IBO 2011 pract 2 Animal Physiology and Anatomy

IBO – 2011 TAIWAN PRACTICAL TEST 2 ANIMAL PHYSIOLOGY AND ANATOMY

1

22nd INTERNATIONAL BIOLOGY OLYMPIAD

July 10-17, 2011

Taipei, Taiwan

PRACTICAL TEST 2

ANIMAL PHYSIOLOGY AND ANATOMY

Total Points: 100

Duration: 90 minutes

Student Code:


2

Dear Participants,

Αγαπητοί Διαγωνιζόμενοι,

In this test, you have been given the following 2 tasks:

Task I: The observation of the sciatic nerve of American bullfrog (58 points)

Task II: The observation of tissue morphology and the match of their functionality (42 points)

Σε αυτή την άσκηση σας έχουν δοθεί οι δυο πιο κάτω εργασίες:

Εργασία Ι: Η παρατήρηση του ισχιακού νεύρου του βάτραχου (American bullfrog) (58 μονάδες)

Εργασία II: Η παρατήρηση της μορφολογίας του ιστού και το συσχετισμό της λειτουργικότητας του

(42 μονάδες)

Check your Student Code on the Answer Sheet before starting the test.

Ελέγξετε το Κωδικό σας στο Φύλλο Απαντήσεων πριν να αρχίσετε την άσκηση.

Write down your results and answers in the Answer Sheet. Answers written in the Question

Paper will not be evaluated.

Γράψετε τα αποτελέσματα και τις απαντήσεις σας στο Φύλλο Απαντήσεων. Απαντήσεις

που γράφτηκαν στο Φύλλο Ερωτήσεων δεν θα διορθώνονται.

Make sure that you have received all the materials listed for each task. If any of the listed items is

missing, raise your sign.

Βεβαιωθείτε ότι έχετε παραλάβει όλα τα υλικά που αναγράφονται για τη κάθε εργασία. Αν κάτι


3

δεν έχετε σηκώστε την πινακίδα σας.

Use only pen

Χρησιμοποιήστε μόνο στυλό (μελάνι).

You must complete task I first.

Πρέπει πρώτα να ολοκληρώσετε την Εργασία I .

Stop answering and put down your pen immediately after the end bell rings.

Σταματήστε να δίνεται απαντήσεις ή να γράφετε και ακουμπήστε κάτω το μολύβι σας μόλις

κτυπήσει το καμπανάκι.

After test, enclose both the Answer sheets and Question paper test sheets in the provided envelope.

Our Lab assistants will collect it promptly.

Μέτα την άσκηση, βάλτε το Φύλλο Απαντήσεων και Φύλλο Ερωτήσεων στο φάκελο που σας

δόθηκε. Ο επιβλέπων θα μαζέψει τα Φύλλα Απαντήσεων και Φύλλα Ερωτήσεων σύντομα.

No paper or materials should be taken out from the laboratory.

Τα γραπτά και τα υλικά δεν μπορούν να βγουν έξω από το εργαστήριο.

Good Luck!!

Καλή επιτυχία!!


4

Equipment and Materials:

Εξοπλισμός και Υλικά:

For task I: The observation of the sciatic nerve of American bullfrog.

Instruments/materials Quantity unit

Bullfrog specimen 1 piece

Dissecting tray(containing a cooler) 1 piece

Round plastic petri dish 1 piece

Ringer’s solution (in wash bottle) 500 mL

Pin(in a glass bottle) 10 pieces

Cotton line(in a glass bottle) 2 Pieces

Electric stimulating device 1 set

Dissecting equipment : scissors (large)

scissors (small)

fine forceps

1

1

2

pair

pair

pairs

Wet paper 1 set

Plastic glove 1 pair

Για την Εργασία Ι: Παρατήρηση του ισχιακού νεύρου του αμερικάνικου βατράχου(American bullfrog)


Δείγμα βατράχου (Bullfrog) 1 κομμάτι

Δίσκος Ανατομίας (μαζί με ψυκτήρα) 1 κομμάτι

Στρογγυλό πλαστικό τριβλίο petri 1 κομμάτι

Διάλυμα Ringer’s (in wash bottle ) 500 mL

Καρφίτσες (σε γυάλινο δοχείο) 10 κομμάτια


5

Βαμβακερή κλωστή (σε γυάλινο δοχείο) 2 κομμάτια

Συσκευή ηλεκτρικής διέγερσης 1

Εξοπλισμός ανατομίας: ψαλίδια (μεγάλα)

ψαλίδια (μικρά)

τσιμπίδες

1

1

2

1

1

1

Υγρό χαρτί 1

Πλαστικά γάντια 1 2


6

For task II: The observation of tissue morphology and the match of their functionality


Microscope 1 set

Tissue section (marked A to J) 10 slides

Color pictures (numbered 1 to 9) on 3 sheets of A4 paper 1 set

Για την Εργασία ΙΙ: Παρατήρηση της μορφολογίας του ιστού και το συσχετισμό της

λειτουργικότητας του.

