Pearson Edexcel International A-Level · Биология: учебные заметки

Версия: YBI11; Выпуск 2; начало преподавания 2018

Этот исходный пакет фокусных тем является неполным. Он не гарантирует охват всей спецификации или наличие проверенного интерактивного банка заданий.

Оценка и границы курса

• Шесть отдельных оцениваемых модулей; IAS использует Модули 1–3, IAL использует Модули 1–6.

• Модули 3 и 6 представляют собой экзамены на оценку практических навыков, основанные на опыте проведения экспериментов; это не экзамен Cambridge на выполнение лабораторных работ вручную.

• Сохранить нумерацию обязательных практических занятий из полученной спецификации. Вес модулей, баллы и время указаны в документе об оценочных доказательствах.

Переваривание, транспорт и доказательства здоровья

Официальный фокус модуля: 1 Молекулы, Питание, Транспорт и Здоровье

Два продукта могут иметь одинаковую массу, но обеспечивать разные питательные вещества. Утверждение о пользе для здоровья должно различать измеряемый нутриент и предполагаемое оздоровительное последствие.

Крупные нерастворимые пищевые молекулы перевариваются до более мелких растворимых. Карбогидразы образуют сахара, протеазы — аминокислоты, а липазы — жирные кислоты и глицерин. Желчь эмульгирует липиды и помогает нейтрализовать кислое содержимое желудка.

Поглощение перемещает растворимые продукты в кровь или лимфу. Тонкие обменные поверхности и большая площадь поверхности сокращают пути диффузии и увеличивают передачу. Активность ферментов и транспорт — это различные процессы.

Используйте реактив Бенедикта с контролируемым нагреванием для определяемых сахаров, йод для крахмала, бийюретовый реактив для белков и этаноловый тест на эмульсию для липидов. Держите этаналь подальше от огня. Используйте положительные и отрицательные контрольные образцы.

Проверенный разбор примера

Известно: 6 из 24 участников исследования сообщают о наличии состояния. Доля = случаи / общее количество. Процент = 6/24 × 100 = 25%. Этот процент описывает данный выборку. Он не устанавливает, что один продукт вызвал состояние; важны конфундеры и то, как была выбрана выборка.

Распространённая ошибка

Желчь не является ферментом. Положительный пищевой тест идентифицирует компонент при данных условиях теста; он не показывает, что продукт полезен или вреден в любой диете.

Осмос и корректный опыт с картофелем

Официальный фокус модуля: 1 Молекулы, Питание, Транспорт и Здоровье

Цилиндр картофеля набирает массу в одном растворе и теряет массу в другом. Изменение его массы служит доказательством движения воды, а не движения тканей картофеля.

Осмос — это чистый перенос воды через полупроницаемую мембрану из более разбавленного раствора в более концентрированный раствор. Растворённые вещества могут изменить направление чистого потока воды.

Используйте процентное изменение для сравнения образцов с разной начальной массой. Нулевое процентное изменение позволяет оценить концентрацию раствора при отсутствии чистого движения воды. Это оценка на основе тренда, а не доказательство того, что молекулы воды перестали двигаться.

Используйте цилиндры одинаковой длины из аналогичной ткани, фиксированный объем раствора, температуру и время погружения. Промокните каждый цилиндр одинаково перед взвешиванием. Повторите эксперимент для каждой концентрации и постройте график среднего процентного изменения в зависимости от концентрации.

Проверенный разбор примера

Известно: начальная масса 2.50 г; конечная масса 2.75 г. Используйте формулу процентного изменения = (конечная - начальная) / начальная × 100. Процентное изменение = (2.75 - 2.50) / 2.50 × 100 = +10%. Положительное значение означает поступление воды. Интерполируйте концентрацию, при которой построенный тренд пересекает нулевую отметку.

Распространённая ошибка

Промачивание удаляет раствор с поверхности. Взвешивание влажного цилиндра без промакивания добавляет жидкость, которая не попала в клетки. Повторения уменьшают случайные вариации, но не исправляют неточность калибровки весов.

