Ректору Санкт-Петербургского Государственного Университета

Разбор заданий Олимпиады школьников СПбГУ по медицине
«Дорога в медицину»
Заключительный этап. 9 класс. 2010/2011 учебный год
Задание 1. Рассмотрите рисунки строения уха человека и одного из его отделов –
внутреннего уха. Внутреннее ухо человека состоит из двух основных частей: улитки и лабиринта. Лабиринт в свою очередь состоит из трёх взаимно перпендикулярных полукружных каналов и двух полостей – мешочка и маточки.
1. Какие структурные элементы уха ответственны за:
- распознавание звука?
Ответ: улитка
- усиление звуковых сигналов?
Ответ: Молоточек, наковальня, стремечко, барабанная перепонка
- восприятие положения тела и движения?
Ответ: Полукружные каналы, маточка, мешочек
Рис. 1. Строение уха человека.
Рис. 2. Строение внутреннего уха
человека.
2. Почему человек при поиске источника звука поворачивает голову?
Ответ: Поворачивая голову, человек определяет, в какое ухо звук приходит раньше –
в левое или в правое. Если раньше звук достигает правого уха - источник звука справа
(лучше слышим правым ухом), если левого – слева (лучше слышим левым ухом), если в оба
уха звук приходит одновременно, то источник прямо перед человеком (или точно сзади).
3. Космонавтам, попавшим в условия невесомости, первое время кажется, что они перевернулись вниз головой, но через некоторое время эти ощущения проходят. Объясните
это явление.
Ответ: За распознавание положения тела (верх-вниз головой) отвечает отолитовый
аппарат. Под действием силы тяжести кристаллы солей кальция (отолиты), находящиеся в
желеобразной мембране, покрывающей волосковые клетки, давят на чувствительные волоски этих клеток. Генерируемые в волосковых клетках сигналы по нерву передаются в
мозг и распознаются последним как «голова вверху, ноги внизу». Если человек перевернётся вверх ногами, то под действием всё той же силы тяжести отолиты перестанут оказывать
давление на волосковые клетки и мозг воспринимает это как «голова внизу». В условиях
невесомости сила тяжести перестаёт действовать и отолиты не оказывают давления на чув-
ствительные клетки, поэтому возникает ощущение, что вы перевернулись вниз головой.
Через некоторое время это ощущение проходит, т.к. благодаря информации от других анализаторов (зрительный, тактильный) человек соотносит положение своего тела относительно окружающих предметов и начинает адекватно оценивать своё положение в пространстве.
Задание 2. Почему трудно вставить нитку в иголку, закрыв один глаз, а охотник, прицеливаясь и стреляя из ружья, наоборот, закрывает один глаз?
Ответ: Для того чтобы вставить нитку в иголку, нам необходимо точно знать расстояние до иголки, которое должна проделать рука, в которой находится нитка. Это возможно
сделать только при помощи бинокулярного зрения, т.к. в этом случае из-за того, что каждый глаз смотрит на предмет под своим углом, возможно определить объём предмета и
расстояние до него. Охотнику точное расстояние не столь важно (его проделывает пуля, а
не рука человека, как в предыдущем случае), а важно удерживать мишень в поле зрения и
точно попасть в цель, поэтому человек закрывает один глаз и прицеливается ведущим глазом. Что такое ведущий глаз и почему, глядя им, можно точно стрелять, демонстрирует
простой эксперимент. Держите в вытянутой руке напротив кончика своего носа карандаш и
смотрите на него обоими глазами, сопоставив карандаш с вертикальной линией, удаленной
на 3-5 метров (окно, шкаф и т.п.), затем закрывайте попеременно то левый, то правый глаз.
Смотря одним глазом на карандаш, Вы заметите, что последний сместится по отношению к
выбранной вертикали в большей степени, чем когда вы смотрите другим. Тот глаз, глядя
которым, Вы не ощущаете смещения объекта, будет ведущим.
Задание 3. Какие отличительные признаки характерны для паразитических червей,
обитающих в кишечнике животных и человека:
Признаки
Плоские черви
Круглые черви
(бычий цепень)
(аскарида)
органы прикрепления
Есть
Нет
органы чувств
Нет
Есть (многочисленные сенсиллы)
сложный жизненный цикл
Есть
Есть
пищеварительная система
Нет
Есть
мышечная система
Нет
Есть
органы дыхания
Нет
Нет
плотная кутикула
Нет
Есть
Задание 4. Почему ядовитые вещества, вырабатываемые клетками некоторых животных, не
отравляют ни клетки, в которых эти вещества синтезируются, ни самих животных? Предложите
несколько возможных объяснений. Приведите примеры.
