Билет 1 Уровни организации жизни
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
3. Пути морфофизиологической адаптации к паразитическому образу жизни. Морфофизиологические адаптации связаны с изменением внешнего и внутреннего строения паразитов и функционирования их систем органов. Они подразделяются на: - прогрессивные адаптации: наличие органов фиксации (присоски, крючья, коготки вшей, ротовой аппарат клещей); сложное строение наружных покровов (кутикула, тегумент); молекулярная "мимикрия" (сходство структуры белков и ферментов паразита и хозяина); выделение кишечными паразитами антиферментов (зашита от переваривания соками хозяина); внутриклеточное паразитирование; иммунносупрессивное действие паразитов (эндопаразиты секретируют протеазы, разрушающие иммунные комплексы и клетки хозяина) и др. - регрессивные: редукция органов движения и некоторых систем (кровеносной, дыхательной); упрощение строения нервной системы и органов чувств. Билет №13 1. Биологические ритмы, их генетическая детерминированность. Проявление биоритмов на различных уровнях организации жизни. Биологи́ческие ри́тмы — (биоритмы) периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. Выделяют ритмы: – отдельных субклеточных структур (периодическое обновления органелл); – жизнедеятельности клеток; – органов или тканей (например овариальный цикл); – одно- и многоклеточных организмов (Аромат цветов длится лишь несколько часов в сутки – в период активности насекомых-опылителей); – популяций и экосистем (миграция птиц на юг, отливы и приливы) Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам - суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.) Биоритмология является одним из направлений сформировавшегося в 60-е гг. раздела биологии — хронобиологии. На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина, изучающая взаимосвязи Б. р. с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом Б. р. и исследующая другие медицинские аспекты Б. р. и их нарушений. Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. Б. р. описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в организме человека выявлено около 300 суточных ритмов. Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат Б. р. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т.п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период. 2. Формы бесполого размножения, их характеристика. Существуют 2 формы бесполого размножения: 1. Одной клеткой (моноцитогенное): деление клетки надвое, шизогония, почкование, образование спор; 2. Группой клеток (полицитогенное): упорядоченное, неупорядоченное, почкование, вегетативными органами у растений. Вегетативное размножение осуществляется вегетативными частями тела организмов. У растений новые особи образуются из вегетативных органов: стебля (смородина), листьев (фиалка), корней (осот), клубней (картофель), луковиц (лук) и др. У многоклеточных растений возможно развитие нового организма из обрывков нити (водоросли), мицелия (грибы), кусочков слоевища (лишайники). Вегетативное размножение у животных, наблюдается реже (почкование и фрагментация). При фрагментации особь делится на несколько частей и каждая из них постепенно развивается в самостоятельный организм (кольчатые черви). Вегетативным размножением является почкование: на материнском организме появляется небольшой бугорок, который увеличиваясь, достигает размеров материнского организма и отделяется от него (гидра). У одноклеточных (бактерии, простейшие, водоросли) - путем деления клеток надвое или на множество частей (шизогония). Спорообразование - бесполое размножение, при котором на материнском организме образуются споры, прорастающие в новые особи. У водорослей и грибов споры образуются из любой клетки митозом, а у высших споровых - из диплоидных клеток в спорангиях мейозом. У споровиков происходит спорогония с образованием спорозоитов. У некоторых видов наблюдается полиэмбриония - бесполое размножение зародыша, возникшего путем полового размножения. Происходит разделение клеточного материала зародыша на стадии бластулы между 4-8 бластомерами, из которых развиваются особи (монозиготные близнецы). 3. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ <ПАРАЗИТ - ХОЗЯИН> (В. п. - х.) - один из вариантов вертикальных взаимоотношений организмов, при которых происходит передача вещества и энергии с одного трофического уровня на другой. Поскольку существуют суперпаразиты (т. е. <паразиты паразитов>, заключенные друг в друга наподобие матрешки, вплоть до четвертого порядка), то может формироваться особый вариант паразитарной пищевой цепи. Есть также примеры сложных В. п. - х. с посредником. Так, гетеротрофное растение- паразит подъельник паразитирует на грибах, разлагающих мертвое органическое вещество, но, кроме того, по гифам микоризного гриба как по шлангу выкачивает питательные элементы из корней ели. В естественных экосистемах В. п. - х. являются одним из важных факторов поддержания экологического равновесия, причем в процессе длительной коэволюции паразитов и хозяев вырабатываются специальные механизмы, которые позволяют им устойчиво сосуществовать. У