Εργαλεία/Υλικά Ποσότητα μονάδα

Μικροσκόπιο 1 set

Τομή παρασκευάσματος μικροσκοπίου (από A μέχρι J) 10 slides

Έγχρωμες φωτογράφους (αριθμημένες από 1 μέχρι 9) σε

3 φύλλα Α4 χαρτιού.

1 set


7

Task I (58 points)

The observation of the sciatic nerve of American bullfrog.

Παρατήρηση του ισχιακού νεύρου του αμερικάνικου βατράχου

Introduction:

The sciatic nerve is a branch of the sacral plexus. It is the thickest and longest nerve tract

in the body, extending from the vertebral column to the foot. The sciatic nerve includes the

distributed sensory and motor nerves that control most sensory and motor activities of the lower

extremities. Mediated by the sciatic nerve, sensory signals from the lower limbs are transmitted to

the brain. Similarly, muscle contraction of the lower extremities can be stimulated by nerve

impulses from the brain. The aim of this experiment is to observe and isolate the sciatic nerve

from the bullfrog.

Εισαγωγή:

Το ισχιακό νεύρο είναι μια διακλάδωση του ιερού νευρικού δικτύου. Είναι το παχύτερο και

μακρύτερο νεύρο στο σώμα , που επεκτείνεται από την σπονδυλική στήλη στο πόδι. Το ισχιακό

νεύρο περιλαμβάνει τα αισθητήρια και κινητικά νεύρα τα οποία ελέγχουν τις περισσότερες

αισθητήριες και κινητικές δραστηριότητος των κάτω άκρων. Διαμέσου του ισχιακού νεύρου,

αισθητήρια μηνύματα από τα κάτω άκρα μεταφέρονται στο εγκέφαλο. Παρομοίως, η μυϊκή

συστολή/σύσπαση των κάτω άκρων διεγείρεται από νευρική ώση (ώθηση) από τον εγκέφαλο.

Σκοπός αυτού του πειράματος είναι να παρατηρήσουμε και να απομονώσουμε το ισχιακό νεύρο

από το βάτραχο (bullfrog).


8

Experiment Procedure:

Πειραματική Διαδικασία:

Step 1 to 5: (To keep the tissues wet, a small amount of Ringer’s solution may be added onto

the tissue anytime. Do not allow the tissues to dry out.)

Μέρος 1 μέχρι 5: (Για να διατηρηθούν οι ιστοί υγροί, προσθέτεται μικρή ποσότητα

διαλύματος Ringer’s όποτε χρειάζεται. Μην αφήσετε τους ιστούς να στεγνώσουν.)

1. Carefully check if all the experiment instruments/materials are fully provided. Raise your

sign if you have any problem. Να ελέγξετε προσεκτικά αν όλα τα εργαλεία/υλικά σας έχουν

δοθεί. Να σηκώσετε ψηλά την πινακίδα σας αν υπάρχει κάποιο πρόβλημα.

2. Put the bullfrog specimen on the provided dissecting tray. Τοποθετήστε το βάτραχο στο δίσκο

ανατομίας που σας δόθηκε.

3. First, carefully observe the 10 pairs of spinal nerves extending from the vertebra of the

bullfrog. Next, locate the sciatic nerve that is assembled by pairs of spinal nerves VII, VIII

and IX (as shown in Fig. 1). Πρώτα, παρατηρήστε προσεκτικά τα 10 ζεύγη νωτιαίων νευρών

που εκτείνονται από το σπόνδυλο του βατράχου. Μετά, εντοπίστε το ισχιακό νεύρο που

συγκροτείται από ζεύγη των νωτιαίων νευρών VII, VIII και IX(όπως φαίνεται στο σχήμα 1).


9

4. Turn on the switch (on/off) on the electric stimulating device. The red light will be lighted up

immediately, indicating that the device is functioning. Ανάψτε τη συσκευή ηλεκτρικής

διέγερσης. Το κόκκινο λαμπάκι θα ανάψει αμέσως, ένδειξη ότι η συσκευή λειτουργεί.

