Ссылки на инструкции:

• G0. Общие инструкции. https://pho.rs/p/4977
• G1. Спектроскопия. Инструкции https://pho.rs/p/4960
• G2. Электролиз. Инструкции https://pho.rs/p/4959
• G3. Фотосинтез. Инструкции https://pho.rs/p/4961
• G4. Микроскопия. Инструкции https://pho.rs/p/4975
• G5. Хроматография. Инструкции https://pho.rs/p/4976

В этой задаче будут исследоваться различные химические и биологические процессы, а одним из основных физических методов исследования будет спектроскопия.

Спектроскопия может быть разная по технике исполнения, а её возможности простираются от определения структуры веществ до движения галактик. Как правило, под спектром имеется в виду зависимость какой-то физической величины (энергии; интенсивности излучения; поглощения и т.д.) от длины волны света.

Реальный луч света всегда является составными объектом. Он состоит из нескольких элементарных лучей разного цвета – волн с разной длиной волны. Разделить реальный луч по элементарным лучам можно с помощью призмы или дифракционной решетки.

Например, из света Солнца с помощью призмы мы получаем радугу. Если датчиком измерить интенсивность в различных цветах в радуге, и построить график этой интенсивности от длины волны, то получится что-то похожее на Рис. 1(а).

Полученный график называют спектром излучения Солнца в видимом диапазоне.

В качестве источника излучения можно взять лампу накаливания, флюоресцентную лампу и светодиоды, с помощью призмы или дифракционной решетки можно получить похожие на радугу изображения и в них измерить интенсивность для различных цветов (см. остальные графики на Рис. 1). Графики показывают с какой интенсивностью источник света излучает в таком-то диапазоне длин волн.

Свет взаимодействует с окружающими нас объектами, и от характера этого взаимодействия зависит видимый цвет объекта. В этой задаче мы будем изучать поглощение света различными растворами. Например, раствор малахитового зеленого, поглощает синий свет (длина волны 450 нм) и красный свет (длина волны 600 нм), но не поглощает зеленый свет (длина 500 нм). Поэтому белый свет проходя через раствор становится зеленым (Рис. 2).

Теперь представим, что мы светим лучом фиксированного цвета (лазером) в раствор малахитового зеленого. Зеленый лазер будет проходить через раствор практически без поглощения ($I_\mathrm{gr} \approx I_{0,\mathrm{gr}}$), а синий сильно поглотится ($I_\mathrm{bl} \ll I_{0,\mathrm{bl}}$).
Поэтому для описания процесса поглощения нужно указать длину волны $\lambda$, с которой мы работаем:
\[A(\lambda) = \log_{10} \frac{I_0(\lambda)}{I(\lambda)}.\]Зависимость $A(\lambda)$ называют спектром поглощения. На рис. 2 построен спектр поглощения малахитового зеленого.
Спектр поглощения $A(\lambda)$ описывается законом Бугера-Ламберта-Бера и зависит от вещества, из которого состоит объект, концентрации этого вещества $n$ и толщины образца $b$:
\[A(\lambda) = n b \cdot \varepsilon(\lambda),\]где $\varepsilon(\lambda)$ — некий коэффициент уникальный для каждого вещества.
Если образец состоит из веществ $A$ и $B$, то их поглощения складываются:
\[A(\lambda) = b\left(n_A\,\varepsilon_A + n_B\,\varepsilon_B\right). \]Если в раствор малахитового зеленого добавить любое вещество, которое поглощает зеленый свет, то раствор станет очень темным, так как будет поглощать почти весь видимый свет проходящий через него.

Для анализа происходящих химических процессов в этой задаче вам нужно будет измерять спектры поглощения растворов медного купороса и ${\rm pH}$-индикаторов в растворах различной кислотности. Также вы получите спектры поглощения фотосинтезирующих пигментов из двух водорослей и с помощью них попробуете объяснить эффективность фотосинтеза при освещении микроорганизмов разными цветами.

