Сборник ситуационных задач по биологии с решением

-отсутствие оттока генов за счет отбора.

-отсутствие притока генов за счет мутаций. -популяция должна быть многочисленной. -равная плодовитость гомо- и гетерозигот.

Вотличии от идеальной популяции, в реальной действует естественный отбор и возможно появление мутаций. В

этом случае происходит нарушение равновесия и соотношения генов и генотипов меняется. Для медицины этот закон имеет крайне важное значение, т.к. позволяет рассчитать частоты генов и генотипов в популяции, определить число гетерозигот в популяции. В скрытом виде гетерозиготы являются носителями рецессивных генов, отвечающих за наследственную патологию. Изоляция популяции может привести к увеличению частоты встречаемости отдельных генов, в том числе и патологических

Ситуационная задача № 26.

Участок цепи белковой молекулы контролируется полинуклеотидной цепью ДНК – ТАЦАТАГЦАТЦГАЦЦ. Произошла замена в пятом нуклеотиде основания Т на А. Используя таблицу генетического кода, укажите какие изменения произойдут в строении белковой молекулы (таблица прилагается).

1.Что такое генетический код?

2.Назовите и объясните свойства генетического кода.

3.В каком случае замена нуклеотида не повлияет на первичную структуру белка и как это объяснить?

4.Может ли нарушение последовательности нуклеотидов привести к остановке синтеза белка, и в каком случае?

5.К какому виду мутаций относятся подобные изменения ДНК, каково их медицинское значение? Приведите примеры генных болезней, причиной которых были подобные мутации.

Ответ к ситуационной задаче № 26:

Генетический код – ключ для перевода последовательности нуклеотидов в аминокислотную последовательность. Свойства кода: триплетность, специфичность, вырожденность, универсальность.

Вприведенном примере последовательность аминокислот будет следующая:

ДНК - ТАЦ АТА ГЦА ТЦГ АЦЦ РНК - АУГ УАУ ЦГУ АГЦ УГГ

Аминокислоты мет – тир – арг – сер – гли При замене пятого нуклеотида, аминокислотная последовательность изменилась: мет-фен-арг-сер-гли, т.е. произошла

точковая мутация. Замена нуклеотида не всегда приводит к нарушению последовательности аминокислот благодаря свойствам генетического кода : триплетности и вырожденности. Мутация в виде замены нуклеотидов, может привести к возникновению кодона-синонима и изменений в первичной структуре белка не произойдет. Отдельные замены приводят к образованию укороченного полипептида в связи с преждевременной терминацией синтеза и-РНК. Подобные изменения ДНК относятся к генным мутациям (делеции, вставки, замены, инверсии нуклеотидов ДНК). Они являются причиной моногенных или генных болезней.

Примеры генных болезней: энзимопатии, связанные с нарушением ферментных систем (галактоземия, фенилкетонурия, альбинизм), гемоглобинопатии, обусловленные первичным дефектом пептидных цепей гемоглобина, коллагеновые болезни и др.

Ситуационная задача №27.

Действие некоторых внешних факторов (мутагенов) может вызвать у человека мутации.

1.Какие виды генетических нарушений могут вызывать такие факторы?

2.Чем характеризуются разные виды генетических нарушений (мутаций)?

3.Какие методы генетики позволяют выявить генетические нарушения человека, полученные при действии

мутагенов?

4.К каким медицинским последствиям может привести действие мутагенов?

5.Какие меры позволяют снизить риск развития генетических патологий?

Ответ к ситуационной задаче № 27

Действие мутагенов может вызвать любой вид мутаций – генные, хромосомные или геномные. При генных мутациях структура отдельных генов нарушается за счет выпадения, вставки или замены нуклеотидов. При хромосомных мутациях происходит нарушение структуры хромосом: делеции, дупликации, инверсии и обмен участков хромосом. Геномные мутации ведут к изменению набора хромосом (эуплоидии и анеуплоидии). Генные мутации можно выявить при помощи молекулярно-генетических и биохимических методов. Хромосомные и геномные – цитогенетическим методом. Если генетические нарушения не удаляются при помощи защитных механизмов (репарации и др.), то может произойти нарушение репродуктивной функции, развиться опухоли, а также наследственные заболевания и врожденные пороки развития у потомства. Риск развития всех этих патологий можно понизить сниженим уровня загрязнения окружающей среды, например, запретив курение или производство химического оружия, регламентацией применения мутагенных факторов (противоопухолевые препараты, рентген и т.д.). Важное значение имеет использование антимутагенных препаратов (аскорбиновая кислота, антиоксиданты), а также пренатальная диагностика.

Ситуационная задача №28.

У здоровых родителей родился ребёнок с наследственным заболеванием фенилкетонурией (аутосомно-рецессивный

тип наследования).

1.Объясните причину рождения больного ребёнка.

2.Какой вид изменчивости проявился в данном случае? Назовите все возможные механизмы возникновения такой изменчивости.

3.Назовите другие виды изменчивости и охарактеризуйте их.

4.Определите вероятность рождения здорового ребёнка у этих родителей.

5.Применение какого метода генетики человека поможет точно установить гомозиготность новорожденного по гену фенилкетонурии?

Ответ к ситуационной задаче № 28.

Причина рождения ребёнка, больного фенилкетонурией, гетерозиготность родителей по рецессивному гену (а). Согласно второму закону Менделя вероятность рождения гомозиготного по рецессивным аллелям организма (аа) при скрещивании двух гетерозигот (Аа) равна 25%:

Р Аа х Аа g A a A a

F AA 2Aa aa .

Вероятность рождения следующего ребёнка здоровым – 75%: 25% - гомозиготного по доминантному гену, 50% - гетерозиготного.

Для неонатальной диагностики фенилкетонурии следует использовать биохимический метод определения в моче новорожденного токсических продуктов нарушения метаболизма фенилаланина.

В данном случае проявилась генотипическая комбинативная изменчивость. В основе её возникновения лежит:

- разнообразие гамет (для независимого наследования – независимое расхождение хромосом в анафазе мейоза I; для сцепленного – кроссинговер);

- случайная встреча гамет (в данном случае);

-случайная встреча родительских пар.