5. Simultaneously stimulate the sciatic nerve with the two electric wires that are separately

connected to the (+) and (-) electrodes of the electric stimulating device. Fig. 3 indicates the

position of sciatic nerve emerging form the spinal cord. Observe the contracting response of

the hind limb. Ταυτόχρονα ερεθίστε το ισχιακό νεύρο με τα δύο ηλεκτρικά σύρματα τα

οποία είναι ενωμένα με τα (+) και (-) ηλεκτρόδια της συσκευής ηλεκτρικής διέγερσης. Το

Σχήμα 3 δείχνει τη θέση του ισχιακού νεύρου που εμφανίζεται από το νωτιαίο μυελό.

Παρατηρήστε την αντίδραση συστολής του κάτω άκρου.

Fig. 1. Spinal nerve

Νωτιαίο νεύρο

Fig. 2. Electric stimulating device

Συσκευή ηλεκτρικής διέγερσης

Fig. 3. Sciatic nerve

Ισχιακό νεύρο

Spinal Nerve I

Spinal Nerve II

Spinal Nerve III

Spinal Nerve IV

Spinal Nerve V

Spinal Nerve VI

Spinal Nerve VII

Spinal Nerve VIII

Spinal Nerve IX

Spinal Nerve X

Sciatic Nerve

ON OFF

Electrodes (+) (-)

Switch

Red LED

Region Περιοχή

Of Διέγερσης

stimulation


10

Q.1.1. (9 points) When you have finished the above five steps, lift the sign to notify the Lab

assistant to videotape the contraction. Μόλις τελειώσετε με τα πιο πάνω 5 στάδια , σηκώστε τη

πινακίδα σας ψηλά για να ενημερώσετε τον βοηθό εργαστηρίου να βιντεογραφήσει τη

συστολή/σύσπαση.

Step 6 to 10: (To keep the tissues wet, a small amount of Ringer’s solution may be added

onto the tissues any time)

Στάδια 6 μέχρι 10:( (Για να διατηρηθούν οι ιστοί υγροί, προσθέτεται μικρή ποσότητα

διαλύματος Ringer’s όποτε χρειάζεται.)

6. Use a pair of scissors to circularly cut open the skin at the upper part of one thigh of the

bullfrog. Starting from the cutting point, completely peel off the skin by hand to remove it

from the hind limb (Fig. 4). ). It may be necessary to cut some connections between the skin

and underlying tissues. Χρησιμοποιώντας ένα ψαλίδι να κόψετε κυκλικά το δέρμα στο πάνω

μέρος του ενός μηρού του βατράχου. Αρχίζοντας από το σημείο που κόψατε να ξεκολλήσετε

το δέρμα και να το αφαιρέσετε τελείως από το οπίσθιο (κάτω) άκρο (Fig. 4). Μπορεί να

χρειαστεί να αφαιρέσετε μερικούς συνδετικούς ιστούς μεταξύ του δέματος και των πιο κάτω

ιστών.


11

7. Lay the bullfrog on the dissecting tray with its back facing up. Τοποθετήστε το βάτραχο στο

δίσκο ανατομίας με τη ράχη προς τα πάνω.

8. Push two pins separately into both ends of gastrocnemius and separate it from tibiofibula

(shinbone) (Fig. 5). Βάλτε δυο καρφίτσες στα δυο άκρα του γαστροκνημίου μυ και ξεχωρίστε

τον από το ταρσοκνημικό οστό (κνήμη) (Fig. 5).

9. The sciatic nerve is located in the trough surrounded by thigh muscles. Carefully separate the

muscles on both sides of the trough and let the light yellow colored sciatic nerve be exposed.

Pass through a cotton line underneath the sciatic nerve to label it. Το ισχιακό νεύρο βρίσκεται

εσωτερικά σε ειδική αύλακα ανάμεσα στο μυ του μηρού. Προσεκτικά ξεχωρίστε τους μύες

στις δυο μεριές για αν εμφανιστεί το κιτρινόχρωμο ισχιακό νεύρο. Περάστε τη βαμβακερή

κλωστή κάτω από το ισχιακό νεύρο και ξεχωρίστε το.

10. Stimulate the cotton line-labeled sciatic nerve with the provided electric stimulating device

and observe the contracting response of gastrocnemius. Να διεγείρεται το ισχιακό νεύρο που

απομονώσατε, χρησιμοποιώντας τη συσκευή ηλεκτρικής διέγερσης και παρατηρήστε την

αντίδραση συστολής του γαστροκνημίου μυ.