Ответ:
1. Токсин находится в клетке в виде предшественника. Образование яда происходит
при выходе предшественника из организма. Некоторые тысяченожки в качестве оборонительного средства выделяют синильную кислоту, токсическое действие которой связано с
ингибированием цитохромоксидазы. Аналогичную защиту применяет жук-бомбардир.
2. Токсин находится внутри клетки, но от клеточного содержимого его отделяет мембрана. Стрекательные клетки кишечнополостных содержат капсулу, в которой и находится
токсин.
3. Токсины не имеют мишени в организме, который его синтезирует, но имеет мишень
в другом организме. К таким токсинам относятся яды, продуцируемые грибами, алкалоиды
растений, токсины сине-зеленых бактерий.
2
Задание 5. Какие растения в Северо-западном регионе зацветают раньше – ветроопыляемые или насекомоопыляемые? Почему?
Ответ: Первыми зацветают ветроопыляемые растения, причем практически даже до
появления листьев (например, тополь). Во-первых, листья мешают распространению пыльцы
- она оседает на листьях, не добравшись до цветка; во-вторых, при раннем зацветании ещё
нет насекомых-опылителей (им ещё слишком холодно). Пример насекомоопыляемого растения - липа, она зацветает позже тополя.
Задание 6. Почему растительные клетки не способны к фагоцитозу?
Ответ: Растительные клетки имеют твердую оболочку из целлюлозы, что полностью
препятствует фагоцитозу.
Заключительный этап. 10 класс. 2010/2011 учебный год
Задание 1. Две подруги-школьницы говорили о своих младших братьях. Светлана
рассказывала, что ее брату Васе исполнилось уже 9 месяцев, но он до сих пор самостоятельно не сидит, не ползает, и у братика еще нет ни одного зуба. Света играет с ним, но ее
брат часто плачет даже без видимых причин, капризничает, мало ест.
Мама Светы жаловалась врачу, что ее сын плохо спит, у него сильно потеют ладошки,
стопы и голова под волосиками. Врач при осмотре обратил внимание, что у ребенка отсутствуют волосы на затылке, пропорции черепа изменены: проявляются лобные бугры, лицевая часть черепа уменьшена. Грудная клетка и грудина у ребенка вдавлены внутрь, ноги
искривлены (имеют О-образную форму).
Врач-педиатр сказал, что у Васи заболевание, связанное с нарушением развития костей: они при этом заболевании теряют твердость, поскольку не способны накапливать
кальций.
1. Дайте название этому заболеванию и назовите вещество, недостаток которого в организме Васи привел к развитию болезни.
Ответ: Рахит, витамин Д3
2. Сформулируйте роль этого вещества в организме человека.
Ответ: Основная роль витамина D в организме человека - регуляция уровня ионов
кальция и фосфора в крови. Эта регуляция основана на следующих процессах, происходящих при непосредственном участии витамина D:
Обеспечивает всасывание ионов кальция и фосфатов через эпителий слизистой оболочки тонкого кишечника
 мобилизация кальция из костной ткани;
 реабсорбция (обратное всасывание) кальция и фосфора в почечных канальцах.

3. Укажите, что может быть причиной развития подобного заболевания у детей:
Ограниченное коДа или
Воздействие
факторов
Да или нет
личество в пище:
нет
окружающей среды или
нарушение условий развития ребенка:
Углеводов
Высокая температура возНет
Нет
духа
Белков
Низкое
барометрическое
Нет
Нет
давление
Жиров
Недостаточная двигательНет
Да
ная активность
Железа
Нерегулярное купание
Нет
Нет
3
Кальция
Да
Фосфора
Да
Витаминов
Да
Недостаточное пребывание
на свежем воздухе
Редкое пребывание ребенка
на солнце
Да
Да
4. Как вы думаете, какие продукты рекомендовал врач включить в рацион Васи?
Ответ: Витамин D содержится в кисломолочных продуктах, твороге и сыре, растительном и сливочном масле, сырых желтках, морепродуктах, печени рыб - особенно палтуса и трески, в рыбьем жире, в сельди, тунце, макрели, скумбрии, в люцерне, хвоще, крапиве, петрушка, грибах.
5. Дайте совет Светлане и ее подруге, какие физические оздоровительные мероприятия следует проводить им с их будущими детьми с целью предотвращения этого заболевания?