Раздел I. Электролиз раствора медного купороса (25 баллов)

Часть A. Выделение кислорода при электролизе (5 баллов)

В этой части задачи вам предстоит провести электролиз водного раствора $\rm{CuSO}_4$ и различными способами вычислить заряд, протекший через раствор в процессе электролиза.

В процессе электролиза вы сможете наблюдать:

• выделение газообразного молекулярного кислорода на аноде,
• осаждение металлической меди на катоде,
• уменьшение $\rm pH$ раствора.

Анализируя результаты этих наблюдений вы рассчитаете заряд, который пришелся на тот или иной эффект, и сравните его с полным зарядом, который протёк через раствор, измеренным прямым методом $Q = I\cdot t$, где $I$ — это ток, текущий через раствор, а $t$ — время электролиза.

A1 Сбалансируйте уравнения реакций, проходящих в растворе на аноде

\[ \mathrm{H_2O} - e^- \to \mathrm{H^+ + O_2} \uparrow \]

и катоде:

\[ \mathrm{Cu^{2+}} + e^- \to \mathrm{Cu^0}.\]

Считайте, что других реакций на аноде и катоде не происходит.

Запишите и сбалансируйте суммарное уравнение электролиза водного раствора $\rm{CuSO4}$.

\[ \rm Cu SO_4 + H_2O \to\]

A2 Приготовьте $V_0=150$ мл раствора сульфата меди с молярной концентрацией $c_0=0.400~\mathrm{M}$. Вам выдан порошок медного купороса ($\rm CuSO_4 \cdot 5 H_2 O$). Сколько грамм $m_{bs}$ порошка нужно для приготовления заданного раствора? Можно считать, что получившийся объем раствора сульфата меди не отличается от объема добавленной воды.

Получившийся раствор будем называть “раствор А2”. Отлейте 5 мл раствора A2 в Answer tube A2.

A3 В соответствии с инструкцией G2 проведите электролиз $120$ мл раствора A2 в течение $t_0=1$ ч при токе $I=1$ А.

Cнимите зависимость объема выделившегося кислорода $V_{\rm O_2}$ от времени $t$. Выполните не менее 10 измерений. Постройте график получившейся зависимости, проведите аппроксимирующую кривую.

A4 После электролиза перемешайте раствор, оставшийся в электролизере. В соответствии с инструкцией G2 профильтруйте около 20-25 мл перемешанного раствора после электролиза.

Отфильтрованный раствор будем называть “раствор А4”. Отлейте 5 мл раствора A4 в Answer tube A4.

A5 Рассчитайте протекший при электролизе заряд $Q$, на основании известного вам значения силы тока.

A6 По объёму выделившегося кислорода в пункте A3 можно определить протекший заряд при электролизе. Напишите формулу, которая связывает полный объем выделившегося кислорода $V_{\rm O_2}$ и протёкший заряд $Q_{\rm O_2}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm O_2}$. Считайте, что эксперимент происходит при давлении $p_0 = 10^5$ Па и температуре $T_0  =298$ K.

Часть B. Спектрофотометрическое определение концентрации меди (7 баллов)

В этой части вам нужно определить концентрацию ионов меди в растворе A4 исходя из того, как он поглощает свет. Голубой цвет исследуемых растворов полностью определяется концентрацией ионов $\rm Cu^{2+}$.

В оптических кюветах приготовьте пять растворов $\rm CuSO_4$, каждый объемом $4$ мл.

B1 В листах ответов заполните таблицу, какой объем $V_\textbf{A2}$ раствора A2 и воды $V_{\rm H_2O}$ нужно смешать для получения $4$ мл требуемых растворов.

Обратите внимание, что поглощение исходного раствора A2 очень сильное, поэтому в этом пункте вы рассчитываете его разбавление в 10 раз и более.

B2 Используя расчеты, проведенные в прошлом пункте, приготовьте пять растворов в оптических кюветах. В соответствии с инструкцией G1 измерьте спектр поглощения у каждого из пяти растворов.

Сохраните измеренные спектры в папку на рабочем столе “Results/B2” под именами “B2.{номер кюветы}.txt” (например, “B2.3.txt”).

