Самовоспроизведение наследственного материала. Репликация ДНК
Одним из основных свойств материала наследственности является его способность к самокопированию - репликация. Это свойство обеспечивается особенностями химической организации молекулы ДНК, состоящей из двух комплементарных цепей. В процессе репликации на каждой полинуклеотидной цепи материнской молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. В итоге из одной двойной спирали ДНК образуются две идентичные двойные спирали.
Изменения нуклеотидных последовательностей ДНК.
Генные мутации.
Нескорректированные изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последовательных циклах репликации и проявляющиеся у потомства в виде новых вариантов признаков, называют генными мутациями.
Изменения структуры ДНК, образующей ген, можно разделить на три группы. Мутации первой группы заключаются в замене одних оснований другими. Они составляют около
20% спонтанно возникающих генных изменений. Вторая группа мутаций обусловлена сдвигом рамки считывания, происходящим при изменении количества нуклеотидных пар в составе гена. Третью группу представляют мутации, связанные с изменением порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена (инверсии).
Мутации по типу замены азотистых оснований. Эти мутации происходят в силу ряда конкретных причин. Одной из них может быть возникающее случайно или под влиянием конкретных химических агентов изменение структуры основания, уже включенного в спираль ДНК. Если такая измененная форма основания остается не замеченной ферментами репарации, то при ближайшем цикле репликации она может присоединять к себе другой нуклеотид. Другой причиной замены оснований может быть ошибочное включение в синтезируемую цепь ДНК нуклеотида, несущего химически измененную форму основания или его аналог.
Мутации со сдвигом рамки считывания. Этот тип мутаций составляет значительную долю спонтанных мутаций. Они происходят вследствие выпадения или вставки в нуклеотидную последовательность ДНК одной или нескольких пар комплементарных нуклеотидов.
Мутации по типу инверсии нуклеотидных последовательностей в гене. Данный тип мутаций происходит вследствие поворота участка ДНК на 180°. Обычно этому предшествует образование молекулой ДНК петли, в пределах которой репликация идет в направлении, обратном правильному.
В пределах инвертированного участка нарушается считывание информации, в результате изменяется аминокислотная последовательность белка.
2. Критические периоды эмбриогенеза. Тератогенные факторы среды. Критическими периодами эмбрионального (внутриутробного) развития называются наиболее уязвимые периоды беременности, во время которых происходит закладка органов и систем эмбриона.
У человека П.Г. Светлов выделил 3 критических периода: 1) имплантация (6-7-е сутки после оплодотворения яйцеклетки); 2) плацентация (окончание 2-ой недели беременности); 3) перинатальный период (роды). Последний период отличается резким
изменением в организме характера кровообращения, газообмена, питания, выделения и др.
Тератогенные факторы среды – факторы, способные вызывать нарушения развития, уродства. В разные периоды развития эмбрион оказывается чувствительным к физическим и химическим воздействиям. К тератогенам относятся хинин, алкоголь, токсические вещества, токсины паразитов, недостаток кислорода, недостаток витаминов группы В.
Эмбриогенез человека - это часть его индивидуального развития, онтогенеза.
Он тесно связан с прогенезом (образованием половых клеток и ранним постэмбриональным развитием. Эмбриология человека изучает процесс развития человека, начиная с оплодотворения и до рождения. Эмбриогенез человека, продолжающийся в среднем 280 суток (10 лунных месяцев ), подразделяется на три периода: начальный (первая неделя развития), зародышевый (вторая-восьмая недели), и плодный (с девятой недели до рождения ребенка). В курсе эмбриологии человека на кафедре гистологии более подробно изучаются ранние стадии развития.
В процессе эмбриогенеза можно выделить следующие основные стадии:
1. Оплодотворение слияние женской и мужской половых клеток. В результатеобразуется новый одноклеточный организм-зигота.
2. Дробление. Серия быстро следующих друг за другом делений зиготы. Эта стадия заканчивается образованием многоклеточного зародыша, имеющего у человека форму пузырька-бластоцисты, соответствующей бластуле других позвоночных.
3. Гаструляция. В результате деления, дифференцировки, взаимодействия и перемещения клеток зародыш становится многослойным. Появляются зародышевые листки эктодерма, энтодерма и мезодерма, несущие в себе накладки различных тканей и органов.
4. Гистогенез, органогенез, системогенез. В ходе дифференцировки зародышевых листков образуются зачатки тканей, формирующие органы и системы организма человека.
