Назад

План подготовки к олимпиадам по биологии в Казахстане (9-12 классы)

Содержание

Лицензия

Настоящий план подготовки является предметом интеллектуальной собственности ОФ Beyond Curriculum и лицензирован под условиями CC BY-NC-ND 4.0 . Вы можете распространять этот план подготовки частично или целиком при следующих условиях: вы обязаны указать правообладателя (BY, ОФ "Beyond Curriculum") с активной ссылкой на первоисточник, при этом, вы не можете видоизменять план подготовки (ND) и вы должны использовать его исключительно в некоммерческих целях (NC).

Напоминаем, что Республика Казахстан (как и многие другие страны) присоединилась к Бернской конвенции Законом РК № 297-1 от 10.11.1998 г., и конвенция вступила в законную силу с 12 апреля 1999 года. Согласно данной конвенции, страны участницы уважают авторское право других стран участниц в той же мере, в которой они уважают авторские права своих граждан.

Авторы Плана

Этот план подготовки был написан целым коллективом победителей и призеров республиканских олимпиад по биологии:

  • Муратов Ерасыл (золотой и трехкратный серебряный медалист)
  • Арманулы Азамат (трехкратный бронзовый медалист, член жюри сетевых олимпиад)
  • Уразбаев Динмухамед (двухкратный золотой медалист)
  • Бисенбаев Кудайберген (двухкратный золотой медалист, член жюри сетевых олимпиад)
  • Аликенова Балжан (золотой и серебряный медалист)
  • Уркумбаев Эльдар (золотой и серебряный медалист)

1. Анатомия и физиология человека и основных групп животных

  • Иммунная система
    • Врожденный иммунитет беспозвоночных
    • Врожденный иммунитет позвоночных
    • Как патогены могут противостоять иммунитету
    • Обзор гуморального и клеточного иммунитета
    • Виды иммунных клеток
    • Основные виды цитокининов
    • Распознавание антигенов В-лимфоцитами и антителами
    • Распознавание антигенов Т-лимфоцитами
    • Созревание В- и Т-лимфоцитов
    • Роль Т-хелперов в приобретенном иммунитете
    • Роль В-лимфоцитов в приобретенном иммунитете
    • Механизм распознавания антигена Т-хелперов и Т-киллеров
    • Обзор вакцинации: активный и пассивный иммунитет
    • Роль иммунных клеток в аллергической реакции и ее обзор
    • Использование антител в биотехнологии (Иммунофлуоресцентный анализ)
    • Виды дефекта иммунной системы (сильно выраженный, слабо выраженный, самонаправленный)
    • Биология рака: причины и механизм появления и развития, методы предотвращения
    • Как иммунная система борется с раковыми клетками
  • Строение нервной системы человека
    • Механизм генерирования потенциала действия и потенциала покоя
    • Процесс деполяризации и гиперполяризации
    • Генерирование и суммация постсинаптического потенциала
    • Ослабление нервного импульса
    • Виды нейротрансмиттеров
    • Циркадные ритмы и регуляция биологических часов
    • Нейро-гормональные основы эмоций
    • Механизм томографии мозга
    • Формирование языка и понимание речи: центры Брока и Вернике
    • Роль ассоциативных зон в механизмах обработки информации
    • Эволюция когнитивных функций позвоночных
    • Строение лимбической системы
    • Механизм формирования памяти и обучение: нейронная пластичность
    • Заболевание нервной системы: шизофрения, депрессия, наркотическая зависимость, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона
    • Свойства и типы сенсорных рецепторов, механизм трансдукции сигнала
  • Механизмы чувств зрения, слуха, осязания, вкуса и гравитации/равновесия

Источники:

2. Эволюция

  • Макро- и микроэволюция
    • Эволюционные приобретения признаков нисходящих рангов, временные рамки приобретений
    • Обзор типов происхождения схожести признака: гомология, гомоплазия
    • Обзор эволюции новых видов: дивергентная эволюция, конвергентная эволюция, параллельная эволюция
    • Обзор гибридизация видов
    • Обзор видообразования: симпатрическое, аллопатрическое, парапатрическое, перипатрическое
  • Филогенетика
    • Виды филогенетических деревьев
    • Обзор взаимоотношений групп животных: монофилия, парафилия, полифилия
    • Обзор состояний признака: синапоморфия, аутапоморфия, апоморфия, симплезиоморфия
    • Понятие “молекулярных часов” в ДНК и в белках
    • Методы построения филогенетического древа: UPGMA, outgroup метод, SINE/LINE, ископаемые и ДНК летописи
  • Развитие теории эволюции
    • Карл Линней: его открытия и роль
    • Жорж Бюффон: его открытия и роль
    • Жан Батист Ламарк: его открытия и роль
    • Жорж Кювье: его открытия и роль
    • Чарльз Дарвин и его 5 основных пунктов теории эволюции
    • Мутационная теория Коржинского — Де Фриза
    • Положения неодарвинизма и синтетическая теория эволюции (СТЭ)
    • Рональд Фишер: его открытия и роль в СТЭ
    • Феодосий Добржанский: его открытия и роль в СТЭ

3. Экология

  • Экология популяция и сообществ
    • Основные свойства популяции: плотность и распределение
    • Демографические факторы: рождаемость, смертность, э- и иммиграция
    • Модели роста популяции: экспоненциальная и логистическая
    • К- и r-селекция в видах
    • Плотность-зависимые и плотность-независимые регулирующие факторы популяции
    • Межвидовые взаимоотношения: конкуренция, эксплуатация и положительные отношения, +/–/0 нотация этих типов отношений
    • Виды сообществ по трофическим признакам
    • Меры разнообразия: видовое богатство vs относительное изобилие, индекс Шеннона
    • Ключевые, доминантные, инвазивные виды: их роль в экосистеме, сходства и различия
    • Виды нарушений (disturbances) сообществ: абиогенные, биогенные, антропогенные
    • Влияние нарушений на биоразнообразие: гипотеза промежуточного нарушения
    • Сукцессия в сообществах: первичная и вторичная, стадии, механизмы, типичные примеры
    • Модель островного равновесия

Источники:

4. Анатомия и физиология растений

  • Сигнализация в растениях
    • Сигнальный путь (восприятие, передача, ответ)
    • Классификация и эффекты фитогормонов
    • Функции голубого фоторецептора
    • Молекулярный механизм и функции фитохромного рецептора
    • Роль фитохромного рецептора в цветении и созревании семени
    • Молекулярный механизм цветения
    • Биологические часы и циркадный ритм растений
    • Фотопериодизм и сезонные изменения у растений
    • Механизмы реакций растений на гравитацию и окружающий стресс
    • Роль флоэмы в переносе сигнальных молекул и передаче электрического импульса
  • Защитная система растений
    • Физический барьер против травоядных животных
    • Химическая защита против травоядных животных и патогенов
    • Животные, которые защищают растения
    • Систематический ответ на чужеродные частицы
    • Уровни защиты: молекулярный → межвидовой
    • Механизм открывания и закрывания устьиц
    • Механизмы предотвращения самоопыления

Источники:

5. Генетика

  • Аллельные взаимодействия: общее понимание и алгоритмы решения
    • Законы Менделя:
      • Закон об единообразии
      • Закон о расщеплении признаков
      • Закон о независимом наследовании признаков
    • Полное доминирование
    • Неполное доминирование: цвет лепестков
    • Множественный аллелизм: наследование цвета шерсти у кроликов
    • Кодоминирование: наследование групп крови
    • Сверхдоминирование: серповидноклеточная анемия
  • Неаллельные взаимодействия – соотношение фенотипов при дигибридном скрещивании и алгоритмы решения
    • Общие характеристики
    • Виды эпистаза:
      • Доминантный
      • Рецессивный
      • Криптомерия
      • Двойной доминантный
      • Кумулятивный
    • Комплементарность
    • Плейотропия
    • Полимерия
  • Популяционная генетика
    • Уравнение Харди-Вайнберга: общее понимание и алгоритм решения
    • Естественный отбор: расчет коэффициента отбора, относительной приспособленности
    • Мутации при рецессивном и доминантном отборе гомозигот
  • Классификация мутаций:
    • Доминантные и рецессивные мутации
    • По масштабу:
      • Точечные: транзиция(пурин на пурин, пиримидин на пиримидин) и трансверсия(пурин на пиримидин и обратно)
      • Генные: миссенс, нонсенс, синонимичные, нарушение сплайсинга, сдвиг рамки считывания
      • Хромосомные: внутрихромосомные – утрата, делеция, дупликация, инверсия и межхромосомные – транслокация, транспозиция
      • Геномные: аллополиплоидия и автополиплоидия, анеуплоидия
  • Обратные и супрессорные мутации
  • Заболевания вызванные всеми вышеуказанными видами мутаций
  • Механизмы возникновения мутаций
  • Кроссинговер
    • Тетрадный анализ (полный разбор алгоритма решения)
    • Молекулярный механизм кроссинговера
    • Понимание и расчет зависимости частоты кроссинговера от частоты конъюгации хромосом и расстояния между генами
    • Понимание и расчет зависимости частоты рекомбинантный гамет от частоты рекомбинации
    • Картирование хромосомы с помощью одинарного, двойного трехточечного и двойного двухточечного кроссинговера
    • Понимание и расчет коэффициента интерференции и коинциденции
  • Родословные
    • Символы родословных схем
    • Типы наследования заболеваний

Источники:

6. Биохимия

  • Основы Биохимии
    • Структура и функции липидов
      • Сложноэфирная связь
    • Структура и функции белков
      • Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка
      • Пептидная связь
      • Классификация аминокислот
      • Графики титрования аминокислот
    • Структура, функции и классификация углеводов
      • Моно-, ди-, олиго- и полисахариды
      • Виды гликозидной связи
    • Структура и функции нуклеиновых кислот
      • Типы нуклеотидов
      • Фосфодиэфирная связь
      • Отличия дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот
      • Химические и физические свойства ДНК и РНК: плавление, спаривание, седиментация
      • Формы ДНК: A, B, Z, трехспиральная форма
  • Клеточное дыхание: механизмы и общие реакции следующих путей
    • Гликолиз: регуляция ферментов обратной связью
    • Связующий этап
    • Цикл Кребса: связи с другими метаболическими путями
    • Окислительное фосфорилирование
    • Приспособления структуры митохондрии к клеточному дыханию
  • Основы органической химии: особенности следующих групп химических соединений
    • Спирты
    • Карбоновые кислоты
    • Амиды
    • Эфиры простые и сложные
    • pH и pK: основные понятия и формулы расчета
  • Метаболизм и биоэнергетика: механизмы и общие реакции следующих путей
    • Анаболизм и катаболизм
    • Энергетический баланс клеточного дыхания: количественное значение атомов углерода, АТФ, НАДН, ФАДН_2
    • Глюконеогенез
    • Пентозофосфатный путь
    • Бета, альфа и омега-окисление жирных кислот
    • Цикл мочевины
  • Ферментативная кинетика: умение использовать данные с графика, использование уравнения для поиска Vmax,Km,V0V_{max}, K_m, V_0
    • Уравнение Михаэлиса-Ментена
    • График Лайнуивера-Берка
    • Виды ингибирования: молекулярный механизм и графики
    • Факторы, влияющие на скорость ферментов
    • График энергии реакции: энтальпия, энергия активации
    • Свободная энергия Гиббса

Источники:

7. Молекулярная биология

  • Основы молекулярной биологии
    • Центральная догма: ДНК→РНК→Белок
    • Классификация РНК: тРНК, рРНК, мРНК(иРНК), виды микроРНК
    • Принцип комплементарности
    • Генетический код: общее понятие
    • Направленность нуклеиновых кислот и белков: 3´ и 5´ концы, N и C конце
  • Структура генома
    • Упаковка ДНК: нуклеотидная цепь → хромосома
    • Строение и функция гистонов
    • Репарация ДНК: виды и механизмы
  • Генная экспрессия
    • Репликация ДНК
      • Механизм и стадии репликации: у прокариот и у эукариот
      • Виды репликации ДНК
      • Виды и механизм работы ферментов
      • Направления движения у ферментов и нуклеиновых кислот
    • Транскрипция
      • Механизм и стадии транскрипции: у прокариот и у эукариот
      • Виды транскрипции
      • Виды и механизм работы ферментов
      • Направления движения у ферментов и нуклеиновых кислот
      • Функции, механизм и важность процессинга РНК: полиаденилирование, кэпирование, редактирование
    • Трансляция
      • Механизм и стадии трансляции
      • Виды и механизм работы ферментов
      • Направления движения у ферментов и нуклеиновых кислот
    • Посттрансляционная модификация белков
      • Шапероны и шаперонины: роль в фолдинге белков
    • Механизмы регуляции генной экспрессии
  • Клеточный цикл
    • Фазы клеточного цикла: G1, S, G2, M, G0
    • Стадии митоза: профаза,(прометафаза), метафаза, анафаза, телофаза, цитокинез
    • Различия цитокинеза у растений и животных
    • Процесс мейоза: сравнение с митозом
    • Механизм апоптоза и некроза
    • Виды клеточной сигнализации
    • Основные сигнальные пути в клетке
  • Методы молекулярной биологии:
    • Секвенирование ДНК: по Сэнгеру и новое поколение
    • ПЦР. Основные этапы
    • Виды блоттинга
    • Клонирование растений и животных
    • Трансформация и трансфекция
    • Виды электрофореза
    • Виды хроматографии
    • Использование векторных организмов
    • ELISA метод

8. Этология

  • Основы поведения
    • Виды обучения: типичные примеры и их нейронная природа
      • Импринтинг
      • Фиксированная форма действия
      • Бихевиоризм
      • Инстинкты
    • Территориальное поведение
    • Выбор полового партнера и ухаживание
    • Родственный отбор и правило Гамильтона

Источники:

9. Статистика

  • Понимание и расчет основных понятий
    • Меры середины: мода, медиана, среднее арифметическое
    • Меры разброса данных: вариация, стандартное отклонение
    • Различия популяции и выборки
    • Понимание степеней свободы
  • Статистические тесты: цель, формула, применение
    • Хи-квадрат метод
    • T-критерий Стьюдента
    • Критерий Симпсона

10. Практика

После прочтения или же в процессе чтения этих книг ты можешь расширять свои знания по определенным сферам. Самым главным моментом в этом этапе является то, что ты должен практиковаться. Решай международные олимпиады и национальные олимпиады. Разбирай задачи, понимай и решай заново их уже на время.

  • Районные, областные олимпиады (лучше смотреть уже готовые с ответами для понимания того, что составители любят добавлять)
  • Республиканские олимпиады, начиная с 2012
  • Международные олимпиады (IBO), начиная 2012 года
  • Иностранные национальные олимпиады (они полезны для практики своих навыков решения задач различного типа)
    • Индийские олимпиады (INBO)
    • Американские олимпиады (USABO)
    • Всероссийские олимпиады (Всеросс)
  • Все эти олимпиады можно найти в Телеграм боте @kazolympbot и на сайте https://olympiads.bc-pf.org/

Ты должен уметь синтезировать свои знания в реальной жизни. Разбирай популярные статьи в научных журналах, попроситесь в лабораторию школы, чтобы делать практики олимпиад. Ты почувствуешь себя реальным ученым, когда начнешь все это. Ты должен наработать навыки по практике, потому что на международных олимпиадах тебе придется максимально точно и ускоренно выполнять практические задания. Разбирая статьи, ты начнешь мыслить как ученый. Плюс к этому, материалы со статей берут на олимпиады. Даже на сборах тренер будет тебя проверять на то, насколько ты будешь понимать данную статью, давая различные задания по ним.