Биология. Экзамен. 1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Фундаментальные свойства живого
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
20. Биологические особенности репродукции человека. Особенности репродукции человека обусловлены его спецификой как биологического и социального существа. Способность к репродукции становится возможной с наступлением половой зрелости, признаками которой являются первые менструации у девочек (с 12-15 лет) и поллюции у мальчиков (с 16-18 лет). Репродуктивная способность у женщин сохраняется до 40-45 лет, у мужчин – до старости. Продуцирование гамет у человека в отличие от большинства животных не связано с сезонами года. С момента полового созревания яичник женщины периодически (один раз в лунный месяц) выделяет обычно одну яйцеклетку, созревающую из овоцитов, заложенных на ранних стадиях эмбриогенеза. За весь репродуктивный период у женщины образуется около 400 яйцеклеток. Чем старше женщина, тем больший отрезок времени разделяет мейоз I и мейоз II и тем выше вероятность нарушения нормального формирования яйцеклетки. Поэтому у женщин с возрастом повышается вероятность рождения детей с генетическими дефектами, особенно связанными с нерасхождением хромосом. Зрелый семенник мужчины непрерывно в течение всей жизни вырабатывает огромное количество сперматозоидов. Постоянное образование сперматозоидов практически не изменяет межмейотический отрезок времени. Однако способствует накоплению генных мутаций, в результате чего возраст отцов не влияет на частоту рождения детей с хромосомными болезнями, но способствует увеличению у потомства наследственной патологии, обусловленной генными мутациями. Репродукция человека зависит также от ряда социально-экономических факторов. Развитое человеческое общество имеет систему норм половой морали, которая регулирует взаимоотношения полов. Объединим особенности: долгоживущий вид (низкая плодовитость) отсутствие сезонности отсутствие изменений фенотипа и полового поведения в момент овуляции угнетающее действие лактации на овуляцию и редукция природных противозачаточных средств. 21. Биологические и социальные аспекты старения и смерти. Генетические, молекулярные, клеточные и системные механизмы старения. Проблема долголетия. Понятие о геронтологии и гериатрии. Старение-это стадия индивидуального развития по достижению которой в организме наблюдаются закономерные изменения в физическом состоянии, внешнем виде. Состояние старости достигается благодаря изменениям , составляющим содержание процесса старения. Этот процесс захватывает все уровни структурной организации – молекулярный, субклеточный , клеточный, тканевой, органный. В результате этого происходит снижение жизнеспособности, что приводит к повышению вероятности смертности. Биологический смысл старения заключается в том, что он делает неизбежной смерть организма. Наступлению биологической часто предшествует состояние клинической смерти, в котором клетки и ткани сохраняют достаточный уровень жизнеспособности. Молекулярные и клеточные проявления старения многообразны. Отмечается снижение содержания ДНК и РНК, но состав их существенно не изменяется. Изменяются физико химические свойства белков хроматина клеточных ядер, увеличивается плотность связывания гистоновых белков с ДНК. Это может привести к репрессии некоторой части генома. При старении повреждаются все молекулярно –генетические процессы - транскрипция и трансляция наследственной информации, репликации и репарации ДНК. Это приводит к неизбежным ошибкам в ходе синтеза и преобразований макромолекул. Молекулярные изменения совместимые с жизнью клеток, существенно повреждают их функцию . Механизмы старения Согласно стохастическим гипотезам в основе старения лежит накопление ошибок и повреждений случайно возникающих в процессе жизнидеятельности индивида на разных уровнях его организации. Согласно программным гипотезам старение детерминировано генетически , то есть информация о начале и содержании его представлена в геноме клеток. Эти гипотезы основаны на допущении что в организме функционируют своеобразные часы. В основе этих часов могут лежать запрограммированное число делений в клоне клеток. Проблема долголетия. Продолжительность жизни как житейская проблема связывается в нашем сознании с возможностью пережить период зрелости и дожить до приклонного возраста. Рост средней продолжительности жизни в экономически развитых странах связан с повышением жизненного уровня, качества питания, медицинской помощи, улучшением санитарно гигиенических и эпидемиологических условий. Так же продолжительность жизни отличается исключительной индивидуальной изменчивостью. Геронтология- это наука изучающая биологические и социальные аспекты старения человека его причины и способы борьбы с ними. Гериатрия – это частный раздел геронтологии занимающийся изучением профилактикой и лечением болезней старческого возраста. 