Тератогенные факторы Тератогенез - возникновение пороков развития под влиянием факторов внешней среды
(тератогенных факторов) или в результате наследственных болезней.
Известно, что распространенность самопроизвольных абортов составляет 15-20% общего числа беременностей, 3-5% новорожденных имеют пороки развития, еще у 15% детей пороки развития выявляют в возрасте 5-10 лет.
Тератогенные факторы включают лекарственные средства, наркотики и многие другие вещества.
Выделяют следующие особенности влияния тератогенных факторов.
- Действие тератогенных факторов имеет дозозависимый характер. У разных биологических видов дозозависимость тератогенного действия может различаться.
- Для каждого тератогенного фактора существует определенная пороговая доза тератогенного действия. Обычно она на 1-3 порядка ниже летальной.
- Различия тератогенного действия у различных биологических видов, а также у разных представителей одного и того же вида связаны с особенностями всасывания, метаболизма, способности вещества распространяться в организме и проникать через плаценту.
-Чувствительность к разным тератогенным факторам в течение внутриутробного развития может меняться. Выделяют следующие периоды внутриутробного развития человека.
- Начальный период внутриутробного развития длится с момента оплодотворения до имплантации бластоцисты. Бластоциста представляет собой скопление клеток - бластомеров. Отличительная черта начального периода - большие компенсаторно- приспособительные возможности развивающегося зародыша. При повреждении большого числа клеток зародыш погибает, а при повреждении отдельных бластомеров - дальнейший цикл развития не нарушается (принцип "все или ничего").
- Второй период внутриутробного развития - эмбриональный (18-60-е сутки после оплодотворения). В это время, когда зародыш наиболее чувствителен к тератогенным факторам, формируются грубые пороки развития. После 36-х суток внутриутробного развития грубые пороки развития (за исключением пороков твердого неба, мочевых путей и половых органов) формируются редко.
- Третий период - плодный. Пороки развития для этого периода не характерны. Под влиянием факторов внешней среды происходит торможение роста и гибель клеток плода, что в дальнейшем проявляется недоразвитием или функциональной незрелостью органов.
- В случаях, когда тератогенное действие оказывают возбудители инфекций, пороговую дозу и дозозависимый характер действия тератогенного фактора оценить не удается.
Основне тератогенные факторы Инфекции - Герпес (вирусы простого герпеса типа 1 и 2)
- Инфекционная эритема (парвовирусная инфекция)
- Краснуха
- Сифилис
- Токсоплазмоз
- Венесуэльский лошадиный энцефалит
- Инфекции, вызванные вирусом varicella-zoster
Ионизирующее излучение - Радиоактивные осадки
- Лечение радиоактивным йодом
- Лучевая терапия
Метаболические нарушения и вредные привычки у беременной - Алкоголизм
- Кокаинизм
- Вдыхание толуола
- Курение
- Эндемический зоб
- Дефицит фолиевой кислоты
- Длительная гипертермия
- Фенилкетонурия
3Паразитизм, как экологический феномен. Классификация паразитических форм животных. Паразитизм — это универсальное, широко распространенное к живой природе явление, состоящее в использовании одного организма другим в качестве источника питания. При этом паразит причиняет хозяину вред вплоть до гибели.
Пути возникновения паразитизма. 1. Переход свободноживущих форм (хищников) к эктопаразитизму при увеличении времени возможного существования без пищи и времени контакта с жертвой.
2. Переход от комменсализма (сотрапезничества, нахлебничества, ситуации, когда хозяин служит лишь средой обитания) к эндопаразитизму в случае использования комменсалами не только отходов, но части пищевого рациона хозяина и даже его тканей.
3.
Первичный эндопаразитизм в результате случайного, часто неоднократного заноса в пищеварительную систему хозяина яиц и цист паразитов.
Особенности среды обитания паразитов.
1. Постоянный и благоприятный уровень температуры и влажности.
2. Обилие пищи.
3. Защита от неблагоприятных факторов.
4. Агрессивный химический состав среды обитания (пищеварительные соки).
Особенности паразитов. 1. Наличие двух сред обитания: среда первого порядка — организм хозяина, среда второго порядка — внешняя среда.
2. Паразит имеет меньшие размеры тела и меньшую продолжительность жизни по сравнению с хозяином.
3. Паразиты отличаются высокой способностью к размножению, обусловленной обилием пищи.
4. Количество паразитов в организме хозяина может быть очень велико.
5. Паразитический образ жизни является их видовой особенностью.
