การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 3 ข้อสอบภาคทฤษฎี การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 The 19th Thailand Biology Olympiad (19th TBO) วันที่ 10 – 13 พฤษภาคม 2565 ณ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 4 ข้อสอบภาคทฤษฎี ชุดที่1 (Part A) I. Cell Structure and Function 1. จากภาพโครงสร้างของยาต้าน COVID-19 ได้แก่ favipiravir (ภาพ A) และ molnupiravir (ภาพ B) ซึ่งยาทั้ง สองชนิดเมื่อถูกเมแทบอไลซ์จะอยู่ใน active form ซึ่งเป็น nucleoside analog ที่สามารถเลียนแบบ nucleotide ที่เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ genomic RNA ของไวรัส และภาพ C แสดงการเข้าคู่เบสของ ยาต้าน COVID-19 หลังจากถูกเมแทบอไลซ์และใช้ในการสังเคราะห์ RNA ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ยาทั้ง 2 ชนิดมีโครงสร้างที่คล้ายกับ nitrogenous base เป็นองค์ประกอบ 2. เมื่อยาทั้ง 2 ชนิดเข้าไปในเซลล์แล้วจะผ่านกระบวนการ phosphoribosylation เปลี่ยนให้มีโครงสร้าง คล้าย ribonucleoside triphosphate 3. molnupiravir มีส่วนของโครงสร้างที่คล้ายกับเบส C หรือ U เมื่ออยู่ในสาย RNA จึงเข้าคู่กับเบส G หรือ A ตามลำดับ 4. ยาทั้ง 2 ชนิดทำให้เกิด base substitution ใน RNA ของไวรัส ได้ genomic RNA ที่กลายไปจากเดิม จึง สามารถยับยั้งการสร้างอนุภาคไวรัสใหม่ ทำให้ไม่ก่ออาการของโรคที่รุนแรง
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 5 เฉลย 1. ถูก เพราะ ทั้ง favipiravir และ molnupiravir มีโครงสร้างเป็นวงที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบคล้าย nitrogenous base 2. ผิด เพราะ molnupiravir มีโครงสร้างที่คล้ายกับ ribose อยู่แล้ว จึงไม่ต้องเติมน้ำตาล ribose เข้าไปอีก 3. ถูก เพราะ ภาพ C แสดงการเข้าคู่เบสของ molnupiravir หลังจากถูกเมแทบอไลซ์และใช้ในการสังเคราะห์ RNA โดย active form ของ molnupiravir เป็น ribonucleotide analog ที่มีโครงสร้างคล้ายกับ cytidine เมื่อเอนไซม์ RNA-dependent RNA polymerase สังเคราะห์ genomic RNA ที่มี molnupiravir ซึ่งมีส่วนของโครงสร้างที่คล้ายกับทั้งเบส C และ U จึงสามารถเข้าคู่กับเบส G และ A ตามลำดับ 4. ถูก เพราะ ยาทั้ง 2 ชนิด เมื่อถูกเมแทบอไลซ์จะอยู่ใน active form ซึ่งเป็น nucleoside analog ทำให้เกิด base substitution เกิดการกลาย และยับยั้งการสร้างอนุภาคไวรัสใหม่ 2. จากภาพเซลล์ 3 ชนิด คือ A, B และ C ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. เซลล์ทั้ง 3 ชนิดปรากฏโครงสร้างที่ทำหน้าที่สร้าง ribosome 2. มีเซลล์ 1 ชนิดที่มีการจับของ kinetochore กับ microtubule 3. เซลล์ทั้ง 3 ชนิดนี้มี electron transport chain 4. ในเซลล์ C ปรากฏบริเวณที่มี homopolymer ของกลูโคส มากกว่า 1 ชนิด
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 6 เฉลย 1. ผิด เพราะ โครงสร้างที่ทำหน้าที่สร้าง ribosome คือ nucleolus โดย เซลล์ A กำลังแบ่งเซลล์ ไม่มี nucleolus เซลล์ B และ C มี nucleolus 2. ถูก เพราะ เซลล์ A กำลังแบ่งเซลล์แบบ mitosis ในระยะ anaphase โดยเป็นระยะที่ microtubule (องค์ประกอบของ spindle fiber) ยังจับอยู่บริเวณ kinetochore บนโครโมโซม 3. ถูก เพราะ เซลล์ทั้ง 3 ชนิดนี้ยังมีชีวิตซึ่งต้องมีกระบวนการหายใจระดับเซลล์ จึงมี electron transport chain 4. ถูก เพราะ เซลล์ C เป็นเซลล์พืช ปรากฏบริเวณที่มี homopolymer ของกลูโคส มากกว่า 1 ชนิด คือ เม็ด แป้งในคลอโรพลาสต์ และ เซลลูโลสในผนังเซลล์ 3. การศึกษาสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวชนิดหนึ่งซึ่งปกติมีรูปร่างคล้ายผลชมพู่ และคัดเลือก mutant ออกมา 2 สายพันธุ์ คือ mutant A และ mutant B ซึ่งสูญเสียความสามารถในการคงรูปร่างเซลล์ทำให้มีรูปร่างเป็นทรงกลม การศึกษาเพิ่มเติมทำให้ทราบว่า mutant A มีความผิดปกติที่โปรตีน A และ mutant B มีความผิดปกติที่ โปรตีน B จากการทดลองแยกส่วนเอาเยื่อหุ้มเซลล์ออกจากไซโทพลาซึม จากนั้นนำส่วนเยื่อหุ้มเซลล์ (membrane fraction) ไปล้างด้วยสารละลายยูเรียแล้วนำไปปั่นเหวี่ยง ซึ่งทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ตกตะกอนที่ก้น หลอด แต่โปรตีนที่ถูกชะล้างออกมาจากเยื่อหุ้มเซลล์จะละลายอยู่ในส่วนใส (supernatant) โดยเปรียบเทียบ กันระหว่างเซลล์ปกติกับเซลล์ mutant ทั้ง 2 สายพันธุ์ ว่าพบโปรตีน A และ/หรือ โปรตีน B หรือไม่ ได้ผลดัง ตาราง การแยกส่วนครั้งแรก หลังจากล้างด้วยสารละลายยูเรียแล้วปั่น เหวี่ยง ส่วนเยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนไซโทซอล เยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนใส (supernatant) เซลล์ปกติ พบทั้งโปรตีน A และ B – พบเฉพาะโปรตีน A พบเฉพาะโปรตีน B mutant A พบเฉพาะโปรตีน A พบเฉพาะโปรตีน B พบเฉพาะโปรตีน A – mutant B พบเฉพาะโปรตีน A พบเฉพาะโปรตีน B พบเฉพาะโปรตีน A – เครื่องหมาย – หมายถึง ไม่พบทั้งโปรตีน A และโปรตีน B ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. โปรตีน A เป็นโปรตีนที่ฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ (integral membrane protein) 2. โปรตีน B เป็นโปรตีนที่เกาะอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ด้านใน (peripheral membrane protein) 3. ความผิดปกติของโปรตีน A ใน mutant A ทำให้โปรตีน B ไม่สามารถยึดเกาะอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ได้ 4. ความผิดปกติของโปรตีน B ใน mutant B ทำให้โปรตีน B ไม่สามารถยึดเกาะกับโปรตีน A ได้
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 7 เฉลย เนื่องจากการคงรูปร่างเซลล์แบบต่าง ๆ นั้นเกิดจากการทำงานยึดเหนี่ยวกันระหว่างโปรตีนที่ฝังตัวอยู่ในเยื่อ หุ้มเซลล์กับโปรตีนที่อยู่ภายในเซลล์ ซึ่งรวมทั้งโปรตีนที่เป็น cytoskeleton ด้วย แต่เมื่อโปรตีนเหล่านี้สูญเสียการ ยึดเกาะกันจะทำให้รูปร่างของเซลล์เป็นทรงกลม 1. ถูก เพราะ ผลการทดลองจากเซลล์ปกติทำให้ทราบว่าโปรตีน A จะต้องฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจากแม้ ล้างด้วยสารละลายยูเรียก็ไม่สามารถทำให้โปรตีน A หลุดออกจากเยื่อหุ้มเซลล์ได้ 2. ถูก เพราะ โปรตีน B ถูกล้างออกได้ด้วยสารละลายยูเรีย แสดงว่าโปรตีน B ไม่ได้ฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ น่าจะเกาะอยู่กับโปรตีนอื่นซึ่งฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ 3. ถูก เพราะ ใน mutant A (ซึ่งมีความผิดปกติที่โปรตีน A) นั้น พบว่าโปรตีน B หลุดไปอยู่ในส่วนของไซโท ซอลตั้งแต่แรก แสดงว่าโปรตีน A ที่ผิดปกติสูญเสียความสามารถจับกับโปรตีน B ทำให้โปรตีน B ไม่สามารถ ยึดเกาะอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ได้ 4. ถูก เพราะ ใน mutant B (ซึ่งมีความผิดปกติที่โปรตีน B) นั้น พบว่าโปรตีน B หลุดไปอยู่ในส่วนของไซโท ซอลตั้งแต่แรก แสดงว่าโปรตีน B ที่ผิดปกติสูญเสียความสามารถในการยึดเกาะกับโปรตีน A ทำให้มันไม่ สามารถยึดเกาะอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ได้ 4. จากภาพ succinylcholine เป็นสารเคมีที่มีโครงสร้างคล้ายกับ acetylcholine มาก เมื่อ succinylcholine จับกับ acetylcholine receptor จะส่งผลให้เกิดการเปิดของโปรตีนลำเลียง ซึ่งในกล้ามเนื้อโครงร่างปกติเมื่อ acetylcholine จับกับ receptor แล้วจะหลุดจาก receptor และถูกสลายอย่างรวดเร็วด้วยเอนไซม์บางชนิด แต่ succinylcholine จะไม่ถูกสลายด้วยเอนไซม์นี้ทำให้กล้ามเนื้อไม่เกิด repolarization จึงรักษา membrane potential ให้สูงกว่า threshold ได้นานขึ้น
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 8 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. เมื่อให้ succinylcholine กับกล้ามเนื้อโครงร่างจะทำให้เกิด depolarization 2. ขณะที่ receptor อยู่ในสภาพ depolarized จากผลของ succinylcholine ถ้ามี acetylcholine เข้ามา จับจะทำให้เกิด depolarization เพิ่มขึ้นอีก 3. การให้ succinylcholine กับกล้ามเนื้อโครงร่างส่งผลนานกว่า acetylcholine เนื่องจาก acetylcholinesterase ไม่สามารถสลาย succinylcholine ได้ 4. Succinylcholine สามารถใช้เป็นยาระงับความรู้สึก (anesthesia) ได้ เฉลย 1. ถูก เพราะ เมื่อ succinylcholine จับกับ nicotinic acetylcholine receptor จะส่งผลให้เกิดการเปิดของ monovalent cation channel ของ receptor และเกิด depolarization ของ motor end-plate 2. ผิด เพราะ กล้ามเนื้อไม่เกิด repolarization เมื่อ acetylcholine เข้ามาจับ receptor ที่อยู่ในสภาพ depolarized จะไม่สามารถเกิด depolarization ได้อีก 3. ถูก เพราะ acetylcholinesterase เป็นเอนไซม์ที่เร่งการสลาย acetylcholine พบที่ neuromuscular junction ทำหน้าที่ทำให้การส่งกระแสประสาทบริเวณ synapse สิ้นสุด ซึ่ง succinylcholine จะไม่ถูก สลายด้วยเอนไซม์นี้ 4. ถูก เพราะ จากกลไกของ succinylcholine ข้างต้น เมื่อแคลเซียมกลับเข้าสู่ sarcoplasmic reticulum กล้ามเนื้อจะคลายตัว และเกิด paralysis ของกล้ามเนื้อบริเวณนั้น succinylcholine จึงสามารถใช้เป็นยา ระงับความรู้สึก (anesthesia) ได้