B3 Укажите длину волны $\lambda_0$ света, которая сильнее всего поглощается растворами $\rm CuSO_4$.

B4 Для каждой из кювет запишите величину поглощения $A$ на выбранной вами длине волны $\lambda_0$. Постройте график зависимости поглощения $A$ от молярной концентрации ионов меди $[\rm Cu^{2+}]$, проведите аппроксимирующую прямую $A=s\cdot [\rm Cu^{2+}]$ и определите её угловой коэффициент $s$.

В оптической кювете приготовьте 4 мл разбавленного в 10 раз раствора A4.

B5 Измерьте спектр поглощения разбавленного в 10 раз раствора A4.

Сохраните измеренный спектр в папку на рабочем столе “Results/B4” под именем “B4.txt”.

B6 Определите концентрацию ионов меди $[\rm Cu^{2+}]_\textbf{A4}$ в растворе A4.

B7 По падению концентрации ионов меди в растворе также можно определить протекший заряд при электролизе. Напишите формулу, которая связывает начальную концентрацию ионов меди $c_0$, конечную концентрацию ионов меди $[\rm Cu^{2+}]_\textbf{A4}$ и протёкший заряд $Q_{\rm Cu}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm Cu}$.

Часть C. Спектрометрическое определение pH (12 баллов)

В этой части задачи нужно определить ${\rm pH}$ в растворах A2 и A4 с помощью индикаторов, которые меняют свой цвет в зависимости от $\rm pH$ раствора.

Вам хорошо знакомы, и вы знаете как работать с цветными ${\rm pH}$-индикаторами, такими как метиловый оранжевый или бромтимоловый синий. Эти индикаторы меняют цвет при переходе и кислотной формы в основную. И, как правило, именно по изменению цвета определяется, что ${\rm pH}$ раствора изменился в нужной степени. Однако, используя спектрометр можно определить pH количественно (это возможно вблизи точки перехода).

Рассмотрим, как можно определить ${\rm pH}$, на примере индикатора крезолового красного. Было подготовлено несколько кювет с различными ${\rm pH}$ (от 0.5 до 1.3). В каждую кювету капнули одинаковое количество индикатора. В результате наблюдается переход цвета от красного к оранжевому/желтому (Рис. 4).

Затем были измерены спектры поглощения для каждой из этих кювет и построены совместно на одном графике (Рис. 5).

Какие особенности можно наблюдать на графике:

• поглощение на $\lambda^{CR}_{peak}\approx 520$ нм, величина которого сильно меняется при изменении pH (этот пик растет при увеличении ${\rm pH}$);
• поглощение на 430 нм, величина которого значительно слабее меняется при изменении ${\rm pH}$ (этот пик уменьшается при увеличении ${\rm pH}$);
• поглощение на $\lambda^{CR}_{iso}=475$ нм, величина которого оставалась постоянной при изменении ${\rm pH}$ (все спектры пересеклись в этой точке, эта точка называется изобестической).

По поглощению в изобестической точке, таким образом, можно рассчитать концентрацию индикатора, т.к. поглощение в ней не зависит от ${\rm pH}$. Ясно, что если концентрацию индикатора увеличить, например, вдвое, то все значения поглощений тоже увеличатся вдвое, но отношение $A_{peak}/A_{iso}$ останется постоянным и будет соответствовать некоторому ${\rm pH}$.

C1 В конце заданий приведен увеличенный график рис. 5. Определите значения поглощения $A_{peak}$ для каждого значения ${\rm pH}$ на графике. Определите значение поглощения $A_{iso}$ в изобестической точке. Рассчитайте отношения $A_{peak}/A_{iso}$ для каждого значения ${\rm pH}$. Для удобства расчетов в листе ответов приведена таблица. Постройте график зависимости $A_{peak}/A_{iso} ({\rm pH})$ и проведите сглаживающую кривую.

Получившийся график — универсальный и может быть использован в качестве калибровочного, поскольку отложенные по осям величины не зависят от начальной концентрации индикатора. И с его помощью можно определить ${\rm pH}$ раствора A4.