12

Fig. 4. Demonstration of skin peeling Fig. 5 Sciatic nerve and gastrocnemius

Q.1.2. (9 points) When you have finished the steps 6 to 10, lift the sign to notify the Lab

assistant to videotape the contraction. Όταν τελειώσετε τα στάδια 6 μέχρι 10, σηκώστε την

πινακίδα σας για να ενημερώσετε το βοηθό εργαστηρίου να βιντεογραφήσει τη συστολή.

Step 11 to 12: (To keep the tissues wet, a small amount of Ringer’s solution may be added

onto the tissues any time)

Στάδια 11 μέχρι 12: (Για να διατηρηθούν οι ιστοί υγροί, προσθέτεται μικρή ποσότητα

διαλύματος Ringer’s όποτε χρειάζεται.)

11. Completely separate and isolate the intact sciatic nerve-gastrocnemius muscle preparation

from the bullfrog specimen and place it in a petri dish, as shown in Fig. 6. (Sciatic nerve must

be at least 2 cm long). Ξεχωρίστε και απομονώστε τελείως το συνδεδεμένο ισχιακό

νευρο-γαστροκνήμιο μυϊκό παρασκεύασμα από το βάτραχο και τοποθετήστε το σε τριβλίο

petri, όπως δείχνει τα σχήμα 6. (Το ισχιακό νεύρο πρέπει να έχει τουλάχιστο 2 cm μήκος)

Skin/Δέρμα

Cotton line/ Βαμβακερή κλωστή

Pin/ Καρφίτσα

Sciatic nerve/ Ισχιακό νεύρο

Gastrocnemius/ Γαστροκνήμιος μυς


13

12. Stimulate the sciatic nerve with the electric stimulating device and observe the contracting

response of the gastrocnemius. Να διεγείρετε το ισχιακό νεύρο με τη συσκευή ηλεκτρικής

διέγερσης και να παρατηρήσετε την αντίδραση συστολής του γαστροκνήμιου μυ.

Fig. 6 Isolation of 「sciatic nerve-gastrocnemius」tissue

Απομόνωση του ισχιακού ‘νευρο-γαστροκνημικού’ ιστού

αQ.1.3. (40 points) When you have finished steps 11-12 lift the sign to notify the Lab assistant

for checking the results and videotape the contraction. Όταν τελειώσετε τα στάδια 11-12

σηκώστε την πινακίδα σας για να ενημερώσετε το βοηθό εργαστηρίου να ελέγξει τα

αποτελέσματα και να βιντεογραφήσει τη συστολή.

Sciatic nerve-gastrocnemius connection (B)

Tendon (A)/Τένοντας Α

Gastrocnemius/Γαστροκνήμιος μυς

Sciatic nerve/Ισχιακό νεύρο

Student code and scale bar/

Κωδικός μαθητή και κλίμακα


14

Task II (43 points)

Identify tissues based on their morphology and match their functionality

Αναγνώριση ιστών με βάση τη μορφολογία τους και συσχετισμό με τη

λειτουργικότητα τους.

Introduction:

The vertebrate physiological system is established by the functional coordination of 11

organ systems, which include the skin, skeletal, muscle, nervous, endocrine, cardiovascular,

lymphatic, respiratory, digestive, urinary, and reproductive systems.

Εισαγωγή:

Η φυσιολογία του συστήματος της σπονδυλικής στήλης καθιερώθηκε από το συντονισμό των

λειτουργιών 11 οργανικών συστημάτων, τα οποία περιλαμβάνουν το δέρμα, ερειστικό, μυϊκό,

νευρικό, ενδοκρινικό, καρδιοαγγειακό, λεμφικό, αναπνευστικό, πεπτικό, ουροποιητικό και

αναπαραγωγικό σύστημα.


15

Identify the specimens on the slides (30 points)

Αναγνωρίστε τα δείγματα στα πλακίδια μιροσκοπίου(30 μονάδες)

Slides A to J are tissue sections from vertebrates. Identify the tissues or cell types, based on their

characteristic features, using microscope. Τα πλακίδια μικροσκοπίου Α μέχρι J είναι τομή ιστών

σπονδυλωτών. Αναγνωρίστε τους ιστούς ή τα είδη κυττάρων, βασισμένοι στα χαρακτηριστικά

γνωρίσματα, χρησιμοποιώντας το μικροσκόπιο.