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 9 5. จากภาพกระบวนการเมแทบอลิซึมที่เกิดขึ้นในพืชดอกทั่วไป ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. สาร C และสาร D ที่ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ (reducing agent) ในกระบวนการ จ 2. กระบวนการ ค เกิดขึ้นที่ thylakoid lumen ขณะที่กระบวนการ ง เกิดขึ้นที่ mitochondrial matrix 3. การย้ายหมู่ฟอสเฟตจากสารตั้งต้นหนึ่งไปให้ ADP เพื่อสร้าง ATP พบได้ทั้งในกระบวนการ ก และ จ 4. สิ่งที่เหมือนกันของกระบวนการ ก และ ข คือ การมีเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาดังภาพ เฉลย 1. ถูก เพราะ สาร D คือ NADH ที่ได้จากวิถี glycolysis (กระบวนการ ข) และ Krebs’ cycle (กระบวนการ ง) ส่วนสาร C คือ FADH2 ที่ได้จากวิถี Krebs’ cycle (กระบวนการ ง) ทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ (reducing agent) ในกระบวนการ electron transport chain (กระบวนการ จ) 2. ผิด เพราะ กระบวนการ ค คือ Calvin cycle ซึ่งเกิดที่ stroma ของ chloroplast 3. ผิด เพราะ กระบวนการ ก และ จ มีการสร้าง ATP โดยใช้กระบวนการ chemiosmosis ที่อาศัย proton motive force เป็นแหล่งพลังงานที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ATP synthase 4. ถูก เพราะ ภาพด้านบนแสดงปฏิกิริยารีด็อกซ์ ซึ่งพบในกระบวนการ ก หรือ light reaction ที่พบ ferredoxin NADP+ reductase เร่งปฏิกิริยารีด็อกซ์ และพบในกระบวนการ ข หรือ glycolysis ที่พบ glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase เร่งปฏิกิริยารีด็อกซ์
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 10 6. แบคทีเรีย Helicobacter pylori มี chemoreceptor ทำให้เกิด chemotaxis จากการศึกษาบทบาทของยีน TlpC ใน chemotaxis ของ H. pyloriต่อ lactate โดยใช้ H. pyloriสายพันธุ์ดั้งเดิม (WT) และสายพันธุ์กลาย ซึ่งขาดยีน TlpC (∆TlpC) ทดสอบการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของแบคทีเรียในเวลา 3 วินาที เมื่อได้รับสาร ต่าง ๆ เปรียบเทียบกับเมื่อไม่ได้รับสาร (untreated) หรือมี 10 mM HCl เป็นสารขับไล่ (repellent) และ 50 M dipyridyl เป็นสารดึงดูด (attractant) ได้ผลการทดลองดังภาพ โดย n.s. = ไม่แตกต่างทางสถิติ และ , = แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.05 และ p < 0.01 ตามลำดับ) ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ในภาวะปกติที่ไม่ได้รับการกระตุ้นจากสารเคมี (untreated) H. pyloriสายพันธุ์WTและ สายพันธุ์ ∆TlpC มีการเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ 2. H. pylori สายพันธุ์ WT มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่น้อยลงใน 0.1 mM lactate แสดงว่า H. pylori สายพันธุ์ WT ถูกดึงดูดเข้าหา lactate 3. ใน H. pylori สายพันธุ์ ∆TlpC พบว่ายังคงตอบสนองต่อ dipyridyl แต่สูญเสียการตอบสนองต่อ HCl 4. จากการทดลองสรุปได้ว่ายีน TlpC มีความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของ H. pylori เข้าหา lactate เฉลย 1. ผิด เพราะ แท่งกราฟสีดำ ไม่แตกต่างทางสถิติ (n.s.) 2. ถูก เพราะ H. pylori มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางน้อยเช่นเดียวกับ 50 M dipyridyl ซึ่งเป็นสารดึงดูด (attractant) แสดงว่า H. pylori เคลื่อนที่เข้าหา lactate 3. ถูก เพราะ ใน H. pylori สายพันธุ์ ∆TlpC พบว่ายังคงตอบสนองต่อ dipyridyl () แต่สูญเสียการ ตอบสนองต่อ HCl (n.s) 4. ถูก เพราะ H. pylori สายพันธุ์ ∆TlpC ไม่ถูกดึงดูดเข้าหา lactate เหมือน WT แสดงว่ายีน TlpC มี ความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของ H. pylori เข้าหา lactate Reference: DOI:10.1038/s41598-017-14372-2
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 11 7. จากภาพความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์และความเข้มข้นของ substrate ในภาวะที่ ไม่มี inhibitor (เส้นทึบ) และมี inhibitor (เส้นประ) โดยแสดงผลของ inhibitor 3 แบบ ได้แก่ แบบ competitive แบบ non-competitive และแบบ allosteric (allosteric inhibitor จับกับบริเวณที่ไม่ใช่ active site ส่งผลให้เอนไซม์ต้องการ substrate เข้มข้นสูงขึ้นในการเปลี่ยนเอนไซม์ให้อยู่ในรูป active form แต่เมื่อ substrate มีความเข้มข้นสูงพอก็จะส่งเสริมการเกิด active form ได้เหมือนกับเมื่อไม่มี inhibitor) Substrate Concentration ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. Allosteric inhibitor สอดคล้องกับกราฟหมายเลข 1 2. การเพิ่มขึ้นของ inhibitor ที่สอดคล้องกับความสัมพันธ์หมายเลข 2 จะทำให้ enzyme-substrate affinity ลดลง 3. Inhibitor ที่สอดคล้องกับความสัมพันธ์หมายเลข 3 จับกับ enzyme ในบริเวณที่ไม่ใช่ active site 4. ในภาวะที่มี inhibitor แบบหมายเลข 3 การเพิ่มปริมาณ substrate จะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาของ เอนไซม์เพิ่มสูงขึ้นจนเท่ากับภาวะที่ไม่มี inhibitor ได้ 1 2 3 Reaction Rate
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 12 เฉลย 1. ถูก เพราะ allosteric inhibitor ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โดยจับกับบริเวณอื่นที่ไม่ใช่ active site และ ส่งเสริมการจับแบบ cooperative ของ inhibitor โมเลกุลอื่นกับบริเวณจับของอีก subunit ของเอนไซม์ ทำให้ต้องการความเข้มข้นของ substrate สูงขึ้นเพื่อเปลี่ยนเอนไซม์ให้อยู่ในรูป active form ได้ และเมื่อ ถึงความเข้มข้นนั้นก็จะเกิดการจับของ substrate แบบ cooperative ได้เหมือนกับเมื่อไม่มี inhibitor ทำ ให้ได้ค่า Vmax เหมือนเดิม แต่ค่า Km เพิ่มขึ้น สอดคล้องกับภาพหมายเลข 1 2. ผิด เพราะ ภาพหมายเลข 2 แสดงรูปแบบความสัมพันธ์ในสภาวะที่มีและไม่มี non-competitive inhibitor โดย non-competitive inhibitor จะไม่ส่งผลต่อ enzyme-substrate affinity 3. ผิด เพราะ competitive inhibitor มีโครงสร้างคล้ายกับโมเลกุลของ substrate จะจับกับเอนไซม์ที่ ตำแหน่ง active site ของเอนไซม์และขัดขวางการจับของ substrate 4. ถูก เพราะ การเพิ่มปริมาณ substrate จะช่วยให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาในภาวะที่มี competitive inhibitor ของเอนไซม์สูงขึ้นจนเท่ากับภาวะที่ไม่มี inhibitor ได้ (แบบหมายเลข 3) 8. ปัจจุบันมีการศึกษาเพปไทด์ต้านจุลินทรีย์เป็นจำนวนมาก ซึ่งได้มาจากแหล่งต่าง ๆ โดยสมบัติของเพปไทด์ต้าน จุลินทรีย์ส่วนใหญ่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 1-2 กิโลดาลตัน ประกอบด้วยหมู่ของกรดแอมิโนที่มีประจุบวก กลไกการทำงานของเพปไทด์เริ่มจากการดึงดูดกันระหว่างขั้วของเพปไทด์กับพื้นผิวของเซลล์แบคทีเรีย เมื่อ เพปไทด์เคลื่อนผ่านผนังเซลล์ จะเข้ามาทำปฏิกิริยากับเยื่อหุ้มเซลล์ กลไกการทำงานของเพปไทด์แสดงดังภาพ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. จากภาพเพปไทด์ต้านจุลินทรีย์นี้มีผลยับยั้งเชื้อแบคทีเรียแกรมบวก 2. เพปไทด์ต้านจุลินทรีย์ควรมีลำดับ sequence ประกอบด้วยกรดแอมิโน Glu เป็นหลัก 3. ที่ตำแหน่ง A เพปไทด์ต้านจุลินทรีย์เกาะกับ outer membrane ได้โดยจับกับประจุลบของ lipopolysaccharide (LPS) 4. ที่ตำแหน่ง D โครงสร้างของเพปไทด์ต้านจุลินทรีย์เป็นแบบ amphipathic
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 13 เฉลย 1. ผิด เพราะ จากภาพเป็นโครงสร้างของแบคทีเรียแกรมลบ สังเกตจากโครงสร้าง outer membrane และ lipopolysaccharide (LPS) 2. ผิด เพราะ เพปไทด์ต้านจุลินทรีย์ควรมีลำดับ sequence ประกอบด้วยกรดแอมิโนที่มีประจุบวกเป็นส่วน ใหญ่เพื่อให้สามารถจับ outer membrane ได้ แต่ Glu เป็นกรดแอมิโนที่มีประจุลบ 3. ถูก เพราะ เพปไทด์ต้านจุลินทรีย์ประกอบด้วยกรดแอมิโนที่มีประจุบวกซึ่งจับกับประจุลบของฟอสเฟตของ lipopolysaccharide ของ outer membrane 4. ถูก เพราะ ที่ตำแหน่ง D โครงสร้างของเพปไทด์ต้านจุลินทรีย์เป็นแบบ amphipathic โครงสร้างต้อง ประกอบด้วยที่ไม่ชอบน้ำกับชอบน้ำ เพื่อให้สามารถแทรกตัวหรือจับกับ phospholipid ได้ 9. นักวิจัยสามารถชักนำเซลล์ต้นกำเนิดตัวอ่อนของคน (embryonic stem cell) ให้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดของเซลล์ ประสาท (neural stem cell) ได้สำเร็จโดยอาศัย medium ที่มี Noggin และ SB-431542 ดังภาพที่ 1 โดยสาร ทั้งสองชนิดนี้มีผลต่อการส่งสัญญาณภายในเซลล์ดังนี้ o Noggin ยับยั้ง BMP signaling (ภาพที่ 2 ด้านซ้าย) o SB-431542 ยับยั้ง TGFβ signaling (ภาพที่ 2 ด้านขวา) ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. BMP receptor และ TGFβ receptor ด้าน cytoplasmic domain มีสมบัติเป็น phosphatase 2. Smad1-Smad4 และ Smad2-Smad4 อาจทำหน้าที่เป็น transcription factor 3. ถ้ามี Smad1-Smad4 เข้าไปใน nucleus จำนวนมากจะทำให้เกิด neural stem cell มากขึ้น 4. ถ้าทำให้ Smad1 และ Smad2 ไม่จับกับ Smad4 จะทำให้เกิด neural stem cell น้อยลง
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 14 เฉลย 1. ผิด เพราะ BMP receptor และ TGFβ receptor ด้าน cytoplasmic domain เติมหมู่ฟอสเฟตให้กับ Smad1 และ Smad2 ตามลำดับ จึงมีสมบัติเป็น kinase (BMP receptor และ TGFβ receptor เป็น ประเภทหนึ่งของ serine-threonine kinase receptor) 2. ถูก เพราะ Smad1-Smad4 และ Smad2-Smad4 เคลื่อนเข้าสู่นิวเคลียสและจับกับสาย DNA อาจทำ หน้าที่เป็น transcription factor 3. ผิด เพราะ Noggin ยับยั้ง BMP signaling และ SB-431542 ยับยั้ง TGFβ signaling ดังนั้นสารทั้งสองจึง ยับยั้งการเข้าสู่ nucleus ของ Smad1-Smad4 ซึ่งการยับยั้งนี้ชักนำให้ embryonic stem cells เปลี่ยนแปลงเป็น neural stem cells ดังนั้นถ้ามี Smad1-Smad4 เข้าไปใน nucleus จำนวนมากจะทำ ให้เกิด neural stem cell น้อยลง 4. ผิด เพราะ ถ้าทำให้ Smad1 และ Smad2 ไม่จับกับ Smad4 จะทำให้ไม่เกิด Smad1-Smad4 และ Smad2-Smad4 ที่เข้าสู่นิวเคลียส ดังนั้นจึงเกิดการชักนำให้ embryonic stem cells เปลี่ยนแปลงเป็น neural stem cells เพิ่มขึ้น 10. Tritiated thymidine (3H-TdR) คือ เบสไทมีนที่ติดฉลากด้วยสารกัมมันตรังสี เซลล์สามารถนำ 3H-TdR ไปใช้ ในกระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ และสามารถตรวจสอบหาสัญญาณกัมมันตภาพรังสีบนโครโมโซมได้ ทดลองเลี้ยงเพิ่มจำนวนเซลล์ลิมโฟไซต์ในอาหารปกติที่ไม่มี 3H-TdR ได้เซลล์รุ่นเริ่มต้น จากนั้นย้ายเซลล์รุ่น เริ่มต้นไปเลี้ยงในอาหารที่มี 3H-TdR ปล่อยให้เซลล์แบ่งตัว 1 รอบ ได้เซลล์รุ่นที่ 1 จากนั้นย้ายเซลล์รุ่นที่ 1 ไป เลี้ยงในอาหารปกติที่ไม่มี 3H-TdR ปล่อยให้เซลล์แบ่งตัว 1 รอบ ได้เซลล์รุ่นที่ 2 ดังภาพ จากนั้นย้ายเซลล์รุ่นที่ 2 กลับไปเลี้ยงในอาหารที่มี 3H-TdR อีกครั้ง ปล่อยให้เซลล์แบ่งตัว 1 รอบ ได้เซลล์รุ่นที่ 3