ДНК, синтез белка и доказательства

Официальный фокус модуля: 1 Молекулы, Питание, Транспорт и Здоровье; 5 Клеточное дыхание, Внутренняя среда, Координация и Генная технология

Изменение в ДНК может повлиять на белок, но не каждое изменение последовательности ДНК меняет аминокислотную последовательность. Эффект зависит от самой последовательности и того, как она используется.

ДНК хранит информацию в виде последовательности оснований. Комплементарное спаривание оснований обеспечивает копирование. Во время экспрессии генов транскрипция образует РНК, а трансляция использует кодоны для сборки аминокислотной последовательности.

Кодон состоит из трех оснований. Генетический код вырожден: более одного кодона может кодировать одну и ту же аминокислоту. Следовательно, субституция может быть безмолвной (нейтральной), тогда как вставки или делеции могут сдвинуть рамку чтения.

Различайте матричную цепочку ДНК, кодирующую ДНК и мРНК. Указывайте используемую цепь и записывайте последовательности в требуемом направлении. Используйте таблицу кодонов для мРНК, а не необъясненный триплет ДНК.

Проверенный разбор примера

Известно: кодирующий участок мРНК содержит 90 оснований, включая один стоп-кодон. Кодоны = основания/3 = 90/3 = 30. Стоп-кодон не кодирует аминокислоту, поэтому пептид содержит 29 аминокислот согласно данной модели.

Распространённая ошибка

Количество оснований не равно автоматически количеству аминокислот. Реальные гены включают регуляторные регионы, а у эукариот часто содержат интроны; длина всего гена не является расчетом длины пептида.

Измерения клеток и масштаб

Официальный блок программы: 2 Клетки, развитие, биоразнообразие и охрана природы

Клетка может выглядеть больше на экране без изменения её реального размера. Две фотографии при разных настройках увеличения нельзя сравнивать визуально.

Эукариотические клетки содержат ядро. Прокариотические клетки имеют генетический материал, но не имеют мембранного ядра. Бактериальная клетка — это живая клетка; вирус зависит от клетки-хозяина для размножения.

Шкала (масштабная линейка) показывает известное реальное расстояние на том же изображении. Преобразуйте длину на изображении и реальную длину в одну единицу измерения перед делением. Увеличение — это отношение величин и не имеет единиц измерения.

Сначала сфокусируйте подготовленный препарат на малом увеличении. Перейдите на большее увеличение и используйте тонкую настройку фокуса. Нарисуйте чёткий контурный рисунок, подпишите структуры прямыми линиями и укажите масштаб, вместо того чтобы заштриховывать изображение.

Проверенный разбор примера

Дано: изображение клетки имеет длину 30 мм и соответствует клетке размером 50 микрометра. Используйте формулу: увеличение = размер изображения / действительный размер. Преобразуйте 30 мм в 30,000 микрометров. Увеличение = 30,000 / 50 = 600. Шкала длиной 10 мм, соответствующая 20 микрометрам, даёт то же самое соотношение 500 для любого объекта на этом изображении.

Распространённая ошибка

Ядро — не единственная структура клетки. Не утверждайте, что у бактерий нет ДНК, или что большее увеличение всегда означает лучшее разрешение.

Наследственность, изменчивость и вероятность

Официальный блок программы: 2 Клетки, развитие, биоразнообразие и охрана природы

Два родителя могут быть носителями рецессивного аллеля без проявления связанной с ним фенотипической характеристики. Их дети не обязаны соответствовать фенотипу родителей.

Аллель — это вариант гена. Генотип перечисляет аллели; фенотип — проявленная характеристика, зависящая от генотипа и иногда среды. Доминантный и рецессивный описывают соотношение между аллелями, а не их распространенность.

В простом моногибридном скрещивании Aa × Aa гаметы несут A или a. Сочетание независимых гамет дает AA, Aa, Aa и aa. Предсказанные вероятности описывают множество возможных оплодотворений, а не фиксированный порядок рождения детей.