Различают также мутационную генотипическую изменчивость, которая обусловлена изменением генотипа в результате мутаций, и фенотипическую изменчивость, связанную с воздействием факторов среды.

Ситуационная задача № 29.

Аутосомный рецессивный ген d обуславливает предрасположение к сахарному диабету. Пенетрантность этого признака равно 20 %. В семье муж болен диабетом, а у жены болел диабетом отец.

1.Каков тип наследования сахарного диабета?

2.Что такое пенетрантность гена? Проявлением какой формы изменчивости она является?

3.Какова вероятность предрасположения к заболеванию у ребенка в этой семье?

4.Определите вероятность заболевания диабетом ребенка в этой семье.

5.Чем характеризуется родословные семей с сахарным диабетом?

Ответ к ситуационной задаче № 29:

Тип наследования сахарного диабета – аутосомно-рецессивный. Этот признак имеет пенетрантность равную 20%.

Пенетрантность – пробиваемость гена в признак, выражается количественно в % случаев проявления к общему числу случаев носителей гена. Пенетрантность – проявление модификационной изменчивости. Вероятность заболевания ребенка диабетом в семье равна 10%, предрасположенность 50%.

Родословные семей с аутосомно-рецессивным типом наследования характеризуется:

-признак может отсутствовать в поколении детей, но проявляется у внуков;

-признак может проявляться у детей при отсутствии его у родителей;

-признак наследуется всеми детьми, если оба родителя имеют его;

-признак наследуется потомками мужского и женского пола одинаково часто.

Ситуационная задача № 30.

Внутривидовой полиморфизм в популяциях современного человека антропологи объясняют действием элементарных

эволюционных факторов и социальных закономерностей.

1.Назовите элементарные факторы эволюции и охарактеризуйте их.

2.Какое значение имеют мутации в эволюции человека?

3.Какие виды изоляции характерны для человеческих популяций? Их отличия от популяций животных.

4.Какие виды естественного отбора действуют в популяциях современного человека?

5.Каково влияние социальных факторов на человека?

Ответ к ситуационной задаче № 30.

Факторы эволюции популяций: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор. Мутационный процесс у человека сходен с таковым у других организмов. В настоящее время давление

мутационного процесса на генофонд человечества, по-видимому, усиливается благодаря росту индуцированных мутаций. Их причиной нередко служат факторы, возникающие в связи с производственной деятельностью человека, например, ионизирующее излучение. Мутагены индуцируют мутации, как в половых, так и в соматических клетках. Это может вызвать подъем уровня наследственных онкологических заболеваний. С другой стороны мутационный процесс – это фактор –

поставщик элементарного эволюционного материала для естественного отбора, благодаря ему поддерживается высокая степень гетерогенности популяций человека.

Изоляция. Природа изоляционных барьеров между популяциями людей разнообразна. В ранней истории человечества важное место принадлежало географической изоляции. Специфическими для человеческого общества являются социальные формы изоляции: границы государств, разнообразия религий, языковые барьеры, культурные различия и т.д. В малых изолятах генетический дрейф может способствовать быстрому изменению генофонда за счет случайного закрепления одних аллелей и потери других. Малочисленность изолированных популяций приводит к инбридингу, т.е. увеличению вероятности браков между близкими родственниками. Это в свою очередь приводит к гомозиготизации. Так как многие наследственные дефекты рецессивны, то увеличивается вероятность фенотипических отклонений от нормы.

В человеческих популяциях отбор утратил функцию видообразования. За ним сохранились функции стабилизации генофонда и поддержания наследственного разнообразия. Эти функции выполняет стабилизирующий и дизруптивный виды отбора. Однако действие этих видов отбора, в отличие от животного мира, сочетается с влиянием социальных факторов. Последние в значительной мере снижают степень давления отбора благодаря достижениям медицины. Так выживают люди с тяжелыми врожденными и приобретенными заболеваниями, продлевается жизнь пожилым людям и инвалидам.

Ситуационная задача № 31.

В процессе развития сердца человека можно проследить повторение этапов филогенетических преобразований сердца в ряду позвоночных. На рисунке представлены схемы строения сердца разных классов позвоночных и стадий развития сердца зародыша человека.

1.Приведите сравнительную характеристику стадий развития сердца в эмбриогенезе человека и представителей разных классов позвоночных.

2.Перечислите основные эволюционные преобразования сердечно-сосудистой системы в ряду позвоночных.

3.Какие изменения в сердечно-сосудистой системе происходят в связи со сменой среды обитания – переходом из водной среды обитания к наземной?

4.Какой закон отражает связь индивидуального и исторического развития и в чем его сущность? 5.Какие онто-филогенетические пороки могут возникнуть при нарушении развития сердца?

Ответ к ситуационной задаче № 31.

Повторение в эмбриогенезе структур, характерных для предковых форм, называется рекапитуляцией. При формировании сердца эмбриона человека повторяется строение сердца позвоночных животных. Сердце эмбриона человека первоначально имеет парные закладки, которые сближаются, образуя единую сердечную трубку. Затем последовательно проходят стадии: двухкамерного сердца, что соответствует сердцу рыб (I), трехкамерного (сердце земноводных)(II), неполностью четырехкамерного (рептилии)(III) и полностью четырехкамерного (млекопитающие)(IV). Эти изменения иллюстрируют биологический закон Э. Геккеля, который гласит: ”Онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза”. Кардинальные изменения в строении сердца позвоночных происходили в связи со сменой среды обитания – наземным образом жизни – появляется легочное дыхание, формируются конечности наземного типа, а в сердечно-сосудистой системе происходит редукция артериальных (жаберных) дуг, появляется малый круг кровообращения, общее предсердие и общий желудочек разделяются на правый и левый отделы, сердце смещается из шейной области в грудную для установления оптимальных отношений с легкими.