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 15 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ในดีเอ็นเอ 1 โมเลกุล ของโครโมโซมรุ่นที่ 1 มี 3H-TdR เป็นส่วนประกอบอยู่ในพอลินิวคลีโอไทด์ทั้งสองสาย 2. ถ้านำโครโมโซมรุ่นที่ 2 มาสกัดแยกสายพอลินิวคลีโอไทด์ จะสามารถวัดปริมาณสายพอลินิวคลีโอไทด์ที่มี 3H-TdR กับสายพอลินิวคลีโอไทด์ที่ไม่มี 3H-TdR ได้ในสัดส่วน 1 ต่อ 1 3. ในโครโมโซมรุ่นที่ 2 โครมาทิดข้างที่ไม่มี 3H-TdR ในความเป็นจริงแล้วมีโอกาสที่โครมาทิดข้างดังกล่าวจะ สามารถพบ 3H-TdR เป็นองค์ประกอบในบางบริเวณได้เช่นกันหากเกิด sister chromatid exchange 4. ในโครโมโซมรุ่นที่ 3 จะพบสัญญาณของ 3H-TdR บนทุกโครมาทิดของทุกโครโมโซม เฉลย 1. ผิด เพราะ กระบวนการสังเคราะห์ดีเอ็นเอเป็นแบบ semi-conservative ดังนั้นในดีเอ็นเอ 1 โมเลกุล ของ โครโมโซมรุ่นที่ 1 จะมี 3H-TdR เป็นส่วนประกอบอยู่ในพอลินิวคลีโอไทด์เพียงสายเดียว 2. ผิด เพราะ ถ้านำโครโมโซมรุ่นที่ 2 มาสกัดแยกสายพอลินิวคลีโอไทด์ จะสามารถวัดปริมาณสายพอลินิวคลี โอไทด์ที่มี 3H-TdR กับสายพอลินิวคลีโอไทด์ที่ไม่มี 3H-TdR ได้ในสัดส่วน 1 ต่อ 3 3. ถูก เพราะ การเกิดเหตุการณ์แลกเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างโครมาทิดของโครโมโซมเดียวกัน (sister chromatid exchange) จะทำให้สามารถพบสัญญาณของ 3H-TdR ในบางบริเวณของโครมาทิดอีกข้างได้ อย่างไรก็ตาม เหตุการณ์แลกเปลี่ยนชิ้นส่วนระหว่างโครมาทิดของโครโมโซมเดียวกันเกิดขึ้นได้น้อยใน 1 รอบของการแบ่งเซลล์ และเกิดขึ้นในรูปแบบสุ่มกับบางโครโมโซม 4. ถูก เพราะ เซลล์ในรุ่นที่ 3 เลี้ยงในอาหารที่มี 3H-TdR ดังนั้นพอลินิวคลีโอไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จึงมี 3HTdR เป็นส่วนประกอบซึ่งจะพบบนทุกโครมาทิด II. Plant Physiology and Anatomy 11. จากภาพ แสดงการบานของดอกไม้ชนิด A และ B ซึ่งทดลองปลูกในภาวะที่ให้แสงสลับกับความมืดตามรอบวัน เป็นเวลา 48 ชั่วโมง แล้วให้ได้รับแสงคงที่ (constant light) ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 48-96 โดยแกน Y แสดง Biological marker ค่าสูงแสดงการบานของดอก และค่าต่ำแสดงการหุบของดอก
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 16 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. การบานของดอกไม้ A ควบคุมด้วย biological clock 2. การบานของดอกไม้ B ควบคุมด้วยแสงโดยตรง 3. ถ้าปรับการทดลองนี้โดยให้ความมืดในชั่วโมงที่ 48-96 แทนการให้แสงคงที่ หลังชั่วโมงที่ 50 ดอกไม้ A และ B จะไม่บาน 4. ถ้านำต้นจามจุรีมาทดลองในภาวะเดียวกันนี้ แล้วติดตามการเคลื่อนไหวของใบจามจุรี จะพบรูปแบบการเคลื่อนไหวของใบเหมือนกับการบานของดอกไม้ B เฉลย 1. ผิด เพราะ การบานของดอกไม้ A เมื่ออยู่ในภาวะที่มีแสงคงที่ ไม่เกิดการบานและการหุบของดอกตามรอบเวลา จึงแสดงว่าไม่ถูกควบคุมด้วย biological clock 2. ผิด เพราะ ดอกไม้ B ยังคงมีการบานและหุบตามรอบเวลาเหมือนเดิมแม้จะได้รับแสงคงที่ ซึ่งแสดงถึงลักษณะดังกล่าวเป็นไปตาม biological clock 3. ผิด เพราะ เมื่อให้ความมืดในชั่วโมงที่ 48-96 จะพบว่าดอกไม้ A ไม่บาน ส่วนดอกไม้ B ยังคงมีการบานและหุบตามรอบเวลาเดิม เนื่องจากการบานของดอกไม้ A เป็นการตอบสนองต่อแสง ซึ่งถ้าไม่มีแสงดอกไม้ A จะไม่บาน ส่วนการบานของดอกไม้ B ซึ่งควบคุมด้วย biological clock การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมให้ได้รับแสงคงที่หรือความมืดคงที่จะไม่มีผลต่อการบานและการหุบตามร อบเวลาที่ดำเนินอยู่ 4. ถูก เพราะ การเคลื่อนไหวของใบจามจุรีตามรอบวันแบบ sleep movement เป็นการเคลื่อนไหวตาม biological clock ดังนั้นรูปแบบการเคลื่อนไหวจะเหมือนกับการบานของดอกไม้ B และต่างจากดอกไม้ A ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อแสง
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 17 12. จากภาพแสดงโครงสร้างใบของพืชในสกุลหม้อข้าวหม้อแกงลิง (Nepenthes) 2 ชนิด คือ Nepenthes aristolochioides (ภาพ A และ C) และ N. mirabilis (ภาพ B และ D) โดยแสดง transverse section ของใบ (ภาพ A และ B) และ ผิวใบด้านล่าง (lower epidermis) (ภาพ C และ D) (ดูภาพประกอบในกระดาษทด) *Stomatal index = (จำนวนปากใบ/พื้นที่ใบ) / (จำนวนปากใบ/พื้นที่ใบ + จำนวนเซลล์ผิว/พื้นที่ใบ) x 100 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. N. aristolochioides มี hypodermis ในขณะที่ N. mirabilis มีเฉพาะ epidermis 2. N. aristolochioides มีใบหนากว่า N. mirabilis 3. Stomatal index ของ N. mirabilis มีค่าประมาณ 4 เท่าของ stomatal index ของ N. aristolochioides 4. N. aristolochioides จะปรับตัวเข้ากับภาวะแล้งที่แสงแดดจัดได้ดีกว่า N. mirabilis
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 18 เฉลย 1. ผิด เพราะ ทั้ง N. aristolochioides และ N. mirabilis มีhypodermis แต่ hypodermis ของ N. aristolochioides มีจำนวนชั้นมากกว่า และเซลล์มีขนาดใหญ่กว่า N. mirabilis 2. ถูก เพราะ จากภาพของ transverse section ที่มี scale ขนาดเท่ากัน แสดงถึงความหนาของใบ N. aristolochioides มากกว่า N. mirabilis 3. ผิด เพราะ N. aristolochioides มี stomatal index เท่ากับ 0.1 ในขณะที่ N. mirabilis มี stomatal index เท่ากับ 0.2 ดังนั้น stomatal index ของ N. Mirabilis มีค่าประมาณ 2 เท่าของ stomal index ของ N. aristolochioides 4. ถูก เพราะ N. aristolochioides มี stomatal density (จำนวนปากใบ / พื้นที่ใบ) ต่ำกว่า และมีชั้น hypodermis หนากว่า N. mirabilis จึงน่าจะสามารถปรับตัวต่อความแล้งและความเข้มแสงสูงได้ดีกว่า N. mirabilis 13. จากการศึกษาการควบคุมโครงสร้างของดอก Arabidopsis thaliana ให้เกิดเป็นองค์ประกอบของดอก ได้แก่ กลีบเลี้ยง (sepal) กลีบดอก (petal) เกสรเพศผู้ (stamen) และเกสรเพศเมีย (carpel) เกิดจากการทำงานของ transcription factor ที่มีการแสดงออกที่วงต่าง ๆ ตาม ABC model (แบบที่ 1) และทำให้เกิดการสร้างส่วนต่าง ๆ ของดอกไม้ ดังภาพ ต่อมาพบว่าดอกไม้ที่มีองค์ประกอบไม่เหมือน Arabidopsis thaliana ก็ยังคงมีการควบคุมการสร้างองค์ประกอบของดอกด้วยยีนในกลุ่ม ABC เช่นกัน แต่มีชั้นของการแสดงออกที่แตกต่างออกไป ดัง model แบบที่ 2 และ 3
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 19 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ดอกทิวลิปซึ่งมีกลีบเลี้ยงคล้ายกลีบดอก มีการแสดงออกของ ABC model แบบที่ 2 2. ดอกกุหลาบที่มีขายในท้องตลาดทั่วไปที่มีกลีบดอกหลายชั้นมีการแสดงออกของ ABC model แบบที่ 3 3. disc flower ของดอกไม้วงศ์ทานตะวัน ซึ่งเป็นดอกสมบูรณ์เพศ มีการแสดงออกของยีนกลุ่ม B และ C 4. ใน Gymnosperm พบว่ายีนกลุ่มนี้ยังคงทำหน้าที่ควบคุมโครงสร้างสืบพันธุ์ โครงสร้างสืบพันธุ์ของสนเป็นแบบแยกเพศ ดังนั้น ใน male cone ไม่ควรมีการแสดงออกของยีนกลุ่ม B เฉลย 1. ผิด เพราะ ชั้นกลีบเลี้ยงเกิดจากการแสดงออกของยีนกลุ่ม A เท่านั้น ซึ่งใน ABC model แบบที่ 2 ยังคงมีชั้นที่ยีนกลุ่ม A แสดงออกเพียงกลุ่มเดียวอยู่ จึงแสดงว่า ยังคงมีชั้นกลีบเลี้ยง ดอกทิวลิปมีการแสดงออกของ ABC model เป็นแบบ model ที่ 3 ที่ไม่มีการแสดงออกของยีนกลุ่ม A แบบเดี่ยว ๆ 2. ผิด เพราะ ดอกกุหลาบเป็นดอกที่มีกลีบเลี้ยง จึงต้องยังคงมีชั้นที่มีการแสดงออกของยีนกลุ่ม A แบบเดี่ยว ๆอยู่ โดยไม่ซ้อนทับกับ B ส่วนกลีบดอกหลายชั้นมาจากการที่มีการแสดงออกของ A และ B พร้อมกันมากชั้นขึ้นทำให้เกิดกลีบดอกหลายชั้น 3. ถูก เพราะ การสร้างชั้น stamen และ pistil มาจากการควบคุมด้วยยีนกลุ่ม B และ C ดังนั้นในดอกสมบูรณ์เพศจะมีการแสดงออกของยีนกลุ่ม B และ C แม้ว่า disc flower จะมีการลดรูปของกลีบเลี้ยง ยีนกลุ่ม B และ C ยังคงมีการควบคุมการสร้าง stamen และ pistil 4. ผิด เพราะ การเกิดโครงสร้างการสืบพันธุ์เพศผู้มาจากการแสดงออกร่วมระหว่างยีนกลุ่ม B และ C ดังนั้นใน male cone ต้องมีการแสดงออกของยีนกลุ่ม B และ C Reference: Irish, V. (2017). The ABC model of floral development. Current Biology, 27(17), R887-R890. doi:10.1016/j.cub.2017.03.045 14. การทดลองรูปแบบการให้น้ำต้นข้าวโพดที่ปลูกในกระถางที่มีการแบ่งครึ่งด้วยแผ่นพลาสติก โดยต่อท่อมาจากถังเก็บน้ำไปยัง dripper ที่กระถาง พืชในแต่ละชุดการทดลองจะได้รับน้ำด้วยระบบน้ำหยด กระถางละ 2 ท่อ โดยควบคุมอัตราการไหลของน้ำที่ dripper ให้เท่ากัน และควบคุมให้แต่ละกระถางมีปริมาณน้ำในดินเท่ากัน ประมาณ 80% ของปริมาณน้ำสูงสุดที่ดินจะอุ้มน้ำไว้ได้ในการทดลองมีการรดน้ำทุกวัน วันละ 1 ครั้ง มีชุดการทดลอง 2 ชุดที่มีรูปแบบการให้น้ำแตกต่างกัน ชุดการทดลองที่ 1 ให้น้ำทั้งสองด้านของกระถางพร้อมกัน ชุดการทดลองที่ 2 ให้น้ำทีละด้าน โดยสลับไปให้น้ำอีกด้านหนึ่งในการรดน้ำครั้งถัดไป ได้ผลการทดลองดังภาพ