Записывайте родительские генотипы и гаметы перед составлением решетки. Укажите модель наследования и ключ к фенотипам. Используйте родословную для проверки соответствия модели; не делайте вывод о точности только по небольшой семье.

Проверенный разбор примера

Известно: Aa × Aa при полном доминировании. Вероятность aa = 1/4 = 25%. Вероятность доминантного фенотипа = 3/4 = 75%. Если рождаются четыре ребенка, нет гарантии, что ровно у одного будет рецессивный фенотип.

Распространённая ошибка

Доминантный аллель может быть редким. Мутация является источником новой изменчивости; отбор меняет относительную успешность существующих вариантов, а не направляет мутации к цели.

Отбор проб популяций без выбора ответа

Официальный блок программы: 2 Клетки, развитие, биоразнообразие и охрана природы; 4 Энергия, окружающая среда, микробиология и иммунитет; 6 Практические навыки в биологии II

Края поля выглядят богаче растениями, чем его центр. Выбор только самых густых участков привел бы к тому, что желаемый результат был бы заложен в сам метод отбора проб.

Популяция состоит из организмов одного вида на определённой территории. Случайные квадраты позволяют оценить плотность без преднамеренного выбора участков. Трансекта исследует изменения вдоль экологического градиента.

Оцените общую численность, умножив среднюю плотность на площадь, соблюдая согласованность единиц измерения. Это предположение основано на том, что отобранные участки представляют среду обитания. Пятнистость и слишком малое количество образцов увеличивают неопределённость.

Задайте координаты с помощью случайных чисел перед посещением участков. Зафиксируйте площадь квадрата и правила подсчёта. Для трансекты используйте фиксированные расстояния и измеряйте соответствующий абиотический показатель. Не повреждайте местообитания и не проводите отбор в опасных местах.

Проверенный разбор примера

Известно: пять 0.25 квадратных метров квадратов содержат 3, 4, 6, 5 и 2 растений. Среднее значение = 20/5 = 4. Плотность = 4/0.25 = 16 растений на квадратный метр. Оценённая численность на 100 квадратных метрах = 16 × 100 = 1,600 растений.

Распространённая ошибка

Квадраты подходят для организмов, которые не двигаются быстро. Стрелка в пищевой цепи показывает направление передачи энергии, а не направление движения хищника.

Скорость ферментативной реакции и контролируемые измерения

Официальный блок программы: 3 Практические навыки в биологии I

Фермент работает быстро при одной температуре и медленно при другой. Нагревание может увеличить число успешных столкновений, но чрезмерный нагрев может изменить активный центр.

Фермент — это биологический катализатор. Субстрат связывается с активным центром, форма и химические свойства которого способствуют реакции. Катализатор увеличивает скорость реакции, не расходуясь в целом.

Измеряйте скорость по количеству продукта за единицу времени или по фиксированному конечному значению. Для теста с конечным значением величина 1/время является прокси-показателем скорости, если одно и то же количество продукта или изменения субстрата определяет конечное значение каждый раз.

Для переваривания крахмала уравняйте фермент и крахмал в водяной бане, контролируйте pH с помощью буфера, смешайте измеренные объемы и проверяйте образцы йодом через фиксированные интервалы. Используйте чистую лунку для каждого теста. Не добавляйте йод непосредственно в реакционную смесь.

Проверенный разбор примера

Известно: конечное значение достигается через 40 с. Используйте прокси-показатель скорости = 1/время. Прокси-показатель скорости = 1/40 = 0.025 в секунду. При 20 с показатель равен 0.050 в секунду, что в два раза больше. Это сравнение справедливо только при использовании одного и того же конечного значения и начальных концентраций.

Распространённая ошибка

Оптимальное значение специфично для данного фермента и условий. Низкая температура обычно замедляет реакцию; она не обязательно вызывает денатурацию фермента. Интервалы между контрольными точками ограничивают точность.