Нарушение развития сердца может привести к формированию онто-филогенетических пороков: двухкамерного сердца (несовместимо с жизнью); трехкамерного сердца с одним желудочком; дефектов межпредсердной перегородки; незаращение овального отверстия, дефектов межжелудочковой перегородки.

Ситуационная задача № 32.

В эмбриогенезе у человека поочередно закладываются три вида почек (предпочка, первичная и вторичная), характерные для позвоночных животных. Изучение развития почек в онтогенезе человека помогает выяснить механизм возникновения пороков развития выделительной системы.

1.Опишите строение нефрона предпочки.

2.Какое строение имеет нефрон первичной почки? Укажите прогрессивные признаки строения по сравнению с нефроном предпочки.

3.Опишите строение нефрона вторичной почки. Укажите прогрессивные изменения по сравнению с нефроном первичной почки.

4.Какие функции выполняют отдельные структурные компоненты вторичной почки: почечное тельце, извитые канальцы, петля нефрона?

5.Какие пороки развития почек у человека можно объяснить филогенетическими связями?

Ответ к ситуационной задаче № 32.

Нефрон предпочки состоит их воронки, которая открывается в целом, и короткого почечного канальца. Продукты диссимиляции фильтруются в целом из наружного клубочка кровеносных капилляров, который расположен вблизи воронки. Примитивизм этого нефрона обусловлен его связью с целомом и несовершенным процессом реабсорбции.

Нефрон первичной почки состоит из почечного тельца и длинного извитого канальца, сохраняется воронка, но она не функционирует. Почечное тельце состоит из почечной капсулы, окружающей клубочек капилляров, благодаря чему устанавливается непосредственный контакт выделительной и кровеносной систем и утрачивается связь с целомом.

Количество нефронов увеличивается с 6-12 у предпочки до 100.

Нефрон вторичной почки также состоит из почечного тельца и длинного извитого канальца, который делится на три отдела: проксимальный, дистальный и петлю нефрона. Благодаря этим структурам возрастает уровень клубочковой фильтрации и реабсорбции в извитых канальцах.

Впочечном тельце происходит ультрафильтрация из клубочков капилляров в почечную капсулу: глюкозы, аминокислот, витаминов, мочевины, некоторых гормонов, воды. Образуется первичная моча. В проксимальном извитом канальце происходит избирательная реабсорбция в кровоток из первичного фильтрата наибольшего количества его компонентов: глюкозы, витаминов, воды, гормонов, части мочевины, хлористого натрия. В обратном направлении, из крови в извитой каналец, секретируются мочевая кислота и лекарственные препараты. В петле нефрона происходит реабсорбция воды, ионов натрия, хлора.

Филогенетическими связями можно объяснить следующие пороки развития почек: эктопия почек – расположение ее в подвздошной или в тазовой областях; дисплазия почек – недоразвитие структуры нефронов; поликистоз почек и т.д.

Ситуационная задача №33.

У человека при нарушении развития сосудов могут формироваться онто-филогенетический порок в виде образования двух дуг аорты, которые охватывают трахею и пищевод, что вызывает удушье и затрудняет глотание.

1.Как объяснить формирование данного онто-филогенетического развития сосудов человека? 2.Какие еще онто-филогенетические пороки развития сосудов человека вам известны?

3.Какой закон можно использовать для объяснения филогенетических пороков развития кровеносных сосудов? 4.Охарактеризуйте эволюционные преобразования артериальных дуг у позвоночных животных.

5.Назовите основные направления эволюции кровеносной системы позвоночных животных.

Ответ к ситуационной задаче № 33.

Указанный порок развития сосудов человека обусловлен сохранением (персистирование) двух дуг аорты. В норме правая дуга у человека редуцируется.

Кроме этого порока у человека встречаются также: незаращение боталова протока, персистирование первичного эмбрионального ствола, двух верхних полых вен и другие.

Возникновение этих пороков является результатом сохранения и дальнейшего развития эмбриональных структур рекапитулирующих (повторяющих) морфологию, характерную для предков.

Происхождение этих пороков можно объяснить, используя биогенетический закон, открытый Геккелем и Мюллером,

всоответствии с которым онтогенез представляет собой краткое и быстрое повторение филогенеза.

Вэмбриогенезе позвоночных закладываются шесть пар артериальных жаберных дуг. Две первые артериальные жаберные дуги редуцируются. Остальные четыре пары функционируют у рыб как жаберные артерии. У наземных позвоночных третья пара жаберных артерий теряет связь с корнями спинной аорты, несет кровь к голове, становясь сонными артериями. Сосуды четвертой пары становятся дугами аорты. У земноводных и пресмыкающихся обе дуги развиты. У млекопитающих сохраняется левая дуга, а правая дуга редуцируется, от нее остается небольшой рудимент – плечеголовной ствол. Пятая пара артериальных дуг редуцируется у всех наземных позвоночных, кроме хвостатых амфибий. Шестая пара становится легочными артериями.

У эмбриона человека при формировании порока «артериальное кольцо» сохраняются обе дуги аорты, которые срастаются вокруг пищевода и трахеи.

Вэволюции кровеносной системы позвоночных животных можно выделить следующие направления:

1.Усиление главной функции за счет формирования сердца, крупных аорт с выраженным мышечным слоем, разветвленной сосудистой системы, полного разделения артериальной и венозной крови, и как следствие – повышение уровня оксигенизации тканей, возникновение гомеотермности.

2.Расширение числа выполняемых функций: участие в гуморальной регуляции, защитных функциях терморегуляции. Эволюционные преобразования в кровеносной системе позвоночных: редукция артериальных жаберных дуг, появление малого круга кровообращения, увеличение камер сердца, смещение сердца из шейной области в грудную для установления оптимальных соотношений с легкими (гетеротопия), редукция кардинальных вен и кювьеровых протоков, преобразование их в полые, яремные вены и коронарный синус.

Ситуационная задача №34.

Человек является представителем отряда Приматов, подотряда Человекоподобных обезьян. Эволюция древних древесных приматов – дриопитеков привела к появлению многочисленной и разнообразной группы австралопитековых (в настоящее время известно не менее 6 видов подсемейства Австралопитековые). Способность австралопитеков к прямохождению стала решающим моментом начала эволюции человека.