22. Регенерация как свойство живого к самообновлению и восстановлению. Физиологическая регенерация, её биологическое значение. Регенерация - (от позднелат . regeneratio - возрождение, возобновление), в биологии - восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность.  Физиологическая регенерация - восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма. Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Поддерживается структурный гомеостаз, обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Является проявлением свойства жизни, как самообновление (обновление эпидермиса кожи, эпителия слизистой кишечника). 23. Репаративная регенерация и способы её осуществления. Проявление регенерационной способности в филогенезе. Соматический эмбриогенез. Аутотомия. Репаративная регенерация – восстановление органов или тканей, разрушенных или утраченных при травмировании или в результате патологических изменений. Является следствием нарушения структурной целостности. Любая болезнь начинается с нарушения физиологической регенерации и как ответная реакция на это нарушение появляется репаративная регенерация. Способы её осуществления: Морфаллаксис – перегруппировка оставшихся клеток и восстановление животного в уменьшенном виде Эпиморфоз – отрастание утраченного органа от раневой поверхности Эндоморфоз – восстановление внутренних органов Гипертрофия - увеличение размеров органа или ткани за счет увеличения размера каждой клетки. Выделяют рабочую (компенсаторную), викарную (заместительную) и гормональную (коррелятивную) гипертрофии. Регенерационные процессы реализуются на разных уровнях организации - молекулярно-генетическом, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном. Соматический эмбриогенез – это процесс, в ходе которого незиготические клетки формируют эмбрионы, которые проходят через характерные стадии эмбрионального развития, в конечном счете формируя новое растение. Автотоми́я (от греч. autós — «сам» и tomé — «отсечение») — отбрасывание самим животным, при раздражении, какого-нибудь органа или конечности. 24. Биологическое и медицинское значение проблем регенерации. Проявление регенерационной способности у человека. Регенерация патологически изменённых органов и обратимость патологических изменений. Регенерационная терапия. Регенерация органов и тканей представляет актуальную медико-биологическую проблему, имеющую самое прямое отношение к различным областям медицины. Последствия травм, оперативных вмешательств, поражений органов при различных патологических процессах тесным образом связаны с регенерацией и компенсацией функций. Заживление кожных ран после травм и ожогов, переломов костей; восстановление повреждений внутренних органов после перенесенных заболеваний, невозможны без способности этих органов и поврежденных тканей к регенерации. Поэтому биологи изучают эту проблему как неотъемлемое свойство живых систем, а врачи видят в восстановительной способности организма надежного союзника в борьбе за здоровье человека. Познать сущность регенерационных процессов и на основе этого управлять замечательной способностью организма к восстановлению - это значит существенно расширить наши лечебные возможности. Регенерационная способность у человека характеризуется разнообразием своих проявлений. Внутренние органы, к примеру, обладают способностью к регенерационной гипертрофии (печень в течение 3-4 недель после резекции 70% ее паренхимы восстанавливает исходный вес и в полном объеме функциональную активность). Выделяют типы регенерации в патологически измененных органах: после воздействия токсических веществ. после воздействия вредных физических факторов. после заболеваний, вызываемых микроорганизмами и вирусами. после нарушения кровоснабжения. после голода, гипокинезии (обездвиживании), атрофии. после повреждений, вызываемых в организме нарушением функции органов. Большинство патологических изменений в органах, возникших в ходе хронических заболеваний, предраковые образования и даже опухоли, способны подвергаться частичному или полному обратному развитию под воздействием различных неспецифических и специфических воздействий. Регенеративная (регенерационная) терапия - это комплексное воздействие на организм различными процедурами и препаратами, помогающее восстановить регенеративные способности организма. Регенеративная терапия в своем комплексном воздействии: нормализует и стимулирует обмен веществ; повышает активность иммунной и нейроэндокринной систем; обладает выраженным противоопухолевым действием; задерживает преждевременное старение, многофункционально омолаживая организм; обладает ярко выраженным лечебным эффектом при самой разнообразной патологии. 25. Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза. Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной, нервной и иммунной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Гомеостаз – поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды. Общие закономерности гомеостаза:  Роль нервной: быстрое наступление ответной реакции, как вариант, регуляция работы эндокринной системы, которая, в свою очередь, влияет на гомеостаз. Поддерживается иммунный гомеостаз при помощи иммунной системы, главная задача которой не допустить в организм любых «чужаков». К «чужакам» могут относиться любые возбудители инфекции, инородные тела, чужеродные белки и даже собственные измененные клетки (например, клетки злокачественной опухоли). Иммунная система отслеживает появление таких элементов и беспощадно уничтожает, поддерживая тем самым постоянство внутренней среды. 26. Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло - и гетеротрансплантация. Трансплантация жизненно важных органов. Тканевая несовместимость и пути её преодоления. Искусственные органы. Значение метода культуры тканей в биологии и медицине. Трансплантология - раздел медицины, изучающий проблемы трансплантации органов и тканей, таких, как почки, печень, сердце, костный мозг и т.д., а также перспективы создания искусственных органов. Несмотря на всю необходимость проведения операций по пересадке органов, трансплантология постоянно сталкивается с рядом проблем, касающихся жизни и здоровья, а также моральных принципов человека. ТРАНСПЛАНТАЦИЯ - пересадка органов и тканей человека и животных. К разряду медицинских проблем, возникающих при трансплантации, относятся проблемы иммунологического подбора донора, подготовки пациента к операции (прежде всего, очищение крови) и проведение послеоперационной терапии, устраняющей последствия пересадки органа. Неправильный подбор донора может привести к возникновению процесса отторжения пересаженного органа иммунной системой реципиента после операции. Для недопущения возникновения процесса отторжения используются иммунноподавляющие препараты, необходимость введения которых сохраняется у всех пациентов до конца жизни. ТКАНЕВАЯ НЕСОВМЕСТИМОСТЬ, явление, обусловленное генетическим своеобразием (уникальностью) каждой особи и заключающееся в отторжении органа или ткани, пересаженных от одного организма другому. Ее преодоление: · специфические – подбор донора и рецепиента по тканевой совместимости; воспитание толерантности у реципиента к антигенам донора · неспецифические – применение лекарственных препаратов-иммунодепрессантов, подавляющих трансплантационный и инфекционный иммунитет. Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют на время приостановить их работу. Искусственные органы — устройства, призванные временно или постоянно заменить функции родных органов реципиента. Аутотрансплантация – реципиент трансплантата является его донором для самого себя. Например, широко распространена аутотрансплантация кожи с неповрежденных участков тела на обожженные зоны при тяжелых ожогах. Аллотрансплантация – это пересадка трансплантата от другой особи, но того же биологического вида. В медицине трансплантация производится человеку от человека. Гетеротрансплантация – пересадка тканей или органа от особи одного вида (донор) особи другого биологического вида (реципиент). Основным направлением трансплантологии является пересадка жизненно важных органов – то есть тех органов, без которых существование человека было бы невозможным. К этим органам относятся: сердце, почки и легкие. Почему же в перечень жизненно важных органов не входит, например, поджелудочная железа? Потому что поджелудочную железу может заменить заместительная терапия. Метод культуры клеток и тканей позволяет изучать живые клетки под микроскопом, наблюдать за их ростом и размножением вне организма, выделять факторы роста, устанавливать влияние на них различных веществ, получать клеточные гибриды путем слияния целых клеток и их отдельных компонентов. 27. Биологические ритмы. Медицинское значение хронобиологии. Биологические ритмы — фундаментальное свойство органического мира, обеспечивает его способность адаптации и выживания в циклически меняющихся условиях внешней среды. Биоритмы - циклические колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам – суточным (колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (биологические процессы у организмов, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.). Наука о биологических ритмах - хронобиология. Хронобиология – наука, комбинирующая исследования и количественно оценивающая механизмы временной структуры. Одна из современных областей биологии, изучает механизмы регуляции суточных ритмов митотической активности, что имеет важное значение для медицины. Медицинское значение хронобиологии 1. Суточные ритмы должны учитываться при назначении сильнодействующих лекарств. Одна и та же доза в разное время суток действует по-разному. 2. Время суток и дни месяца надо учитывать при проведении плановых операций, т.к. длительность кровотечения разная. 3. Циркадные ритмы следует учитывать при направлении больных на санаторно-курортное лечение. 4. Сезонные ритмы принимаются во внимание при лечении хронических больных: весной и осенью необходимо проводить профилактическое лечение. 5. Суточные ритмы учитываются при составлении режима труда и отдыха для людей ряда профессий: летчики, космонавты и т.