона роста на растения необходимо увеличить продолжительность эксперимента.
Из представленных данных видно, что уже через 14 дней наблюдаются значительные различия в высоте растений между контрольной и экспериментальными группами. Эти различия позволяют сделать достоверные выводы о влиянии гормона роста на растения пшеницы. Увеличение продолжительности эксперимента может дать дополнительную информацию, но не является необходимым для оценки влияния гормона роста. Утверждение неверно.
Таким образом, верными являются утверждения 1, 2 и 3.
Ученые изучали влияние различных температур на активность фермента амилазы. Они измеряли скорость расщепления крахмала (в условных единицах) при разных температурах. Результаты эксперимента представлены в таблице.
| Температура (°C) | Скорость расщепления крахмала (усл. ед.) |
|---|---|
| 10 | 15 |
| 20 | 35 |
| 30 | 60 |
| 40 | 85 |
| 50 | 95 |
| 60 | 75 |
| 70 | 40 |
| 80 | 10 |
Какие выводы можно сделать на основании результатов эксперимента? Выберите три верных ответа из шести.
Ответ: 136
Проанализируем результаты эксперимента и оценим каждое утверждение:
1. Оптимальная температура для активности амилазы составляет 50°C.
Из таблицы видно, что наибольшая скорость расщепления крахмала (95 усл. ед.) наблюдается при температуре 50°C. Следовательно, эта температура является оптимальной для активности амилазы. Утверждение верно.
2. При температуре 80°C амилаза полностью денатурирует и теряет свою активность.
При температуре 80°C скорость расщепления крахмала составляет 10 усл. ед., что значительно меньше, чем при оптимальной температуре, но не равно нулю. Следовательно, амилаза не полностью денатурирует и сохраняет некоторую активность. Утверждение неверно.
3. С повышением температуры от 10°C до 50°C активность амилазы увеличивается.
Из таблицы видно, что с повышением температуры от 10°C до 50°C скорость расщепления крахмала увеличивается с 15 до 95 усл. ед. Следовательно, активность амилазы увеличивается в этом диапазоне температур. Утверждение верно.
4. Активность амилазы не зависит от температуры в диапазоне от 40°C до 60°C.
Из таблицы видно, что скорость расщепления крахмала при 40°C составляет 85 усл. ед., при 50°C – 95 усл. ед., при 60°C – 75 усл. ед. Следовательно, активность амилазы зависит от температуры в этом диапазоне. Утверждение неверно.
5. При температуре 70°C активность амилазы выше, чем при температуре 20°C.
Из таблицы видно, что скорость расщепления крахмала при 70°C составляет 40 усл. ед., а при 20°C – 35 усл. ед. Следовательно, активность амилазы при 70°C незначительно выше, чем при 20°C. Утверждение верно. Однако, при более внимательном анализе данных можно заметить, что разница в активности при этих температурах невелика (40 против 35 усл. ед.), и с учетом возможной экспериментальной погрешности это утверждение может быть не вполне корректным.
6. При температуре выше 50°C происходит постепенная денатурация амилазы, что приводит к снижению ее активности.
Из таблицы видно, что после достижения максимальной активности при 50°C (95 усл. ед.) с дальнейшим повышением температуры активность амилазы снижается: при 60°C – 75 усл. ед., при 70°C – 40 усл. ед., при 80°C – 10 усл. ед. Это свидетельствует о постепенной денатурации фермента при высоких температурах. Утверждение верно.
Таким образом, верными являются утверждения 1, 3 и 6.
Ученые изучали влияние различных концентраций антибиотика на рост бактериальной культуры. Они добавляли разные количества антибиотика в питательную среду и измеряли оптическую плотность бактериальной культуры через 24 часа инкубации. Оптическая плотность пропорциональна количеству бактерий в культуре. Результаты эксперимента представлены в таблице.
| Концентрация антибиотика (мкг/мл) | Оптическая плотность бактериальной культуры |
|---|---|
| 0 (контроль) | 1,2 |
| 0,5 | 0,9 |
| 1,0 | 0,6 |
| 2,0 | 0,3 |
| 5,0 | 0,1 |
| 10,0 | 0,1 |
Какие выводы можно сделать на основании результатов эксперимента? Выберите три верных ответа из шести.