1.Какие черты организации отряда приматов являются антропоморфными?

2.Назовите черты морфофункциональной организации австралопитековых, позволяющие считать их предками

человека.

3.Назовите основные этапы антропогенеза.

4.Какие факторы эволюции являлись определяющими на прегоминидной стадии эволюции? Приведите доказательства.

5.Какие факторы биологической эволюции оказывают влияние на эволюцию современного человека?

Ответ к ситуационной задаче № 34.

Ключевой адаптацией приматов являются древесный образ жизни и наличие конечности хватательного типа с противопоставленным большим пальцем. Эти особенности способствовали формированию и развитию других адаптаций: отсутствие когтей и наличие ногтей, наличие пальцевых подушечек и кожных узоров, повышенная подвижность лучезапястного сустава, бинокулярное зрение, сильно развитые мозжечок и кора больших полушарий. Другой важнейшей особенностью приматов является выраженная социальность. Все эти черты организации приматов являются антропоморфозами, т.е. необходимыми преадаптациями к появлению человека.

Наиболее вероятным предком человека считают австралопитековых. Важнейшими адаптациями ранних гоминид являются двуногость, свободные от ходьбы передние конечности, строение зубной системы. По строению мозга и объёму черепа (380 – 450 см3) австралопитековые проявляют большее сходство с человекообразными обезъянами.

Выделяют следующие стадии антропогенеза: древнейшие люди – архантропы, древние люди – палеоантропы, современные люди – неоантропы (указать исторические сроки обитания, дать краткую характеристику).

Решающими на стадии прегоминидной эволюции являются факторы биологической эволюции, и, в первую очередь, естественный отбор. Результатом действия естественного отбора является образование новых видов. В процессе антропогенеза всё большее значение приобретают социальные факторы эволюции, что значительно ускоряет антропогенез. Значение факторов биологической эволюции снижается, новые виды Homo не образуются.

В то же время, человек как живой организм подвергается действию факторов биологической эволюции, но относительное их значение меняется: естественный отбор утрачивает ведущую роль, в то время как мутационная изменчивость в условиях глобального загрязнения планеты может оказать значительное влияние на будущее человечества.

Ситуационная задача №35.

Проводя раскопки в Германии вблизи Гейдельберга, в Китае около Пекина, антропологи обнаружили костные останки древних гоминид и принадлежавшие им разнообразные орудия труда: рубила, кливера, скребла. Возраст находок датируется около 1,5 млн. лет. Реконструкция восстановила их облик. Это были двуногие гоминиды ростом 150-180 см. Объем мозга в среднем составлял 1000-1100 см3 . Кости черепа – плоские, сильно развит надглазничный валик, очень покатый лоб, массивная нижняя челюсть, подбородочный выступ отсутствует.

1.К какому этапу антропогенеза относятся эти гоминиды? Как их называют?

2.Перечислите основные этапы антропогенеза.

3.Каковы основные биологические факторы антропогенеза?

4.Как повлияли социальные факторы на эволюцию человека?

5.Как происходит эволюция человека на данном этапе?

Ответ к ситуационной задаче № 35 .

Этот гоминид относится к архантропам – это человек прямоходящий. К этому этапу относятся питекантропы, синантропы и гейдельбергский человек. Основные этапы антропогенеза:

1.Человек умелый.

2.Архантропы – древнейшие люди.

4.Палеоантропы – древние люди

5.Неоантропы – люди современного типа.

Основные биологические факторы антропогенеза: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и отбор.

Человек является биосоциальным организмом, поэтому помимо биологических факторов на его эволюцию повлияли и социальные факторы: развитие абстрактного мышления, трудовая деятельность, развитие второй сигнальной системы. Социальные факторы изменили вектор эволюции в направлении развития головного мозга, отдельных его зон, совершенствования руки и т.д. На современном этапе популяции человека подвержены действиям и биологических, и социальных факторов. В популяциях продолжает действовать, а иногда и усиливается под действием антропогенных факторов, мутационный процесс. Популяции подвержены действию естественного отбора (стабилизирующего и дизруптивного). Однако действие его снижается за счет прогресса и медицины. В настоящее время продлена жизнь людям с такими тяжелыми заболеваниями как туберкулез, диабет и т.д. «Эволюционная завершенность» человека относительна. На современном этапе наблюдаются изменения в скелете, совпадающие по своему направлению с эволюционными тенденциями, которые существовали в предшествующие периоды онтогенеза. К ним относятся ослабление общей массивности скелета, уменьшение размеров зубов, укорочение туловища и т.д.

Ситуационная задача №36.

В результате попадания в озеро промышленных отходов кондитерской фабрики начался усиленный рост водных растений. Озеро стало зарастать, снизилось число видов животных, населяющих озеро, изменилось соотношение между ними.

1.Объясните, что произошло с природной экосистемой?

2.Укажите, какое звено пищевой цепи изменилось в первую очередь и почему?

3.С каким диапазоном толерантности (выносливости) выживут виды рыб?

4.Из каких компонентов состоит биогеоценоз?

5.Какие экологические факторы действуют в экосистемах?

Ответ к ситуационной задаче № 36.

В результате попадания в озеро большого количества органических биогенных веществ начался процесс

антропогенной экологической сукцессии. Обогащение среды биогенами привело к увеличению роста и численности продуцентов (водных растений), в следствие чего изменилось соотношение между видами консументов. Последующая гибель и гниение растений снижает содержание кислорода в воде, что приводит к замору рыбы. Выживают виды с широким диапазоном толерантности (выносливости) – эврибионты, численность видов снижается. Биогеоценоз, как элементраная экосистема включает: биоценоз (сообщество продуцентов, консументов и редуцентов, взаимосвязанных между собой и окружающей их абиотической средой, и населяющих один биотоп, имеющий четкие границы). В экосистемах выделяют абиотические, межвидовые и внутривидовые биотические и антропогенные факторы.

Ситуационная задача № 37.

