Конкурс знатоков биологии "Человек и среда" (полная версия) 9-10 классы

Конкурс знатоков биологии

«Человек и среда»

9-10 классы

Цель мероприятия:

научить школьников применять теоретические знания в области биологии для решения конкретных жизненных ситуаций, т.е. формировать биологическую компетентность.

Образовательные цели:

обобщить, углубить, закрепить знания учащихся о  строении и закономерностях функционирования различных  физиологических систем организма человека; указать на взаимосвязь между нарушением строения и функционирования одних орагнов  и изменением в деятельности других; проследить мехнизмы возникновения и развития патологических процессов в организме человека.

Развивающие цели: стимулировать познавательный интерес учащихся к изучению биологии и смежных дисциплин естественного цикла; расширять кругозор; совершенствовать способность анализировать предложенный материал, находить причинно-следственные связи между процессами и явлениями.

Воспитательные цели: прививать ответственное отношение  к  личному здоровью; воспитывать бережное и ответственное отношение к жизни и здоровью будущего поколения.

Предметные результаты:

знать о наличии в организме человека прямых, косвенных и обратных связей; уметь видеть связь между строеним и функциями отдельных органов и систем ; видеть  истинные причины событий, различать «следствие» и  «причину».

Общеучебные результаты:

умение внимательно слушать и критически мыслить;  умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение.

Метапредметные результаты:

Способность учащихся видеть зависимость  протекания жизненных процессов от законов физики, химии; умение видеть зависимость  жизнедеятельности человека от условий окружающей среды; способность прослеживать влияние сегодняшнего человека на будушие поколения; умение взглянуть на известные вещи по – новому, под «иным углом».

Тип мероприятия:

познавательная конкурсная эвристическая программа.

Методы обучения: эвристической беседы, репродуктивный, игровой.

Оборудование и материалы:

мультимедийное оборудование, презентация.

Правила проведения мероприятия:

1.     Внимательно слушать

2.     Анализировать услышанное

3.     Строить предположения

4.     Высказывать гипотезы

5.     Вести конструктивный спор

Ход мероприятия:

Условия проведения

Выслушиваются мнения 2-3 человек. Каждый из конкурсантов логически обосновывает своё предположение. Затем учитель говорит правильный ответ.

1.     На высоте 20 км давление ртутного столба падает до 50 мм. При таком давлении точка кипения воды равна 37 градусов Цельсия. Что происходит в организме животных в этих условиях?

Ответ. Вода, находящаяся в их тканях, вскипает. При опытах в барокамерах на рентгеновских снимках видно, как в подкожной клетчатке образуется водяной пар. Животное раздувается. Объём тела растёт. Клетки и органы разрываются. Жизнь становится невозможной и организм погибает.

2.     Почему вскипание жидкости в организме при пониженном давлении начинается в венах, правом желудочке и в плевральной полости?

Ответ. Вскипание жидкости в организме при пониженном давлении начинается в венах, правом желудочке и в плевральной полости, потому что в организме это области с изначально самым низким давлением крови.

3.     Сурфактант – смесь поверхностно - активных веществ находящаяся на границе воздух - жидкость в лёгочных альвеолах, образуется у доношенного плода непосредственно перед родами. Почему недоношенные дети погибают без подсоединения к аппарату искусственного дыхания?

Ответ. Сурфактант препятствует спадению альвеол, т.е. их слипанию, за счёт снижения поверхностного натяжения жидкости.

4.     В последнее время мода на безжировое питание приводит к возникновению гипоксий (пониженному содержанию кислорода в организме) у людей, которые не употребляют в пищу качественные жиры. Почему?

Ответ. Сурфактант позволяющий лёгким усваивать кислород, сосотоит из фосфолипидов, белков, полисахаридов.

5.     Химические составляющие табачного дыма способствуют разрушению эластических волокон в стенках альвеол протеолитическими ферментами, выделяемыми тучными клтками. В каких нарушениях дыхания проявятся результаты перечисленных  процессов?