Классификация паразитов В зависимости от времени, проводимом на хозяине, паразиты могут быть постоянные, если никогда не встречаются в свободноживущем состоянии (вши, чесоточные зудни, малярийный плазмодий), и временные, если связаны с хозяином только во время приема пищи (комары, клопы, блохи).
По обязательности паразитического образа жизни паразиты бывают облигатные, если паразитический образ жизни — их непременная видовая особенность (например, гельминты), и факультативные, способные вести непаразитический образ жизни (многие паразиты растений).
По месту обитания на хозяине паразиты делятся на эктопаразитов, живущих на поверхности организма хозяина (человеческая вошь, комары, москиты, слепни), внутрикожных паразитов, обитающих в толще кожных покровов хозяина (чесоточный зудень), полостных паразитов, обитающих в полостях различных органов хозяина, сообщающихся с внешней средой (бычий и свиной цепни) и собственно эндопаразитов, обитающих во внутренних органах организма хозяина, клетках и плазме крови
(эхинококк, трихинелла, малярийный плазмодий).
В дикой природе паразиты регулируют численность особей и популяциях хозяина.
Особенности жизнедеятельности паразитов Жизненный цикл паразитов может быть простым и сложным. Простой цикл развития происходит без участия промежуточного хозяина, он характерен для эктопаразитов, простейших, некоторых геогельминтов.
Сложный жизненный цикл характерен для паразитов, имеющих не менее чем одного промежуточного хозяина (широкий лентец).
Расселение паразита осуществляется в течение всей его жизни. Неактивная покоящаяся
стадия развития обеспечивает продолжение существования паразита во времени, активная подвижная стадия — расселение в пространстве.
В целом, хозяин — это существо, организм которого является временным или постоянным местообитанием и источником питания паразита. Один и тот же вид хозяина может быть местообитанием и источником питания для нескольких видов паразитов.
Для паразитов характерна смена хозяев, связанная с размножением или с развитием паразита. У многих паразитов имеется несколько хозяев. Окончательный (дефинитивный) хозяин — это вид, в котором паразит находится во взрослом состоянии и размножается половым путем.
Промежуточных хозяев может быть один и более. Это виды, в которых паразит находится на личиночной стадии развития, а если размножается, то, как правило, бесполым путем.
Резервуарный хозяин — это хозяин, в организме которого паразит сохраняет свою жизнеспособность, и где происходит накопление паразита.
Человек является идеальным хозяином для паразита, потому что:
1) человек представлен многочисленными, повсеместно расселенными популяциями;
2) человек постоянно соприкасается с природными очагами болезней диких животных;
3) человек нередко живет в условиях перенаселения, что облегчает передачу паразита;
4) человек контактирует со многими видами животных
5) человек всеяден.
Механизмы передачи паразита: фекально-оральный, воздушно-капельный, трансмиссивный, контагиозный
Наиболее часто встречающимися у человека паразитами являются разнообразные черви - гельминты, вызывающие заболевания группы гельминтозов. Различают био-, геогельминтозы и контактные гельминтозы.
Биогельминтозы - это заболевания, передача которых
человеку происходит с участием животных, в чьем организме развивается возбудитель (эхинококкоз, альвеококкоз, тениоз, тениаринхоз дифиллоботриоз, описторхоз, трихинеллез).
Геогельминтозы - это болезни, передача которых человеку происходит через элементы внешней среды, где развиваются личиночные стадии паразита (аскаридоз, трихоцефалез, некатороз)
Контактные гельминтозы характеризуются передачей паразита непосредственно от больного или через окружающие его предметы (энтеробиоз, гименолепидоз).
Классификация паразитовЭкологические классификации основаны на особенностях образа жизни паразита.
А. По выбору хозяина: ·
специфические паразиты – паразитируют только на одном виде животных (острица, карликовый цепень, вошь);
·
неспецифические паразиты – паразитируют на разных видах животных (комары, широкий лентец, трихинелла).
Б. По локализации паразита в организме хозяина: ·
эктопаразиты – паразитируют на внешних покровах хозяина (кровососущие членистоногие );
·
эндопаразиты – средой обитания является организм хозяина: а) в полостных органах, связанных с внешней средой (пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы) – аскарида, легочный сосальщик;
б) в тканях (опорно-двигательный аппарат, подкожножировая клетчатка) – ришта, трихинелла; в) внутриклеточные (малярийный плазмодий);
· переходные формы. Например, в роговом слое эпидермиса паразитирует чесоточный зудень, который дышит атмосферным кислородом.