В двух 2 мл пробирках подготовьте по 500 мкл неразбавленного раствора A4. В одну из них добавьте 25 мкл раствора крезолового красного. Хорошо перемешайте раствор с красителем.

C2 В этом пункте используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. В соответствии с инструкцией G1 для тонкой кюветы получите спектр поглощения неразбавленного раствора A4 без индикатора. Сохраните измеренный спектр в папку на рабочем столе “Results/C2” под именем “C2.txt”.

С3 В этом пункте используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. В соответствии с инструкцией G1 для тонкой кюветы получите спектр поглощения неразбавленного раствора A4 с индикатором. Сохраните измеренный спектр в папку на рабочем столе “Results/C3” под именем “C3.txt”.

C4 Во введении к задаче рассказано, как складываются спектры поглощения, если веществ в растворе несколько. На основании измерений в пунктах C2-C3 рассчитайте, чему равно поглощение $A'_{peak}$ на длине волны $\lambda^{CR}_{peak}$ обусловленное только поглощением индикатора. Чему равно поглощение $A'_{iso}$ на длине волны $\lambda^{CR}_{iso}=475$ нм обусловленное только поглощением индикатора.

C5 По данным пункта C4 рассчитайте отношение $A'_{peak}/A'_{iso}$. По графику зависимости из пункта C1 определите значение ${\rm pH_{fin}}$ в растворе A4.

В предыдущем пункте вы определили финальный pH, т.е. концентрацию ионов водорода, в растворе после электролиза. Далее необходимо определить начальный pH раствора до электролиза. pH раствора A2 находится в диапазоне от 3.00 до 5.00. В этом диапазоне хорошо изменяет цвет индикатор бромфеноловый синий. Вашей задачей будет получить для него такое же семейство спектров, как было сделано авторами для крезолового красного (рис. 5).

Можно было бы подготовить растворы разных pH, добавить одинаковое количество индикатора и измерять их спектры. Однако добавлять одинаковое количество индикатора сложно, возникнут большие погрешности в спектрах. Поэтому можно выбрать такой путь:

1. взять кювету и налить в неё $V_0=4.0$ мл раствора с ${\rm pH}$ = 5.00;
2. добавить в кювету 30 мкл раствора бромфенолового синего и хорошо перемешать;
3. измерить спектр поглощения индикатора;
4. в кювету добавить некоторое количество $\Delta V$ раствора кислоты ${\rm HCl}$  (вам выданы растворы кислоты концентрации 10 и 100 mM) и перемешать, при этом ${\rm pH}$ снизится;
5. измерить спектр поглощения измененного раствора;
6. продолжать приливать концентрированную кислоту и повторять пункты 4 и 5, пока не достигнем ${\rm pH}$ = 3.00 или ниже.

Суммарный объем прилитой кислоты будет небольшим, поэтому изменением концентрации индикатора можно будет пренебречь.

Для построения графика, аналогичного рис. 5 и в пункте С1, не хватает значений ${\rm pH}$ раствора после каждого добавления концентрированной кислоты. В таблице ниже указана начальная концентрация ${\rm HCl}$, добавляемый на каждом шаге объем $\Delta V$ концентрированной кислоты и концентрация $C_{\rm HCl}$ используемой кислоты. Ваша задача рассчитать значения концентраций раствора $C_{\rm sol}$ и ${\rm pH}$ (до сотых), которые будет иметь раствор на каждом шаге добавления кислоты.

C6 Заполните оставшиеся поля в таблице выше.

С7 Проведите эксперимент, описанный выше, приливая на каждом шаге указанное количество $\Delta V$ кислоты с концентрацией $C_{\rm HCl}$. Измерьте и сохраните спектр поглощения на каждом шаге в соответствии с инструкцией G1. Сохраните измеренные спектры в папку на рабочем столе “Results/C7” под именами “C7.{номер шага}.txt” (например, “С7.2.txt”). У вас должно получиться 8 спектров. Отлейте оставшийся после получения всех спектров раствор в Answer tube C7.