Ответ. Разрушение эластических волокон в стенках альвеол приводит к эмфиземе. Эмфизема – деструктивное нарушение стенок альвеол под воздействием внешних факторов, существенно снижающее жизненную ёмкость лёгких (в серьёзных случаях влоть до дыхательного объёма), из-за уменьшения площади поверхности, на которой происходит газообмен.

6.     Перед вдохом давление в грудной клетке падает, что по логике вещей должно было бы привести к спадению стенок трахеи. Но этого не происходит. Почему?

Ответ. Спадение стенок трахеи при вдохе, вопреки ожиданию,  не просиходит, так как она содержит полукольцевидные хрящи. Хрящи соединены с тканью стенок натягивая её и поддерживая трахею в открытом состоянии.

7.     В плевральной полости поддерживается отрицательное давление, таким образом лёгкие пассивно следуют за движением рёбер. Что произойдёт при проникающем ранении лёгкого и лёгочной плевры?

Ответ. При проникающем ранении лёгкого и лёгочной плевры возникнет явление называемое пневмоторакс – скопление воздуха или газов в плевральной полости.  Постепенно давление в плевральной полости увеличивается, вплоть до равного атмосферному, что делает вдох и выдох невозможным, так как лёгкое спадается.

8.     Силикоз – профессиональное заболевание лёгких, обусловленное длительным вдыханием пыли, содержащей диоксид кремния. При обследовании лёгких на них обнаруживается множество мелких узелков. Каково  происхождение узелков?

Ответ. Длительное вдыхание пыли приводит к тому что частицы диоксида кремния проникают в альвеолы и остаются в них. Макрофаги (белые клетки крови) пытаются поглотить и вывести опасные частицы из лёгких. Диоксид кремния разрывает макрофаги и выпускает их содержимое (протеолитические ферменты) в лёгочную ткань, таким образом, появляются рубцы (фиброз). Рубцы начинают расти, что приводит к формированию узелков.

9.     Полость между лёгочной и пристеночной плеврой в норме заполнена плевральной жидкостью. К чему может привести уменьшение выделения плевральной жидкости железистыми клетками плевры?

Ответ. Уменьшение выделения плевральной жидкости приведёт к трению лёгочной плевры о пристеночную в процессе дыхания. В результате возникнет мехническое повреждение и воспаление плевры – плеврит. Плеврит сопровождается болью при вдохе и выдохе и нарушением механизма дыхания.

10. Почему при погружении на глубину возникает опасность вскипания крови (кессонная болезнь)?

Ответ. Количество газа, растворенного в жидкости, напрямую зависит от давления газа на поверхности этой жидкости. Если это давление превышает давление газа в самой жидкости, то создается градиент диффузии газа в жидкость – начинается процесс насыщения жидкости газом. Процесс продолжается до тех пор, пока давление газа в жидкости не сравняется с давлением газа на поверхности жидкости. При понижении внешнего давления происходит обратный процесс. При всплытии, с уменьшением внешнего давления воды, давление газовой смеси, которой дышит подводник, также начинает уменьшаться. Количество азота, потребляемое подводником, а вернее его парциальное давление, тоже уменьшается. Из-за этого начинает происходить перенасыщение крови азотом, вследствие чего он начинает потихоньку высвобождаться в виде микропузырьков. Микропузырьки азота из крови начинают высвобождаться и вместе с током крови двигаться в сердце, а оттуда уже в лёгкие, где они, опять же, через стенки альвеол выходят наружу при выдохе.Если же подводник начинает всплывать слишком быстро, то пузырьки азота просто-напросто не успевают достигнуть лёгких и через них выйти из организма наружу. Кровь подводника «закипает».

11. К каким последствиям может привести усиление роста и активности клеток секретирующих слизь, наряду с утратой или инактивацией ресничного эпителия?

Ответ. Усиление роста и активности клеток секретирующих слизь, наряду с утратой или инактивацией ресничного эпителия приводит к развивитию бронхита, повышается риск лёгочной инфекции.

