1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины

• Название: 1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины
• Дата: 15.01.2019
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: Biologia_ekzamen.docx
• Тип: Документы; #63790
• страница: 7 из 21

47.Определение старения. Периодизация жизни человека. Биология продолжительности жизни. Теория старения (авторы, суть теории).

Старение – процесс закономерного возникновения возрастных изменений, которые начинаются задолго до старости и постепенно приводят к сокращению приспособительных возможностей организма.

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.

Теории старения:

1. 
   М.Рубнер выдвинул «энергетическую» теорию. Объяснил ее тем, что каждый вид имеет свойственный ему энергетический фонд, который растрачивается в течение жизни.
   
2. 
   По представлению Мечникова, с возрастом в организме усиливаются процессы интоксикации, самоотравления в результате накапливающихся продуктов азотистого обмена, а также под влиянием продуктов гниения в толстых кишках. Интоксикация сильнее поражает паренхиматозные ткани, а клетки соед.ткани гипертрофируются, размножаются, замещая собой погибшие клетки жизненно важных органов.
   
3. 
   В 1940 Нагорный выдвинул теорию, согласно которой старение – это результат затухающего самообновления белков. Для старости характерно ухудшение процессов самообновления протоплазмы, ведущее к снижению синтеза белка, к появлению белковых молекул с низким метаболизмом.
   
4. 
   И.П. Павлов в своих экспериментах на животных показал, что нервные нагрузки вызывают преждевременное старение. Согласно этой теории, нервная система регулирует все процессы в человеческом организме, оказывая тем самым решающее воздействие на обмен веществ, синтез белка, окислительные и энергетические процессы. Иными словами, интенсивность старения определяется состоянием нервной системы. В экспериментах над животными было доказано, что нервные потрясения и продолжительное нервное перенапряжение вызывают преждевременно старение.
   
   
• 
  Теория свободных радикалов
  
• 
  Практически одновременно выдвинутая Д.Харманом (1956) и Н.М.Эмануэлем (1958), свободнорадикальная теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты, рака и некоторых других). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы – активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях – энергетических фабриках клеток.
  
• 
  Если очень агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей – в т.ч. витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат вам достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, избыток антиоксидантов – например, при передозировке биологически активных добавок – не только не полезен, но может даже усилить окислительные процессы в клетках.
  
• 
  Старение – это ошибка
  
• 
  Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению.
  
• 
  Его последователь Л. Оргель считал, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов – ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
  
• 
  Теория апоптоза (самоубийства клеток)
  
• 
  Академик В.П. Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз (греч. «листопад») – процесс запрограммированной гибели клетки. Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза – насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала.
  
• 
  По мнению Скулачева, главная из активных форм кислорода, приводящих к гибели митохондрий и клеток – перекись водорода. В настоящее время под его руководством проходит испытания препарат SKQ, предназначенный для предотвращения признаков старения.
  

48.Биологический возраст. Его маркеры. Хронобиологическая концепция определения биологического возраста.

Биологический возраст - это возраст ТЕЛА человека, а не количество прожитых лет.

Классификация методов определения биологического возраста по набору маркеров (Белозерова, 1999)

1. Анатомические маркеры:

1.1. метод развития половых признаков;

1.2. метод скелетной зрелости;

1.3. метод зубной зрелости.

2. Физиологические маркеры:

По параметрам зрения, слуха, распознавания символов, ЖЕЛ, АД и пр.

3. Анатомические и физиологические маркеры:

По состоянию волос, тонуса мышц,

3.1. метод Дамона - по состоянию волос, динамометрии кисти и данным антропометрии.

4. Физиологические и биохимические маркеры:

По содержанию Hb, мочевины в крови, холестерина в плазме.

49.Видовая продолжительность жизни человека. Клиническая и биологическая смерть. Реанимация.

Анализируя среднюю продолжительность жизни человека, можно видеть, что эта величина непостоянная. Чем более ранние этапы, тем короче оказывается средняя продолжительность жизни.

Судя по скелетам, около 40% неандертальцев умирали в возрасте до 14 лет; 15% от 15 до 20 лет и только 5% в возрасте около 40 лет. Редко доживали до 50 лет. Ранняя детская смертность, массовые эпидемии, голод сокращали и в последующие века СПЖ. В Европе в 16 в. эта величина составляла 21 год, в 17 в. 26 лет, в 18 в. 34 года.

В дореволюционной России СПЖ у мужчин был 31 год, у женщин 33 года.

Статистикой установлено, что СПЖ женщин выше, чем у мужчин. (Соц.факторы, особенности труда мужчин, большой травматизм, вредные привычки).

