1. о сущности живого. Нуклеопротеидные комплексы. Эволюция представлений о химической сущности жизни. Ф. Энгельс Жизнь способ существования белковых тел
 Скачать 17.11 Mb.
|
|
49. Закономерности развития зародыша. Регуляционный тип развития (эмбриональная индукция).  Эмбриональная индукция — это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на судьбу другого участка. Явление эмбриональной индукции с начала XX в. изучает экспериментальная эмбриология. Детерминация – определение пути развития клеток Способы детерминации: - ооплазматическая сегрегация (выделение участков цитоплазмы, сод опред типы морфологич детерминант) - эмбриональная индукция (взаимод кл или тканей, определяющ судьбу одного или обоих уч этого взаимод) Ганс Дриш изолировал целые и разрушенные части 2-х клеточной бластулы морского ежа, получил 2 целых зародыша. Сделал вывод о саморегуляции своего развития каждым бластомером (регуляционное развитие).Меняя направление борозд дробления, можно предположить причудливое расположение структур зародыша вследствие перегруппировки ядер и морфогенетических детерминант. Этого не произошло! ВЫВОДЫ: • Проспективная потенция изолированного бластомера (т.е. тот тип клеток, который мог бы из него произойти) шире, чем его проспективная судьба (т.е. те типы клеток, которые должны формироваться при неизменном ходе его развития). • Зародыш морского ежа представляет собой гармоничную эквипотенциальную систему, в которой все независимые (тотипотентные) части функционируют вместе, формируя единый организм. Тотипотентность – способность одной части формировать целый организм. • Судьба ядра зависит от его положения в зародыше. 50. Молекулярные основы механизмов эмбрионального развития. Понятие о морфогенах и гомеозисных генах. Основными компонентами эмбрионального развития являются следующие. 1. Клеточный рост, приводящий к увеличению количества клеток и их размеров. 2. Клеточ дифференц – появл специфич черт строен кл-ки, след-но одинак кл-ки в проц дифференц приобрет спец различ. 3. Детерминация – выбор путей дифференцировки. 4. Эмбриональная индукция. 5. Клеточные перемещения. 6. Межклеточные взаимодействия – сегрегация (избирательная сортировка), адгезия. 7. Апоптоз, или запрограммированная гибель клеток. Гомеозисные гены — гены, опред процессы роста и дифференц в орг-ме, кодируют транскрипционные факторы, контролир программы формир органов и тканей. Мутации в гомеозисных генах могут вызвать превращ одной части тела в другую. Гомеозисными мутантами называются такие организмы, у которых на месте органа развивается орган другого типа. Гомеозисные гены контролируют работу других генов и определяют превращение внешне неразличимых участков зародыша или определённого органа (ткани, участка тела). У насекомых-роль в определении особенностей строения эмбриональных сегментов и структур на них (ноги, антенны, крылья, глаза). У растительных орг-мов процессы-филлотаксис, развитие цветков и соцветий. или Гомеозисные гены — семейство родственных генов, содержащих гомеобокс и определяющих форму тела. У млекопитающих это семейство представлено 38 генами, сгруппированными в 4 комплекса — Hox (Homeobox). Эти группы генов расположены в хромосомах 2, 7, 12, 17. Гены экспрессируются в эмбриогенезе и определяют организацию общего плана тела. Экспрессия генов контролирует разделение тела эмбриона по координатным осям на морфогенетические поля. Транскрипты гомеозисных генов присутствуют в головном и спинном мозге, в почках конечностей и сердце с 5 по 9 неделю развития. Так, региональная специализация структур позвоночного столба направляется гомеозисными генами. Они контролируют пролиферацию и дифференцировку кроветворных клеток. Морфоген — сигнальная молекула позиционную информацию и оказывает влияние на клетки. Это белок, кот действует как транскрипционный фактор. К морфогенам относят многие секретируемые клетками белки, включая представителей различных семейств, в том числе у бескрылых и трансформирующего фактора роста. Подобные белки связываются со своими рецепторами и активируют сигнальные каскады в клетках-мишенях, изменяя в них экспрессию специфических генов. Среди морфогенов, участвующих в индукции и спецификации, например мезодермы, упоминают активины, морфогенетические белки кости (BMP), факторы роста фибробластов (FGF). Представление о концентрационном градиенте морфогена предполагает, во-первых, прямое действие морфогена на клетку-мишень и, во-вторых, зависимость ответа данной клетки от концентрации морфогена. 