1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
Интеграция - процесс упорядочения, согласования и объединения структур и функций в целостном организме, характерный для живых систем на каждом из уровней их организации. Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки ядер в яйцеклетку лягушки (а именно пересадка ядер из клеток-доноров и лежит в основе клонирования). В своей самой известной серии экспериментов Джон Гёрдон пересаживал ядро зрелой соматической клетки, взятой из кишечника головастика, в яйцеклетку лягушки того же вида. Подобная замена, как выяснилось, приводила к появлению здоровых клонированных головастиков, которые спокойно вырастали в нормальных лягушек и давали плодовитое потомство. Вскоре этот результат был подтверждён в других лабораториях, и опыт Джона Гёрдона, показавший, что ядро дифференцированной клетки не теряет способности к «управлению» развитием организма, перешёл в разряд классических. 40.Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов в развитии: роль цитоплазматических факторов яйцеклетки, контактных взаимодействий клеток, межтканевых и гормональных влияний. Онтогенез - это индивидуальное развитие организма (особи) с момента его зарождения до прекращения существования. В ходе онтогенеза многоклеточных организмов происходит рост, дифференцировка и интеграция частей организма. Дифференцировка –специализация клеток; изменение развивающейся структуры. Интеграция -процесс объединения структур и функций в целостном организме, характерный для живых систем на каждом из уровней их организации. Показано, что в яйцеклетке, а позже в зиготе цитоплазматические факторы белковой природы проникают в ядро бластомера и определяют характер считываемой информации. Следовательно, развитие эмбриональных закладок детерминировано (определено). Цитокины — это наиболее универсальный класс внутри — и межтканевых регуляторных веществ. Они представляют собой гликопротеиды, которые в очень низких концентрациях влияют на реакции клеточного роста, пролиферацию и дифференцировку. Часто их рассматривают как тканевые гормоны, то есть гормоны местного действия, распространяющиеся через межклеточное вещество в пределах одной или близлежащих тканей. Контактные взаимодействия между клетками важны для дифференцировки на всех стадиях развития - от самых ранних и до взрослого состояния. Обнаружено, что при формировании сложных фасеточных глаз у дрозофилы межклеточные взаимодействия распространяются по эмбриональной ткани в виде волны. Области образующихся межклеточных контактов имеют разную форму. Установлено, что дифференцировка клеток зависит от геометрии их контактных зон с соседними клетками. Клетки с одинаковой формой контактов дифференцируются в одном и том же направлении. Среди всех остальных выявляется одна фоторе-цепторная клетка, которая отличается от других по этому показателю. Именно она может воспринимать ультрафиолетовую область спектра. Таким образом, межклеточные взаимодействия важны для развития организма и его целостности, особенно в период дробления. Начиная со стадии бластулы, ведущим интегрирующим механизмом онтогенеза становится эмбриональная индукция. 41.Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез (щитовидной, гипофиза, половых) в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде. Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, делится на два периода: пренатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения). Пренатальный период продолжается от момента зачатия и формирования зиготы до рождения; постнатальный – от момента рождения и до смерти. Постнатальный период онтогенеза подразделяют на одиннадцать периодов: 1-й-10-й день – новорожденные; 10-й день–1 год – грудной возраст; 1–3 года – раннее детство; 4-7 лет – первое детство; 8-12 лет – второе детство; 13-16 лет – подростковый период; 17-21 год – юношеский возраст; 22-35 лет – первый зрелый возраст; 36-60 лет – второй зрелый возраст; 61-74 года – пожилой возраст; с 75 лет – старческий возраст, после 90 лет – долгожители. Завершается онтогенез естественной смертью. Эндокринные железы играют большую роль в развитии организма. При недостаточной функции щитовидной железы, если она проявляется в детском возрасте, развивается заболевание кретинизм, характеризующиеся психической отсталостью, задержкой роста и полового развития, нарушение пропорций тела. Гипофиз. В нем находится гормон, стимулирующий рост, соматотропный гормон. При пониженной функции в детском возрасте развивается карликовость (нанизм), при повышенной – гигантизм. При выделении гормона в зрелом возрасте происходит патологический рост отдельных органов. Наблюдается разрастание костей кисти, стопы, лица (акромегалия). Половые железы вырабатывают половые клетки и половые гормоны под влиянием которых происходит формирование вторичных половых признаков. 