Неопределенность, градиенты и проверка моделей

Официальный блок программы: 3 Практические навыки в биологии I; 6 Практические навыки в биологии II

Прямая, проходящая вблизи каждой точки данных, полезна, но её наклон всё ещё может быть неопределён. График служит доказательством модели в пределах диапазона измерений.

Случайные колебания приводят к различиям в повторных показаниях. Систематическая ошибка смещает результаты последовательно. Абсолютная неопределённость имеет единицу измерения; относительная или процентная неопределённость сравнивает неопределённость со значением измерения.

Для произведения или частного суммирование относительных неопределённостей является распространенным приближением для максимальной неопределённости. Для разности складывайте абсолютные неопределённости. nonzero intercept может раскрыть смещение или неполную модель.

Указывайте единицы на осях и выбирайте разумный масштаб. Наносите столбики неопределённости там, где это оправдано, проводите линию наилучшего соответствия вместо соединения каждой точки и оценивайте наиболее крутой и пологий правдоподобные наклоны, когда метод требует этого.

Проверенный разбор примера

Известно: длина = 50.0 мм с неопределенностью 1.0 мм. Процентная неопределенность = абсолютная неопределенность / значение × 100 = 1.0/50.0×100 = 2.0%. Для частного двух независимо измеренных величин с максимальными процентными неопределенностями 2% и 3%, суммированная максимальная оценка составляет 5%.

Распространённая ошибка

Повторение показаний снижает случайную неопределённость среднего значения, но автоматически не устраняет нулевую ошибку. Не указывайте больше знаков после запятой, чем позволяет точность вашего измерения.

Фотосинтез и лимитирующие факторы

Официальный фокус модуля: 4 Энергия, Окружающая среда, Микробиология и Иммунитет

Более яркая лампа не всегда производит больше кислорода из элодеи. Другой фактор может ограничивать процесс, когда света уже достаточно.

Фотосинтез преобразует энергию света в химические запасы. Углекислый газ и вода образуют углеводы, выделяя кислород. Хлорофилл поглощает свет; интенсивность освещения, температура и уровень CO₂ могут влиять на скорость процесса.

При тестировании лимитирующего фактора изменяйте только одну переменную. При низком освещении увеличение света может повысить скорость. На плато измененный фактор больше не является основным ограничителем в этом диапазоне; сам график не позволяет определить, какой другой фактор сейчас лимитирует процесс.

Измеряйте объем собранного газа за фиксированный промежуток времени, вместо того чтобы предполагать, что все пузырьки имеют одинаковый объем. Контролируйте температуру, размер растения и подачу CO₂. Дайте растению адаптироваться перед каждым измерением и повторите опыт.

Проверенный разбор примера

Известно: 6.0 кубических сантиметров газа собраны за 3.0 минуты. Используйте формулу скорости = объем/время. Скорость = 6.0/3.0 = 2.0 кубических сантиметров в минуту. Подсчет пузырьков может служить грубой оценкой, но пузырьки разного размера снижают надежность сравнений.

Распространённая ошибка

Перемещение лампы меняет освещение, но также может изменить температуру. Для эксперимента по фотосинтезу необходим контроль нагрева, а не просто линейка.

Передача заболеваний и иммунный ответ

Официальный фокус модуля: 4 Энергия, Окружающая среда, Микробиология и Иммунитет

Антибиотик может помочь при бактериальной инфекции, но не поможет при вирусном заболевании. Лечение зависит от возбудителя и доказательств, подтверждающих диагноз.

Патогены вызывают инфекционные заболевания. Физические барьеры, фагоцитоз и специфический иммунный ответ снижают риск инфекции. Антитела связываются с конкретными антигенами. Вакцинация безопасно воздействует на иммунную систему антигеном, чтобы развить память.

После вакцинации клетки памяти могут обеспечить более быстрый вторичный ответ. Устойчивость к антибиотикам возникает благодаря наследственной изменчивости и отбору; отдельная бактерия не «выбирает» стать устойчивой, потому что ей нужно выжить.