Клиническая смерть – характеризуется прекращением важнейших жизненных функций: потеря сознания, отсутствие сердцебиения и дыхания.

Биологическая смерть – характеризуется прекращением самообновления, неупорядоченность химических процессов, самопереваривание (аутолиз) в клетках и разложение.

Реанимация – мероприятия по оживлению организма. Возвращение к жизни из состояния клинической смерти.

50. Гипотеза «волчка». Гетерохронность, гетеротомность, гетерокатефтенность процессов старения.

Концепция волчка

Наблюдается увеличение амплитуды циркадианных биоритмов на ранних этапах онтогенеза млекопитающих, развитие их до максимума в молодом и зрелом возрасте и последующее угасание амплитуд в старости.

Гетерохронность — различие во времени наступления старения отдельных тканей, органов и систем. Так, гипотрофические изменения тимуса начинаются уже после 13-15 лет, половых желёз — в климактерическом периоде, а гипофиза — незадолго до смерти.

(когда старение наступает в разных тканях в разные стадии возраста)

Гетеротропность — неодинаковая выраженность старения в разных структурах одного и того же органа или в различных органах.

(Когда старение в разных клетках неодинаково выражена)

Гетерокатефность — разнонаправленность возрастных изменений. Например, по мере старения происходит снижение функции половых гормонов периферическими железами и повышение образования гонадотропных гормонов аденогипофизом.

(Когда старение вызывает не только угасание каких-либо функций, но вызывает увеличение некоторых функций)

51.Влияние фотопериодических факторов на сезонную адаптацию у простейших и многоклеточных, на ритмы рождаемости. Роль мелатонина. Климатогеографические особенности влияния фотопериодизма на жизнедеятельность. Полярная ночь и полярный день. Проблема «светового загрязнения».

Фотопериодизм – реакция организмов на сезонные изменения долготы дня. Открыт В. Гарнером и Н. Аллардом в 1920 г. во время селекционной работы с табаком.

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. Антоним: сератонин.

Правило Ашоффа

"У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте". И действительно, как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл "бодрствование - сон" удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадные колебания организма.

Поля́рная ночь — период, когда Солнце более 24 часов (то есть более суток) не появляется из-за горизонта.

Поля́рный де́нь — период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше 1 суток.

 Чем дальше от полюсов к экватору, тем короче становятся полярные дни и ночи.

Световое загрязнение — засвечивание ночного неба искусственными источниками освещения, свет которых рассеивается в нижних слоях атмосферы, мешая проведению астрономических наблюдений и изменяя биоритмы живых существ. Иногда это явление также называют световым смогом. (Или ночное освещение).

Основными источниками светового загрязнения являются крупные города и промышленные комплексы. Световое загрязнение создаётся уличным освещением, светящимися рекламными щитами или прожекторами. В Европе многие дискотеки направляют мощные пучки света в ночное небо.

Искусственное осветление окружающей среды влияет на цикл роста многих растений. Распространённые источники белого света с большим удельным весом голубого света в спектре мешают ориентации многих видов насекомых, ведущих ночной образ жизни, а также сбивают с пути перелётных птиц, старающихся облетать очаги цивилизации. Согласно наблюдениям, каждый уличный светильник ежесуточно является причиной гибели 150 насекомых. С учётом числа светильников в одной только Германии каждую ночь от них погибает более миллиарда насекомых. При этом не учтены многие другие источники света, такие как освещение промышленных комплексов, светящаяся реклама и освещение жилых домов.

Не до конца исследовано воздействие светового загрязнения на хронобиологию человеческого организма. Возможны отклонения в гормональном балансе, тесно связанном с воспринимаемым циклом дня и ночи. Из более очевидных последствий нужно отметить менее крепкий сон, и, как следствие, быструю утомляемость.

Изобретение более ста лет назад электричества и искусственного освещения кардинально изменило как световой режим, так и продолжительность воздействия света на человека. Воздействие света в ночное время, часто называемое световым загрязнением, увеличилось и стало существенной частью современного образа жизни, что сопровождается множеством серьезных расстройств поведения и состояния здоровья, включая сердечно-сосудистые заболевания и рак. Согласно гипотезе "циркадианной деструкции", воздействие света в ночные часы нарушает эндогенный суточный ритм, подавляет ночную секрецию мелатонина, что приводит к снижению его концентрации в крови.