1. Vein

Φλέβα

2. Artery

Αρτηρία

3. Ganglio

Γάγγλιο

4. Neuron

Νευρώνας

5. Blood（frog）

Αίμα (βάτραχος)

6. Blood

（human）

Αίμα

(άνθρωπος)

7. Ovary

Ωοθήκη

8. Testis

Όρχεις

9. Lung

Πνεύμονας

10. Skeletal muscle

Σκελετικός μυς

11. Smooth muscle

Λείος μυς

12. Cardiac muscle

13. Καρδιακός μυς

14. Kidney

Νεφρός

15. Cartilage

Χόνδρος

16. Bone

Οστό

17. Pancreas

Πάγκρεας

18. Intestine

Έντερο

19. Gastric tissue

Γαστρικός ιστός

20. Skin

Δέρμα

21. Rectum

Ορθό


16

Q.2.1. (30 points) Match each slide specimen (A to J) with its correct name from 20 different

tissue/organ names listed in above table. (Note: only one correct answer for each specimen). Fill

in the correct number in the answer sheets.

Αντιστοιχίστε τα πλακίδια μικροσκοπίου (A μέχρι J) με την ορθή ονομασία από τα 20

διαφορετικά ονόματα ιστών/οργάνων που αναγράφονται στο πιο πάνω πίνακα. (Σημ: Υπάρχει

μόνο μια ορθή απάντηση για κάθε δείγμα/πλακίδιο). Συμπληρώστε το σωστό αριθμό στο φύλλο

απαντήσεων.

Identify the sliced tissue and match their correct functions (13 points)

Αναγνωρίστε τις τομές των ιστών/πλακιδίων και αντιστοιχίστε με τις ορθές λειτουργίες

(13 μονάδες)

Fig. 1-9 are the enlarged pictures of parts of different mammalian tissues. Based on their

structural features, identify the tissue and answer the questions below.

The functions of 11 organs are listed in the following table. Each specific function is assigned an

alphabetic letter (A to Κ).

Σχημ. 1-9 δείχνει φωτογραφίες σε μεγέθυνση ιστών από διάφορα θηλαστικά. Βασισμένοι στα

δομικά τους χαρακτηριστικά, αναγνωρίστε τους ιστούς και απαντήστε στις πιο κάτω ερωτήσεις.

Οι λειτουργίες 11 οργάνων αναγράφονται στον πιο κάτω πίνακα. Σε κάθε λειτουργία έχει δοθεί


17

ένα γράμμα του αλφαβήτου (Α μέχρι Κ)

Symbol/

Σύμβολο

Functional description/

Περιγραφή λειτουργίας

A Producing vitamin D3 / Παραγωγή βιταμίνης Δ3

B Producing erythropoietin/ Παραγωγή ερυθροποιητίνη

C Producing urea/Παραγωγή ουρίας

D Producing Surfactant to reduce the surface tension

Παραγωγή επιφανειοδραστικού παράγοντα για τη μείωση της

επιφανειακής τάσης

E Regulating the homeostasis of the pH of body fluid

Ρύθμιση της ομοιόστασης του pH του σωματικού υγρού

F Helping the vein compression and promoting blood stream

back to the heart

Βοηθά τη συμπίεση της φλέβας και τη προώθηση του αίματος

πίσω στη καρδία

G Digesting proteins/ Πεπτικές πρωτεΐνες

H Producing secretin παραγωγή σεκρετίνης


18

I Producing inhibin/παραγωγή ανασταλτίνη

J Major organ for the storage of calcium and phosphate

Κύριο όργανο για τη αποθήκευση ασβεστίου και φωσφορικών

ομάδων

K Producing progesterone/ παραγωγή προγεστερόνης

Q.2.2. (13 points) Correctly write down the functional symbols, i.e. the alphabetic letters (A

to K), on the answer sheets. Match the organ with their functionalities. Note: some organs may

have more than one function (1 point will be deducted for each incorrect answer and minimum

score will not be less than zero).

Γράψετε τα ορθά σύμβολα λειτουργιών, π.χ. τα γράμματα Α μέχρι Κ στο φύλλο

απαντήσεων. Αντιστοιχίστε τα όργανα με τις λειτουργιές τους.

Σημ: μερικά όργανα μπορεί να έχουν περισσότερα από μια λειτουργία (1 μονάδα θα αφαιρείται

από κάθε λανθασμένη απάντηση και η ελάχιστη βαθμολογία δεν θα είναι χαμηλότερη του

μηδέν).

IBO 2011 pract 2 Animal Physiology and Anatomy

Documents

Transcript of IBO 2011 pract 2 Animal Physiology and Anatomy