Ответ:
1.
рациональное (естественное) вскармливание
2.
организация режима дня, соответствующего возрасту ребенка;
3.
обеспечение длительного пребывания ребенка на свежем воздухе с достаточной инсоляцией
4.
лечебная гимнастика и массаж
5.
закаливание
Задание 2. Почему гормоны, разносимые кровью по всему организму, воздействуют
только на определённые органы?
Ответ: Для того, чтобы оказать свое действие, гормону нужны специфические рецепторы на поверхности клеток, а они имеются только у клеток органов-мишеней.
Задание 3. Какую функциональную роль играет хвост у семейства кошачьих, у крыс,
у собаки?
Ответ: Кошка – хищник подстерегающий, для выслеживания добычи ей часто требуется лазать по деревьям, откуда можно свалиться. Поэтому хвост при падении кошки помогает ей развернуть тело так, чтобы упасть на ноги. Кроме того, хвост помогает при завершающем прыжке на добычу удерживать траекторию движения, а при необходимости – несколько изменить её.
Собака – хищник догоняющий, ей хвост нужен для удерживания траектории движения
во время бега (иначе заднюю часть тела часто будет заносить в сторону). Кроме того, как и
кошке, хвост нужен для завершающего прыжка на добычу.
У крысы функция хвоста – терморегулирующая.
Задание 4. Если у лягушки удалить сердце и поместить его в физиологический раствор, то оно ещё 10-15 минут будет сокращаться, находясь в изолированном состоянии. В
то же время известно, что мышцы сокращаются в ответ на стимулы, которые, например,
проходят по нервным волокнам. Почему в этом случае сокращается изолированное сердце
лягушки?
Ответ: Причина – в свойстве сердечной мышцы (автоматии). В сердце (проводящей
системе) спонтанно (самопроизвольно) возникает возбуждение. Импульсы распространяются от предсердий к желудочку. Поэтому сердце автоматически сокращается.
Задание 5. Для того, чтобы выяснить условия, при которых происходит пищеварение
в желудке, провели следующий опыт: в шесть пробирок поместили различные растворы,
добавили в каждую (кроме шестой) одинаковое количество протертого яичного белка и поместили в термостат (кроме пятой).
4
Как Вы думаете, в какой из пробирок через два часа произойдет полное переваривание
белка, в какой - частичное, а в какой переваривания не будет? Почему? Ваши ответы занесите в пустующие ячейки таблицы.
Ответ: Условия, необходимые для переваривания белка в желудке: оптимальная
температура: 38˚, кислая среда, наличие ферментов и измельченность субстрата для увеличения поверхности взаимодействия субстрата с ферментом.
№ пробирки
1
2
3
4
5
6
Содержимое
пробирки
Желудочный
сок + протёртый белок
Желудочный
сок + протёртый белок +
сода
Прокипяченный желудочный сок + протёртый белок
0,5% НCl +
протёртый белок
Желудочный
сок + протёртый белок
Желудочный
сок + кусочек
белка
Температура
38˚
Есть переваривание или
нет
Полное
Какое условие для
переваривания не
соблюдено
Все соблюдено
38˚
Частичное
Нарушена
лотность
38˚
Нет переваривания
Уничтожены
пищеварительные ферменты
38˚
Частичное
переваривание
Частичное
переваривание
Частичное
переваривание
Отсутствуют
ферменты
20˚
38˚
Низкая
ратура
кис-
темпе-
Малая
поверхность субстрата
Задание 6. Определите диапазон молярных концентраций (в моль/л) гема в крови
взрослого здорового человека мужского пола. Молярную массу гемоглобина примите за
64500 г/моль. Ответ укажите с точностью до десятитысячных.
Решение: Нормальное содержание гемоглобина в крови взрослого мужчины 120
(130)-160(180) г/л. Нужно рассчитать, какое количеству вещества гемоглобина содержится
в 1 л крови: n(моль)=m(г)/M (г/моль). Далее нужно найти количество вещества гема, содержащееся в 1 л крови, исходя из того, что в одной молекуле гемоглобина содержится 4 гема.
Ответ: нижний предел – 0.0074- 0.081, верхний предел – 0.0100 – 0.0112.
Заключительный этап. 11 класс. 2010/2011 учебный год
Задание 1. Дима и Саша старшеклассники, начинающие курильщики. Однажды Дима
за короткий промежуток времени выкурил подряд несколько сигарет. Вдруг Саша заметил,
что Дима побледнел, у него появилась одышка и задрожали руки. Дима стал жаловаться на
головную боль, головокружение, тошноту. Он почувствовал сильную боль в области сердца. Друзья сильно испугались и решили выяснить, что послужило причиной этому состоянию.