В 2002 г. была обнаружена до этого еще неизвестная функция клеток нервного узла сетчатки глаза. У млекопитающих эти клетки играют ключевую роль в регуляции реакций, не связанных с визуальным световым ответом, таких как реакция поведения на свет, синтез эпифизарного мелатонина и латентный период засыпания. Показано, что аксоны нейронов ганглия сетчатки глаза соединяются с циркадианным генератором - супрахиазматическими ядрами (СХЯ) гипоталамуса. Информация о свете от сетчатки глаза передается к СХЯ через ретиногипоталамический путь, являющийся частью зрительного тракта, который заканчивается в середине СХЯ.

52.Роль мелатонина в формировании суточной, сезонной ритмичности, и в адаптации к сезонным изменениям. Влияние мелатонина на репродуктивную функцию млекопитающих и на характер индивидуального развития. Основные этапы онтогенеза на которых изменяется продукция мелатонина, их значение.

Все биологические ритмы находятся в строгой подчиненности основному водителю ритмов, расположенному в супрахиазматических ядрах гипоталамуса. Гормоном-посредником, доносящим руководящие сигналы до органов и тканей, собственно и является мелатонин. При этом характер ответа регулируется не только уровнем гормона в крови, но и продолжительностью его ночной секреции. Кроме этого, мелатонин обеспечивает адаптацию эндогенных биоритмов к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Регулирующая роль мелатонина универсальна для всех живых организмов, о чем свидетельствует присутствие этого гормона и четкая ритмичность его продукции у всех известных животных, начиная с одноклеточных.

 В рамках суточного ритма организма мелатонин поддерживает цикл сна/бодрствования, суточные изменения двигательной активности и температуры тела (рис. 3). Концентрация его в крови нарастает с наступлением темноты и достигает своего максимума за 1-2 часа до пробуждения. В это время сон человека наиболее глубокий, а температура тела достигает своего минимума.

Мелатонин и сезонные ритмы у животных и человека

Мелатонин принимает активное участие в сезонных перестройках жизнедеятельности организмов животных. Зимняя спячка, брачные игры, сезонные перелеты, миграции и линька - все это происходит с участием эпифиза. По-видимому, мелатонин регулирует наступление сезона размножения для того, чтобы потомство рождалось в благоприятное время, когда природные условия способствуют его выживанию. Этот гормон часто используется учеными для искусственного смещения периода половой активности у лабораторных животных.

Зимняя спячка - еще один важный биологический феномен, обеспечивающий выживание в неблагоприятных условиях. В это время все системы жизнедеятельности работают в замедленном "энергосберегающем" режиме: падает температура тела, урежается ритм сердечных сокращений и дыхания. Мелатонин регулирует интенсивность расходования, запасенной в виде бурого жира, энергии. Активное "сжигание" жира начинается как раз перед весенним пробуждением.

Фотопериодичные животные с помощью оценки отклонения внутреннего циркадианного (суточного) ритма от внешнего изменения освещенности могут определять, насколько меняется долгота местности при их перемещении. Возможно, это один из механизмов навигации при птичьих перелетах.

Большинство нарушений циркадного ритма связано с посменной работой. В результате такой работы десинхронизируются и нарушаются циркадные ритмы, что влечет за собой ряд патологических процессов в организме человека. У работающих в ночную смену возникают расстройства сна вплоть до его полной потери и хроническая усталость, что является основным фактором риска промышленных аварий и травм. Кроме того, у лиц, постоянно работающих в ночную смену, изменяется продукция мелатонина и паттерн сна. Ряд исследований подтвердил эффективность мелатонина в отношении симптомов, связанных со сменой часовых поясов. Мелатонин был признан эффективным в 11 плацебоконтролируемых исследованиях при таких субъективных симптомах, как сонливость и снижение концентрации внимания [11]. 

Наиболее тяжелые последствия для здоровья, связанные со сменой часовых поясов, происходят после перелетов с запада на восток, так как это требует перехода «биологических часов» вперед. Мелатонин способен смещать биологические ритмы человека на 1,1–1,4 ч в день, вызывая полную адаптацию к изменению времени на 7–8 ч после 5 дней приема [12]. В недавнем исследовании с участием 474 пациентов было отмечено 50%-ное снижение субъективных симптомов, связанных со сменой часовых поясов, при приеме 5 мг мелатонина [11]. Таким образом, можно утверждать, что мелатонин может с успехом применяться авиапассажирами, совершающими перелеты, связанные со сменой часовых поясов, для предотвращения и снижения выраженности симптомов, обусловленных нарушением циркадного ритма. 

Мелатонин участвует в регуляции многих важных физиологических процессов, таких как созревание и развитие половых органов, регуляция менструального цикла, старение репродуктивной системы.