Problems 2020

Задачи заочного этапа БиоТурнира 2020

1. Коммунальная квартира
Согласно принципу конкурентного исключения, два вида, потребляющие одинаковые ограниченные ресурсы, не могут сосуществовать; даже незначительное преимущество одного из видов приводит к исчезновению более слабого вида или к переходу его в другую экологическую нишу. Например, в поверхностных водах Мирового океана существует стабильное неожиданно большое количество видов микроскопических организмов, занимающих одинаковую экологическую нишу, что противоречит принципу конкурентного исключения. Данное явление было названо парадоксом планктона (Hutchinson, 1961). Объясните, почему принцип конкурентного исключения не действует в таких сообществах.

2. Рога и копыта
Предполагается, что препараты на основе гидролизатов гомогенатов хрящевой ткани крупно-рогатого скота обладают эффективностью при нарушении опорно-двигательного аппарата. При различных способах и условиях проведения гидролиза образуются разные продукты с разной усвояемостью и эффективностью. Исследуйте теоретически и, по возможности, экспериментально какие из продуктов гидролиза хрящевой ткани, являются ключевыми для проявления действия этих препаратов в отношении нарушений опорно-двигательного аппарата. Предложите механизм действия данных препаратов и оптимизируйте проведение гидролиза в направлении увеличения выхода выбранных ключевых продуктов.

3. Вспомнить всё
В фильме Вечное сияние чистого разума героям удалось уничтожить все воспоминания друг о друге. В реальной жизни такая возможность также была бы полезна, например, людям, пережившим психотравмирующее событие. Рассмотрите возможность и способы реализации такой процедуры.

Автор задачи — Коржова Виктория Валерьевна, PhD, Neurotar Ltd, Мюнхен, Германия

4. Cuisses de grenouille
На территории России обитают два близкородственных вида: Прудовые (Pelophylax lessonae) и Озерные лягушки (Pelophylax ridibundus). Для ряда регионов показано, что данные виды лягушек, отличаются в частности, по соотношению длин голени и бедра. Проведите морфометрические измерения соотношения длины голени и бедра лягушек, встречающихся в водоемах вашего региона. На основании полученных результатов сделайте выводы о соотношении прудовой и озерной лягушки в регионе исследования. Предположите какие особенности жизнедеятельности этих видов лягушек связаны с отличиями в строении задних конечностей.

Задачи очного этапа БиоТурнира 2020

1. Коммунальная квартира 

2. Рога и копыта

3. Вспомнить всё

4. Cuisses de grenouille

5. Придет серенький волчок.

Неполноценный сон – это «болезнь» современного мира. Многие люди, вне зависимости от возраста и состояния организма, просыпаются ночью по ряду причин. Эта проблема также актуальна для родителей с грудными детьми, которые часто просыпаются по ночам и находятся в состоянии бодрствования некоторое время. Проснувшись, люди, зачастую, включают источники искусственного освещения, после чего последующее засыпание затрудняется. Предложите способы, которые облегчат засыпание после ночного пробуждения.

Автор задачи – Борисова Мария Мансуровна, к.б.н., зав. лаборатории фотосинтетического электронного транспорта, Институт фундаментальных проблем биологии РАН – обособленное подразделение ФИЦ ПНЦБИ РАН

6. Горько! Горько!

Ферментативные гидролизаты белков обладают наивысшим индексом усвояемости, поэтому особо ценятся потребителями с проблемами пищеварения, а также привлекают внимание спортсменов. Потребление свободных аминокислот в пищу имеет низкую эффективность по сравнению с потреблением гидролизатов белка. Поэтому потребление белка в виде коротких пептидов является предпочтительной формой употребления в пищу.
Одно из ограничений широкого распространения гидролизатов на рынке это неприятный горький вкус пептидных смесей.
Выявите причины горького вкуса ферментативных гидролизатов белков и предложите способы снижения горечи на примере изолята белка сои. Предложенное решение не должно сводится к использованию вкусовых добавок, должно быть масштабируемым, приемлемым для пищевой промышленности и употребления при растительной диете.

Авторы задачи – Поздняков Н.В. (нс), Согорин Е.А. (внс), лаборатория прикладной энзимологии ФИЦ ПНЦБИ РАН

7. Солнце светит всем одинаково?

Биотопливо, получаемое из зеленых водорослей, в ближайшее время может стать экологически чистой альтернативой ископаемого топлива. Использование для получения биотоплива водорослей рода Chlorella является предпочтительным из-за их высокой продуктивности в фотобиореакторах. Ключевой проблемой является неравномерное распределение света в культуре внутри фотобиореактора, что делает фотосинтез неэффективным. Рентабельным будет размещение фотобиореакторов в странах с наибольшим количеством солнечных дней в году, однако высокий уровень освещенности приводит к тому, что поверхностные клетки, подвержены фотоингибированию, в то время как клетки, расположенные глубже, затемнены. Предложите варианты генетических модификаций данной микроводоросли, которые приведут к увеличению эффективности фотосинтеза в условиях высокой освещенности.

  • Эффективность фотосинтеза — доля световой энергии, преобразуемая организмами в химическую в процессе фотосинтеза.

8. Инструмент в себе

Тридцать лет назад было открыто явление белкового сплайсинга – автокатолитического процесса, в ходе которого внутренняя часть белка (интеин) пост-трансляционно вырезается из пептидной цепи, при этом фланкирующие интеин последовательности (экстеины) лигируются.
Свойства интеинов превратили их в уникальный инструмент для биотехнологии и протеомных исследований. Белковый сплайсинг уже применяется при очистке рекомбинантных белков, создании биосенсоров, для экспрессии и накопления в клетках прокариот токсичных для них белков.
На основании современных представлений о механизме белкового сплайсинга предложите новое применение интеиновых систем в биотехнологии.

Авторы задачи – Заяц Е.А. и Терешин М.Н., лаборатория Биофармацевтических технологий ИБХ РАН

* Все задачи подготовлены научно-методическим советом в составе: к.б.н. Ветошкина Д.В., к.б.н. Журикова Е.М., к.б.н. Согорин Е.А., Юдин С.В., председатель  Надеев А.Д.