В популярной книге о вреде курения они прочитали, что у курильщиков на внутренней оболочке артериальных сосудах небольшого диаметра (особенно мозга), коронарных
артериях сердца и других органов откладывается жироподобное вещество холестерин (см.
рис. 1, позиция 1). Постепенно с каждой затяжкой дымом сигареты просвет коронарных со5
судов сердца сужается (см. рис. 1, позиция 2). Уменьшение диаметра сосудов приводит к
"обкрадыванию" кислородом и питательными веществами жизненно-важных органов (к
ним относятся сердце, мозг, почки). Такое состояние уменьшения доставки к органам кислорода врачи называют ишемия. Из этой же книги друзья узнали, что никотин сигарет действует и как ядовитое вещество, разрушающее мышечную ткань сердца и отрицательно
воздействующее на работу нервных клеток. Описанные изменения в организме курильщиков приводят к возникновению приступов головной боли, болей в области сердца, как это
случилось с Димой.
Рис. 1. Нарушения в коронарных
сосудах при «табачной стенокардии»
Позиция 1 – отложение холестерина в стенке сосуда
Позиция 2 – сужение коронарного
сосуда
Рис. 2. Строение кровеносного сосуда (норма)
У Димы при исследовании крови обнаружено, что концентрация гемоглобина составляет 120 г/л (норма 120-145 г/л). Известно, что после выкуривания одной сигареты
15% гемоглобина крови превращается в карбоксигемоглобин.
1. Объясните, что это за соединение и как увеличение его концентрации в организме
влияет на дыхательную функцию крови.
Ответ: Карбоксигемоглобин, HbCO, продукт присоединения CO к гемоглобину
(Hb). Гемоглобин транспортирует в ткани меньше кислорода (нарушается перенос кислорода от лёгких к тканям). В результате наступает кислородное голодание (гипоксия) мозга
и других тканей.
2. Рассчитайте кислородную емкость крови (КЕК) у Димы, используя данные из задачи. КЕК – это максимальное количество кислорода, которое может связать гемоглобин
при его полном насыщении кислородом. В условиях нормального организма 1 грамм гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода.
Решение:
1. 120×15:100=18(г) – количество гемоглобина, связанного с СО.
2. 120-18=102(г) – количество гемоглобина, связанного с О2.
3. 102×1,34=136,7(мл) – столько кислорода может связать гемоглобин в 1 литре крови. Так как у человека 5 литров крови, то:
4. 136,7×5=683,5(мл) – кислородная емкость крови
Ответ: 683,5 мл
6
3. Какие химические вещества вдыхает человек с табачным дымом и как они воздействуют на организм?
Ответ: Никотин и бензидин (нервно-паралитические яды), полоний-210, угарный
газ, канцерогенные смолы и ещё несколько сотен соединений.
Задание 2 . а) При дыхании человек поглощает кислород воздуха. В виде какого соединения кислород выводится?
Ответ: Вдыхаемый кислород поступает в митохондрии (кислородный этап энергетического обмена). Там происходит ферментативное разрушение пировиноградной кислоты; при этом, помимо прочего, образуется углекислый газ, а также катионы Н+ (протоны)
и свободные электроны. Электроны присоединяет кислород: О2 + е  О2 -, затем О2 – и
протоны оказываются по разные стороны внутренней мембраны митохондрий, в результате чего на мембране постепенно возникает разность потенциалов. По достижении ею
определенного уровня протоны проталкиваются внутрь матрикса митохондрий (процесс
сопровождается выделением энергии, часть которой запасается в виде АТФ). Протоны,
взаимодействуя с кислородом, образуют воду.
Таким образом, поступивший с дыханием кислород выводится из организма в виде
воды (с мочой, потом, парами воды в выдыхаемом воздухе), а кислород в составе выдыхаемого углекислого газа происходит из разрушающихся углеводов (мы «выдыхаем» съеденную пищу).
б) Из какого соединения – воды или углекислого газа – при фотосинтезе получается
молекулярный кислород? Напишите соответствующие химические реакции.
Ответ: Суммарная реакция фотосинтеза: 6CO2 + 6 H2O СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ С6H12О6 + 6О2
световая фаза: 2 H2O  4 Н + О2
темновая фаза: СО2 + 4 Н  [СН2О] + Н2О
Выделяемый в ходе фотосинтеза молекулярный кислород (побочный продукт реакции) образуется в результате фотолиза воды.
