1. Определение биологии как науки. Предмет и методы биологии. Человек как объект биологии. Биосоциальная природа человека
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
53. Регенерация-процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Р. поддерживает строение и функции организма, его целостность. 2.Физиологическая р.-восстановление органов, тканей, клеток после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма. Ф.р. свойственна всем организмами является проявлением самообновления. Благодаря ф.р. обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Пример: отмирание и слущивание кожного эпителия, кишечного эпителия, смена эритроцитов. Фазы ф.р.: разрушительная и восстановительная. На течение ф.р. влияют внешние и внутренние факторы. Ф.р. особенно интенсивно протекает у теплокровных позвоночных, так как у них очень высока интенсивность функционирования всех органов по сравнению с другими животными. 3. Для регенерации некоторых наружных органов нужны особые условия. Язык, ухо не регенерируют при краевом повреждении. Регенерация внутренних органов может идти очень активно. Из небольшого фрагмента яичника восстанавливается целый орган. Есть предположение, что невозможность регенерации конечностей и других наружных органов у млекопитающих носит приспособительный характер и обусловлена отбором. Регенерация у человека. У человека хорошо регенерирует эпидермис, к регенерации способны также такие его производные, как волосы и ногти. Способностью к регенерации обладают также костная ткань (кости срастаются после переломов). С утратой части печени (до 25%), щитовидной или поджелудочной железы клетки оставшихся фрагментов начинают усиленно делиться и восстанавливают первоначальные размеры органа. К сожалению, нервные клетки такой способностью не обладают, за исключением периферических нервов. При определенных условиях могут регенерировать кончики пальцев. 54. Репаративная регенерация (от лат. reparatio-восстановление) – восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов. р.р наступает после повреждения ткани или органа. Повреждающие факторы это оперативное вмешательство, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения и т.п. способность к р.р выражена неодинаково у различных животных. Есть животные, у которых из части тела развивается целый организм (гидра, планария, кольчатые черви). Такой вид восстановительных процессов сопровождается возникновением новой морфогенетической оси организма и назван «соматическим эмбриогенезом», так как напоминает эмбриональное развитие. Р.р может быть типичной (гомоморфоз) и атипичной (гетероморфоз). При типичной регенерации утраченная часть замещается путем развития точно такой же части. Причиной утраты может быть внешнее воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает часть своего тела (аутотомия), как ящерица, обламывающая часть своего хвоста, спасаясь от врага. При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой, отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться меньше исходного. У креветки вместо ампутированного глаза может вырасти антенна. 2.Способы р.р: эпиморфоз, морфолаксис, регенерационная гипертрофия, компенсаторная гипертрофия, эпителизация при заживлении ран. Эпиморфоз – это восстановление органа путём надстройки, отрастание от раневой поверхности. Ткани, прилегающие, к поврежденному участку рассасываются, происходит интенсивное деление клеток, дающих начало зачатку регенерата (бластеме). Затем происходит дифференцировка клеток и формирование органа или ткани (регенерация конечности тритона). Морфаллаксис – влечет за собой перестройку, реорганизацию тканей почти без клеточного размножения. Ткани как бы переплавляют свои структуры. Из части тела путём его перестройки образуется целое животное или орган меньших размеров (регенерация гидры из кольца вырезанного из середины ее тела). Регенерационная гипертрофия - регенерация, происходящая внутри органа. Заключается в увеличении размеров остатка органа без восстановления исходной формы (регенерация печени позвоночных). Компенсаторная регенерация – заключается в изменениях в одном из органов при нарушении в другом относящихся к той же системе органов (гипертрофия одной из почек при удалении другой). Гиперморфоз или суперрегенерация наблюдается, если рассечь место ампутации органа на несколько частей. В место одного утраченного органа образуется несколько. Основой регенерации являются молекулярно-генетические и внутриклеточные механизмы: редупликация днк, синтез белка, накопление атф, митоз. Изучение процессе регенерации привело к установлению факта, что регенерирующие ткани приближаются к эмбриональным. В обоих случаях клетки малодифференцированы. При регенерации прекращается синтез специфических белков (дифференцировка). Это связано с тем, что происходит активизация тех генов, которые были активны в эмбриональном периоде. 55. Генофонд популяции – общий запас генов особей, входящих в определенную популяцию. Между популяциями не всегда происходит обмен генами, то популяции между собой отличаются своим генофондом. Генофонд представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции. В каждой данной популяции состав генофонда из поколения в поколение может постоянно изменяться. Новые сочетания генов образуют уникальные генотипы, которые в своем физическом выражении, т. е. в форме фенотипов, подвергаются давлению факторов среды, производящих непрерывный отбор и определяющих, какие гены будут переданы следующему поколению. Популяция, генофонд которой непрерывно изменяется из поколения в поколение, претерпевает эволюционное изменение. 2.Генетическая гетерогенность заключается в присутствии в генофонде одновременно различных аллелей отдельных генов. Первично оно создается мутационным процессом. Мутации, будучи обычно рецессивными и не влияя на фенотипы гетерозиготных организмов, сохраняются в генофондах популяций в скрытом от естественного отбора состоянии. Накапливаясь, они образуют резерв наследственной изменчивости. 