42. Роль наследственности и среды в онтогенезе. Способы их оценки. Близнецовый метод, коэффициент наследственности. Критические периоды развития. Тератогенные факторы. На рост и развитие человека оказывают влияние многочисленные факторы, среди которых можно выделить эндогенные (или наследственные) и экзогенные (или средовые). Экзогенные факторы - социально-экономические, психологические, климатические и экологические детерминанты роста и развития человека. Особое внимание уделяется экологическим и социально-экономическим. Наследственностью называется передача родительских признаков детям. Рост и развитие ребенка зависят от полученных наследственных задатков, однако велика роль и окружающей среды. Принято различать благоприятную и неблагоприятную (или отягощенную) наследственность. Задатки, обеспечивающие гармоничное развитие способностей и личности ребенка, относятся к благоприятной наследственности. Эндогенные факторы. Важной проблемой антропологических исследований является оценка регулирующего онтогенез действия генов. Установлена связь между типом телосложения человека и особенностями скелетного и полового созревания. Вероятно, гены, определяющие телосложение человека, оказывают действие и на темпы онтогенеза. Близнецовый метод основан на клиническом обследовании и сравнении моно- и дизиготных близнецов, воспитывающихся в одинаковых или различных условиях окружающей среды. Монозиготные близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковую наследственную конституцию. Таким образом, выявляемые между ними различия не связаны с наследственными факторами. Дизиготные близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных различными сперматозоидами. Степень их генетического сходства такая же, как у обычных сибсов, но благодаря одновременному рождению и совместному воспитанию они имеют больше общих средовых факторов. Особую ценность при изучении наследственных факторов, влияющих на тип поведения, психологические или интеллектуальные особенности, представляют монозиготные близнецы, разделенные в младенческом или раннем детском возрасте и воспитывающиеся в разных условиях. С помощью близнецового метода удалось доказывать значение генетической предрасположенности ко многим широко распространенным заболеваниям. Близнецовый метод, также как и анализ родословной, позволяет установить наследственный характер признаков, и это единственный метод, выявляющий соотносительную роль (удельный вес) генетических (наследственных) и средовых факторов в формировании признака. Авторство близнецового метода приписывают Ф.Гальтону (1876) КОЭФФИЦИЕНТ НАСЛЕДУЕМОСТИ - Показатель относительной доли генетической изменчивости в общей фенотипической вариации признака. Критические периоды эмбриогенеза человека – зародыш наиболее чувствителен к действию факторов внешней среды, т. к. изменя- ются условия его существования (включаются новые блоки генов): • имплантация(6–7 сутки после оплодотворения); • плацентация (14–15 сутки после оплодотворения); • роды (38–40 неделя после оплодотворения). Действие неблагоприятных факторов среды в эти периоды развития приводит к порокам развития данных систем. Критические периоды см Слюсаре стр.156 Тератогенные факторы – факторы среды, которые способны вызвать нарушение развития, уродства. Тератогенез – развитие уродств под действием тератогенных факторов (алкоголь, наркотики, лекарства, бактерии, вирусы, паразиты, излучение). 43.Биологические ритмы. Классификация. Параметры ритма. Значение биологических ритмов для медицины: хронодиагностика и хронотерапия. Биологические ритмы – это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера процессов жизнедеятельности биологических систем. Классификация биоритмов:
Примерами физиологических процессов, протекающих в циркадном ритме, являются чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразования, артериального давления и др. Инфрадианные биоритмы также многочисленны, например менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у некоторых животных и др. Примерами ультрадианных ритмов являются фазы нормального сна, периодическая деятельность пищеварительного тракта, ритмы дыхания и сердечной деятельности и др. Период (Т) - продолжительность одного цикла, то есть длина промежутка времени до первого повтора. Выражается в единицах времени. Длительность периода – важнейшая характеристика ритма. Частота - число циклов, завершившихся в единицу времени, - это частота процесса. Мезор (М) - уровень среднего значения показателей изучаемого процесса (среднее значение полезного сигнала). Позволяет судить о среднесуточной величине показателя, так как позволяет игнорировать случайные отклонения. Амплитуда (А) - наибольшее отклонение сигнала от мезора (в обе стороны от средней). Характеризует мощность ритма. В случае движения часовых стрелок определить амплитуду не представляется возможным, но, например, установить размах колебаний между максимальной и минимальной температурой за сутки на протяжении года вполне реально. Фаза ритма (Φ, φ, ∅) - любая часть цикла, мгновенное состояние, момент цикла, когда регистрируется конкретная величина сигнала. При этом обычно длительность цикла принимают за 360° С, или 2π радиан. Акрофаза - когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Имеет большое значение для фармакологической коррекции. Батифаза - точка времени в периоде, когда отмечается минимальное значение исследуемого параметра. Изучение и поддержание установившихся ритмов жизнедеятельности человека важно для рациональной организации труда и отдыха, что особенно актуально для лиц, работающих в разные смены, проживающих в условиях Крайнего Севера, при перелёте нескольких часовых поясов. Хронотерапия (в переводе — лечение временем) — раздел медицины, изучающий влияние временных циклов на организм человека. Хронодиагностика (биоритмологическая диагностика) – выявление нарушений биоритмов. 