51. Понятие об эпигенетической изменчивости. У большинства организмов на ранних стадиях развития геном не функционирует (гены выключены, молчат) Только на стадии гаструлы начинают включаться гены в клетках зародыша (иногда раньше, на стадии бластулы) Я/кл (клетка содержит большое кол-во мРНК, унаследованных от материн именно они обеспечивают синтез белков на ранних стадия) В определенный момент матер-е мРНК начинают уничтожать в это время гены зародыша включ., образуя собств мРНК. Впоследствии, клетки детерминир. (следует по определ. Пути развития), затем диффиренцируются(специализир). Клетки, достигшие конечной стадии фифференцировки, производят избыточные белки, которые определяют специфику ткани. Процессы, управляющие развертыванием программы развития в клетках назыв. ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИМИ. 2010-2011ГГ Австралия. Изуч. Развитие монозиготных близнецов( геномы идентичны на 100%). Эпиген. Изменичивость в период гестации приводит к появлению отличий по различным парам. 52. Молекулярные механизмы развития зародыша. Метилирование цитозина в ДНК – регуляция генной активности. На ДНК должен действовать какой-либо механзим, отбирающий те или иные гены для включения и выключения (развертывание программы). 1. Регуляция экспрессии генов основана на взаимодействие регуляторных участков ДНК с регуляторными белками. 2. Существуют и другие механизмы регуляции экспрессии генов Изменение самого генетического материала ведет к химической модификации ДНК. Метилирование ДНК. Метилирование цитозина-важный элемент генной активности ( ch3 группы присоединяются к углероду в парах с6) Установлено, что экспрессия генов позвоночных коррелирует со степенью метилирования цитозина внутри регуляторных участков и вокруг них. -гиперметилирование:генная экспрессия снижена, а часто ее нет. -гипометилирование(или его отсутствие) в тех же сайтах наблюдается акт-е состояние( экспрессия) Гены роскошного синтеза тканеспецифич. молчат (гипермителированы весь период) эмбрионального развития во всех соматических тканях, кроме одной, в которой они активны. У позвоночных метилированны от 50 до 90 процентов остатков углерода в динуклеотидах с-6. Механизм поддержания метилированного состояния ДНК из поколения в поколение осуществуляется с помощью фермента метилаза-поддержания. 53. Введение в тератологию. Понятие о критических периодах. Тератология-наука о врожденных аномалиях. Факторы среды, способн. нарушать развитие, уродства, называются тератогенами. Критические периоды в развитие зародыша-это периоды наибольшей ранимости, чувствительности к действию различных повреждающих факторов( мутагенных, тератогенных,канцерогенных) Гаметогенез-образование зрелых половых клеток Оплодотворение Имплантация—7-8 сутки развития(внедрение эмбриона в стенку матки) Формирование плаценты-3-8 неделя Развитие зачатков осевых фрагментов( хорда, нервная трубка) 3-8 неделя Период усиленного роста и развития головного мозга-15-20 неделя. Рождение Дети до год Период полового созревания 11-16 лет. 54. Классификация тератогенов. Классификация тератогенов: – мутагены (ионизирующая радиация, лекарственные препараты и др.) – вирусы (краснуха, герпес, цитомегаловирус или сокращенно ЦМВ и др.) – Микроорганизмы и простейшие (бактерии Treponema, простейшие Toxoplasma) -Лекарственные препараты и химические соединения (Veratrum californicum – группа алкалоидов, хинин, алкоголь, пестициды, ртуть, ретиноевые кислоты – аналоги витамина А, талидомид, различные токсиканты) Начнем с мутагенов. Чаще всего они вызывают такие пороки развития, как сросшиеся пальцы и т. п. Вирусы - краснуха (если будущая мама заболела краснухой в 1 триместр беременности, то в 1 из 6 случаев дети рождаются с катарактой, глухотой, болезнями сердца и пр.) – цитомегаловирус (инфицирование зародыша всегда фатально, лишь в случае заражения ребенка на позднем сроке он может выжить. Но будут такие пороки развития как – слепота, глухота, ДЦП и др.) Микроорганизмы и простейшие – Toxoplasma (ребенок заражается от мамы через плаценту, это врожденная форма токсоплазмоза. Ребенок может умереть при рождении, максимум такие дети доживают до 3-ех лет) -Treponemasp.