п. 28. Предмет, задачи, методы генетики. Этапы развития генетики. Вклад отечественных ученых в развитие генетики. Значение генетики для медицины. Генетика - наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности наследственности, установленные Грегором Менделем при скрещивании различных сортов гороха. Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма. В то же время в природе существуют различия между особями как разных видов, так и одного и того же вида, сорта, породы и т. д. Это свидетельствует о том, что наследственность неразрывно связана с изменчивостью. Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи. Поскольку условия среды никогда не бывают одинаковыми даже для особей одного вида или сорта (породы), становится понятным, почему организмы, имеющие одинаковые генотипы, часто заметно отличаются друг от друга по фенотипу, т. е. по внешним признакам. Таким образом, наследственность, будучи консервативной, обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обусловливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды. Задачи генетики вытекают из установленных общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам относятся исследования: 1) механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним; 2) механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды; 3) типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ; 4) взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира. К основным задачам медицинской генетики относятся: анализ причин возникновения наследственных болезней, характера их наследования в разных семьях распространенность в популяциях человека изучение специфических молекулярных механизмов, запускающих патологический процесс поиск возможных подходов к профилактике и лечению наследственных болезней. При изучении наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живой материи (молекулярный, клеточный, организменный, популяционный) в генетике используют разнообразные методы современной биологии: гибридологический, цитогенетический, биохимический, генеалогический, близнецовый, мутационный и др. Однако среди множества методов изучения закономерностей наследственности центральное место принадлежит гибридологическому методу. Суть его заключается в гибридизации (скрещивании) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства. Этот метод позволяет анализировать закономерности наследования и изменчивости отдельных признаков и свойств организма при половом размножении, а также изменчивость генов и их комбинирование. Первый этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне. Этот этап связан с работами Г. Менделя. В 1865 г. в работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха. Г. Мендель установил дискретность (делимость) наследственных факторов и разработал гибридологический метод изучения наследственности. В 1909 г. В. Иоганнсен назвал эти факторы генами. Значение открытий Г. Менделя оценили только после того, как его результаты были подтверждены в 1900 г. тремя биологами независимо друг от друга: Х. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Этот год считается годом возникновения науки генетики. Менделевские законы наследственности заложили основу теории гена, а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. В 1901–1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики. Второй этап развития генетики — изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне. Была установлена взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз). Изучение строения клетки привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены — это участки хромосом. В 1910–1911 гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах. Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом. Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности. Третий этап развития генетики — изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория «один ген — один фермент»: каждый ген контролирует синтез одного фермента, а фермент контролирует одну биохимическую реакцию. В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению. Стал понятен механизм изменчивости: любые отклонения в структуре гена, однажды возникнув, в дальнейшем воспроизводятся в дочерних нитях ДНК. Эти положения были подтверждены экспериментами. Уточнилось понятие гена, был расшифрован генетический код и изучен механизм биосинтеза. Были разработаны методы искусственного получения мутаций и с их помощью созданы новые ценные сорта растений и штаммы микроорганизмов. В последние десятилетия сформировалась генная инженерия — система приёмов, позволяющих синтезировать новый ген или выделить его из одного организма и ввести в генетический аппарат другого организма. В последнее десятилетие 20 века были расшифрованы геномы многих простых организмов. В начала 21 века (2003 г.) был завершён проект по расшифровке генома человека. На сегодняшний день существуют базы данных геномов многих организмов. Наличие такой базы данных человека имеет большое значение в предупреждении и исследовании многих заболеваний. |