C8 Отобразите все спектры из пункта С7 в рабочей зоне программы. Определите значения длины волны $\lambda^{BB}_{peak}$, на которой поглощение меняется наиболее сильно при изменении ${\rm pH}$. Определите длину волны изобестической точки $\lambda^{BB}_{iso}$.

C9 Постройте график зависимости отношения поглощений на длине волны $\lambda^{BB}_{peak}$ и $\lambda^{BB}_{iso}$ от ${\rm pH}$ (т.е. график $A_{peak}/A_{iso} ({\rm pH})$ для бромфенолового синего).

Далее нужно сделать то же самое, что и в пунктах С2 и С3, но с другим индикатором. В двух 2 мл пробирках подготовьте по 500 мкл неразбавленного раствора A2. В одну из них добавьте 20 мкл раствора бромфенолового синего. Хорошо перемешайте раствор с индикатором.

С10 В этом пункте используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. В соответствии с инструкцией G1 для тонкой кюветы получите спектр поглощения неразбавленного раствора A2 без индикатора. Сохраните измеренный спектр в папку на рабочем столе “Results/C10” под именем “C10.txt”.

С11 В этом пункте используется тонкая стеклянная кювета с адаптером. В соответствии с инструкцией G1 для тонкой кюветы получите спектр поглощения неразбавленного раствора A2 с индикатором. Сохраните измеренный спектр в папку на рабочем столе “Results/C11” под именем “C11.txt”.

С12 На основании измерений в пункте C10-С11 рассчитайте, чему равно поглощение $A'_{peak}$ на длине волны $\lambda^{BB}_{peak}$ обусловленное только поглощением индикатора. Чему равно поглощение $A'_{iso}$ на длине волны $\lambda^{BB}_{iso}$ обусловленное только поглощением индикатора.

С13 По данным пункта C12 рассчитайте отношение $A'_{peak}/A'_{iso}$. По графику зависимости из пункта C9 определите значение ${\rm pH_{ini}}$ в растворе A2.

С14 По увеличению концентрации ионов водорода в растворе (т.е. уменьшению ${\rm pH}$) также можно определить протекший заряд при электролизе. Напишите формулу, которая связывает начальный ${\rm pH_{ini}}$ раствора, конечный ${\rm pH_{fin}}$ раствора и протёкший заряд $Q_{\rm pH}$. Рассчитайте численное значение заряда $Q_{\rm pH}$.

Часть D. Обобщение результатов (1 балл)

D1 На основании известных вам законов, заполните таблицу в листе ответов, отметив галочкой для каждого утверждения только один из вариантов верно/неверно.

D2 Выберите и отметьте галочкой в листе ответов одно наиболее достоверное значение протекшего заряда.

Раздел II. Исследование фотосинтезирующих организмов (15 баллов)

Фотосинтез — ключевой процесс, происходящий в биосфере нашей планеты, позволяющий организмам использовать энергию солнечного света для обеспечения жизнедеятельности. Благодаря фотосинтезу происходит образование более 99% органических веществ, которые используются для питания организмов на всех уровнях пищевых цепей. Тем не менее, типы метаболизма, основанные на использовании энергии света, весьма разнообразны. Если источником углерода при фотосинтезе служит углекислый газ, то есть происходит его фиксация с дальнейшим образованием органического вещества, то говорят о фиксации углекислого газа, а такие организмы называют фотоавтотрофами. Фотосинтез может также происходить без фиксации углерода с использованием готовых органических веществ вместо углекислого газа, такие организмы называют фотогетеротрофами. В качестве донора электронов для электронтранспортной цепи в фотосинтетических мембранах может использоваться вода. В этом случае одним из продуктов фотосинтеза является кислород и такой тип фотосинтеза называется оксигенным. В качестве донора электронов могут также выступать восстановленные органические или неорганические соединения. В таком случае продукты фотосинтеза не будут газообразными и такой тип фотосинтеза называется аноксигенным.