Врезультате аварии на АЭС произошло региональное загрязнение воды, воздуха и почвы радиоактивными элементами. У людей, подвергшихся воздействию радиоактивного облучения, развилась лучевая болезнь, заболевания головного мозга. Через насколько лет после аварии у облученного населения увеличилась заболеваемость лейкемией, раком молочных желез, легких и щитовидных желез, повысилась частота наследственных болезней и пороков развития.

1. Какова судьба радиоактивных элементов в экосистеме? Что такое биоконцентрирование?

2. В чем опасность радиоактивного загрязнения среды? Почему радионуклиды сохраняются многие годы? 3. Назовите виды антропического загрязнения среды.

4. На какие группы делятся химические загрязнители, и какова их судьба в экосистемах?

5. Каковы пути поступления загрязнителей в организм человека и почему поступление их через дыхательные пути более опасно?

Ответ к ситуационной задаче № 37.

Вэкосистеме радионуклиды распадаются с выделением α, β и γ лучей, которые вызывают облучение живых организмов. Радиоактивные аналоги попадая в организм ведут себя также как нерадиоактивные элементы и могут накапливаться в тканях и органах. В результате накопления все большого количества радионуклидов в каждом звене пищевой цепи (биоконцентрирование) в конечном звене, в том числе и у человека доза радионуклида может оказываться многократно выше, чем в абиотической среде. Опасность радиационного загрязнения зависит от вида излучения и от вида радиоактивных элементов. Опасность тем больше, чем выше доза загрязнения, при внешнем облучении более опасны γ-лучи, а при внутреннем – α-излучение. Более опасны радиоактивные элементы с длительными многолетними периодами полураспада и выведения из организма. Ионизирующая радиация приводит к гибели от поражения ЦНС, тяжелой лучевой болезни, снижению продолжительности жизни, росту заболеваний головного мозга, злокачественных опухолей, наследственных болезней и пороков развития.

Различают физическое, химическое, физико-химическое, биологическое, информационное и психо-эмоциональное антропическое загрязнение среды. Нестойкие химические загрязнители быстро разрушаются в экосистеме в результате действия абиотических факторов. Более опасны стойкие химические соединения, которые могут длительно воздействовать на живые системы, особенно те из них, которые накапливаются в пищевых цепях. В организм человека загрязнители могут поступать через органы дыхания, кожу или с пищей и водой. Более опасно поступление через легкие, т.к. при одинаковой дозе загрязнителя в воздухе, воде и пище за сутки через легкие поступает ксенобиотиков больше.

Ситуационная задача № 38.

На Земле существуют различные виды антропогенных экосистем. Для одной из этих экосистем характерны следующие черты: природная среда изменена в значительной степени; отмечается появление новых абиотических компонентов; биотоп изменен; климатические факторы изменены; объем продуцентов снижен и для питания консументов необходимо поступление органических веществ из-за пределов системы; консументы преобладают, среди них доминирует человек; редуценты не в состоянии минерализовать все органические останки; пищевые цепи очень короткие, часто случайные.

1. О каком виде антропогенной экосистемы идет речь?

2. Возможно ли существование этой экосистемы без дополнительных источников энергии? 3. Может ли осуществляться в ней саморегуляция?

4. Дайте характеристику другим антропогенным экосистемам Земли и отметьте отличительные особенности данной экосистемы.

5. Назовите виды загрязнений в экосистеме и последствия действия загрязнителей окружающей среды на организм человека.

Ответ к ситуационной задаче № 38:

Речь идет о урбаноценозе. Без дополнительных источников энергии эта система существовать не может, и саморегуляция в ней отсутствует. Помимо урбаноценоза существуют натурценоз и агроценоз. Для натурценоза характерны следующие черты: природная среда не изменена или малоизменена; продуценты преобладают, а консументы соответствуют принципу пирамиды масс и чисел; редуценты минерализуют все мертвое органическое вещество; пищевые цепи многозвеньевые; энергия экосистемы – только солнечная; круговорот замкнутый; способна к саморегуляции. Для агроценоза можно отметить следующее: природная среда изменена, биотоп малоизменен, климатические факторы не изменены; снижено разнообразие продуцентов, преобладают монокультуры. В животноводческих агроценозах консументы могут преобладать, пищевые цепи короткие, малозвеньевые; энергия солнечная и дополнительная; круговорот веществ разорванный, способность

ксаморегуляции отсутствует.

Виды загрязнений среды в антропосистемах: физические (световые, шумовые, тепловые и т.д.), химические (окиси азота, углерода, металлы и т.д.), физико-химические (аэрозоли), биологические, информационные, психоэмоциональные.

Последствия действия загрязнителей окружающей среды на организм человека: повышение уровня заболеваемости, раннее старение, снижение продолжительности жизни, десинхроноз, канцерогенез, снижение иммунитета, влияние на генеративную функцию.

Ситуационная задача №39.

Изучение строения тела, физиологических и биохимических показателей человеческих популяций в различных географических районах Земли выявило несколько, отличающихся по морфо-физиологическим и биохимическим признакам, экологических типов людей.

1.Какие экологические типы выделяют в разных географических условиях Земли? По каким показателям?

2.Адаптация к каким экологическим факторам способствовала возникновению экотипов людей?

3.Объясните, почему отмечается сходство некоторых признаков у разных экотипов.

4.Какой вид адаптации привел к возникновению этих экотипов?

5.Зависит ли возникновение данных экотипов людей от расы и национальности?

Ответ к ситуационной задаче № 39.

Исследуя телосложение, форму и объем грудной клетки, длину конечностей, количество жировой ткани, содержание гемоглобина в крови, эритроцитов, холестерина, основной обмен и другие показатели выявили несколько климато-географических типов людей. Независимо от материка Земли в сходных климато-географических зонах выявлены тропический, аридный, высокогорный, арктический и континентальный экотипы людей. Сходные экотипы в различных областях Земли обусловлены длительной адаптацией человеческих популяций к основным климатическим экологическим факторам (температуре, влажности, содержанию кислорода в воздухе), а также к основным пищевым ресурсам географической зоны. В климатических зонах со сходными абиотическими факторами у людей разного экотипа имеется ряд сходных черт. Например, широкая грудная клетка и высокое содержание эритроцитов и гемоглобина отмечается в крови у людей арктического и высокогорного типа, что связано с низким содержанием кислорода в воздухе этих зон. Возникновение климато-географических адаптивных типов людей не зависит от расы и национальной принадлежности. Сходные черты организации отмечаются у людей разных рас и наций в одной климато-географической зоне.