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 20 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ดินในด้านที่ไม่ได้รดน้ำ จะมี water potential ต่ำกว่าดินในด้านที่รดน้ำ 2. พืชในชุดการทดลองที่ 2 มีการสร้างฮอร์โมน ABA จากราก มากกว่าพืชในชุดการทดลองที่ 1 3. พืชในชุดการทดลองที่ 2 ใบพืชที่อยู่ทางด้านที่ไม่ได้รดน้ำ จะมีการหรี่ปากใบมากกว่าใบพืชที่อยู่ทางด้านที่รดน้ำ 4. เมื่อสิ้นสุดการทดลอง มวลชีวภาพของทั้งสองชุดการทดลองเท่ากัน แสดงว่า ชุดการทดลองที่ 2 มีประสิทธิภาพการใช้น้ำ (water use efficiency) สูงกว่าชุดการทดลองที่ 1 เฉลย 1. ถูก เพราะ อนุภาคดินจะยึดโมเลกุลของน้ำไว้ โดยดินแห้งจะมีค่า matric potential ต่ำมาก ทำให้ water potential ของน้ำในดินด้านที่ไม่ได้รดน้ำต่ำกว่าดินด้านที่รดน้ำ 2. ถูก เพราะ รากพืชในชุดการทดลองที่ 2 ด้านที่ไม่ได้รดน้ำ จะได้รับความเครียดจากการขาดน้ำ จึงมีการสร้างฮอร์โมน abscisic acid (ABA) มากกว่าพืชในชุดการทดลองที่ 1 ซึ่งได้รับน้ำเพียงพอและสม่ำเสมอ 3. ผิด เพราะ ฮอร์โมน ABA ซึ่งสร้างจากราก จะส่งมากระตุ้นการปิดปากใบของพืช โดยมีผลทั้งต้น ไม่ได้แตกต่างกันระหว่างด้านที่ไม่ได้รดน้ำและด้านที่รดน้ำ 4. ถูก เพราะ การให้น้ำแบบสลับในชุดการทดลองที่ 2 เป็นการกระตุ้นให้พืชเกิดความเครียดจากการขาดน้ำเล็กน้อย ซึ่งกระตุ้นให้พืชสร้างฮอร์โมน ABA และหรี่ปากใบ จึงมีการสูญเสียน้ำจากการคายน้ำลดลง และมีประสิทธิภาพการใช้น้ำสูงกว่า การให้น้ำแบบชุดการทดลองที่ 1
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 21 15. การทดลองปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช 3 ชนิด ได้ผลการทดลองดังภาพ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. CO2 compensation point ของพืช A มีค่าสูงสุด แสดงถึงความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สูงกว่าพืช B และ พืช C 2. พืช A เป็นพืช C4 และไม่มี photorespiration 3. ในพืชทั้ง 3 ชนิดนี้ พืช B มี CO2 saturation point สูงสุด 4. ที่ระดับ CO2 concentration 400 ppm ปริมาณ CO2 เป็นปัจจัยจำกัดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช B และ C เฉลย 1. ผิด เพราะ CO2 compensation point ของพืช A มีค่าต่ำสุด เท่ากับ 0 ppm 2. ถูก เพราะ พืช A มีค่า CO2 compensation point เท่ากับ 0 ppm ซึ่งเป็นลักษณะของการไม่มี photorespiration และเป็นลักษณะของพืช C4 3. ถูก เพราะ พืช A มี CO2 saturation point = 380 ppm พืช B มี CO2 saturation point = 560 ppm และ พืช C มี CO2 saturation point = 310 ppm ดังนั้น พืช B มี CO2 saturation point สูงสุด 4. ผิด เพราะ พืช C มี CO2 saturation point = 310 ppm ซึ่งต่ำกว่าที่ระดับ CO2 concentration 400 ppm ดังนั้น CO2 จึงไม่ใช่ปัจจัยจำกัดของการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช C
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 22 16. จากภาพ transverse section แสดงผลของความเข้มแสงสูง (4,000 µmol.m−2 .s−1 ) ที่มีต่อการกระจายของคลอโรพลาสต์ของ finger millet (Eleusine coracana) ก่อนได้รับแสง (A และ B) และหลังได้รับแสงเป็นเวลา 30 นาที (C และ D) Scale bars = 50 µm โดยภาพ B และ D เป็นภาพขยายบางส่วนของภาพ A และ C ตามลำดับ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนใน light reaction เกิดขึ้นเฉพาะเซลล์หมายเลข 1 2. การทำงานของเอนไซม์ PEP carboxylase เกิดขึ้นในเซลล์หมายเลข 2 3. Calvin cycle เกิดขึ้นทั้งในเซลล์หมายเลข 1 และหมายเลข 2 4. ความเข้มแสงสูงมีผลทำให้การจัดเรียงตัวของคลอโรพลาสต์ใน mesophyll cell เปลี่ยนแปลงไป เฉลย 1. ผิด เพราะ กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนใน light reaction เกิดขึ้นทั้งในเซลล์หมายเลข 1 และหมายเลข 2 2. ถูก เพราะ finger millet เป็นพืช C4 ซึ่งมีการทำงานของ PEP carboxylase ใน mesophyll cell (หมายเลข 2) 3. ผิด เพราะ ในพืช C4 มีการทำงานของ Rubisco เฉพาะใน bundle sheath cell (หมายเลข 1) 4. ถูก เพราะ เมื่อความเข้มแสงสูงจะเกิดการเรียงตัวของคลอโรพลาสต์ที่เปลี่ยนระนาบไปโดยพิจารณาจากภาพ D 1 2
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 23 17. ผลการศึกษาทางสรีรวิทยาของผลไม้ชนิดหนึ่งภายหลังการเก็บเกี่ยวจากต้นในระยะเวลา 8 วัน แสดงดังกราฟ (A) อัตราการหายใจ (B) ความแน่นเนื้อหรือความแข็งของเนื้อผล (C) สีผิวที่ปรากฏ โดยแบ่งระดับเป็น 1 = มีสีเขียว 100%, 2 = มีสีเหลือง 1-25%, 3 = มีสีเหลือง 26-50%, 4 = มีสีเหลือง 51-75% และ 5 = มีสีเหลือง 76-100% (D) ปริมาณฮอร์โมน ethylene (E) ปริมาณฮอร์โมน ABA และ (F) ปริมาณฮอร์โมน IAA ตัวอักษรที่แตกต่างกันบนแท่งกราฟแสดงถึงความแตกต่างกันทางสถิติ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. กระบวนการหายใจของผลไม้ชนิดนี้มีความสัมพันธ์กับฮอร์โมน ethylene และฮอร์โมน ABA 2. ความแน่นเนื้อของผลในระหว่างการเก็บรักษามีความสัมพันธ์กับปริมาณฮอร์โมน IAA 3. ผลไม้ชนิดนี้จัดเป็น non-climacteric fruit 4. ถ้าวัดกิจกรรมของเอนไซม์ pectinase ในผล คาดว่าจะเริ่มเห็นการทำงานของเอนไซม์นี้ในวันที่ 4 ซึ่งเป็นผลที่เกิดจากการกระตุ้นของฮอร์โมน ethylene
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 24 เฉลย 1. ถูก เพราะ จากกราฟกระบวนการหายใจ (A) ฮอร์โมน ethylene (D) และฮอร์โมน ABA (E) เป็นไปในทิศทางเดียวกันจึงมีความสัมพันธ์กัน 2. ถูก เพราะ ความแน่นเนื้อของผลในระหว่างการเก็บรักษามีความสัมพันธ์กับปริมาณฮอร์โมน IAA โดยเมื่อความแน่นเนื้อมีค่ามาก ปริมาณฮอร์โมน IAA มีค่ามากเช่นกัน 3. ผิด เพราะ ผลไม้ชนิดนี้จัดเป็น climacteric fruit หลักฐานจากกราฟกระบวนการหายใจ (A) และการสร้างฮอร์โมน ethylene (D) 4. ผิด เพราะ fruit firmness เริ่มลดลงตั้งแต่วันที่ 2 แสดงว่าการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยผนังเซลล์เริ่มมาก่อนการกระตุ้นของฮอร์โมน ethylene ในวันที่ 4 III. Animal Physiology and Anatomy 18. จากภาพความสัมพันธ์ระหว่างระบบย่อยอาหารและระบบหมุนเวียนของคน ตัวอักษร A-F หมายถึงโครงสร้าง ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. A เป็นตำแหน่งที่เกิดทั้ง mechanical digestion และ chemical digestion 2. B สร้างฮอร์โมน ghrelin เพื่อไปกระตุ้นให้หลั่ง hydrochloric acid เพิ่มขึ้น 3. C ดูดซึมกรดแอมิโนและน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว D ดูดซึมไขมัน และ E ดูดซึมน้ำและเกลือแร่ 4. ผนังด้านในของทั้ง C และ F บุด้วย simple columnar epithelium
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 25 เฉลย 1. ถูก เพราะ A คือ ช่องปาก (oral cavity) ซึ่งมีทั้งการย่อยเชิงกล (mechanical digestion) โดยการทำงานของฟันที่บดเคี้ยวให้อาหารมีขนาดเล็กลง และการย่อยเชิงเคมี (chemical digestion) โดยการทำงานของเอนไซม์ amylase ในน้ำลาย ที่ย่อย polysaccharides ให้กลายเป็น dextrin และ maltose ตามลำดับ ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ใช้ในการเคี้ยวอาหาร 2. ถูก เพราะ B คือ กระเพาะอาหาร (stomach) ซึ่งเป็นอวัยวะหลักที่ทำหน้าที่สร้างฮอร์โมน ghrelin ซึ่งเป็น peptide hormone ที่กระตุ้นความหิว (hunger hormone) โดยมีผลต่อ satiety center ในสมองส่วน hypothalamus และมีผลทำให้กระเพาะอาหารหลั่ง hydrochloric acid และบีบตัวเพิ่มขึ้น 3. ผิด เพราะ C คือ ลำไส้เล็กส่วนต้น (duodenum) มีการดูดซึมโมเลกุล long-chain fatty acid (C > 12) ผ่านทางระบบน้ำเหลือง ส่วน D คือ ลำไส้เล็กส่วนปลายมีการดูดซึมสารอาหารจำพวกกรดแอมิโนและน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ผ่านทางหลอดเลือดฝอย และ E คือ ลำไส้ใหญ่ (large intestine) มีการดูดกลับน้ำและเกลือแร่ 4. ผิด เพราะ C มีผนังด้านในบุด้วย simple columnar epithelium แต่ F คือ ทวารหนัก (anus) มีผนังด้านในบุด้วย stratified squamous epithelium 19. จากภาพตัดตามขวางผนังกระเพาะอาหารของคน
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 26 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. เนื้อเยื่อหมายเลข 1 เป็นบริเวณที่พบ parietal cell ทำหน้าที่ผลิต pepsinogen 2. เซลล์บุกระเพาะในบริเวณหมายเลข 2 หลั่งฮอร์โมน CCK เพื่อกระตุ้นการย่อยอาหาร 3. บริเวณหมายเลข 3 และ 4 คือกล้ามเนื้อเรียบ ซึ่งเมื่อหดตัวจะทำให้เกิด peristalsis 4. เนื้อเยื่อหมายเลข 1 ประกอบด้วย cuboidal epithelial cell เฉลย 1. ผิด เพราะ parietal cell ผลิตและหลั่ง HCl 2. ผิด เพราะ ฮอร์โมน CCK หลั่งจากลำไส้เล็กส่วนต้น กระตุ้นตับอ่อนให้หลั่งน้ำย่อย กระตุ้นถุงน้ำดีให้หลั่งน้ำดี และ กระตุ้นสมองให้เกิดความรู้สึกอิ่ม 3. ถูก เพราะ peristalsis คือการบีบตัวของกล้ามเนื้อเป็นคลื่น ซึ่งกล้ามเนื้อในกระเพาะอาหารเป็นกล้ามเนื้อ เรียบซึ่งมีการเรียงตัวทั้งแบบ circular และ longitudinal 4. ผิด เพราะ เนื้อเยื่อหมายเลข 1 ประกอบด้วย columnar epithelial cell 20. จากภาพ oxygen dissociation curve ของคน
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 27 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. A แสดงคนปกติ B แสดงคนที่ได้รับ CO poisoning และ C แสดงคนที่เป็น anemia 2. ผู้ที่มีภาวะตามเส้นกราฟ C จะมีเปอร์เซ็นต์ saturation ของ hemoglobin ลดลง ทำให้เปอร์เซ็นต์ออกซิเจนในเนื้อเยื่อลดลง ซึ่งร่างกายจะชดเชยด้วยการลด cardiac output 3. ผู้ที่มีภาวะตามเส้นกราฟ B จะมี affinity ของ hemoglobin ต่อออกซิเจนลดลง ทำให้การปลดปล่อยออกซิเจนไปสู่เนื้อเยื่อลดลง 4. ผู้ที่มีภาวะตามเส้นกราฟ C จะเกิด carboxyhemoglobin เนื่องจากมีปริมาณออกซิเจนในโมเลกุลของ hemoglobin ลดลง เพราะคาร์บอนมอนอกไซด์มีความสามารถแย่งจับกับ hemoglobin ได้ดีกว่าออกซิเจน เฉลย 1. ถูก เพราะ A แสดงคนปกติ B แสดงคนที่ได้รับ CO poisoning และ C แสดงคนที่เป็น anemia ซึ่งภาวะ CO poisoning และ anemia กราฟจะมี % saturation ของ hemoglobin ลดลง เมื่อเทียบกับ normal และ CO poisoning จะมีoxygen affinity ที่สูงกว่า anemia 2. ผิด เพราะ ผู้ที่มีภาวะตามเส้นกราฟ C คือ anemia จะมีเปอร์เซ็นต์ saturation ของ hemoglobin ลดลง ทำให้ออกซิเจนในเนื้อเยื่อลดลงได้ ซึ่งร่างกายจะชดเชยโดยการเพิ่ม cardiac output เพื่อเพิ่มระดับออกซิเจนที่ขนส่งไปยังเนื้อเยื่อ 3. ผิด เพราะ ภาวะ CO poisoning จะมี affinity ของ hemoglobin ต่อออกซิเจนเพิ่มขึ้นทำให้การปลดปล่อยออกซิเจนไปสู่เนื้อเยื่อลดลง 4. ผิด เพราะ การเกิด carboxyhemoglobin จะมี affinity ของ hemoglobin ต่อออกซิเจนเพิ่มขึ้น เส้นกราฟจะเลื่อนไปทางซ้าย ต่างจากกราฟ C ที่เส้นกราฟเลื่อนไปทางขวา ซึ่งเป็นลักษณะของ anemia