(это возбудитель сифилиса. Заражение ребнка на раннем сроке – смерть зародыша, на позднем – врожденная глухота) Лекарственные препараты – Veratrumcalifomicum (растение, произрастающие в Альпах. Вызывает уродство – циклоп. А так же недоразвитый гипофиз или его отсутствие влечет за собой смерть) -Хинин (вызывает глухоту) – Алкоголь (отставание в умственном и физическом развитии) – Никотин (при выкуривании больше 20 сигарет в день рождаются дети с более маленьким весом и ростом. Никотин в более больших количествах может убить мужской эмбрион на раннем сроке) – Пестициды, органические вещества, содержащие ртуть (вызывают неврологические нарушения и аномалии в поведении детей. Врожденные уродства, поражения головного мозга и слепота – болезнь Минамоты) – Ретиноевые кислоты (аналог витамина А, им лечат угревую сыпь, прыщи. Влияет на дифференцировку эпителия. Из 59 плодов: 26 – без видимых изменений, 21 – явные уродства, 12 – спонтанные аборты. К явным уродствам относятся – отсутствие ушных раковин или их дефекты, расщепленное небо, отсутствие или редукция челюстей, аномалия артериальной дуги и д. р.) -Талидомид (слабый транквилизатор – снотворное.) Поначалу ученые, которые создали это снотворное, не знали, что в зависимости от используемого изомера, могут быть разные последствия. Это закончилось трагедией и большое количество детей пострадало. Сейчас все изменилось. Вот какие последствия были вызваны правовращающимся изомером – синдром врожденных уродств, такие как, амелия – отсутствие длинных костей или меромилия – резко редуцированные длинные кости. Амелия – нет рук или ног (или и то и другого). Меромилия – руки, как плавники. 55. Периоды онтогенеза человека (постнатальное развитие). Постнатальное развитие-развитие человека после рождения. Выделяют также несколько стадий 1. Новорожденный (1-10 дней); для данного периода характерно вскармливание ребенка молозивом 2. Грудной возраст (10 дней - 1 год); вскармливание ребенка молоком; интенсивный рост тела (вес увеличивается в три раза, рост - в 1,5); в 0,5 года прорезываются молочные зубы 3. Раннее детство (1 - 3 года); прорезывание молочных зубов завершается к двум годам 4. Первое детство (4 - 7 лет); в 6 лет начинают прорезываться первые постоянные зубы 5. Второе детство (отрочество, 8-12 лет; у девочек 8 - 11 лет); активизируются процессы роста (главным образом, в длину), появляются вторичные половые признаки 6. Подростковый возраст (13 - 16 лет; у девочек 12 - 15 лет); активное половое созревание, формирование вторичных половых признаков; у мальчиков появляются поллюции и ломается голос, у девочек - начинаются менструации и развиваются молочные железы; у обоих полов отмечается скачкообразное увеличение роста (пубертатный скачок) 7. Юношеский возраст (17 - 21 год; у девушек 16 - 20 лет); окончание процессов роста и формирования организма 8. Зрелый возраст (22 - 60 лет; у женщин - 21 - 55 лет); существенных изменений формы и строения тела не происходит 9. Пожилой возраст (61 - 74 года; у женщин - 56 - 74 года); уменьшение веса и роста вследствие дстрофических и атрофических изменений тканей и органов и снижения в них воды 10. Старческий возраст (75 - 90 лет); изменения роста, веса и строения тела 11. Долгожители (свыше 90 лет) 56. Стволовые клетки и их использование в медицине. Стволовые кл-ки – это кл-ки, обладающие специфичной способностью к самообновлению и дифференцировке в специализированные типы клеток. Будучи сами незрелыми клетками, они могут превращаться в клетку любого органа. Классификация СК по источнику выделения:
+ тотипотентность; обладают теломеразной активностью (спос-ть ЭСК делиться бесконечное кол-во раз) - этическ и религиозн аспекты работы на человеч-х эмбрионах; вероятность превращ-я в опухолевые кл-ки
+ лёгкость получения; мультипотентность - этический аспект (материал, оставшийся в рез-те аборта); качество материала (использов-е непровер-го фетального материала может привести к зараж-ю реципиента СПИДом, гепатитами);
+ возм-ть примен-я аутологичного (собственного) материала; возм-ть примен-я криоконсервации (низкотемпературное хранение живых биологических объектов с возможностью восстановления их биологических функций после размораживания) - нет метода культивирования и наращивания числа ГСК
+ плюрипотентность; аутологичный (собств) материал; хорошо делятся в культуре; подверг-ся криоконсервации; не дают опухолей in vivo (внутри живого орг-ма); возможность дифференциров-ся в кл-ки костной, жировой, мышечной, хрящевой, нервной и др тканей. Классиф-ция стволовых клеток в соответствии с их дифференцировочным потенциалом. 1.Тотипотентные СК формир целый орг-м и все известные типы кл-к. Истинной ТСК явл оплодотвор яйцеклетка. 2. Плюрипотентные СК (до 11 дня после оплодотвор-я – гаструляция, период имплантации зародыша в стенку матки) – кл-ки эмбриона и внезародышевых оболочек. Способны образовывать практически все известные типы тканей. 3. Мультипотентные кл-ки. Образуют многие, но не все линии клеток, обычно в пределах зародышевого листка. 