Используйте опубликованные данные об инфекциях для сравнения показателей на равный размер населения. Различайте распространенность (превалентность) в конкретный момент времени и новые случаи за период. В школе используйте безопасные симуляции или разрешенные культуры, а не сбор неизвестных патогенов.

Проверенный разбор примера

Известно: 18 случаев наблюдается среди 900 человек. Скорость на 1,000 = число случаев / численность населения × 1,000. Скорость = 18 / 900 × 1,000 = 20 случаев на 1,000. Вторая группа со 10 случаями среди 250 человек имеет показатель 40 на 1,000, хотя у нее меньше случаев.

Распространённая ошибка

Антибиотики действуют на вирусы иначе, чем на бактерии. Вакцина не является немедленным средством лечения уже наступившей инфекции.

Клеточное дыхание, АТФ и перенос энергии

Официальный фокус модуля: 5 Дыхание, Внутренняя среда, Координация и Генная технология

Мышцы могут использовать кислород во время упражнений без образования пламени. Клеточное дыхание переносит энергию через контролируемую серию реакций.

Аэробное дыхание использует кислород и выделяет углекислый газ и воду из органических субстратов. Выделяемая энергия может поддерживать образование АТФ. Гидролиз АТФ может быть связан с процессами, такими как активный транспорт и сокращение мышц.

Анаэробные процессы позволяют производить АТФ, когда поставка кислорода не поддерживает требуемую аэробную скорость, но дают меньше АТФ на глюкозу. У человека может накапливаться лактат; дрожжи могут производить этанол и углекислый газ.

Респиратор может измерять потребление кислорода при поглощении углекислого газа. Контролируйте температуру с помощью водяной бани и используйте контрольную пробу с инертным материалом. Отделяйте абсорбент от организмов и следуйте школьной оценке рисков.

Проверенный разбор примера

Известно: потребление кислорода составляет 0.80 кубических сантиметров за 4.0 минут для 2.0 г ткани. Скорость на единицу массы = объем / (время × масса). Скорость = 0.80/(4.0 × 2.0) = 0.10 кубических сантиметров в минуту на грамм. Нормализация позволяет более справедливо сравнивать образцы разной массы.

Распространённая ошибка

Дыхательная вентиляция обеспечивает通气 легких; клеточное дыхание состоит из химических реакций в клетках. Движение маркера респиратора также может отражать изменения температуры или давления.

Обратная связь и внутренние условия

Официальный фокус модуля: 5 Дыхание, Внутренняя среда, Координация и Генная технология

Уровень глюкозы в крови повышается после еды, но обычно не возрастает неограниченно. Система регуляции реагирует на изменения внутренних условий.

Гомеостаз поддерживает внутренние условия в пределах приемлемых значений. Рецепторы обнаруживают изменения, координирующие центры обрабатывают информацию, а эффекторные органы дают ответ. Отрицательная обратная связь противодействует первоначальному изменению.

При высоком уровне глюкозы инсулин способствует её поглощению и накоплению в виде гликогена. При низком уровне глюкагон обеспечивает высвобождение глюкозы из запасов. Эти реакции согласованы, а не являются одинаковым действием двух гормонов.

Анализируйте временной график, определяя начальное возмущение, ответ системы и возвращение к нормальному диапазону. Обозначьте задержку перед началом ответа. Не предполагайте, что график показывает мгновенную коррекцию.

Проверенный разбор примера

Известно: уровень глюкозы изменяется от 5.0 до 7.0 условных единиц концентрации. Увеличение = конечное значение – начальное. Увеличение = 7.0 – 5.0 = 2.0 единиц. Процентный прирост = 2.0/5.0 × 100 = 40%. Числовое изменение является доказательством возмущения, но не самостоятельным диагнозом.

Распространённая ошибка

Отрицательная обратная связь не означает, что ответ вреден или измеренное значение становится отрицательным. Диабет имеет иные механизмы; не рассматривайте каждый случай как отказ в выработке инсулина.