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 28 21. จากภาพ A-C แสดงระยะต่าง ๆ ของการไหลเวียนเลือดเข้าและออกจากหัวใจในสภาวะปกติ โดย 1, 2 และ 3 คือ โครงสร้างภายในหัวใจ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. โครงสร้าง 1 เปิดในภาพ A แต่ปิดในภาพ C 2. pacemaker เริ่มสร้างกระแสประสาทในช่วงภาพ A ไปภาพ B เพื่อกระตุ้นให้ atria บีบตัว 3. ถ้าวัด electrocardiogram (ECG) ของ PQRST waves จะพบว่าภาพ C แสดงระยะที่ยอดกราฟมีความสูงมากที่สุด 4. ภาพ C แสดงระยะที่หัวใจส่งกระแสประสาทจำนวนมาก และกระแสประสาทกระจายไปทั่วห้อง atria เฉลย 1. ถูก เพราะ โครงสร้าง 1 คือ atrioventricular valve กั้นหัวใจห้อง atria และ ventricles ซึ่งกำลังเปิดในภาพ A และกำลังปิดในภาพ C 2. ผิด เพราะ cardiac cycle จะครบรอบเมื่อทั้ง atria และ ventricles เริ่มกลับมาคลายตัว โดยในช่วงนี้เอง pacemaker จะเริ่มสร้างกระแสประสาทขึ้นมาเพื่อทำให้ atria เกิดการบีบตัวดังภาพ A ดังนั้น pacemaker จึงส่งกระแสประสาทก่อนเหตุการณ์ในภาพ A และต่อด้วย ventricles เกิดการบีบตัวตามมา 3. ถูก เพราะ การวัด ECG วัดจากการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในหัวใจ ซึ่งศักย์ไฟฟ้าจะสัมพันธ์กันกับกระแสประสาทและการบีบตัวของหัวใจ ภาพ C แสดงระยะที่ ventricles บีบตัวอย่างแรงเพื่อสูบฉีดเลือดไปเลี้ยงร่างกายและไปปอด ดังนั้นกราฟ ECG จึงแสดงจุดสูงที่สุด (= QRS complex) 4. ผิด เพราะ ภาพ C แสดงระยะ atrial diastole และ ventricular systole โดยที่หัวใจห้อง atria คลายตัว ส่วน ventricles บีบตัว ซึ่งการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจจะเกิดมาจากกระแสประสาท ดังนั้นหัวใจห้อง atria คลายตัว จึงแสดงว่าไม่มีกระแสประสาทเกิดขึ้นใน atria แต่อย่างไรก็ตามระยะนี้เป็นระยะที่มีการส่งกระแสประสาทใน ventricles เท่านั้น
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 29 22. จากภาพแสดงเซลล์เม็ดเลือดขาว 5 ชนิด (A-E) ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ในหนอง (pus) ที่ได้จากบาดแผลจะพบเซลล์ A ที่ตายแล้วเป็นจำนวนมาก 2. เมื่อถูกตะปูตำเท้า เนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บจะมีเซลล์ B และ C มากำจัดสิ่งแปลกปลอมบริเวณเนื้อเยื่อนั้น 3. ในม้าม (spleen) พบเซลล์ D เป็นจำนวนมาก 4. โรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง (AIDS) เกิดจากเชื้อ HIV ทำลายเซลล์ E เฉลย จากภาพ เซลล์ A คือ neutrophil เซลล์ B คือ eosinophil เซลล์ C คือ basophil เซลล์ D คือ lymphocyte และเซลล์ E คือ monocyte 1. ถูก เพราะ หนอง (pus) คือ neutrophil ที่ตายแล้วอยู่รวมกับแบคทีเรีย โดย neutrophil จะเข้าทำลายแบคทีเรียด้วยวิธี phagocytosis 2. ผิด เพราะ เมื่อเนื้อเยื่อได้รับความเสียหายจากสิ่งแปลกปลอมจะมี neutrophil (เซลล์ A) ที่เข้ามาทำลายสิ่งแปลกปลอมบริเวณเนื้อเยื่อที่เสียหาย นอกจากนี้ยังมี macrophage ซึ่งเป็น monocyte (เซลล์ E) ที่ออกจากหลอดเลือดมาอยู่บริเวณเนื้อเยื่อ 3. ถูก เพราะ ม้าม (spleen) เป็นอวัยวะน้ำเหลือง (lymphoid organ) ซึ่งคอยดักจับสิ่งแปลกปลอมตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ดังนั้นจึงมีเซลล์ D คือ lymphocyte อยู่เป็นจำนวนมาก 4. ผิด เพราะ เชื้อ HIV ทำลายเซลล์ lymphocyte (เซลล์ D) ชนิด helper T cell ซึ่งกระตุ้นให้ B lymphocyte สร้างแอนติบอดี ทำให้เกิดโรคภูมิคุ้มกันบกพร่อง (AIDS)
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 30 23. ผู้ป่วยรายหนึ่งมีอาการอ่อนเพลีย กล้ามเนื้ออ่อนแรง และมักเป็นตะคริว เมื่อตรวจเลือดพบว่ามีค่า serum K+ เท่ากับ 2.5 mEq/L ซึ่งคนปกติจะมีค่า serum K+ อยู่ในช่วง 3.5 ถึง 5.5 mEq/L ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิดเกี่ยวกับภาวะที่พบในผู้ป่วย 1. เป็นภาวะที่ส่งเสริมให้เกิด alkalosis 2. อาจเป็นผลมาจาก hyperaldosteronism 3. เป็นภาวะที่ทำให้ tubular Na+ reabsorption เพิ่มขึ้นและกระตุ้น Na+ - K + ATPase 4. อาจเกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น อาเจียน ท้องเสีย การกินยาระบาย การกินยาขับปัสสาวะชนิด K + - depleting diuretics เป็นต้น เฉลย 1. ถูก เพราะ ในภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำ (hypokalemia) ไตจะขับ H + มากกว่า K + ทำให้เสีย H + เพิ่มขึ้น เกิด alkalosis ได้ง่าย 2. ถูก เพราะ การมี aldosterone มากขึ้น จะเพิ่มการดูดกลับ Na+ และจะเพิ่มการขับ K + ออกไปทางปัสสาวะ ทำให้ K + ในเลือดลดลง 3. ผิด เพราะ ร่างกายต้องมีการรักษาดุลยภาพ ภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำไม่ได้ทำให้เกิด tubular Na+ reabsorption เพิ่มขึ้นและกระตุ้น Na+ - K + ATPase เนื่องจากการเพิ่ม tubular Na+ reabsorption จะทำให้ tubular lumen เป็นลบมากขึ้น ส่งเสริมการขับ K + ทางปัสสาวะเพิ่มขึ้น ยิ่งทำให้เกิดภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำ มากขึ้น ส่วนการกระตุ้น Na+ - K + ATPase จะทำให้ Na+ ถูกดูดกลับเข้าสู่เลือดมากขึ้น แลกกับการขับ K + จากเลือดออกทางปัสสาวะมากขึ้น ยิ่งทำให้เกิดภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำมากขึ้น 4. ถูก เพราะ ทุกภาวะที่กล่าวสามารถเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดภาวะโพแทสเซียมในเลือดต่ำได้
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 31 24. นักวิจัยศึกษาสัตว์ species A ซึ่งเป็นสัตว์ประจำถิ่นของเขตร้อน เป็นสัตว์กินเนื้อ พบว่าใน 1 ปีช่วงที่สัตว์มีการสืบพันธุ์ (reproduction) สัตว์จะออกหาคู่และหาอาหารในช่วงเวลากลางวัน จากนั้นจะกลับเข้าโพรงใต้ดินในช่วงเวลากลางคืน แต่เมื่อถึงระยะพัก (dormancy) สัตว์จะไม่ออกมาจากโพรงใต้ดินเลยจนกว่าจะถึงฤดูผสมพันธุ์ของปีถัดไป นักวิจัยได้บันทึกการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิร่างกาย (body temperature) ของสัตว์ตัวเต็มวัย 30 ตัว และวัดอุณหภูมิภายในโพรงใต้ดิน (burrow temperature) ที่สัตว์อาศัยอยู่ทุก 1 ชั่วโมง ตลอดระยะเวลา 1 ปี ได้ผลการศึกษาดังภาพ (a) ช่วงกิจกรรมหลักของสัตว์ในรอบ 1 ปี และ (b) กราฟการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเดือน มกราคม เมษายน มิถุนายน และตุลาคม ซึ่งเป็นกราฟตัวแทนของแต่ละช่วงกิจกรรมของสัตว์ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. สัตว์ species A มีอัตราเมแทบอลิซึมโดยเฉลี่ยสูง และคงที่ตลอดทั้งปี 2. ในช่วงเดือนมิถุนายน ถ้านำสัตว์species A ไปเลี้ยงในห้องปฏิบัติการที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน สัตว์จะมีอัตราการใช้ออกซิเจนที่เปลี่ยนแปลงไปสัมพันธ์กับอุณหภูมิของห้องปฏิบัติการ แต่มีอุณหภูมิร่างกายคงที่ 3. สัตว์ species A ดำรงชีวิตเป็น ectotherm แต่มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนเป็น endotherm ชั่วคราวได้ในช่วงฤดูผสมพันธุ์ 4. นักวิจัยพบสัตว์ species B ซึ่งเป็น sister species ของ species A มีวงสืบพันธุ์และช่วงกิจกรรมในรอบปีแบบเดียวกัน แต่อาศัยอยู่ในป่าเขตอบอุ่น species A มีอัตราเมแทบอลิซึมสูงกว่า species B จึงสรุปว่า species A เป็น endotherm ส่วน species B เป็น ectotherm
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 32 เฉลย 1. ผิด เพราะ สัตว์ species A ไม่ได้มีอัตราเมแทบอลิซึมโดยเฉลี่ยสูง และคงที่ตลอดทั้งปี จากกราฟแสดงให้เห็นว่า สัตว์ species A มีอุณหภูมิร่างกายที่ลดต่ำลงเมื่อเข้าสู่ระยะ dormancy และใกล้เคียงกับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมในโพรงใต้ดิน แสดงถึงลักษณะของการเป็น ectotherm ดังนั้นอุณหภูมิร่างกายจะเปลี่ยนแปลงไปตามสิ่งแวดล้อม ส่งผลให้อัตราเมแทบอลิซึมเปลี่ยนแปลงได้ ไม่คงที่ตลอดทั้งปี 2. ผิด เพราะ สัตว์ species A จะมีอัตราการใช้ออกซิเจนที่เปลี่ยนแปลงไปสัมพันธ์กับอุณหภูมิของห้องปฏิบัติการจริง แต่อุณหภูมิร่างกายจะไม่คงที่ เนื่องจากเดือนมิถุนายนเป็นช่วง dormancy สัตว์แสดงถึงลักษณะการเป็น ectotherm ดังนั้นอุณหภูมิร่างกายจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของห้องปฏิบัติการ 3. ถูก เพราะ กราฟข้างต้นแสดงให้เห็นว่าสัตว์ species A มีลักษณะเป็น ectotherm ในช่วง dormancy แต่ในเดือนตุลาคม ช่วง reproduction สัตว์มีอุณหภูมิร่างกายสูงกว่าอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมภายในโพรงตลอดทั้งวัน แม้ว่าสัตว์อาจจะมีอุณหภูมิสูงเนื่องจากเป็นช่วงที่ active เพราะต้องออกหาอาหารและหาคู่ผสมพันธุ์ แต่เมื่อเวลากลางคืนหลังจากกลับเข้ามาพักภายในโพรงแล้วอุณหภูมิร่างกายยังสูงกว่าอุณหภูมิของโพรงอยู่ มาก ซึ่งเป็นลักษณะของสัตว์ที่เป็น endotherm แต่เนื่องจากการดำรงชีวิตเช่นนี้เป็นเพียงช่วงระยะเวลาหนึ่ง ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่สัตว์ species A จะเป็น facultative endotherm ได้ 4. ผิด เพราะ จากข้อสังเกตดังกล่าวไม่สามารถสรุปได้ ว่า species A เป็น endotherm ส่วน species B เป็น ectotherm การที่สัตว์ species A มีอัตราเมแทบอลิซึมสูงกว่า species B อาจเป็นเพราะ species A อาศัยอยู่ในเขตร้อน ส่วน species B อาศัยอยู่ในเขตอบอุ่น และจากข้อมูลที่ให้มาสัตว์ทั้ง 2 ชนิด ก็อาจเป็น ectotherm ได้ทั้งคู่ 25. แอสโพรซิน (asprosin) เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งสร้างจาก adipose tissue เมื่อหลั่งเข้าสู่กระแสเลือด มีฤทธิ์กระตุ้นให้เซลล์ตับปล่อยกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือดเพิ่มขึ้น นักวิจัยศึกษาฤทธิ์ของแอสโพรซินต่อการกินอาหารและความหิว โดยนำหนูทดลองสายพันธุ์ปกติ (WT) มาตัดแต่งพันธุกรรมให้กลายเป็นหนูที่มียีนที่ผลิตแอสโพรซินได้เพียง 1 แอลลีล (KD) ด้วยเทคนิค CRISPRCas9 จากนั้นเปรียบเทียบค่าศักย์ไฟฟ้าเยื่อหุ้มเซลล์ (membrane potential) ของเซลล์ประสาทของศูนย์หิว (AgRP+ neuron) ในสมองส่วน hypothalamus และวัดปริมาณอาหารที่หนูกิน ได้ผลดังตาราง