12. Строение стенок сосудов тела человека различно. В артериях нет клапанов, а в венах есть, вены имеют тонские стенки, та артерии толстые эластичные. Почему пульс можно нащупать не на всех артериях?

Ответ. Прощупыванию пульсовой волны мешают толстые стенки артерий. Хорошо прощупывается пульс на артериях проходящих над костями.

13. При заражении некоторыми паразитами, в частности гельминтами, резко возрастает количество эозинофилов (гранулоцитов окрашивающихся кислым красителем эозином в красный цвет). Чем объясняется данное явление?

Ответ. При заражении гельминтами возникает воспаление, из-за повышенного синтеза гистамина тканями. Гистамин приводит к расширению пор в стенках кровеносных сосудов, что позволяет направить к проблемным местам моноцитов, циркулирующих в крови. Моноциты ведут борьбу с инородными агентами. Но избыток гистамина опасен для организма (аллергия). Поэтому эозинофиллы секретируют и выделяют ферменты инактивирующие гистамин.

14. Базофилы – гранулоциты окрашивающиеся основными красителями  в синий цвет, действуют как антагонисты эозинофилов, т.е. синтезируют и выделяют гистамин. Каких клеток при аллергии становится больше, эозинофилов или базофилов? Почему?

Ответ. При аллергии становится больше эозинофилов, так как они инактивируют лишний гистамин, уменьшая проявления аллергии.

15. Фетальный гемоглобин (гемоглобин плода) у млекопитающих несколько отличается по структуре от материнского. Фетальная форма имеет большее сродство к кислороду, что позволяет легко насыщать организм плода кислородом. Почему организм новорожденных уже не так быстро как организм плода насыщается кислородом?

Ответ. Организм новорожденных уже не так быстро как организм плода насыщается кислородом, так как с  приближением момента рождения фетальный гемолобин постепенно замещается на обычную взрослую форму.

16. Зачем в процессе эволюции природа сконструировала фетальный гемоглобин?

Ответ. Эмбрион нуждается в повышенном притоке кислорода, так как процессы роста и развития в его организме идут в несколько раз быстрее, чем у новорождённого, и, тем более, взрослого человека. Для любых процессов нужна энергия, а она образуется в организме только в результате расщепления орагничесих веществ с участием кислорода.

17. Миоглобин – пигмент мышц, который отличается от гемоглодина по структуре (отсутствие тетрамера). В результате обладает большим сродством к кислороду и способен забирать кислород из молекул гемоглобина. 

В каких мышцах наблюдается наибольшее количество миоглобина?

Ответ. В мышцах подвергающихся наибольшим физическим нагрузкам, в так называемых «красных мышцах», т.к. белок миоглобин – красный пигмент.

18. Люди оказывающиеся на большой высоте проходят через акклиматизацию (повышение количества эритроцитов). Каковы причины данного явления?

Ответ. В условиях высокогорья давление низкое, следовательно концентрация кислорода в воздухе и парциальное давление тоже снижаются. Организм испытывает гипоксию (недостаток кислорода). В качестве компенсации увеличивается количество эритроцитов (клеток связывающих и переносящих гемоглобин) и содержание в них гемоглобина.

19. Бегуны на длинные дистанции тренируются на больших высотах для достижения лучших результатов в забегах. Каков физиологический механизм улучшения результатов соревнований?

Ответ. При тренировках на больших высотах организм испытывает гипоксию (недостаток кислорода) и вынужден приспосабливаться к новым условиям, увеличивая количество эритроцитов. Большее чем в норме количество эритроцитов даёт возможность обеспечить мышцы кислородом при длительном забеге происходящем в обычных условиях.

20. Почему при гипоксии образуют сильные отёки?

Ответ. В состоянии гипоксии резко уменьшается секреция вазопрессина (антидиуретического гормона) гипоталамусом, что приводит к усилению диуреза и отёкам.