3.Генетическое единство популяции обуславливается достаточным уровнем панмиксии (свободное скрещивание). В условиях случайного подбора скрещивающихся особей источником аллелей для генотипов организмов последовательных поколений является весь генофонд популяций. Генетическое единство проявляется также в общей генетической реализации популяции при изменении условий существования, что обуславливает как выживание вида, так и образование новых видов. 4.Локус - участок хромосомного или геномного расположения какого-либо гена. Аллели - различные альтернативные варианты гена в данном локусе. В популяции каждый ген может быть представлен более чем одним аллелем и их соотношение называется частотами аллелей или частотами генов. Эволюция является процессом изменений в генетическом составе популяции. Основным компонентом эволюционного процесса является изменение с ходом времени частот аллелей. Для того, чтобы новая мутация стала значимой с эволюционной точки зрения, ее частота должна значительно возрасти, и, в конечном итоге, данная мутация должна фиксироваться в популяции (другими словами, все индивиды в последующих поколениях будут иметь этот мутантный аллель). Без увеличения своей частоты мутация будет оказывать очень малый эффект на эволюционную историю вида. Для того чтобы возросла частота мутантного аллеля в дело должны вступить другие, отличные от мутационного процесса факторы. В эти факторы входит естественный отбор, случайный дрейф генов, рекомбинации и миграции. Частоты отдельных аллелей в генофонде позволяют вычислять генетические изменения в данной популяции и определять частоту генотипов. Поскольку генотип данного организма - главный фактор, определяющий его фенотип, вычисление частоты генотипа используют для предсказания возможных результатов тех или иных скрещиваний. Это имеет важное практическое значение в сельском хозяйстве и медицине. 5.Закон Харди-Вайнберга — позволяет рассчитать генетический состав популяции в данное время и определить возможные тенденции его изменении. Этот закон можно сформулировать следующим образом: в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, а так же ассортативность скрещиваний, частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению: p² + 2pq + q² = 1, Где p² — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; q² — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот. Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиксических и на которых не действуют факторы внешней среды. 56. Согласно СТЭ элементарное эволюционное явление, с которого начинается видообразование, заключается в изменении генетического состава популяции. События и процессы, способствующие преодолению генетической инертности популяции и приводящие к изменению их генофондов, называют элементарными эволюционными процессами. Важнейшими из них называются мутационный процесс, популяцонные волны, изоляции, естественный отбор. 2.Мутации — стойкие изменения генотипа, происходящие под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза. Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Основные процессы, приводящие к возникновению мутаций - репликация ДНК, нарушения репарации ДНК и генетическая рекомбинация. Мутационный процесс, изменяя частоту одного аллеля по отношению к другому, оказывает на генофонд популяции прямое действие. За счет мутантных аллелей происходит формирование резерва наследственной изменчивости. Благодаря мутационному процессу поддерживается высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет элементарный эволюционный материал. Большинство мутаций первоначально оказывает на фенотип особей неблагоприятное действие. В силу рецессивности мутантные аллели обычно присутствуют в генофондах популяций в гетерозиготных по соответствующему локусу генотипах. 3.Популяционные волны - циклические подъемы и спады численности особей популяции. Это явление распространяется на все виды животных, растений и микроорганизмов. Причины колебаний часто имеют экологическую природу. Масштабы колебаний численности организмов различных видов варьирует. Изменение генофонд популяций происходит как на подъеме, так и на спаде популяционной волны. При росте численности организмов наблюдается слияние ранее разобщенных популяций и объединение их генофондов. При спаде численности организмов наблюдается распад крупных популяций. Популяционные волны подготавливают эволюционный материал к действию элементарных эволюционных факторов. 4.Генетико-автоматические процессы или дрейф генов – случайные, не обусловленные действием естественного отбора колебания частот аллелей. Дрейф генов обуславливает утрату или закрепление аллелей в гомозиготном состоянии у всех членов популяции вне связи с их приспособительной ценностью. Он играет важную роль в формировании генофондов малочисленных групп организмов изолированных от остальной части вида. 57. Полиморфизм – наличие в популяции нескольких равновесно существующих генотипов в концентрации, повышающей по наиболее редкой форме 1%. Генетический полиморфизм создается мутациями и комбинативной изменчивостью. 2.Он поддерживается естественным отбором и бывает адаптационным (переходный) и гетерозиготным (балансированный). Адаптационный полиморфизм возникает, если в различных, но закономерно меняющихся условиях жизни отбор благоприятствует разным генотипам. Балансированный полиморфизм возникает, если отбор благоприятствует гетерозиготам в сравнении с рецессивными и доминантными гомозиготами. 3.