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 33 กลุ่มทดลอง ศักย์ไฟฟ้าเยื่อหุ้มเซลล์ AgRP+ neuron (mV) ปริมาณอาหารที่กิน (กรัมต่อวัน) หนู WT -40.8 3.51 หนู KD -52.3 2.68 หนู KD + asprosin -41.1 3.49 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. แอสโพรซินมีสมบัติคล้ายฮอร์โมน 2. แอสโพรซินมีฤทธิ์เหมือนกับอินซูลิน 3. แอสโพรซินมีฤทธิ์กระตุ้นให้หนูทดลองกินอาหารมากขึ้น 4. แอสโพรซินทำให้ AgRP+ neuron เกิด hyperpolarization เฉลย 1. ถูก เพราะ สร้างจากแหล่งผลิต หลั่งเข้าสู่กระแสเลือด แล้วไปออกฤทธิ์ที่อวัยวะเป้าหมาย 2. ผิด เพราะ อินซูลินกระตุ้นให้เซลล์ตับนำน้ำตาลจากกระแสเลือดเข้าสู่เซลล์เพื่อสร้างไกลโคเจนสะสมไว้ จึงมีฤทธิ์ตรงข้ามกับแอสโพรซิน 3. ถูก เพราะ จากผลการทดลอง แอสโพรซินกระตุ้นเซลล์ประสาทของศูนย์หิว และทำให้หนูทดลองกินอาหารมากขึ้น 4. ผิด เพราะ แอสโพรซินทำให้ AgRP+ neuron มีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบลดลงหรือกระตุ้นให้เกิด depolarization 26. การศึกษาระดับฮอร์โมน cortisol ของผู้เข้าแข่งขันลีลาศ จำนวน 40 คน โดยตรวจระดับฮอร์โมนจากน้ำลาย (salivary cortisol) ในรอบวัน เปรียบเทียบระหว่างวันแข่งขัน (competition day) และวันก่อนแข่งขันทั้งในช่วงปกติ (control) และช่วงซ้อม (training) โดยแถบสีเทาแสดงช่วงเวลาที่มีการลีลาศซึ่งแบ่งเป็น 2 รอบ ได้แก่ รอบที่ 1 (R1) และรอบที่ 2 (R2) ดังภาพ
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 34 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ถ้าตรวจ adrenocorticotrophic hormone ในวันแข่งขัน จะพบว่ามีระดับสูงกว่าวันซ้อม 2. ร่างกายของผู้เข้าแข่งขันจะเกิดกระบวนการ gluconeogenesis ในขณะที่ซ้อมมากกว่าขณะที่แข่งขัน 3. ร่างกายของผู้เข้าแข่งขันมีระดับกลูโคสที่ 2 ชั่วโมงก่อนซ้อมลีลาศ สูงกว่าที่ 2 ชั่วโมงก่อนแข่งขัน 4. ความดันเลือดของผู้เข้าแข่งขันในช่วงจบการซ้อมลีลาศจะสูงกว่าในช่วงจบการลีลาศในวันแข่งขัน เฉลย 1. ถูก เพราะ ACTH หลั่งจากต่อมใต้สมองส่วนหน้าทำหน้าที่ควบคุมการสร้างและการหลั่งของ cortisol จากต่อมหมวกไต ดังนั้นในวันแข่งขันซึ่งมีระดับ cortisol สูงจะพบระดับ ACTH สูงด้วย 2. ผิด เพราะ ระดับ cortisol ที่สูงขึ้นจะมีผลให้เกิดกระบวนการ gluconeogenesis เพิ่มขึ้น ดังนั้นขณะซ้อมมีระดับ cortisol ต่ำกว่าขณะแข่งขันจึงมีกระบวนการ gluconeogenesis น้อยกว่า 3. ผิด เพราะ cortisol จะมีผลเพิ่มระดับกลูโคสในเลือด ถ้าตรวจวัดระดับกลูโคสในเลือดของผู้เข้าแข่งขันที่ 2 ชั่วโมงก่อนการลีลาศ จะพบว่าระดับกลูโคสในวันที่แข่งขันมีระดับสูงกว่าวันที่ฝึกซ้อม 4. ผิด เพราะ ระดับ cortisol มีผลทำให้ค่าความดันเลือดสูงขึ้น ดังนั้นในช่วงจบการซ้อมลีลาศ น่าจะมีค่าความดันเลือดต่ำกว่าในช่วงจบการลีลาศในวันแข่งขัน เนื่องจากระดับ cortisol ต่ำกว่า Reference: Rohleder, N., Beulen, S. E., Chen, E., Wolf, J. M., and Kirschbaum (2007). Stress on the dance floor. The cortisol-stress response to social-evaluative threat in competitive ballroom dancers. Personality and Social Psychology Bulletin, 33, 69-84.
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 35 27. ชายคนหนึ่งไปพบแพทย์ด้วยอาการกล้ามเนื้อแขนขาอ่อนแรง หลังจากการตรวจร่างกายของชายคนนี้อย่างละเอียดพบว่ามีการสร้างแอนติบอดี X (anti-X) ซึ่งไม่พบในร่างกายของคนปกติ โดย anti-X มีความจำเพาะต่อ voltage-gated calcium channel ที่ฝังตัวพาดผ่านเยื่อหุ้มเซลล์บริเวณปลายแอกซอนของเซลล์ประสาท ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. การจับกันระหว่าง anti-X กับ voltage-gated calcium channel ทำให้ voltage-gated calcium channel เปิดนานขึ้น 2. การจับกันระหว่าง anti-X กับ voltage-gated calcium channel ทำให้เกิดการไหลของ Ca2+ ออกจากเซลล์ประสาท 3. การจับกันระหว่าง anti-X กับ voltage-gated calcium channel ส่งผลยับยั้งการหลั่ง acetylcholine ที่ neuromuscular synapse 4. anti-X ออกฤทธิ์คล้ายกับสารที่มีฤทธ์ยับยั้งกระบวนการ exocytosis เฉลย 1. ผิด เพราะ การเปิด voltage-gated calcium channel ดังกล่าวจะทำให้เกิด calcium influx เข้าไปที่ปลายแอกซอน และจะกระตุ้นให้เกิดการหลั่ง acetylcholine ออกมาที่ neuromuscular synapse มากขึ้น ซึ่ง acetylcholine จะกระตุ้นให้เกิดการหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่าง ซึ่งตรงข้ามกับอาการของผู้ป่วยรายนี้ 2. ผิด เพราะ ความเข้มข้นของ Ca2+ ใน extracellular fluid มีค่าสูงกว่าภายในเซลล์ประสาท หากแอนติบอดี X ทำให้ voltage-gated calcium channel เปิดจะทำให้ Ca2+ ไหลเข้าไปในเซลล์ประสาท 3. ถูก เพราะ ถ้าแอนติบอดี X ไปจับ voltage-gated calcium channel ในลักษณะที่เป็นการอุด channel หรือยับยั้งไม่ให้ channel เปิด ดังนั้นแม้จะมีกระแสประสาทเดินทางมาถึงปลายแอกซอนก็ตาม ก็จะไม่เกิด calcium influx และจะไม่เกิดการหลั่ง acetylcholine ที่ neuromuscular synapse จึงสอดคล้องกับอาการของคนป่วยที่กล้ามเนื้ออ่อนแรง (ไม่สามารถกระตุ้นให้เกิด muscle contraction ได้) 4. ถูก เพราะ การหลั่ง acetylcholine ออกจากปลายแอกซอนเกิดโดยกระบวนการ exocytosis
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 36 28. จากภาพโครงสร้างทางจุลกายวิภาคของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ 3 ชนิด ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. เนื้อเยื่อ A มีเซลล์พิเศษที่สามารถสร้าง action potential เองได้ 2. เนื้อเยื่อ B ประกอบด้วยเซลล์ที่มี ligand-gated Na+ channel ซึ่งมี ligand เป็น acetylcholine 3. การเกิด action potential ของเนื้อเยื่อ C อาศัยสารสื่อประสาทจาก motor neuron ซึ่งนำคำสั่งมาจาก primary motor cortex 4. เมื่อกระตุ้นให้เกิด action potential ทำให้เนื้อเยื่อ A B และ C หดตัวได้ เฉลย จากภาพเนื้อเยื่อทั้งสาม A คือ กล้ามเนื้อโครงร่าง B คือ กล้ามเนื้อหัวใจ และ C คือกล้ามเนื้อเรียบ 1. ผิด เพราะ A คือเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อโครงร่าง ไม่สามารถสร้าง action potential เองได้เหมือนกับกล้ามเนื้อหัวใจ (เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ B) 2. ผิด เพราะ B คือเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อหัวใจ ซึ่งไม่มี ligand-gated Na+ channel เหมือนกับกล้ามเนื้อโครงร่าง (เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ A) 3. ผิด เพราะ C คือเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อเรียบ การเกิด action potential ไม่ต้องอาศัยคำสั่งจาก primary motor cortex เหมือนกับกล้ามเนื้อโครงร่าง (เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ A) 4. ถูก เพราะ กล้ามเนื้อทั้งสามชนิดประกอบไปด้วยเซลล์ที่มีลักษณะเป็น excitable cell เช่นเดียวกับเซลล์ประสาทคือสามารถสร้าง action potential ได้ แต่ต่างจากเซลล์ประสาทคือสามารถหดตัวได้ (ที่มาของภาพ ดัดแปลงจาก https://basicmedicalkey.com/muscle-tissue-4/)
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 37 29. จากภาพแสดงการหดตัวแบบ single isometric twitch ของกล้ามเนื้อโครงร่าง 2 แบบ (A และ B) ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. นักกีฬาวิ่งมาราธอนจะมีโอกาสชนะการแข่งขันสูงเมื่อมีปริมาณเส้นใยกล้ามเนื้อแบบ A เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อจำนวนมาก 2. เส้นใยกล้ามเนื้อแบบ B มีขนาดเล็ก มีหลอดเลือดฝอย myoglobin และไมโทคอนเดรียมาก 3. เส้นใยกล้ามเนื้อแบบ A มีการหดตัวและคลายตัวช้ากว่าเส้นใยกล้ามเนื้อแบบ B 4. ในไก่บ้านพบกล้ามเนื้อแบบ A บริเวณน่อง และกล้ามเนื้อแบบ B บริเวณอก เฉลย 1. ผิด เพราะ เส้นใยกล้ามเนื้อแบบ A เป็นเส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวเร็ว (fast twitch muscle; type II) กล้ามเนื้อสีขาว ซึ่งใช้พลังงานจากกระบวนการ glycolysis ซึ่งผลิตพลังงานได้เร็ว แต่สะสมกรดแลคติก จึงทำให้กล้ามเนื้อชนิดนี้ล้าง่าย (muscle fatigue) ไม่เหมาะที่ใช้ในการแข่งกีฬาที่ใช้ระยะเวลานาน 2. ถูก เพราะ เส้นใยกล้ามเนื้อแบบ B เป็นเส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวช้า (slow twitch muscle; type I) พลังงานที่ใช้เป็นแบบใช้ออกซิเจน (aerobic system) มีลักษณะสำคัญคือ มีขนาดเล็ก มีหลอดเลือดฝอย myoglobin และไมโทคอนเดรียมาก แหล่งพลังงานได้มาจากการสลายของกรดไขมัน เกิดความเมื่อยล้าช้า 3. ผิด เพราะ เส้นใยกล้ามเนื้อแบบ A เป็นเส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวเร็ว ส่วนเส้นใยกล้ามเนื้อแบบ B เป็นเส้นใยกล้ามเนื้อหดตัวช้า 4. ถูก เพราะ กล้ามเนื้อน่องไก่บ้านจัดเป็น red muscle มีองค์ประกอบเป็น slow-oxidative muscle ส่วนกล้ามเนื้ออกไก่บ้านเป็น white muscle เป็น fast-glycolytic muscle