Ответ: 124
Проанализируем результаты эксперимента и оценим каждое утверждение:
1. Антибиотик ингибирует рост бактериальной культуры при всех использованных концентрациях.
Сравним оптическую плотность бактериальной культуры в экспериментальных группах с контрольной группой:
- Контроль (0 мкг/мл): 1,2
- 0,5 мкг/мл: 0,9 (меньше, чем в контроле)
- 1,0 мкг/мл: 0,6 (меньше, чем в контроле)
- 2,0 мкг/мл: 0,3 (меньше, чем в контроле)
- 5,0 мкг/мл: 0,1 (меньше, чем в контроле)
- 10,0 мкг/мл: 0,1 (меньше, чем в контроле)
Во всех экспериментальных группах оптическая плотность бактериальной культуры меньше, чем в контрольной группе. Следовательно, антибиотик ингибирует рост бактериальной культуры при всех использованных концентрациях. Утверждение верно.
2. Минимальная ингибирующая концентрация антибиотика составляет 0,5 мкг/мл.
Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) – это наименьшая концентрация антибиотика, которая подавляет видимый рост микроорганизмов. Из таблицы видно, что уже при концентрации 0,5 мкг/мл наблюдается снижение оптической плотности бактериальной культуры по сравнению с контролем (0,9 против 1,2). Следовательно, минимальная ингибирующая концентрация антибиотика составляет 0,5 мкг/мл. Утверждение верно.
3. При концентрации антибиотика 5,0 мкг/мл и выше наблюдается полное подавление роста бактериальной культуры.
При концентрации антибиотика 5,0 мкг/мл и 10,0 мкг/мл оптическая плотность бактериальной культуры составляет 0,1. Это значение не равно нулю, что свидетельствует о наличии некоторого количества бактерий в культуре. Следовательно, полного подавления роста бактериальной культуры не наблюдается. Утверждение неверно.
4. Эффективность антибиотика не зависит от его концентрации в диапазоне от 5,0 до 10,0 мкг/мл.
Из таблицы видно, что оптическая плотность бактериальной культуры при концентрации антибиотика 5,0 мкг/мл и 10,0 мкг/мл одинакова и составляет 0,1. Следовательно, эффективность антибиотика не зависит от его концентрации в этом диапазоне. Утверждение верно.
5. Для полного подавления роста бактериальной культуры необходима концентрация антибиотика выше 10,0 мкг/мл.
Из имеющихся данных нельзя сделать такой вывод, так как не известно, будет ли оптическая плотность бактериальной культуры равна нулю при концентрации антибиотика выше 10,0 мкг/мл. Кроме того, даже при концентрации 10,0 мкг/мл оптическая плотность составляет 0,1, что может быть связано не только с наличием бактерий, но и с оптической плотностью самой питательной среды или с погрешностью измерения. Утверждение неверно.
6. С увеличением концентрации антибиотика от 0 до 5,0 мкг/мл наблюдается прямо пропорциональное снижение оптической плотности бактериальной культуры.
Прямо пропорциональная зависимость означает, что при увеличении концентрации антибиотика в n раз оптическая плотность должна уменьшаться также в n раз. Проверим это:
- Контроль (0 мкг/мл): 1,2
- 0,5 мкг/мл: 0,9 (снижение на 0,3)
- 1,0 мкг/мл: 0,6 (снижение на 0,3)
- 2,0 мкг/мл: 0,3 (снижение на 0,3)
- 5,0 мкг/мл: 0,1 (снижение на 0,2)
Мы видим, что снижение оптической плотности не пропорционально увеличению концентрации антибиотика. Следовательно, утверждение неверно.
Таким образом, верными являются утверждения 1, 2 и 4.
Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 2.