Генетический груз — неизбежное следствие генетического полиморфизма. Это накопление летальных и сублетальных отрицательных мутаций, вызывающих при переходе в гомозиготное состояние, выраженное снижение жизнеспособности особей, или их гибель. В более строгом смысле генетический груз в популяционной генетике — это выражение уменьшения селективной ценности для популяции по сравнению с той, которую имела бы популяция, если бы все индивидуальные организмы соответствовали бы наиболее благоприятному генотипу. Обычно выражается в средней приспособленности по сравнению с максимальной приспособленностью. Частью генетического груза является мутационный груз. Генетический груз рассматривается, как мера неприспособленности популяции к условиям окружающей среды. Он оценивается по различию приспособленности реальной популяции — по отношению к приспособленности воображаемой, максимально приспособленной популяции. Примерами генетического груза в человеческих популяциях являются аллели мутантных форм гемоглобина — Гемоглобина С и Гемоглобина S. 58. В генетике человека популяцией можно назвать группу людей занимающих одну территорию и свободно вступающих в брак. Границами, разделяющими людей от вступления в брак, могут быть географические, социальные, религиозные и т.д. Малые популяции, численность которых не превышает 1500-4000 человек называют демами. Они характеризуются высокой частотой родственных браков. Еще меньшие человеческие популяции с численностью не более1500 человек называют изолятами, родственные браки составляют свыше 90%. Малые популяции имеют большую гомозиготность. 2.Демография - наука о закономерностях воспроизводства населения, о зависимости его характера от социально-экономических, природных условий, миграции, изучающая численность, территориальное размещение и состав населения, их изменения, причины и следствия этих изменений. 3.Основная закономерность определения генетической структуры больших популяций установлена Харди и Вайнбергом (1908). Если численность популяций велика, то существует панмиксия (нет ограничения в выборе партнера), отсутствуют мутации по данному признаку, нет естественного отбора, отсутствует приток и отток генов из популяции, то из поколения в поколение в ней сохраняется постоянство частот генов и генотипов по данному признаку (идеальная популяция). Закон Харди-Вайнберга — это ключевая закономерность популяционной генетики. Этот закон можно сформулировать следующим образом: в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, а так же ассортативность скрещиваний, частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению: p² + 2pq + q² = 1. Где p² — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; q² — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот. Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиксических и на которых не действуют факторы внешней среды. 59. Мутации — стойкие изменение генотипа, происходящие под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза. Мутации делятся на спонтанные и индуцированные. Спонтанные мутации возникают самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него условиях окружающей среды. Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке. Основные процессы, приводящие к возникновению мутаций - репликация ДНК, нарушения репарации ДНК и генетическая рекомбинация. В настоящее время давление мутационного процесса на генофонд человечества усиливается благодаря росту индуцированных мутаций. Их причинной служат факторы, возникающие в связи с производственной деятельностью человека в условиях научно технической революции, напр. Ионизирующее излучение. 2.Опасность индуцированного матагенеза состоит в том, что мутагенные факторы индуцируют мутации, как в половых, так и в соматических клетках. В последнем случае результат может состоять в повышении частоты определенных заболеваний, прежде всего злокачественных опухолей. В отношении ионизирующих излучений это лейкозы. Далее идут рак молочной железы и щитовидной железы. 3.Миграция — регулярное передвижение популяции, в ходе которого особи из одной области обитания перемещаются в другую, но затем возвращаются обратно. Миграции животных имеют ярко выраженный приспособительный (адаптивный) характер и возникли в процессе эволюции у самых разных видов. Численность населения планеты за обозримый исторический период в целом возросла. Моменты ускорения прироста численности людей совпадают с важнейшими достижениями человечества – развитием земледелия, началом индустриализации, эрой научно-технической революции. Важным следствием увеличения темпа прироста является изменение плотности населения. Ускорения роста численности при ограниченности заселяемой территории способствует усилению миграции. Периодические колебания численности людей на обширных или ограниченных территориях, изменяя плотность населения и вызывая миграции, влияли на состояние генофондов человеческих популяций. И миграциями связаны разрушения прежних границ браков, появление смешанных браков. Миграции ведут к изменению состава генов как в популяциях, из которых население эмигрировало, так и в тех куда иммигрировало. 4.Наследственное разнообразие снижает реальную приспособленность популяций людей. Бремя генетического груза человечества можно оценить, введя понятие летальных эквивалентов. Количество неблагоприятных аллелей, которое имеется в генотипе каждого человека по своему суммарному вредному действию эквивалентно действию 3-5 рецессивных аллелей приводящих в гомозиготном состоянии к смерти индивидуума до наступления репродуктивного возраста. При наличии неблагоприятных аллелей и их сочетаний примерно половина зигот образующихся в каждом поколении людей в биологическом плане несостоятельна. Такие зиготы не участвуют в передаче генов следующему поколению. Неблагоприятные последствия генетического груза в виде рецессивных аллелей, если они не приводят к гибели организма, проявляются в снижении ряда важных показателей состояния индивидуума в частности его умственных способностей. |