Ситуационная задача № 40.

Биологический вид современного человека отличается огромной пластичностью. В популяциях людей, населяющих различные климатогеографические зоны, выделены отдельные адаптивные экологические типы, которые различаются размерами тела, пропорциями, уровнями обмена веществ, холестерина, белковых фракций крови, ферментов и т.д.

1.Опишите основные признаки людей тропического экотипа.

2.Какие черты характерны для людей арктического экотипа?

3.Какие признаки характеризуют людей высокогорного экотипа?

4.Какие биологические факторы эволюции человека повлияли на формирование климатогеографических адаптивных

типов?

5. Какие виды адаптаций у человека, кроме климатогеографических, вам известны? Приведите примеры.

Ответ к ситуационной задаче № 40.

Для людей тропического типа характерны следующие признаки: удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, уменьшение окружности грудной клетки, интенсивное потоотделение за счет повышенного количества потовых желез, низкие показатели основного обмена и синтеза жиров, низкая концентрация холестерина в крови.

Для арктического типа характерны следующие признаки: относительно сильное развитие костно-мускульного компонента тела, большие размеры грудной клетки, высокий уровень содержания гемоглобина и белков крови, холестерина, повышенная способность окислять жиры.

Основным экологическим фактором формирования горного адаптивного типа, по-видимому, явилась гипоксия. У жителей высокогорья независимо от расовой и этнической принадлежности наблюдаются: повышенный уровень основного обмена, относительное удлинение длинных трубчатых костей скелета, расширение грудной клетки, повышение кислородной емкости крови за счет увеличения количества эритроцитов и гемоглобина.

Адаптивные черты в строении тела, обеспечивающие оптимальные возможности обитания в этой или иной экологической нише, характерны для самых ранних стадий постнатального развития человека, что свидетельствует об их наследственной обусловленности. Механизмы их формирования из-за своей сложности до сих пор не ясны. По-видимому, имеют место биологические факторы эволюции: мутации, изоляция, дрейф генов, естественный отбор.

Ситуационная задача №41.

У ребенка, посещающего детский сад, появились боли в животе, общее недомогание. Родители обеспокоены также снижением у ребенка аппетита и расстройством пищеварения. При анализе дуоденального содержимого обнаружены одноклеточные простейшие грушевидной формы с двумя ядрами и четырьмя парами жгутиков.

1.Инвазию каким паразитом можно предположить?

2.К какому классу простейших относится этот паразит? Назовите морфологические черты представителей этого

класса?

3. Укажите цикл развития паразита?

4.Какая стадия является инвазионной?

5.Назовите меры профилактики данного заболевания?

Ответ к ситуационной задаче № 41.

Вданном случае можно предположить заражение лямблиями (лямблиоз). Этот паразит относится к классу

Жгутиковые. Характерной особенностью строения лямблии является наличие двусторонней симметрии; тело – грушевидной формы, наличие четырех пар жгутиков, двух крупных ядер в цитоплазме, присасывательных дисков на вентральной поверхности. Паразит локализуется в двенадцатиперстной кишке и в желчевыводящих путях печени.

В организм человека лямблия попадает в виде двух или четырех ядерных цист, которые являются инвазионной стадией. Способ заражения – алиментарный. В двенадцатиперстной кишке из цист выходят вегетатавные формы, которые присасываются к стенке кишки. Питаются осмотически.

При попадании в нижние отделы кишечника лямблии инцистируются, с фекалиями выводятся в окружающую среду. Обнаружить паразита у человека можно в содержимом двенадцатиперстной кишки при зондировании (вегетативная форма) или в мазке фекалий (цисты). Основными мерами профилактики данного заболевания является соблюдение правил личной гигиены (употребление кипяченой воды, хорошо промытых овощей и фруктов, борьба с механическими переносчиками цист).

Ситуационная задача №42.

У работника свинофермы появились сильные боли в области живота, частый жидкий стул с кровью, озноб, повышение температуры. В фекалиях больного обнаружены цисты и крупные простейшие, тело которых покрыто ресничками.

1.Какую инвазию следует предположить?

2.Где локализуется паразит в теле человека?

3.Как происходит заражение? Назовите инвазионную форму паразита. 4.Какие животные чаще всего являются источником заражения? 5.Назовите меры профилактики данного заболевания?

Ответ к ситуационной задаче № 42.

Вданном случае можно предположить заражение балантидием кишечным (заболевание - балантидиаз). Паразит локализуется в толстом отделе кишечника, чаще всего в области слепой кишки. Заражение происходит алиментарным путем, при заглатывании цист (инвазионная форма). В пищеварительном тракте из цист выходят вегетативные трофозоидные формы. Тело паразита имеет овальную форму, покрыто ресничками, на переднем конце расположен цитостом (клеточный рот), переходящий в воронкообразную глотку.

Вцитоплазме расположены две сократительные вакуоли и два ядра: бобовидный макронуклеус и округлый макронуклеус. Балантидий является самым крупным паразитом человека среди простейших. Может внедряться в стенку кишечника, вызывая образование глубоких кровоточащих язв. В нижних отделах кишечника балантидий инцистируется и выносится наружу с фекалиями. Балантидий долго может жить в кишечнике, не вызывая никаких патологических изменений. Основным источником заражения являются дикие и домашние свиньи. Обнаружить паразита можно в фекалиях в виде вегетативных форм или цист. Мерами профилактики данного заболевания являются соблюдение правил личной гигиены при приеме пищи, борьба с загрязнением среды фекалиями свиней, своевременное выявление и лечение больных людей.