Задание 3. Как известно, такое вирусное заболевание как грипп сопровождается повышением температуры, головной и мышечной болью, ломотой в костях, общей слабостью. К сожалению, многие люди, заболев, предпочитают не обращаться к врачу, а принимают жаропонижающие и болеутоляющие лекарства. Через один-два дня больной чувствует некоторое облегчение
1. Можно ли считать человека, принимающего такие лекарства, излечившимся?
Ответ: Нет, нельзя. К сожалению, данная группа препаратов только облегчает состояние человека, снимая основные симптомы, насморк, боль и т.п., но не уничтожает возбудителя заболевания.
2. Будет ли этот человек опасен для окружающих как носитель инфекции?
Ответ: Да, будет.
3. Почему врачи не рекомендуют при гриппе сбивать температуру, если она не превышает 38-38,50С и не держится дольше двух-трех дней?
Ответ: Повышение температуры тела – защитная реакция организма. При повышенной температуре возбудитель заболевания погибает.
Задание 4. Может ли у кареглазых родителей родиться голубоглазый ребёнок? А у
голубоглазых родителей – кареглазый? Как наследуется признак цвета глаз? Ответ поясните.
Ответ: Ген кареглазости – доминантный (А), голубоглазости – рецессивный (а). У
кареглазых родителей голубоглазый ребенок может родиться в том случае, если оба родителя – гетерозиготы: Аа х Аа, при этом с вероятностью в 25% появится голубоглазый ребенок (аа).
Обратная ситуация невозможна: оба голубоглазых родителя – рецессивные гомозиго7
ты аа и аа, гена кареглазости у них просто нет.
Задание 5. Кровеносная система впервые появляется у кольчатых червей. Какие основные функции она стала выполнять, и как обеспечивались эти же функции у предков
кольчатых червей? Как им удавалось обходиться без кровеносной системы?
Ответ: Первые функции – газообмен и доставка питательных веществ к тканям (выделительная функция появится позднее, пока ее функцию выполняет целомическая жидкость). Вся суть появления кровеносной системы – в увеличении размеров животного.
Предки кольчатых червей малых размеров, поэтому газообмен и доставка питательных
веществ к тканям у них осуществлялись путем диффузии. При увеличении размеров диффузия становится затруднительной (слишком много клеточных слоев), поэтому возникает
необходимость в посреднике – кровеносной системе (кстати, у древних мелких кольчатых
червей кровеносной системы не было, она появилась с увеличением размера червя).
Задание 6. Нарисуйте схему крыла птицы в разрезе и объясните, как на него действует подъёмная сила. Только ли маховые движения птиц дают подъемную силу?
Ответ:
Силы, действующие на крыло птицы во время парящего полёта.
Машущий полёт состоит из двух отдельных типов движения: рабочего хода и обратного хода. Во время рабочего хода крыло двигается вперёд и вниз, а обратный ход возвращает крыло в начальную позицию. При этом внутренняя часть крыла в первую очередь
генерирует подъёмную силу, тогда как кисть генерирует тягу, которая толкает птицу вперёд. Во время рабочего хода маховые перья первого порядка, сведённые вместе, формируют плотную обтекаемую поверхность крыла.
Задание 7. Наиболее распространенным в нашей стране методом определения скорости оседания эритроцитов (СОЭ) является микрометод Т. П. Панченкова, основанный на
свойстве эритроцитов опускаться на дно вертикально укрепленного сосуда под воздействием силы тяжести. Для проведения анализа этим методом в стеклянный капилляр производят забор крови из мякоти IV пальца руки, получая так называемую капиллярную
кровь. Затем капилляр устанавливают вертикально и через некоторое время измеряют высоту столбика прозрачной жидкости (плазмы крови), образовавшегося в верхней части капилляра. СОЭ выражают в мм/ч (высота опускания эритроцитов за 1 час). Определите
СОЭ пациента, если за 20 минут оседания высота столба плазмы крови составила 1.6 см.
Ответ приведите в мм/ч.
Является ли полученный результат отклонением от нормы (4 - 15 мм/ч)? У пациента
наблюдается уменьшение или увеличение данного показателя?
8
Ответ: Скорость оседания эритроцитов пациента составляет 1.6 см за 20 мин, т.е.
48 мм/ч. Превышение нормы.
9