 Фототрофные организмы чрезвычайно разнообразны: они отличаются строением клеток, типами фотосинтетических пигментов и многими другими особенностями. Фототрофные организмы часто формируют сложно устроенные сообщества, в которых занимают различные ниши. В этом задании вам предлагается изучить особенности фотосинтеза двух микроорганизмов: $A$ и $B$, и сделать заключения об их физиологии и экологии.

Часть E. Определение спектральной эффективности фотосинтеза в культурах двух микроорганизмов (6.4 балла)

В этом задании вам предстоит определить наличие и эффективность выделения кислорода культурами двух микроорганизмов А и В при освещении светом с различной длиной волны.

В качестве источника света выступают три батареи светодиодов: синего, зеленого и красного цветов. Каждая состоит из трех последовательно соединенных светодиодов.

E1 Для каждой батареи светодиодов измерьте напряжение $U$, падающее на одном светодиоде при включении источника. Заполните таблицу в листах ответов.

На рисунке ниже представлены вольт-амперные характеристики светодиодов.

E2 Вычислите ток $I$, текущий через светодиоды каждого цвета. Заполните таблицу в листах ответов.

На рисунке ниже представлены зависимости мощности света $P$, излучаемого светодиодами от тока $I$, текущего через них.

E3 Вычислите мощность света $P$, излучаемого каждой из батарей светодиодов. Заполните таблицу в листах ответов.

Площадь внутреннего сечения шлангов составляет $S_0=1.77$ мм${}^2$. На установке по исследованию спектральной чувствительности фотосинтеза нужно измерить объем кислорода $V$, который выделяют микроорганизмы при освещении светом разного цвета.

E4

Для этого вопроса используйте микроорганизм $A$.

Подготовьте установку к измерениям согласно инструкции G3.

Включите источник света и засеките время.

• Если через 30 минут после начала эксперимента выделения кислорода не наблюдается, запишите в таблицу в листах ответов нулевые значения $V$.
• Если через 30 минут после начала эксперимента выделение кислорода наблюдается, продолжайте эксперимент ещё в течение 1.5 часов. Запишите в таблицу в листе ответов объем кислорода $V$, выделившегося при освещении светом разного цвета.
   

E5 Для микроорганизма $B$ повторите процедуру, описанную в предыдущем вопросе.
Заполните таблицу в листах ответов.

Чтобы сравнивать эффективности фотосинтеза $E$ различных микроорганизмов необходимо получить среднюю эффективность в пересчете на одну клетку и на мощность падающего излучения:
\[E = \frac{V_{\rm O_2}}{N \cdot P},\]где $V_{\rm O_2}$ – объем кислорода, который выделился за время освещения светом, $N$ — количество клеток освещаемых светом, $P$ — мощность излучения.

E6 Согласно инструкции G4 с помощью камеры Горяева посчитайте количество клеток, находящихся в четырех малых квадратах $n_A$ и $n_B$ микроорганизмов $A$ и $B$. 

Ребро большого квадрата камеры Горяева — 0.2 мм, глубина камеры — 0.1 мм, большой квадрат состоит из 16 малых.  Посчитайте общее количество клеток $N_A$ и $N_B$ микроорганизмов $A$ и $B$ внутри шприца объемом $20$ мл. Запишите расчетную формулу, как связаны $n_A$ и $N_A$.

E7 Используя данные, полученные в пунктах E4, E5, E6 вычислите эффективность фотосинтеза $E$ для обоих микроорганизмов и всех цветов света. Заполните таблицу в листах ответов.

E8 Используя данные, полученные в вопросах E3 и E7, заполните таблицу в листах ответов.

Часть F. Определение пигментного состава исследуемых микроорганизмов (5.2 балла)

Пигментный состав в значительной степени определяет способность фотосинтезирующих организмов поглощать различные спектральные интервалы солнечного излучения. Пигментный состав может различаться у организмов разных систематических групп. К основным фотосинтетическим пигментами относятся хлорофиллы и каротиноиды. Они отличаются по химической структуре и физическим свойствам. Физические свойства наиболее важных пигментов, такие как максимумы поглощения и удельная подвижность, указаны в таблице ниже.