хозяев вырабатывается целый ряд защитных реакций, главные из которых: - иммунный ответ организма, т. е. возникновение биохимических реакций, которые сдерживают массовое развитие паразитов; - сбрасывание зараженных частей (это особенно характерно для растений-хозяев, которые сбрасывают сильно зараженные листья). В этом случае паразиты продолжают жить уже как детритофаги; - выработка устойчивости к влиянию паразитов за счет быстрого роста здоровых тканей взамен пораженных (это имеет место при поедании тканей растений тлями); - изоляция органов поражения как <зеленых островов> (формирование галлов у дуба, орешника и других растений после того, как насекомое-паразитоид отложит в ткани листа яйцо). В этом случае ответ запрограммирован: в генной памяти хозяина записана реакция на поселение паразитоида; - уменьшение плотности популяций хозяев, что снижает вероятность распространения паразита и заражения им. Зараженные животные менее подвижны и становятся более легкой добычей хищников, таким образом снижая долю зараженных особей в популяции; - формирование гетерогенных популяций хозяев, в составе которых есть экотипы, устойчивые к паразитам. Эти экотипы являются основой адаптивной селекции на повышение устойчивости культурных растений к грибковым заболеваниям. Для естественных экосистем формирование экологического равновесия между популяциями паразитов и их хозяев - нормальное явление. В силу того, что паразиты связаны с ограниченным кругом хозяев, эта связь математически описывается много проще, чем связь между хищниками и их жертвами. Во многих случаях проявляется закономерность: плотность популяций обоих видов изменяется циклически, но пики плотности паразитов запаздывают по отношению к пикам плотности хозяев. Ситуация изменяется в антропогенных экосистемах (особенно в сельскохозяйственных), где заражение паразитами может привести к существенному падежу скота. Представляют опасность взаимоотношения паразитов и человека, который может заболевать гельминтозами, вызываемыми разными видами глистов, лямблиозом, болезнями бактериальной и вирусной природы. Катастрофическими были последствия заноса паразитов в новые районы, где у их потенциальных хозяев отсутствуют механизмы снижения отрицательных эффектов влияния паразитов. Уже в ХХ столетии произошли ботанические катастрофы в Америке (гибель зубчатого каштана от занесенного туда из Китая паразитического гриба, вызывающего <рак каштана>) и Европе, где от <голландской болезни> почти полностью исчез вяз. Болезнь вызывает гриб Ophiostoma ulmi, который переносится жуком-короедом. К настоящему времени американские генетики получили устойчивые к паразиту экотипы вяза, разработана специальная методика <лечения> больных деревьев. Очевидно, что невозможно восстановить каштановые леса, но каштан может снова стать украшением парков. Билет № 14 1. Иммунитет как проявление генетического гомеостаза. В настоящее время иммунитет определяют как способ защиты от всего, несущего признаки генетической чужеродности. Биологический смысл иммунитета — обеспечение генетической целостности организма на протяжении его индивидуальной жизни. Развитие иммунной системы обусловило возможность существования сложно организованных многоклеточных организмов. 2. Норма реакции. Понятие о фено- и генокопиях Но́рма реа́кции—способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Один и тот же ген в разных условиях среды может реализоваться в 1, 2, несколько или целый спектр значений признака (фенов). В каждом конкретном онтогенезе, конечно, из этого спектра значений реализуется только одно. Точно так же один и тот же генотип в разных условиях среды может реализоваться в целый спектр потенциально возможных фенотипов, но в каждом конкретном онтогенезе реализуется из этого спектра фенотипов только один. Под наследственной нормой реакции понимают максимально возможную ширину этого спектра: чем он шире, тем шире норма реакции. Фенотипическое значение любого количественного признака (Ф) определяется, с одной стороны, его генотипическим значением ( Г ), с другой стороны—влиянием среды (С): Ф = Г + С Если влияние среды выразить в виде доли ( χ ) от фенотипического значения, то есть С = χ * Ф, то Ф = Г / (1 - χ). Если взять крайние значения фенотипа при максимальном влиянии среды, то: χ = 1 - (Г / Ф) = 1 - H где H—наследуемость. Это и будет норма реакции по данному признаку. Значит, норма реакции - это та максимальная доля от фенотипического значения признака, на которую может изменить признак среда. Фенокопии — изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации. В медицине фенокопии — ненаследственные болезни, сходные с наследственными. Распространенная причина фенокопий у млекопитающих — действие на беременных тератогенов различной природы, нарушающих эмбриональное развитие плода (генотип его при этом не затрагивается). При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа (пример - приём алкоголя во время беременности приводит к комплексу нарушений, которые до некоторой степени могут копировать симптомы болезни Дауна). ГЕНОКОПИЯ (от ген и лат. copia — множество, запас), одинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разл. генов. Возникновение Г.