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 38 30. จากภาพแสดงระบบสืบพันธุ์เพศหญิงและเนื้อเยื่อ 4 ตำแหน่ง ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. A เป็นอวัยวะที่มีลักษณะเนื้อเยื่อแบบหมายเลข 1 2. เนื้อเยื่อของ B มีการเปลี่ยนแปลงได้โดยสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของหมายเลข 4 3. เนื้อเยื่อบุผิวของ C เป็นแบบหมายเลข 2 4. หมายเลข 3 แสดงเนื้อเยื่อบุผิวและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่พบได้ในระบบปกคลุมร่างกาย (integumentary system) เฉลย 1. ผิด เพราะ A คือรังไข่ ส่วนภาพ 1 เป็นเนื้อเยื่อบุผิวชนิด simple columnar epithelium พบที่กระเพาะอาหารและลำไส้ 2. ถูก เพราะ B คือมดลูก ซึ่งผนังมดลูกจะมีการเปลี่ยนแปลงไปได้ โดยอาจหนาตัวขึ้นหรือบางลง ขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงทาง histology ของรังไข่ (ภาพ 4) 3. ผิด เพราะ C คือช่องคลอดซึ่งมีลักษณะของเยื่อบุผิวชนิด stratified squamous epithelium แต่ภาพ 2 เป็นเนื้อเยื่อบุผิวของกระเพาะปัสสาวะ โดยเป็นเยื่อบุผิวชนิด transitional epithelium 4. ถูก เพราะ ภาพ 3 เป็นเนื้อเยื่อบุผิวชนิด stratified squamous epithelium พบได้ที่เยื่อบุข้างแก้มและ ผิวหนัง
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 39 IV. Ethology and Ecology 31. ปลา yellow-headed jawfish มักพบอยู่เป็นคู่ เพศผู้และเพศเมียมีลักษณะคล้ายคลึงกัน ตัวผู้ทำหน้าที่ดูแลไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิแล้วไว้ในปาก และคายไข่ออกมาให้สัมผัสกับอากาศ คล้ายกับเป็นการทำความสะอาดไข่แล้วเก็บเข้าไปใหม่ ทำเช่นนี้เป็นระยะ ๆ จนกว่าไข่จะฟัก ในระหว่างนี้ ตัวผู้จะไม่กินอาหาร ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ปลา yellow-headed jawfish จัดเป็น polyandrous species 2. ไม่พบพฤติกรรมการดูแลลูกในสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายนอก 3. การเพิ่มโอกาสรอดให้ลูกปลาโดยอาศัยพฤติกรรมดูแลไข่ จัดเป็น proximate cause 4. พฤติกรรมการดูแลลูกโดยพ่อหรือแม่พบได้น้อยในสัตว์ที่มีระบบการสืบพันธุ์แบบ monogamy เฉลย 1. ผิด เพราะ ปลาอมไข่เป็น monogamous species 2. ผิด เพราะ พฤติกรรมนี้พบได้ทั้งในสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายในและภายนอก ในสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายนอกเช่นปลาบางชนิด ตัวผู้ทำหน้าที่ในการดูแลไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิแล้วจนกว่าจะลูกจะฟักออกเป็นตัว ในสัตว์ที่มีการปฏิสนธิภายใน เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมหลายชนิดก็มีการดูแลลูกโดยพ่อแม่ 3. ผิด เพราะ พฤติกรรมการดูแลไข่ หรือ parental care เป็น proximate cause ส่วนการเพิ่มโอกาสรอดให้ลูกเป็นผลจาก natural selection นับเป็นการเพิ่ม fitness เป็นเหตุผลทางวิวัฒนาการ จึงถือเป็น ultimate cause 4. ผิด เพราะ พฤติกรรมการดูแลลูกโดยพ่อหรือแม่พบมากในสัตว์ที่มีระบบสืบพันธุ์แบบ monogamy โดยทั่วไปตัวเมียจะดูแลลูก และที่ตัวผู้ดูแลลูกด้วยนั้น ก็เพื่อเป็นการป้องกันการเกิดการผสมพันธุ์ทับซ้อน หรืออยู่เพื่อจัดการตัวอ่อนที่เป็นลูกของตัวผู้ตัวอื่น เพื่อเพิ่มโอกาสให้การสืบพันธุ์ประสบความสำเร็จ
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 40 32. ในธรรมชาติแพนดายักษ์(giant panda) สื่อสารกันโดยใช้กลิ่นของปัสสาวะ (urine) และสารคัดหลั่งจากต่อมเพศ (anogenital gland secretion, AGS) บริเวณทวารหนัก โดยปล่อยกลิ่นทิ้งไว้ที่ต้นไม้ตามเส้นทางที่ใช้เดินหาอาหาร ทีมนักวิจัยชาวจีนใช้กล้องดักถ่ายภาพเพื่อศึกษาช่วงเวลาและท่าทางที่แพนดายักษ์ปล่อยกลิ่น ในหุบเขา Sanchagou ประเทศจีน ได้ผลดังภาพ ภาพที่ 1 แสดงสัดส่วนของการใช้ urine และ AGS ในฤดูกาลต่าง ๆ ภาพที่ 2 แสดงความถี่ของการใช้ urine และ AGS ในและนอกฤดูผสมพันธุ์ ภาพที่ 3 แสดงเวลาที่แพนดายักษ์ปล่อยกลิ่นในฤดูกาลต่าง ๆ ภาพที่ 4 แสดงความถี่ของการใช้ท่าทางปล่อยกลิ่นทั้ง 4 ท่าในและนอกฤดูผสมพันธุ์ (* แสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ) ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ฤดูผสมพันธุ์ของแพนดายักษ์อยู่ในช่วงฤดูหนาว 2. แพนดายักษ์ใช้ท่ายืนด้วยขาหน้า 2 ขาในการปล่อยกลิ่นในฤดูผสมพันธุ์ 3. ในฤดูผสมพันธุ์ แพนดายักษ์แสดงพฤติกรรมการสื่อสารโดยใช้กลิ่นสูงสุดในช่วงเวลา 18:00 – 20:00 น. 4. แพนดายักษ์ใช้ AGS เพื่อสื่อสารเกี่ยวกับการสืบพันธุ์เพียงอย่างเดียว แต่ใช้กลิ่นปัสสาวะในการสื่อสารเกี่ยวกับการสืบพันธุ์และสื่อสารข้อมูลอื่นด้วย
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 41 เฉลย 1. ผิด เพราะ ภาพที่ 2 แสดงให้เห็นว่าในฤดูผสมพันธุ์แพนดายักษ์ปล่อย AGS มากกว่า urine สอดคล้องกับภาพที่ 1 ในช่วง spring แพนดาจะปล่อย AGS มากกว่า urine ดังนั้นฤดูผสมพันธุ์ของแพนดายักษ์อยู่ในช่วงฤดูใบไม้ผลิ (spring) 2. ผิด เพราะ จากภาพที่ 4 พบว่าแพนดายักษ์ใช้ท่ายืนด้วยขาหน้า 2 ขานอกฤดูผสมพันธุ์เท่านั้น ส่วนในฤดูผสมพันธุ์ แพนดายักษ์ใช้ท่ายกขาหลังหนึ่งข้างและท่ายืนสี่ขาเท่านั้น 3. ถูก เพราะ ภาพที่ 3 แสดงช่วงเวลาที่ peak ที่สุดในการปล่อยกลิ่นในช่วง spring (ฤดูผสมพันธุ์) คือ 18:00 – 20:00 น. 4. ผิด เพราะ ภาพที่ 1 และ 2 แสดงให้เห็นว่าแพนดาใช้ AGS และกลิ่นปัสสาวะในทุกฤดู จึงน่าจะใช้ AGS สื่อสารข้อมูลอย่างอื่นด้วย เช่น อายุ การระบุตัวตน 33. จากการศึกษาพฤติกรรมของหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans ที่เลี้ยงในอาหาร 2 ชนิด ได้แก่อาหารปกติที่ไม่ผสม ethanol (No EtOH pretreated) และอาหารที่ผสม ethanol 300 mM (EtOH pretreated) เป็นเวลา 2 ชั่วโมง (N2-2h) 4 ชั่วโมง (N2-4h) และตลอดชีวิตตั้งแต่เริ่มฟักจากไข่ (N2-R) (ภาพที่ 1) แล้วนำไปทดสอบพฤติกรรมการเคลื่อนที่เข้าหาสารโดยพิจารณาจากค่า preference index (PI) (ภาพที่ 2) ได้ผลการทดลองดังภาพที่ 3 และภาพที่ 4
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 42 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. หนอนที่ได้รับอาหารปกติแสดงพฤติกรรมเคลื่อนที่ออกจาก ethanol จึงจัดเป็นการเคลื่อนที่แบบ negative chemotaxis 2. เมื่อเลี้ยงหนอนในอาหารที่ผสม ethanol ทำให้หนอนมีพฤติกรรมเคลื่อนที่เข้าหา ethanol มากขึ้น 3. การเลี้ยงหนอนในอาหารที่ผสม ethanol เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ให้ผลการทดลองไม่แตกต่างจากการเลี้ยงหนอนในอาหารปกติ โดย PI ต่างก็มีค่าเป็นลบ 4. การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าหนอนตัวกลมชนิดนี้มี chemosensory organ ที่เจริญดีและสามารถตอบสนองต่อ volatile signal ได้
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 43 เฉลย 1. ถูก เพราะ จากภาพที่ 3 (ภาพบน) หนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans แสดงพฤติกรรมเคลื่อนที่ออกจาก ethanol จึงจัดเป็นการเคลื่อนที่แบบ negative chemotaxis 2. ถูก เพราะ จากภาพที่ 3 (ภาพล่าง) พบหนอนตัวกลมอยู่กันหนาแน่นบริเวณ A และ B ซึ่งมี ethanol แต่มีจำนวนน้อยมากที่บริเวณ C และ D ซึ่งไม่มี ethanol 3. ผิด เพราะ ถึงแม้ว่าหนอนจะยังมีพฤติกรรมเคลื่อนที่ออกห่างจาก ethanol แต่ค่า PI ในกลุ่ม N2-2h มีค่ามากกว่ากลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับ ethanol 4. ถูก เพราะ ethanol เป็นสารระเหยง่าย หนอนตัวกลมที่มีอวัยวะรับสัมผัสทางเคมี (chemosensory organ) ที่เจริญดีจะสามารถรับและตอบสนองต่อสารกลุ่มนี้ได้ 34. จากการประเมินคุณภาพน้ำในบึงธรรมชาติ 4 แหล่ง (A, B, C และ D) ในพื้นที่ภาคเหนือของประเทศไทย เพื่อนำข้อมูลไปใช้ในการจัดการระบบนิเวศทางน้ำและการท่องเที่ยวเชิงอนุรักษ์ ได้ผลดังตาราง พารามิเตอร์ด้านคุณภาพน้ำ ที่ประเมิน ค่าเฉลี่ยคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำ A B C D DO (mg/L) 7.2 ± 0.13 4.5 ± 0.15 3.8 ± 0.12 6.5 ± 0.09 pH 5.9 ± 0.21 7.2 ± 0.21 6.9 ± 0.12 7.8 ± 0.11 Temperature (°C) 15.2 ± 0.11 29 ± 0.08 30 ± 0.14 25 ± 0.23 Secchi disc depth (m) 4.2 ± 0.05 1.5 ± 0.08 1.3 ± 0.12 2.5 ± 0.48 Total phosphorus (µg/L) 8.2 ± 0.35 24.5 ± 1.28 26.2 ± 0.21 15.2 ± 1.52 Chlorophyll a (µg/L) 1.8 ± 0.64 14.8 ± 1.24 15.1 ± 1.54 6.4 ± 0.35 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. แหล่งน้ำ A มีโอกาสเกิด decomposition rate สูงที่สุด 2. แหล่งน้ำ C มีโอกาสเกิดปรากฏการณ์ eutrophication มากที่สุด 3. แหล่งน้ำ B มีผลผลิตรวม (total productivity) สูงกว่าแหล่งน้ำ D 4. แหล่งน้ำ B และ C มีโอกาสพบ dominant species เป็นกลุ่มแพลงก์ตอนพืช
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 44 เฉลย 1. ผิด เพราะ แหล่งน้ำที่มีโอกาสเกิด decomposition rate สูงคือแหล่งน้ำที่มีอุณหภูมิในแหล่งน้ำสูง แต่แหล่งน้ำ A มีอุณหภูมิเฉลี่ยเพียง 15.2 °C ซึ่งนับว่าต่ำ ทำให้มีโอกาสเกิด decomposition rate ต่ำ 2. ถูก เพราะ การประเมินว่าแหล่งน้ำใดมีสภาวะธาตุอาหาร (trophic status) ต่ำ ปานกลาง หรือสูง ต้องพิจารณาจากพารามิเตอร์ 3 ค่าหลัก ได้แก่ ปริมาณฟอสฟอรัสรวม (total phosphorus) ความโปร่งใสของน้ำซึ่งวัดจากค่าความลึกของ Secchi disc และปริมาณคลอโรฟิลล์ (chlorophyll) ในแหล่งน้ำ จากตาราง จะเห็นได้ว่า แหล่งน้ำ C มีปริมาณฟอสฟอรัสรวมสูงที่สุด ปริมาณคลอโรฟิลล์สูงที่สุด และค่าความลึกของ Secchi disc ต่ำที่สุด แสดงว่าน้ำขุ่นเนื่องจากมีสารอินทรีย์ปริมาณมาก ทั้ง 3 ปัจจัยนี้เอื้อให้แหล่งน้ำ C มีโอกาสเกิดปรากฏการณ์ eutrophication มากที่สุด 3. ถูก เพราะ แหล่งน้ำ B เป็นแหล่งน้ำที่มีสภาวะธาตุอาหารในแหล่งน้ำทั้งฟอสฟอรัสรวม คลอโรฟิล A และสารอินทรีย์สูงกว่าในแหล่งน้ำ D มาก ส่งผลให้มีผลผลิตรวม (total productivity) สูงกว่าแหล่งน้ำ D 4. ถูก เพราะ แหล่งน้ำจืดที่มีธาตุอาหารสูง (เช่น B และ C) จะเกิด algal bloom ของแพลงก์ตอนพืชบางสกุลหรือบางชนิด โดยเฉพาะสกุล Microcystis ซึ่งเป็น cyanobacteria เด่น 35. จากภาพวัฏจักรคาร์บอน ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. decomposition คือ C, D และ J 2. carbon fixation เกิดขึ้นที่ A และ G 3. respiration ทั้งหมดที่เกิดขึ้นคือ F, H, I และ K 4. ถ้าอัตราการเกิด K สูงขึ้น จะมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อน