21. Повышенное содержание гемоглобина в крови чаще всего свидетельствует о заболеваниях: врожденные пороки сердца, кишечная непроходимость, ожоги, сердечно-легочная недостаточность. Может ли повышаться уровень гемоглобина в обычных условиях без заболеваний?

Ответ. Повышение гемоглобина в крови происходит после физической нагрузки и даже после пребывания на свежем воздухе.

22. При анализе крови наряду с обычным гемоглобином обнаружили метгемоглобин, содержащий трёхвалентное железо вместо двухвалентного. Измениться ли способность организма к переносу кислорода? Каким образом?

Ответ. Способность организма переносить кислород уменьшится. Причиной является появление гемоглобина содержащего трёхвалентное железо – метгемоглобина, неспособного присоединять молекулы кислорода и транспортировать их к тканям.

23. Кровь выглядит бурой. Соответственно, у человека отмечается своеобразный «цианоз» – кожа грязно-серого цвета. О каком диагнозе можно судить уже по этим признакам?

Ответ. Бурый цвет крови свидетельствует о большом содержании в ней метгемоглобина – гемоглобина с трёхвалентным железом вместо двухвалентного. Метгемоглобин не способен присоединять и переносить кислород к тканям. Диагноз – метгемоглобинемия.

24. Приобретённая метгемоглобинемия может развиться в результате некоторых видов острых химических отравлений (анилиновые красители, парацетамол, перманганат калия и пр.). Можно ли отравиться тортом в котором крем окрашен в зелёный цвет раствором бриллиантовой зелени? Почему?

Ответ. Тортом в котором крем окрашен в зелёный цвет раствором бриллиантовой зелени отравиться можно. «Зелёнка» не безопасна при употреблении внутрь, т.к. является анилиновым красителем, который вызывает переход части гемоглобина в метгемоглобин.

25. Женщину привезли в карете «скорой помощи». Результаты анализов показали метгемоглобинемию. Позже врач спросил у пострадавшей, какие лекарства она принимала до отравления. Женщина перечислила: аскорбиновую кислоту, настойку валерианы, парацетомол, нитроглицерин. Передрозировка каких из перечисленных выше препаратов могут спровоцировать развитие метгемоглобинемии?

Ответ. Из перечисленных выше препаратов спровоцировать развитие метгемоглобинемии могут парацетамол и нитроглицерин.

26. Дети отравились арбузом. В больнице анализ крови показал метгемоглобинемию. Связано ли изменение показателей крови (наличие метгемоглобина) с отравлением арбузами? Если да, то каким образом?

Ответ. Возникновение метгемоглобинемии при отравлении арбузами и другими овощами и фруктами вполне возможно. Причиной отравления является избыток  нитратов и нитритов в продуктах питания.

27. Клетки синоатриальногоузла миокарда имеют миогенную природу, т.е. способны самостоятельно генерировать ритмичные импульсы. В норме частота сокращений около 70 в минуту. Изменит ли частоту сокращений гормон тироксин, каким образом?

Ответ. Тироксин (как и адреналин) повышает частоту сердечных сокращений.

28. Блуждающий нерв относится к парасимпатическим, сердечный нерв - к симпатическим. Какой из указанных нервов будет ускорять сердцебиение, а какой замедлять?

Ответ. Блуждающий нерв будет урежать частоту сокращений, а сердечный нерв – делать сокращения сердца более частыми.

29. Есть особый класс леакрстенных веществ – бета  - блокаторы, препятствующие связыванию адреналина с бетта - рецерторами. К каким последствиям приведёт примнение бетта-блокаторов?

Ответ. Молекулы адреналина будут связаны и инактивированы бетта - блокаторами, следовательно во время стресса не будет наблюдаться ожидаемая тахикардия (учащённое сердцебиение).

30. Стенокардия – заболевание при котором физическая нагрузка вызывает сильную боль  в области сердца. Предположите причины болей. Как снять болевой синдром?