Характеристики спектров поглощения и удельной подвижности пигментов ($R_f$) хлорофиллов на хроматограмме

Характеристики спектров поглощения и удельной подвижности пигментов ($R_f$) каротиноидов на хроматограмме

Значение удельной подвижности расчитывают по формуле:
\[R_f=Z_x/Z_f,\] где $Z_x$ — расстояние между линией старта и центром пигментного пятна, а $Z_f$ — расстояние между линией страта и фронтом растворителя

В коробке к культурой микроорганизмов в маленьких пробирках находятся концентрированные экстракты этих микроорганизмов. Они понадобятся для проведения хроматографии и измерения их спектров поглощения. Объем экстрактов, которые вам выданы в пробирках, составляет около 150 мкл. Поэтому перед тем как их открыть, стряхните жидкость вниз.

F1 Согласно инструкции G5 проведите тонкослойную хроматографию экстрактов микроорганизмов $A$ и $B$. 

Сразу после окончания хроматографии и высушивания пластины, проанализировав таблицу, аккуратно отметьте карандашом на пластинке знаком «Х» пятна, соответствующие хлорофиллам и знаком «О» пятна, соответствующие каротиноидам.

Поднимите табличку HELP, чтобы к вам подошел ассистент и сфотографировал пластину.

Поместите размеченную пластину в Answer tube F1.

Возьмите три пластиковые кюветы. В каждую из них налейте 3 мл спирта. Одну из кювет используйте для снятия Baseline, а в другие добавьте по 50 мкл экстрактов микроорганизмов $A$ и $B$. Хорошо перемешайте разбавленные экстракты.

F2 В соответствии с инструкцией G1 получите спектр поглощения экстрактов из микроорганизмов $A$ и $B$.

Сохраните измеренные спектры в папку на рабочем столе “Results/F2” под именами “F2.A.txt” и “F2.B.txt” соответственно для микроорганизмов $A$ и $B$.

Отлейте 3 мл растворов экстрактов микроорганизмов, которые вы измеряли, в Answer tube F2.A и Answer tube F2.B.

F3 На основании полученных вами хроматограмм, а также полученных спектров поглощения, в листе ответов галочкой отметьте верны ли суждения или нет.

F4 Какие выводы можно сделать по результатам тонкослойной хроматографии и анализа спектров поглощения? Отметьте галочкой в листе ответов верны или нет утверждения.

Часть H. Изучение экологии микроорганизмов (3.4 балла)

В небольших водоемах сообщество микроорганизмов распределяется в соответствии с физиологическими особенностями. В воде небольших водоемов при плохом перемешивании воды образуется зона скачка концентрации кислорода, когда в глубоких слоях создаются анаэробные условия. Фототрофные организмы в отсутствии кислорода используют в качестве донора электрона не воду, как цианобактерии и зеленые водоросли, а другие соединения, при этом кислород не выделяется — такой фотосинтез называется аноксигенным.

В толще водоема фототрофные микроорганизмы распределяются в зависимости от отношения к кислороду (аэробные и анаэробные) и способности поглощать свет в различных частях спектра. 

Известно, например, что среди аноксигенных фототрофных бактерий зеленые бактерии анаэробны и многие из них хорошо приспособлены к использованию света низкой интенсивности, а пурпурные бактерии устойчивы к кислороду. 

H1 Выберите верные утверждения относительно микроорганизмов.

H2

На рисунке представлена схема небольшого водоема с плохим перемешиванием воды.  Определите, в каких зонах водоема (A-D) будут обитать следующие микроорганизмы.

1. цианобактерии и зеленые водоросли
2. анаэробные деструкторы органического вещества 
3. зеленые бактерии 
4. пурпурные бактерии

Запишите номера организмов в таблицу в листе ответов.

H3 На основе информации о микроорганизмах $A$ и $B$, полученной вами в ходе их исследований, определите в какой зоне водоёма (A-D из пункта H2) наиболее вероятно обитает каждый из микроорганизмов?

H4 Цианобактериальный мат состоит из многих фототрофных и нефототрофных микроорганизмов, которые располагаются слоями друг под другом. Отметьте, верны или нет утверждения.