В. По степени связи цикла развития паразита с организмом хозяина:
· постоянные паразиты – весь цикл развития проходит в организме одного хозяина
(трихомонада, чесоточный зудень, вши);
· временные паразиты – лишь часть цикла развития проходит в организме хозяина
(кровососущие насекомые, черви).
Г. По числу хозяев, закономерно сменяющихся в цикле развития:
· однохозяинные паразиты;
· двуххозяинные паразиты;
· треххозяинные паразиты;
· многохозяинные паразиты.
Билет № 33
1.
Трансляционный аппарат клетки. Кинетическая коррекция трансляции.
В рибосоме имеются три различных участка, с которыми связывается РНК: один для мРНК и два – для тРНК.
Участки для тРНК называются Р (пептидильный) и А (акцепторный) участки. В фазе инициации субъединицы рибосомы объединяются с мРНК и в систему поступает первая тРНК.
Старт-кодон для синтеза любого белка – АУГ.
Элонгация (удлинение) – циклически повторяющиеся события, связанные с включением аминокислот в белковую цепочку.
Терминация (окончание биосинтеза) связана с поступлением в рибосому одного из нонсенс-кодонов: УАА, УАГ или УГА.
Посттрансляционная модификация заключается в укладке первичной структуры белка в структуры высшего порядка.
Кинетическая коррекция — механизм выбраковки ошибочно активируемой
(«неправильной») аминокислоты на уровне соответствующего аминоациладенилата, функционирующий на стадии активации аминокислот при трансляции
Кинетическая коррекция трансляции осуществляется с помощью ферментного комплекса, называемого фактор элонгации.
2.
Методы генетики человека (генеалогический, близнецовый и др.)
Основные методы генетики человека:
•
моделирование на лабораторных животных
•
генеалогический - состоит в анализе распределения в семьях (точнее, в родословных) лиц, обладающих данным признаком (или аномалией) и не обладающих им, что раскрывает тип наследования, частоту и интенсивность проявления признака и так далее;
•
близнецовый - сравнение внутрипарных различий между ОБ и РБ позволяет судить об относительном значении наследственности и среды в определении свойств человеческого организма. ;
•
дерматоглифический ;
•
популяционно-статистический - позволяет
составить карты распространения генов, определяющих развитие нормальных признаков и наследственных болезней;
•
цитогенетический - основной объект исследования — хромосомы, то есть структуры клеточного ядра, в которых локализованы гены;
3.Цикл развития паразитов и организм хозяина. Большинство паразитов нередко развиваются со сложным метаморфозом, включающим много личиночных стадий, обитающих в разных средах и выполняющих разные функции: расселения, активного роста, пассивного ожидания попадания в другую среду обитания и иногда даже размножения.
Совокупность всех стадий онтогенеза паразита и путей передачи его от одного хозяина к другому называют его
жизненным циклом. Личинки могут вести как свободный, так и паразитический образ жизни. Хозяин, в котором обитают личинки паразита, носит название
промежуточного. Хозяина, в котором развивается и размножается половым путем половозрелая стадия паразита, называют
окончательным или
дефинитивным. Заражение его осуществляется либо при поедании промежуточного хозяина, либо при контакте с последним в одной среде обитания.
Выделяют также понятие
«резервуар паразита», или
«резервуарный хозяин». Это такой хозяин, в организме которого возбудитель заболевания может жить долго, накапливаясь, размножаясь и расселяясь по окружающей территории.
Расселение паразитов может происходить на разных стадиях их жизненного цикла. Расселение во времени обычно осуществляется покоящимися стадиями: развитие на этих стадиях приостанавливается до тех пор, пока не возникают новые условия, благоприятные для дальнейшего развития. Такими стадиями у простейших являются
цисты, а у гельминтов — обычно
яйца и иногда
инкапсулированные личинки. Нередко хозяев заражают переносчики — обычно кровососущие членистоногие. Такой способ передачи возбудителя называют
трансмиссивным. Существует два его варианта:
инокулятивный и
контаминативный. При первом возбудитель проникает в кровь хозяина через ротовой аппарат переносчика, при втором — выделяется переносчиком с фекалиями либо иным способом на кожу или слизистые оболочки и оттуда попадает в организм хозяина через рану от укуса, царапины, расчесы и т.п.
Другой способ заражения —
через промежуточных хозяев. В этом случае сам паразит не участвует в поисках хозяина, а промежуточный хозяин поедается окончательным.
Ряд паразитов внедряются в организм хозяина на стадии
свободноживущих личинок через неповрежденную кожу и слизистые оболочки.
Скачать 1.63 Mb.