Ответ. При стенокардии сосуды питающие сердечную мышцу (коронарные) сужены. В состоянии покоя они способны обеспечить клетки сердца кислородом и питательными веществами. При физической нагрузке приток крови увеличивается, а сосуд не способен расшириться.  В результате давления на стенки сосуда поступающей крови возникает болевой синдром. Избавиться от боли можно применяя сосудорасширяющие и анальгетики (обезболивающие).       

31. Существует ли связь между миокардитом (воспалительным заболеванием миокарда) и респираторным заболеванием? Если есть, то какая?

Ответ.  Между миокардитом  и респираторным заболеванием существует прямая связь. Бактериальная инфекция проникшая в организм при респираторном заболевании разносится током крови к различным тканям и органам, где может вызвать локальное воспаление.

32.  Варикоз – патологическое расширение вен, при котором клапаны не могут сомкнуться и препятствовать обратному току крови. Может ли варикоз стать причиной мужского бесплодия?

Ответ. Да. Если варикоз наблюдается в области семенного канатика – уменьшится сперматогенез.

33. Эмболия – блокирование кровеносного сосуда какой-либо массой материала (эмболом), например, сгустком крови, пузырьком воздуха. Может ли вызвать эмболию травма трубчатой кости?

Ответ. Да. Причиной эмболии может стать блокирование сосуда (например, коронарного) каплей жира (жёлтый костный мозг) или кусочком костной ткани.

34.  Гладкомышечным клеткам  и маркофагам для жизнедеятельности нужен холестерол. Предположите механизм образования атеросклеротических бляшек.

Ответ. СО2 выделяющийся при курении, высокий уровень холестерина и другие факторы повреждают эндотелий (внутренний слой стенок сосудов), что приводит к внедрению в стенку моноцитов. Моноциты превращаются в макрофаги и поглощают большое количество холестерола, вытесняя гладкомышечные клетки и формируя атеросклеротическую бляшку. Бляшка может утолщаться и укрепляться отложением кальция.

35.  Во время физической нагрузки в крови возрастает уровень лактата и углекислого газа. Как реагируют на данные изменения сфинктеры расположенные в капиллярах?

Ответ. При возрастании уровня лактата и углекислого газа сфинктеры капилляров расслабляются, в результате чего локальный кровоток временно усиливается, таким образом из крови быстрее удаляются токсичные вещества.

36.  В основании внутренней сонной артерии имеется вздутие –каротидный синус, содержащий рецепторы растяжения. Как данные рецепторы контролируют уровень артериального давления в организме?

Ответ. Рецепторы каротидного синуса стимулируются давлением крови, в результате чего импульсы возбуждения поступают в сердечно-сосудистый центр  продолговатого мозга.Оттуда в свою очередь посылается сигнал приводящий к снижению частоты сокращений сердца и расширению сосудов. В результате кровяное давление снижается.

37.  В коже хранится много крови, но поступление её в кровяное русло возможно не всегда. Опишите ситуацияю приводящую к освобождению крови из кожного депо.

Ответ. Например, выделение в кровь гормона страха адреналина, приводит к сокращению гладких мышц в стенках артений. Артерии сужаются, временно депонированная кровь выдавливается в кровоток.

38.  Сосуды расширяются и сокращаются поочерёдно. Чтобы произошло в организме, в случае одновременного расширения всех сосудов.

Ответ. Объёма крови не хватило бы для  наполнения всех сосудов. Кровь не поступила бы к мозгу, что повлекло бы гибель организма.

39.  Нёбные, язычная и глоточная миндалины содержат фагоциты  и лимфоциты и защищают организм от проникновения  инородных веществ через рот. Есть ли подобные защитные образования в кишечнике?

Ответ. В стенках подвздошной кишки находятся агрегаты лимфоузлов, называемые пейеровыми бляшками. Они подобно нёбным, язычным, глоточным миндалинам содержат фагоциты  и лимфоциты, которые защищают организм от проникновения  инородных веществ.

40.  Слишком сильный иммунный ответ организма носит название аллергии. Существует множество видо аллергий. Что такое полиноз?

Ответ. Гиперреакция организма на выльцу растений.