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 45 เฉลย 1. ผิด เพราะ J คือ decomposition ส่วน C และ D เป็น carbon transformation 2. ผิด เพราะ A เป็นการตรึงคาร์บอนในกระบวนการ photosynthesis แต่ G เป็น carbon transfer 3. ผิด เพราะ respiration เกิดที่ F, H และ I ส่วน K เป็น combustion 4. ถูก เพราะ K เป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดการปล่อย CO2 ออกสู่บรรยากาศในปริมาณมาก 36. จากภาพที่ 1 และภาพที่ 2 สายใยอาหารที่พบได้ใน biome E ที่มีพืชชนิด A (Plant A) เป็นพืชเด่น ภาพที่ 1 สายใยอาหารที่อยู่ใน Biome E
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 46 ภาพที่ 2 อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝนของแต่ละ Biome ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. ไม่พบ biome นี้บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร 2. Plant A เป็นพืชผลัดใบในฤดูแล้งและผลิใบใหม่ในฤดูฝน 3. Plant A มักจะเจริญเติบโตได้ดีในดินที่มีความเป็นเบสและมีสารอาหารต่ำ 4. มีสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดในสายใยอาหารนี้ที่อยู่ใน trophic level 2 ระดับขึ้นไปคือ grey wolf และ bobcat เฉลย จากภาพเป็นสายใยอาหารที่พบได้ใน taiga biome หรือ coniferous forest ที่มีไม้สนเป็นพืชชนิดเด่นและสามารถพบสัตว์จำพวกหมี กวางมูส กวางเรนเดียร์ สุนัขจิ้งจอก และนกที่กินเมล็ดของสนเป็นอาหาร 1. ถูก เพราะ taiga biome หรือ coniferous forest พบได้บริเวณที่มีอุณหภูมิอยู่ในช่วง -20 ถึง 10oC และปริมาณน้ำฝน 300-850 มม. ต่อปี ซึ่งบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ในช่วง 20-25oC และปริมาณน้ำฝน 2,000-10,000 มม. ต่อปี 2. ผิด เพราะ พืช A เป็นพืชกลุ่มสนที่ไม่ผลัดใบและมีสีเขียวชอุ่มตลอดทั้งปี 3. ผิด เพราะ สนเจริญเติบโตได้ดีในดินที่มีสภาพเป็นกรดและมีสารอาหารต่ำ 4. ผิด เพราะ สิ่งมีชีวิตที่อยู่ใน trophic level 2 ระดับขึ้นไปมี 3 ชนิด ได้แก่ bobcat, grey wolf และ lynx
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 47 37. รูปแบบการกระจายตัว (dispersion) ของประชากรสามารถคำนวณได้จากค่า dispersion index (D) ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างความแปรปรวน (S 2 ) และค่าเฉลี่ยของความหนาแน่นของประชากรสุ่มในพื้นที่ (̄ ) D = 2 ̄ รูปแบบการกระจายตัวของประชากร > 1 Clumped ≈ 1 Random < 1 Uniform ถ้านักเรียนกลุ่มหนึ่งศึกษาการกระจายตัวของแมลงกินน้ำหวานชนิดหนึ่งในพื้นที่ 2 แห่ง (A และ B) โดยการสุ่มตัวอย่างแบบวางแปลง (quadrat sampling method) ได้ค่าเฉลี่ยความหนาแน่นและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานดังตาราง สถานที่ แมลง (Mean ± S.D.) ไม้ดอก (Mean ± S.D.) พื้นที่ A 1.8 ± 1.67 25 ± 5.92 พื้นที่ B 0.49 ± 0.71 15.98 ± 4.00 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. การกระจายตัวของไม้ดอกในพื้นที่ A และ B มีรูปแบบเดียวกัน 2. การกระจายตัวของแมลงและไม้ดอกในพื้นที่ B มีความสอดคล้องกัน 3. พื้นที่ A เป็นพื้นที่ที่มีทรัพยากรหายาก มีไม้ดอกกระจายตัวอยู่ห่างกันเป็นกลุ่ม ๆ 4. ถ้าสุ่มสำรวจพื้นที่ทั้งสองนี้ในฤดูอื่น ค่า ̄ ของทั้งแมลงและไม้ดอกอาจเปลี่ยนแปลงไป เฉลย สถานที่ แมลง (Mean ± S.D.) S 2 D = 2 ̄ รูปแบบการกร ะจายตัวของป ระชากรแมลง ไม้ดอก (Mean ± S.D.) S 2 D = 2 ̄ รูปแบบการกร ะจายตัวของป ระชากรไม้ดอ ก พื้นที่ A 1.8 ± 1.67 2.79 1.55 Clumped 25 ± 5.92 35.05 1.40 Clumped พื้นที่ B 0.49 ± 0.71 0.50 1.02 Random 15.98 ± 4.00 16.00 1.00 Random
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 48 1. ผิด เพราะ ไม้ดอกในพื้นที่ A มีรูปแบบการกระจายตัวแบบ clumped ส่วนไม้ดอกในพื้นที่ B มีรูปแบบการกระจายตัวแบบ random 2. ถูก เพราะ ทั้งแมลงและไม้ดอกมีค่า D ≈ 1 จึงจัดว่าไม้ดอกมีการกระจายตัวแบบ random ทำให้แมลงสามารถหาน้ำหวานที่ไหนก็ได้ จึงมีการกระจายตัวแบบ random ด้วย 3. ถูก เพราะ ในพื้นที่ A ไม้ดอกมีการกระจายตัวแบบ clumped ซึ่งเกิดจากทรัพยากรมีการกระจายเป็นกลุ่ม 4. ถูก เพราะ จำนวนต้นหรือจำนวนดอกของไม้ดอกอาจเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล ทำให้จำนวนของแมลงเปลี่ยนแปลงไป 38. จากภาพสังคมของแมลงในพื้นที่ 3 แห่งได้แก่ พื้นที่ A, B และ C
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 49 ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. พื้นที่ A มี species richness ของแมลงสูงกว่าพื้นที่ B และ C 2. พื้นที่ B และ C อาจมีพืชดอกต่างชนิดกันที่เป็นอาหารของแมลง 3. พื้นที่ A กับ B มีspecies similarity ของแมลงมากกว่าพื้นที่ B กับ C 4. พื้นที่ A มี species diversity สูงที่สุดเพราะแม้ว่าจำนวนสปีชีส์เท่ากัน แต่มีจำนวนตัวของแมลงทั้งหมดมากที่สุด เฉลย 1. ผิด เพราะ พื้นที่ทั้งสามมีความมากชนิด (species richness) หรือจำนวนสปีชีส์ที่พบเท่ากันคือ 4 สปีชีส์ 2. ถูก เพราะ พบผึ้งในพื้นที่ B แต่ไม่พบในพื้นที่ C และพบผีเสื้อกลางวันในพื้นที่ C แต่ไม่พบในพื้นที่ B จึงเป็นไปได้ว่าผึ้งและผีเสื้อกลางวันดูดน้ำหวานจากพืชดอกต่างชนิดกัน พื้นที่ B และ C จึงมีพืชดอกต่างชนิดกันที่เป็นอาหารของแมลง 3. ถูก เพราะ สปีชีส์ของแมลงที่พบทั้งในพื้นที่ A และ B มี 4 สปีชีส์ คือคล้ายคลึงกัน 100% แต่สปีชีส์ของแมลงที่พบทั้งในพื้นที่ B และ C มี 3 สปีชีส์ คือคล้ายคลึงกัน 75% 4. ผิด เพราะ ความหลากหลายของชนิด (species diversity) พิจารณาจาก species richness คือจำนวนสปีชีส์ที่พบ (s) และอัตราส่วนของจำนวนตัวในแต่ละสปีชีส์ต่อจำนวนตัวรวมของทุกสปีชีส์ (Pi) ไม่ใช่จำนวนตัวที่พบทั้งหมด
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 50 II. Genetics 39. ลักษณะขนไก่ 2 ลักษณะ ได้แก่ ขนลายหรือขนดำ และขนแบบ cock หรือ hen เป็นอิสระต่อกัน โดยลักษณะ ขนลายควบคุมโดย sex-linked dominant gene ส่วน ลักษณะขนแบบ cock หรือ hen พบว่าไก่ตัวผู้ที่มีจี โนไทป์เป็น homozygous recessive เท่านั้นที่แสดงลักษณะขนแบบ cock ส่วนไก่ตัวผู้จีโนไทป์อื่นและไก่ตัว เมียทั้งหมดจะแสดงลักษณะขนแบบ hen เมื่อผสมพันธุ์ไก่พันธุ์แท้ตัวผู้ขนดำแบบ cock กับไก่ตัวเมียขนลาย ได้ลูกรุ่น F1 ทั้งตัวผู้และตัวเมียทุกตัวมีขนแบบ hen จากนั้นนำไก่รุ่น F1 ผสมพันธุ์กันเอง ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. รุ่นพ่อแม่ตัวเมียมีจีโนไทป์ของลักษณะขนเป็นแบบ homozygous dominant 2. ไก่รุ่น F2 มีจีโนไทป์ที่แตกต่างกันทั้งหมด 9 แบบ 3. โอกาสที่จะได้ไก่รุ่น F2 ที่เป็นไก่ตัวผู้ขนลาย และมีขนแบบ hen เท่ากับ 3/16 4. ถ้านำไก่รุ่น F1 ตัวผู้ไปทำ testcross จะได้ลูกตัวผู้มีลักษณะขนแบบ cock ทุกตัว F 1 ตัวเมีย X F 1 ตัวผู้ F 2
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 51 เฉลย กำหนดให้ Z B = ขนลาย Z b = ขนดำ H = ขนแบบ hen h = ขนแบบ cock (เป็นลักษณะ sex-limited) P ไก่ตัวผู้ hh Z b Z b X ไก่ตัวเมีย HH Z B W ♂ ขนแบบ cock ขนดำ X ♀ ขนแบบ hen ขนลาย F1 Hh Z B Z b X Hh Z b W ♂ขนแบบ hen ขนลาย X ♀ขนแบบ hen ขนดำ F2 ลักษณะขนลาย / ขนดำ 1/4 Z B Z b : 1/4 Z b Z b : 1/4 Z B W : 1/4 Z b W = 1/4 ♂ขนลาย : 1/4 ♂ขนดำ : 1/4♀ขนลาย : ♀ขนดำ ลักษณะขนแบบ hen / cock 1/4 HH : 1/2 Hh : 1/4 hh = ¾ ขนแบบ hen : ¼ ขนแบบ cock (ตัวผู้เท่านั้น) 1. ถูกเพราะ รุ่น Pตัวเมีย HH Z B W มีขนแบบ hen จีโนไทป์แบบ homozygous dominance (ดูคำอธิบาย ข้างบนประกอบ) 2. ผิด เพราะ ไก่รุ่น F2 มีจีโนไทป์ที่แตกต่างกันทั้งหมด 12 แบบ 3. ถูก เพราะ โอกาสที่จะได้ไก่รุ่น F2 ที่เป็น ไก่ตัวผู้ขนลาย = 1/4 Z B Z b และ โอกาสมีขนแบบ hen = 3/4 เมื่อรวมกันจึงเท่ากับ 1/4 x 3/4 = 3/16 4. ผิด เพราะ ไก่รุ่น F1 ตัวผู้ทุกตัวมีจีโนไทป์เป็น Hh เมื่อนำไปทำ testcross (ผสมพันธุ์กับ hh) ลูกตัวผู้ที่ได้จะ เป็น 1/2 Hh : 1/2 hh = 1/2 ขนแบบ hen : 1/2 ขนแบบ cock
การแข่งขันชีววิทยาโอลิมปิกระดับชาติ ครั้งที่ 19 19th Thailand Biology Olympiad 52 40. แมลงปีกแข็งชนิดหนึ่ง ยีนที่ควบคุมสีและลักษณะของปีกเป็น linked gene โดยปีกสีแดง (R) และ ปีกเรียบ (S) เป็นลักษณะเด่นข่มปีกสีเหลือง (r) และ ปีกขรุขระ (s) ตามลำดับ เมื่อผสมพันธุ์ระหว่างแมลงเพศเมียปีกสี แดง, เรียบ ที่มีจีโนไทป์ heterozygous กับแมลงเพศผู้ปีกสีเหลือง, ขรุขระ ได้รุ่นลูกจำนวนและลักษณะดัง ภาพ ข้อความต่อไปนี้ถูกหรือผิด 1. การจัดเรียงตัวของยีนทั้งสองตำแหน่งบนโครโมโซมเพศเมียในภาพเป็นแบบ cis configuration(coupling) 2. จีโนไทป์ของแมลงเพศเมียรุ่นพ่อแม่ คือ แอลลีล 1=R, 2=S, 3=r และ 4=s หรือ 1=r, 2=s, 3=R และ 4=S 3. ระยะห่างระหว่างยีนควบคุมสีและลักษณะของปีกเท่ากับ 0.11 cM 4. รุ่นลูกที่มีฟีโนไทป์ปีกแดง, เรียบ เกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ของแม่ที่โครโมโซมมาจากการเกิด crossing over เฉลย 1. ผิด เพราะเป็นแบบ trans configuration(repulsion) คือ R s/r Sเนื่องจากลูกแบบ trans configuration มีจำนวนรวมกันมากกว่าแบบ cis configuration 2. ผิด เพราะ การจัดเรียงตัวของยีนในรุ่นพ่อแม่เป็นแบบ trans configuration คือ1=R, 2=s, 3=r และ 4=S หรือ 1=r, 2=S, 3=R และ 4=s 3. ผิด เพราะ ระยะห่างระหว่างยีนควบคุมสีและลักษณะของปีกเท่ากับ (92 + 84) / (715 + 693 + 92 + 84) x 100 = 11.11 cM 4. ถูก เพราะ ฟีโนไทป์ปีกแดง, เรียบเกิดจากเซลล์สืบพันธุ์ R S ของแม่ที่โครโมโซมมาจากการเกิด crossing over