44. Биоритмы. Регуляция циркадианных систем. Роль эпифиза и СХЯ в синхронизации биоритмов. Биоритмы и алкоголь. Биологические ритмы – это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера процессов жизнедеятельности биологических систем. Зрительные пути осуществляют связи с ядрами мозга , участвующими помимо зрения в разнообразных функциях. Так, проекция сетчатки к супрахиазматическому ядру гипоталамуса регулирует циркадианные ритмы. Супрахиазмальное ядро (супрахиазматическое ядро, супраоптическое ядро, надзрительное ядро) — область в гипоталамусе, отвечающая за генерацию циркадных (циркадианных) ритмов, играющая роль «биологических часов». Регуляция суточных ритмов обеспечивается поступлением информации от сетчатки в супрахиазмальное ядро. У млекопитающих внутренние водители циркадных ритмов локализованы в супрахиазмальном ядре гипоталамуса . Эксперименты показали, что двустороннее разрушение супрахиазмального ядра приводит к утрате циркадных ритмов — восстановить их удается только с помощью трансплантации. В норме циркадные ритмы синхронизированы с 24-часовым циклом «день-ночь»: подстройку внутренних водителей ритма обеспечивает ретиногипоталамический путь — моносинаптический путь от сетчатки к супрахиазмальному ядру гипоталамуса. Хроническое потребление алкоголя притупляет биологические часы - у человека нарушается синхронизация повседневной активности и освещённости. Даже через несколько дней после употребления алкоголя, алкоголь продолжает влиять на биоритмы. Потребление алкоголя оказывает непосредственное влияние на деятельность супрахиазматического ядра (SCN), расположенного в гипоталамусе. Этот участок головного мозга отвечает за соблюдение циркадных ритмов, контролирует суточный цикл активности, регулирует соотношение сон-бодрствование и временные рамки ряда других физиологических функций, таких как гормональная секреция, аппетит, пищеварение, уровень активности и температуру тела. Нарушение биоритмов резко повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и психических расстройств (например, депрессии). Мелатонин — основной гормон эпифиза, регулятор суточных ритмов: Доносит до всех клеток организма о времени дня и световой фазе солнечного дня. Разрушается на свету. Вырабатывается в темноте. При недостатке мелатонина: раннее старение, ранняя менопауза, развитие ожирения и рака. 45. Фотопериодизм. Эволюционные аспекты фотопериодизма. Значение света, темноты и их продолжительности и чередования фаз для жизнедеятельности. Фотопериодизм - физиологическая реакция организмов на суточный ритм освещения (соотношение длины дня и ночи). 46.Биоритмы и возраст. Хронобиологическая трактовка тезиса «Старость и болезнь - это стесненная в своей свободе жизнь». Несомненный интерес представляет изменение биоритмов человека с возрастом. Амплитуда ритмов у пожилых уменьшается, отдельные ритмы могут вообще исчезнуть, а некоторые изменяют свою продолжительность. С возрастом увеличивается доля дневного сна, а ночной становится прерывистым. Словом, распад биоритмической системы можно считать одним из признаков старения. В процессе старения организмов их хроноструктура изменяется. Для человека и для животных отмечено не только снижение амплитуд биоритмов в процессе старения, но также смещение спектрального состава в сторону ультрадианных составляющих и изменения акрофаз. Смещение акрофаз биоритмов в старости для различных функциональных систем и биопроцессов может существенно отличаться. Вследствие этого меняются и внутренние, и внешние фазовые соотношения, что приводит к полной десинхронизации ритмов сна и бодрствования, а также температуры тела. В процессе старения постоянно ухудшаются приспособительные возможности. Полная же потеря адаптированной способности приводит к гибели. На примере суточного ритма двигательной активности мышей показано, что за 1-2 недели до смерти наблюдается полное рассогласование с внешним датчиком времени. Акрофаза двигательной активности смещается в середину светового периода в связи с сокращением периода двигательной активности до 22-23 часов. Полный распад суточного ритма наблюдается только за 2-3 дня до смерти. Это подтверждает, что сама ритмичность сохраняется очень долго. Установленный факт еще раз иллюстрирует отмеченное выше положение, что прежде всего исчезает координация различных циркадианных ритмов (те есть внутренних акрофаз) в 24-часовом цикле. Свет оказывает ведущее влияние на проявление суточной и сезонной активности организмов. Это важный фактор, поскольку именно смена освещенности обуславливает чередование периода покоя и интенсивной жизнедеятельности, многие биологические явления у растений и животных (т.е. влияет на биоритмику организмов). Например, до поверхности Земли доходит 43 % солнечных лучей. Растения способны улавливать от 0,1 до 1,3 %. Они поглощают желто-зеленый цвет спектра. И сигналом о приближении зимы для растений и животных является уменьшение долготы дня. У растений происходит постепенная физиологическая перестройка, накопление запаса энергетических веществ перед зимним покоем. По фотопериодической реакции растительные организмы делятся на две группы: · Организмы короткого дня – зацветание и плодоношение наступает при 8-12 часовом освещении (гречиха, просо, конопля, подсолнечник). · Организмы длинного дня. На цветение и плодоношение у растений длинного дня необходимо удлинения дня до 16-20 часов (растения умеренных широт), для которых снижение долготы дня до 10-12 часов является сигналом приближения неблагоприятного осенне-зимнего периода. Это картофель, пшеница, шпинат. · Нейтральные к длине для растения. Цветение наступает при любой длине дня. Это одуванчик, горчица и томат. Подобное обнаруживается и у животных. В течение суток активность у каждого организма приходится на определенные часы. Механизмы, позволяющие организмам циклически менять свое состояние называются "биологическими часами". |