1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
34.Эмбриональная индукция. Дифференциация и интеграция в развитии. Молекулярно-генетические механизмы дифференцировки. Конец формы Эмбриональная индукция (от лат. Индукция — побуждение) — это взаимное влияние различных частей зародыша при эмбриогенезе. Первичный индуктор(верхняя губа бластопора) детерминирует образование нервной трубки, затем индуцируется развитие хорды, а после этого пищеварительной трубки. Дифференцировка – биохимическая, функциональная и морфологическая специализация клеток; изменение развивающейся структуры, при котором относительно однородные образования превращаются во все более различные. Фазы дифференцировки:
Этапы дифференцировки: 1.Оотипическая дифференцировка – различный химический состав цитоплазмы яйцеклетки, усиливающийся после оплодотворения 2. Бластомерная дифференцировка – химическая разнородность цитоплазмы бластомеров приводит к включению разных транскриптонов и синтезу разных белков-ферментов. Бластомеры приобретают химическую и морфологическую разнородность. 3. Зачатковая дифференцировка – формирование зародышевых листков и осевых органов (зачатков.Зародыш приобретает определенную пространственную организацию. 4. Тканевая(гистогенетическая) дифференцировка – окончательная детерминация клеток, приобретение ими специфических структур вследствие синтеза тканеспецифических белков. Механизмы дифференциации клеток в онтогенезе: синтез типоспе- цифических белков, направленные морфогенетические перемещения клеток, из- бирательная сортировка и адгезивностъ клеток, клеточная индукция, гибель клеток. Клеточная дифференцировка основана на синтезе специфических бел- ков, т.е. клетки, дифференцированные в разных направлениях, отличаются друг от друга хотя бы по одному специфическому белку. Специфические белки тре- буются не для самого существования клетки, а связаны с выполнением ею оп- ределенной специализированной функции. Некоторые типы специфических белков синтезируются в дифференцированных клетках: фибробласты синтези- руют коллаген; клетки покровного эпителия - кератин; миобласты - миозин и т. д. Морфогенетические движения клеток и их пластов представляют собой пре- имущественно активные перемещения клеток посредством механизма амебо- идного движения. Траектория перемещения определяется чаще всего рельефом поверхности, по которой перемещается клетка (контактная ориентировка). Зна- чительно реже встречается перемещение клеток по градиенту концентрации химических веществ (хемотаксис). Основным отличием клеток разных зародышевых листков являются их различные морфогенетические движения, характер которых специфичен у раз- ных групп животных. Эктодерма в ходе гаструляции, как правило, распласты- вается и, оставаясь на поверхности, окружает весь зародыш. Энтодерма, напро- тив, свёртывается в трубку - первичную кишку. У зародышей морского ежа она сворачивается внутрь полости бластулы. Мезодерма, образуясь на границе эк- тодермы и энтодермы, также вворачивается и проникает под эктодерму, отде- ляя её от энтодермы. На конечную судьбу клеток влияют контакты, возникаю- щие по ходу их движения. Избирательная сортировка и адгезивность заключа- ется в выделении и объединении клеток одного зачатка из совокупности, со- держащей клетки различных зачатков. Она свойственна клеточному материалу как зародышевых листков, так и отдельных органов. 35.Понятие о гомеостазе-гомеокинезе. Общие закономерности гомеостаза живых систем. Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной и иммунной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Виды гомеостаза. См. стр 190 Слюсарева! Гомеостаз - относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т.д.) организма человека и животных. Гомеокинез – это процесс изменения работы организма, направленный на установление гомеостаза (т.н. подвижное равновесие). Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у различных видов. По мере усложнения организмов эта способность прогрессирует, делая их в большей степени независимыми от колебаний внешних условий. Особенно это проявляется у высших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы регуляции. Влияние среды на организм человека в основном является не прямым, а опосредованным благодаря созданию им искусственной среды, успехам техники и цивилизации. В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип отрицательной обратной связи: при любом возмущающем воздействии происходит включение нервных и эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвязаны. Виды гомеостаза: Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. На популяционновидовом уровне генетический гомеостаз - это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей. Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами. Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии. Нарушение механизмов, лежащих в основе гомеостатических процессов, рассматривается как «болезнь» гомеостаза. 36.Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло- и гетеротрансплантация. Трансплантация жизненно важных органов. Тканевая несовместимость и пути ее преодоления. Искусственные органы. ТРАНСПЛАНТАЦИЯ - пересадка или приживление органов и тканей. Пересаженный участок называется ТРАНСПЛАНТАНТОМ, организм у которого берут ткань для пересадки является ДОНОРОМ, которому пересаживают - РЕЦИПИЕНТОМ. Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма. При АУТОТРАНСПЛАНТАЦИИ (пересадка на другую часть тела того же организма) белки (антигены) трансплантанта не отличаются от белков реципиента и операция наиболее успешна, иммунологическая операция не возникает. При АЛЛОТРАНСПЛАНТАЦИИ (от одной особи к другой одного вида) донор и реципиент отличаются по антигенам, у высших животных наблюдается длительное приживание. КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ(гетеротрансплантация) (донор и реципиент относятся к разным видам) удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты рассасываются. Тканевая несовместимость — комплекс иммунных реакций организма к трансплантируемым чужеродным клеткам, тканям или органам. При трансплантации большое значение имеет явление ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЛЕРАНТНОСТИ (терпимости) к чужеродным клеткам вследствие реакции отторжения. Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов - антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет. Искусственные органы – это созданные человеком органы-имплантанты, которые могут заменить настоящие органы тела. 37.Онтогенез и его периодизация. Прямое и непрямое развитие. Онтогенез (индивидуальное развитие) – совокупность процессов развития организма с момента образования зиготы и до смерти на основе реализации генетической информации в определенных условиях среды Эколого-эмбриологическая периодизация онтогенеза: • Предэмбриональный (прогенез) –совокупность событий, проис- ходящих в организме родителей и предшествующих собственно онтоге- незу. Это цитогенетические процессы гаметогенеза и оплодотворения, связывающие онтогенезы родителей с онтогенезом их потомства
(выхода из яйцевых оболочек). Организм находится под защитой яйцевых оболочек или организма матери, не способен самостоятельно выполнять большинство жизненных функций (питание, газообмен, выделение). • Постэмбриональный (постнатальный) – от рождения (выхода из яйцевых оболочек) до смерти. Организм самостоятельно питается, передвигается, устанавливаются новые связи со средой. Периодизация онтогенеза на основе способности к размножению особи: • Дорепродуктивный период – развитие половозрелого организма (формирование первичных и вторичных половых признаков). • Репродуктивный период – происходит половое размножение. • Пострепродуктивный период – половое увядание, старение и смерть. Различают прямое развитие и развитие с превращением (метаморфозом). При прямом развитии родившийся организм является уменьшенной копией взрослой особи, с небольшими отличиями. В этом случае в ходе постэмбрионального развития организм только растет и достигает половой зрелости. При развитии с превращением рождается личинка, устроенная иначе, чем взрослый организм. (Например, гусеницы - личинки бабочек - совершенно не похожи своим строением на взрослых насекомых). Многие органы личинки отсутствуют у взрослой особи. Вырастая, личинка проходит метаморфоз - часть ее органов отмирает, зато развиваются новые органы, свойственные новому организму. Так у земноводных личинкой является головастик, во многих чертах строения сходный с рыбой. В ходе головастик теряет хвост, жабры, приобретает конечности. Иногда личинка может быть устроена значительно сложнее, чем взрослая особь. Например, у морских животных из подтипа личиночнохордовых (асцидий) личинка имеет хорду, развитую нервную систему и свободно плавает в толще воды. Взрослая асцидия не имеет ни хорды, ни сложной нервной системы, плавать не способна и всю жизнь проводит, прикрепившись на дне моря. 38. Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа. Онтогенез многоклеточных организмов сопровождается рядом общих основных процессов: рост – увеличение числа клеток и/или их объема (растяжение); гистогенез – образование и дифференцировка тканей; органогенез – образование органов и систем органов; морфогенез – формирование внутренних и внешних морфологических признаков; физиолого-биохимические преобразования. Все это происходит на основе биохимической, физиологической, генетической и морфологической дифференцировки клеток, тканей и органов. В ходе онтогенеза возникает ряд особенностей, обеспечивающих приспособление организма к окружающей среде. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа. У земноводных и иглокожих каждый их двух изолированных бластомеров может развиваться в полноценный организм. Следовательно, на этой стадии они тотипотентны, т.е. равнонаследственны. При дальнейшем развитии зародышевые клетки, начиная со стадии бластулы, теряют тотипотентность. Начинается дифференцировка (формирование разнообразных структур и частей тела). При этом клетки сохраняют генетическую информацию. (Опыты в 1964-1966 гг. Гордона. Он пересаживал ядра из клеток кожи и кишок головастика в яйцеклетки, лишенные ядер. Развивались нормальные головастики. Т.о. любая соматическая клетка представляет собой интегрированную часть в организме, выполняет узкоспециализированные функции, несет в себе генотип целого организма. В яйцеклетке, затем в зиготе можно обнаружить неравномерное распределение цитоплазмы (в яйцах морского ежа заметны три зоны, отличающиеся по окраске). При дроблении яйца участки цитоплазмы попадают в разные бластомеры. Давно предполагалось, что это различие в характере цитоплазмы может служить регулятором считывания информации с разных генов в разным бластомерах и влиять на ход дифференцировки В наст. время показано, что цитоплазматические факторы белковой природы проникают ядро и определяет характер считываемой информации. При изучении гигантских хромосом из клеток слюнных желез насекомых удалось выяснить, что в отдельных местах хромосомы образуют вздутия (пуффы). Хромосомные нити в этих местах деспирализованы. Эти участки хромосомы наиболее активно функционируют. Участки, в которых появляются пуффы, меняются в зависимости от стадии развития. В разные периоды развития организма, а также в различных частях тела функционируют то одни гены, то другие. К регулированию деятельности генов имеют отношения белки-гистоны, входящие в состав хромосом. Эти белки покрывают значительную часть молекул ДНК. Синтез иРНК происходит только в тех участках ДНК, которые не закрыты гистонами. Вещества, поступающие из цитоплазмы в ядро, освобождают определенные учатки ДНК от гистонов. Установлено действие гормонов на хромосомный аппарат клетки. (Экдизон – гормон линьки и метаморфоза насекомых – вызывает образование пуффов на хромосомах). Т.о. белки-ферменты образуются в результате деятельности генов, но последние регулируются белками-гистонами и гормонами. (Один ген один фермент – гены действуют через кодируемые ими ферменты. Ген (ДНК) – иРНК – белок(фермент) – признак. См. стр 151 Слюсарева 39. Эмбриональная индукция. Дифференциация и интеграция в развитии. Вклад Г.Шпемана, Г.В. Лопашева и Дж.Гердона. Эмбриональная индукция (от лат. Индукция — побуждение) — это взаимное влияние различных частей зародыша при эмбриогенезе. Шпеман 1901 г.: на примере формирования глаза. Наиболее ранняя закладка глаза представляет собой участок ткани промежуточного мозга – глазной пузырь, растущий по направлению к кожной эктодерме, где на месте их сближения образуется хрусталик. Если на одной стороне зародыша удалить закладку глазного пузыря, то на этой стороне хрусталик не сформируется. Наоборот, если закладку глазного пузыря пересадить под кожу в другом месте головы или туловища, то здесь на границе эктодермы возникает хрусталик. Хрусталик в свою очередь оказывает влияние на формирование глазной чаши. Т.о. развитие одного органа обуславливает формирование последующих. При нормальном развитии тритона спинная эктодерма гаструлы превращается в зачаток нервной трубки, но если ее пересадить на брюшную сторону зародыша, то развивается кожа живота. Если на спинную сторону пересадить участок, из которого в нормальных условиях образуется кожа брюшной стороны, то на новом месте разовьется в нервную трубку. Следовательно, в стадии ранней гаструлы судьба зачатков еще не детерминирована Дифференцировка – биохимическая, функциональная и морфологическая специализация клеток; изменение развивающейся структуры, при котором относительно однородные образования превращаются во все более различные. Фазы дифференцировки:
Этапы дифференцировки: 1.Оотипическая дифференцировка – различный химический состав цитоплазмы яйцеклетки, усиливающийся после оплодотворения 2. Бластомерная дифференцировка – химическая разнородность цитоплазмы бластомеров приводит к включению разных транскриптонов и синтезу разных белков-ферментов. Бластомеры приобретают химическую и морфологическую разнородность. 3. Зачатковая дифференцировка – формирование зародышевых листков и осевых органов (зачатков.Зародыш приобретает определенную пространственную организацию. 4. Тканевая дифференцировка – окончательная детерминация кле- ток, приобретение ими специфических структур вследствие синтеза тканеспецифических белков. |