— следствие контроля признаков мн. генами . Поскольку биосинтез молекул в клетке, как правило, осуществляется многоэтапно, мутации разных генов, контролирующих соответственно разл. этапы одного биохимич. пути, могут приводить к одинаковому результату — отсутствию конечного продукта цепи реакций и, следовательно, одинаковому изменению фенотипа. Напр., известны рецессивные аллели разл. генов, к-рые локализованы в разл. хромосомах дрозофилы, но каждый из них обусловливает одну и ту же ярко-красную окраску глаз, т. к. вызывает нарушения одного из этапов синтеза коричневого пигмента. Строго говоря, изменения фенотипа в случае Г. будут отличаться друг от друга, поскольку исходные изменения касаются всё же разл. этапов биосинтеза. Так, у человека известно неск. форм рецессивной наследств, глухоты, вызываемых мутантными аллелями, по крайней мере, трёх аутосомных генов и одного гена в Х-хромосоме. Однако в разных случаях глухота сопровождается, напр., или пигментным ретинитом, или зобом, или аномальной электрокардиограммой. Проблема Г. (как и фенокопий) особенно актуальна в мед. генетике для прогноза возможного проявления наследств, заболеваний у потомков, если родители имеют сходные болезни или аномалии развития. Но́рма реа́кции — способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака и определяет модификационную изменчивость вида. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Один и тот же ген в разных условиях среды может реализоваться в несколько проявлений признака (фенов). В каждом конкретном онтогенезе из спектра проявлений признака реализуется только один. Фенокопии — изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации. В медицине фенокопии — ненаследственные болезни, сходные с наследственными. При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа. Генокопии — это сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. То есть это одинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разных генов, а также имеющие место в результате различных генных взаимодействий. 3. Партеногенез и его биологическое значение. Партеногенез — так называемое «девственное размножение», когда дочерний организм развивается из неоплодотворенной яйцеклетки В тех случаях, когда партеногенетические виды представлены (всегда или периодически) только самками, одно из главных биологических преимуществ партеногенеза заключается в ускорении темпа размножения вида, так как все особи подобных видов способны оставить потомство. В тех случаях, когда из оплодотворённых яйцеклеток развиваются самки, а из неоплодотворённых — самцы, партеногенез способствует регулированию численного соотношения полов (например, у пчёл). Формы партеногенеза: Гиногенез – форма партеногенеза, при которой источником наследственного материала для развития потомка служит ДНК яйцеклетки Андрогенез – форма партеногенеза, при которой развитие потомка из клетки с цитоплазмой ооцита и ядром сперматозоида. Ядро женской гаметы в этом случае погибает Педогенез – форма партеногенеза, при которой неоплодотворенные яйцеклетки, дающие начало новому поколению, развивается еще в теле личинки (у морских ракообразных и некоторых видов мух). Билет № 15 1. Гаметогенез, его разновидности и механизмы. Гаметогенез – процесс образования яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез). Подразделяют гаметогенез на ряд стадий: Сперматогенез – Стадия размножения Роста Созревания Формирования Овогенез – Стадия размножения Роста Созревания Стадия размножения На данной стадии диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называются овогонии и сперматогонии. Они осуществляют серию митотических делений, в результате чего их численность возрастает. Сперматогонии размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Овогонии же размножаются главным образом в период эмбриогенеза. В женском организме этот процесс наиболее интенсивно протекает в яичниках между 3-м и 7-м месяцем внутриутробного развития и завершается на 3-м году жизни. Стадия роста В эту стадию происходит увеличение клеточных размеров и превращение мужских и женских половых клеток в сперматоциты и овоциты I порядка, причем последние достигают больших размеров, чем первые. Одна часть накапливаемых веществ представляет собой питательный материал (желток в овоцитах), другая – связана с последующими делениями. Важным событием этого периода является редупликация ДНК при сохранении неизменного числа хромосом. Стадия созревания Во время данной стадии происходят два последовательных деления: редукционное и эквационное – которые вместе составляют мейоз. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго сперматиды и зрелая яйцеклетка. Стадия формирования Процесс сперматогенеза завершается стадией формирования, или спермиогенеза. Ядра сперматид уплотняются вследствие сверхспирализации хромасом. Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросомальный аппарат. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра, от одной из них отрастает жгутик, у основания которого в виде спирального чехлика концентрируются митохондрии |