Ситуационная задача № 43.

Убольного после поездки в Африку появились жалобы на головную боль, слабость апатию, сонливость. В мазке крови больного обнаружены простейшие имеющие ядро, жгутик, осевая нить которого образует хорошо развитую ундулирующую мембрану.

1.Какую инвазию можно заподозрить у больного?

2.Как происходит заражение паразитом?

3.Опишите циклы развития данного паразита. Назовите переносчиков заболевания и резервуарных хозяев. 4.Охарактеризуйте природный очаг заболевания. Назовите его основные компоненты.

5.Назовите меры профилактики заболевания.

Ответ к ситуационной задаче №43.

Убольного заболевание африканский трипаносомоз (сонная болезнь). Заражение происходит при укусе человека

мухой це-це. При этом в кровь попадают трипанососмы, которые в дальнейшем могут проникать в лимфу, лимфатические узлы, спинномозговую жидкость, ткани спинного и головного мозга. Заболевание является природно-очаговым и характеризуется следующими компонентами: возбудитель – трипаносома (трипаносома родезийская или трипаносома гамбийская); переносчик – муха це-це; резервуар – для родезийской трипаносомы – дикие животные (различные виды антилоп), для трипаносомы гамбийской – человек и домашние животные. Попадая в желудок мухи, трипаносомы активно размножаются и затем передвигаются в слюнные железы. В организме человека возникают поражения нервной системы, что сопровождается нарастающей сонливостью, апатией, нервным истощением, мышечной слабостью. Основными методами профилактики являются защита от укусов мухи це-це, уничтожение переносчиков и прием профилактических препаратов. Лабораторная диагностика заключается в обнаружении паразита в мазке крови или спинномозговой жидкости, а также проведении серологических реакций на зараженных лабораторных животных.

Ситуационная задача №44.

Жительница сельской местности обратилась к врачу с жалобами на боли в животе, расстройствами пищеварения. Ее

беспокоит также тошнота, головокружение, сильные головные боли. При опросе больной установлено, что она ела немытые овощи и клубнику со своего огорода. В качестве удобрения она использовала содержимое выгребной ямы. В фекалиях больной обнаружены яйца гельминта, имеющие овальную форму, большие размеры (30 – 40 мкм х 50 – 60 мкм) и бугристую оболочку.

1.Какой гельминтоз можно предположить у больной?

2. Как происходит инвазия?

3.Назовите географическое распространение данного паразита. Опишите цикл его развития.

4.Что такое геогельминты и биогельминты? К какой группе гельминтов относится данный паразит? 5.Какие меры личной и общественной профилактики существуют для данного заболевания?

Ответ к ситуационной задаче №44.

В ситуационной задаче речь идет об аскаридозе. Заражение этим гельминтозом происходит при употреблении немытых фруктов, овощей, ягод, на которые попали яйца.

Аскарида человеческая – это гельминт крупных размеров. Самки достигают в длину 40см, а самцы – 20см. Геогельминт, инвазионной формой являются зрелые яйца овальной формы с многослойной бугристой оболочкой. Зрелости яйца достигают, пролежав в почве 2-3 недели при температуре 18-250С. За это время в них развивается личинка. Из яйца, попавшего в кишечник хозяина, выходит личинка и проделывает миграцию в организм человека. Она прободает стенку кишечника, попадает в кровеносные сосуды и с током венозной крови через печень, правое предсердие, желудочек и проникает в легочные альвеолы, а затем в бронхи и трахею. Отсюда во время кашля личинка поднимается в глотку и со слюной может быть снова проглочена. Попав вторично в кишечник человека, личинка аскариды превращается в половозрелую форму.

Аскаридоз – заболевание распространенное повсеместно, но среди населения европейских стран встречается чаще. Для предотвращения заражения аскаридозом необходимы меры личной и общественной профилактики.

Личная профилактика – тщательная очистка и мытье овощей, фруктов, ягод перед употреблением в пищу. Меры общественной профилактики – санитарно-просветительская работа, запрещение удобрять огороды и ягодники свежими человеческими фекалиями, не прошедшими компостирование.

Ситуационная задача № 45.

После сезонных работ на рисовом поле у человека опухли руки и ноги. Через некоторое время появились симптомы воспаления мочевого пузыря. В моче обнаружены яйца, снабженные острыми шипами.

1.Какую инвазию можно заподозрить?

2.К какому типу и классу животных относится данный паразит? 3.Опишите цикл развития паразита. Как происходит инвазия? 4.Дайте морфологическую характеристику паразита. 5.Назовите меры профилактики заболевания.

Ответ к ситуационной задаче №45.

У данного больного – мочеполовой шистосомоз. Заболевание является природно-очаговым, вызывается шистосомой гематобиум, которая относится к типу Плоские черви, классу Сосальщики. Паразиты раздельнополые, имеют тело цилиндрической формы, самец короче и шире самки. Сначала особи существуют самостоятельно, а затем совместно, при этом самка расположена в специальном канале на теле самца.

Окончательным хозяином данного паразита является человек, обезьяна, промежуточным – пресноводные моллюски. Половозрелые особи локализуются в теле человека в венах мочевого пузыря. Самка откладывает яйца. Яйцо имеет острый шип, с помощью которого прокалывает стенку сосуда и оказывается в мочевом пузыре. Затем вместе с мочой яйца выходят во внешнюю среду, где для дальнейшего развития они должны попасть в воду. Здесь из яиц выходят мирацидий, который внедряется в тело моллюска. В моллюске развиваются три стадии: спороцисты, церкарии. Последние покидают тело моллюска, плавают в воде и активно внедряются через кожу в тело человека или проглатываются с водой. По лимфатическим и кровеносным сосудам паразит совершает сложную миграцию и попадает в вены мочеполовой системы.

Лабораторная диагностика – обнаружение лиц с личинками в моче. Профилактика : личная – не купаться в зараженных водоемах, не пить сырую воду; общественная – охрана водоемов от заражения, уничтожение моллюсков.

Ситуационная задача №46.