4. Унипотентные кл-ки тканей орг-ма. Дают только один тип клеток. СК применяют с целью замещения структурной и функциональной недостаточности различных органов. Примен-е СК в кардиологии (для лечения инфаркта), в неврологии и нейрохирургии. (для лечения болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза и др); в эндокринологии (созд-е инсулин-продуцирующих кл-к); в гематологии (гемобластозы, острые лейкозы, хронический миелолейкоз - опухолевые гемопоэтические клетки разрушаются с помощью больших доз химиотерапии или общего облучения с последующим восстановлением нормального гемопоэза путем трансплантации аллогенных костномозговых СК) 57. Терапевтическое клонирование. Понятие о стволовых клетках. Терапевтич-е клониров-е – перенос ядра соматич-й кл-ки в безъядерный ооцит для репрограммирования «взрослого» генома и искусственное созд-е эмбриона или индивидуальных линий ЭСК. Изъятие яйцеклетки (ооцита), из которой было удалено ядро, и замена этого ядра ДНК другого организма. После многих митотических деленийкультуры, данная клетка образует бластоцисту с ДНК почти идентичным первичному организму. Цель данной процедуры: получение стволовых клеток, генетически совместимых с донорским организмом. (Напр, из ДНК больного болезнью Паркинсона можно получить ЭСК, к-рые можно использовать для его лечения, при этом они не будут отторгаться иммунной системой больного). В Японии впервые клонировали умерший организм (ввели ДНК из клеток мозга умерших мышей) Перспективы: для сохранения редких исчезающих видов; для восстановления вымерших видов. Стволовые кл-ки – это кл-ки, обладающие специфичной способностью к самообновлению и дифференцировке в специализированные типы клеток. Будучи сами незрелыми клетками, они могут превращаться в клетку любого органа. 58. Клонирование и вопросы трансплантации. Клонирование – искусств-е созд-е клеток, тканей, органов и живых существ с одинаковыми генетическими свойствами. Трансплантация – пересадка, приживление и функционирование клеток, тканей, органов или частей тела. Классификация видов трансплантации: 1. Аутотрансплантация: имплантация (пересадка ткани в др место); реплантация (оперативное приживление временно отделенного от организма органа или его сегмента – напр, отрубил палец-заморозил палец-врачи пришили). Органная трансплантация (напр, пересадка замороженных яичников женщинам, прошедшим курс химиотерапии, лучевой терапии. Возобновл менструальный цикл, успешные роды, здоровый ребёнок). 2. Аллотрансплантация: пересадка органов и тканей от донора; аллопланты-пересадка мёртвой ткани 3.Ксенотрансплантация – пересадка органов животных. 4.Аллопластическая трансплантация (замена органов или тканей синтетическими материалами-протезами) 5.Стволовые кл-ки: СК собственного орг-ма; СК донора 59. Вопросы трансплантации. Виды трансплантации. Смотри вопрос 58 60. Развитие пола в онтогенезе. Переопределение пола в онтогенезе. Формирование половых признаков осуществляется под генетическим контролем. Генетический пол зародыша человека определяется набором половых хромосом при слиянии гамет: ХХ и ХY. Зачатки гонад (органы животных, продуцирующие половые кл-ки) у ранних эмбрионов до 5-й или 6-й недели не различаются у разных полов и называются бисексуальными. Они состоят из внешнего слоя - кортекса (cortex) и внутреннего слоя – медула (medulla). Дифференцировка мужской гонады наблюдается на 7-й неделе. На 36 день семенник начинает выделять андрогены (тестостерон), определяющий развитие мужского пола. Развитие женской гонады наблюдается на 8-й неделе. Результатом этого является образование женских гормонов – эстрогенов. Существует теория действия гормонов в качестве регуляторных факторов на гены. Они действуют только на специфические клетки-мишени. В клетке вырабатывается особый белок - рецептор, связывающийся с гормоном по заданному типу развития. После чего гормон приобретает свойства индуцировать работу одного или нескольких генов в хромосомах. Клетки-мишени женского организма воспринимают гормоны по женскому типу в большей степени, а клетки-мишени мужского организма – мужской гормон. Соответственно в норме формируется женский или мужской фенотип. Таким образом существует следующая схема: 1. В клетках мишенях вырабатывается белок-рецептор. 2. Белок-рецептор связывается с гормоном. 3. Инициируется работа нескольких генов в хромосомах. Образование белков-рецепторов и гормонов контролируется в свою очередь генами. В случае мутаций возникает нарушение контроля, вызывающие аномалии. Примером служит синдром Мориса - тестикулярной феминизации. У лиц с этим заболеванием отсутствуют белки-рецепторы к тестостерону, и гормон не воспринимается. В силу этого развитие по мужскому типу прекращается, и появляются женские фенотипические признаки. В исключительных случаях возможно исправление таких дефектов введением соответствующих гормонов. Мутации таких генов вызывают: 1. Нарушения синтеза белков-рецепторов. 2. Отсутствие восприятия гормонов. 3. Нарушение формирования пола. |