Рыбак, систематически употребляющий уху, обратился к врачу по поводу болей в правом подреберье, похудания, головокружения, головных болей, общей слабости. При пальпации выявлено увеличение и уплотнение печени и желчного пузыря. В фекалиях больного обнаружены яйца бледно-желтой окраски с крышечкой на одном полюсе.

1.Какую инвазию можно предположить в данном случае?

2.Как происходит заражение?

3.Какие морфологические особенности имеет данный паразит? Каковы его приспособления к паразитизму? 4.Покажите жизненный цикл паразита.

5.Назовите меры профилактики.

Ответ к ситуационной задаче №46.

Рыбак заразился кошачьим сосальщиком – возбудителем описторхоза. Заражение происходит при употреблении в пищу плохо прожаренной или проваренной рыбы. Инвазионная стадия для человека метацеркарий, который локализуется в

мышцах рыбы.

Кошачий сосальщик имеет листовидную форму тела, длина до 13мм.

Имеет две присоски, тело покрыто защитной оболочкой – тегументом. Паразит гермафродит. Хорошо развита пищеварительная система. Описторхоз – природно-очаговое заболевание, встречается у людей, проживающих в бассейне рек Волги, Камы, Дона, Днепра и других.

Кошачий сосальщик – биогельминт. Развитие происходит со сменой хозяев. Окончательные хозяева – дикие и домашние рыбоядные млекопитающие и человек.

Окончательный хозяин выделяет с фекалиями яйца, которые должны попасть в пресноводный водоем. В воде яйца заглатываются брюхоногим моллюском, в котором последовательно развиваются личиночные стадии: мирацидий, спороциста, редия и церкарий. Церкарий выходит из моллюска, плавает в воде и активно внедряется через кожные покровы в мышцы рыбы, где превращается в метацеркарий. Поражаются, как правило, карповые рыбы.

Диагноз ставится при обнаружении яиц в фекалиях и дуоденальном соке. Профилактика: употребление в пищу хорошо проваренной или прожаренной рыбы.

Ситуационная задача №47.

Работница предприятия по переработке свежей рыбы обратилась к врачу с жалобами на боли в животе, расстройство пищеварения. Ее беспокоят плохое самочувствие, сильная слабость, частые головокружения. При исследовании крови у больного обнаружена анемия, обусловленная дефицитом витамина В12 . В фекалиях обнаружены членики характерной формы: их ширина в несколько раз больше длины.

1.Инвазию каким паразитом можно предположить?

2.Где локализуется паразит? Каковы его морфологические особенности и черты приспособления к паразитизму? 3.Как происходит заражение?

4.Опишите цикл развития паразита. Кто является окончательным хозяином, промежуточным? 5.Укажите меры профилактики заболевания.

Ответ к ситуационной задаче № 47.

Работница заразилась при употреблении в пищу рыбы. Произошла инвазия широким лентецом. Заболевание называется дифиллоботриоз. Половозрелая стадия паразита локализуется в тонком кишечнике человека. Приспособление к паразитизму: лентовидная форма тела (длина до 10м), головка снабжена ботриями, тело покрыто тегументом – защитной оболочкой. У паразита отсутствует пищеварительная система, так как питается осмотически, поглощает питательные вещества всей поверхностью тела. По типу диссимиляции, они анаэробы.

Человек заражается дифиллоботриозом при употреблении плохо прожаренной или плохо проваренной рыбы или икры. Широкий лентец – биогельминт, развитие паразита происходит со сменой хозяев. Окончательными хозяевами являются крупные рыбоядные млекопитающие (медведи, собаки и другие) и человек. Окончательный хозяин выделяет с фекалиями яйца. Для дальнейшего развития, яйца должны попасть в пресноводные водоемы. Из яйца в воде выходит корацидий, покрытый ресничками. Его проглатывает первый промежуточный хозяин – циклоп, где образуется вторая личиночная стадия – процеркоид. Циклопов с процеркоидами съедают рыбы, в мышцах и икре которых формируется плероцеркоиды. Из рыб чаще всего поражаются окуни, ерши, налимы и щуки.

Дифиллоботриоз – это природно-очаговое заболевание.

Лабораторная диагностика основана на обнаружении яиц в фекалиях. Личная профилактика – термическая обработка рыбных продуктов. Общественная профилактика – очистка сточных вод, ликвидация зараженной рыбы.

Ситуационная задача № 48.

Повар, у которого была привычка пробовать сырой мясной фарш, обратился к врачу с жалобами на боли в животе, тошноту, рвоту, быструю потерю веса, общую слабость. В фекалиях обнаружены гермафродитные членики паразита, имеющие яичники с двумя долями.

1.Заражение каким гельминтом можно предположить?

2.Как происходит заражение? Назовите инвазионную форму паразита. 3.Опишите цикл развития паразита. Где локализуется паразит в теле человека?

4.Назовите морфологические особенности паразита и приспособления к паразитическому образу жизни. 5.Назовите меры профилактики данного заболевания.

Ответ к ситуационной задаче №48.

У пациента следует подозревать заражение бычьим цепнем, который вызывает заболевание тениаринхоз. Заражение произошло при поедание сырого фарша, приготовленного из мяса, зараженного личиночной стадией паразита - финной.

Половозрелая форма локализуется в кишечнике человека. С фекалиями в окружающую среду попадают зрелые членики с яйцами. Для дальнейшего развития яйца должны попасть в организм промежуточного хозяина. Крупный рогатый скот, поедая траву, проглатывает яйца. Из яиц в пищеварительной системе выходит личинка – онкосфера. Она проникает в кровеносное русло, мигрирует по организму и оседает во внутренних органах, главным образом, в мышцах. Здесь она превращается в следующую личиночную стадию – финну. Финна попадает в организм окончательного хозяина – человека, где превращается в половозрелую форму.

Бычий цепень относится к кл. Ленточные черви и имеет характерные черты строения (длинное, лентовидное, членистое тело, органы прикрепления, отсутствие пищеварительной системы, полость тела заполнена паренхимой и др.)