48-52 общ биология. Билет 48 Адаптация человека к условиям жизнедеятельности и к среде обитания. Адаптивные типы человека. Хронология адаптивных типов человека по Алексеевой
 Скачать 422.78 Kb.
|
|
Билет 48 Адаптация человека к условиям жизнедеятельности и к среде обитания. Адаптивные типы человека. Хронология адаптивных типов человека по Алексеевой . АДАПТАЦИЯ С биологической точки зрения адаптация— приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ: СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ: Защита от неблагоприятных факторов среды (одежда, жилища, лечебно-профилактические средства и др.). Изменения среды в соответствии с потребностями людей (лесопосадки, осушения болот, искусственные водоемы и др.). БИОЛОГИЧЕСКИЕ: это биохимические, физиологические и морфологические изменения направленные на сохранение ГОМЕОСТАЗА. Адаптивный тип (экотип) Наследственно закрепленная форма биологической реакции человеческих популяций на комплекс окружающих условий, обеспечивающая гомеостаз популяции и конвергентно возникающая у людей разных рас в сходных географических условиях. Адаптивные типы формировались на протяжении всей истории человечества. внутри одной расы может быть несколько АТ и один и тот же АТ может быть в разных расах. Хронология появления адаптивных типов отражает последовательность освоения человеком климатических поясов и различных экологических ниш. Некоторые районы ойкумены были заселены сравнительно недавно, но их адаптивные типы уже успели четко оформиться. Тропический адаптивный тип – самый древний, все остальные типы могут считаться дочерними. Арктический тип - самый молодой (см таблицу) . Т. И. Алексеева выделила четыре основных адаптивных типа: арктический, континентальный, экваториальный и предгорный. • Арктический адаптивный тип характеризуется усилением газообмена, высоким содержанием холестерина и иммунных белков в сыворотке крови, усиленной минерализацией скелета. Он представлен данными по саамам, лесным ненцам, чукчам и эскимосам. • Предгорный адаптивный тип, данные по которому получены на основе изучения предгорных таджиков, отличается понижением газообмена и обезжиренной массы тела, уменьшением содержания холестерина в сыворотке крови, высоким содержанием иммунных белков, сильно минерализованным скелетом. В первом случае адаптивный тип сформировался как реакция на влажный и холодный климат, во втором – на недостаток кислорода. • Континентальный адаптивный тип охарактеризован на основе морфофизиологических особенностей бурят и отличается понижением удельного веса обезжиренной массы тела, значительным жироотложением, слабой минерализацией скелета, усилением белковых фракций сыворотки крови. Своеобразным признаком этого типа с морфологической точки зрения является относительная коротконогость. В целом весь комплекс представляет собой сумму адаптаций к континентальному климату • Аналогичную сумму адаптаций, но к тропическому климату представляет собой экваториальный адаптивный тип, выраженный у бушменов, банту и индийских народностей. Его характерные черты – относительное увеличение поверхности испарения наряду с высоким содержанием иммунных и строительных белков в сыворотке крови, т. е. определенная адаптация к влажной жаре. Билет 49 Основные направления и результаты антропогенных изменений в окружающей среде. Основные причины деградации биосферы. Охрана природы и рациональное природопользование. Человек стал оказывать влияние окружающую его природную среду с тех пор, как перешел от собирательства к охоте и земледелию. Результатом охоты явилось исчезновение ряда видов крупных млекопитающих и птиц. Многие виды стали редкими и находятся на гране исчезновения. Развитие земледелия приводило к освоению все новых территорий для выращивания культурных растений. Леса и другие естественные биоценозы замещались агроценозами – бедными по видовому составу плантациями с/х культур. Большое значение имеет воздействие на природу, связанные с развитием промышленности, сопровождающиеся изменением ландшафта вследствие добычи полезных ископаемых и поступлением в окружающую среду загрязняющих веществ. Загрязнение – это привнесение в какую- либо среду новых, не характерных для нее веществ или превышение естественного уровня этих веществ в окружающей среде. Это влияние на атмосферу, гидросферу, почву, а также радиоактивное загрязнение биосферы. Основные факторы(ПРИЧИНЫ) деградации биосферы Демографический фактор- Проведение специальных исследований показало, что для того чтобы поддержать нормальное существование такой численности людей не хватает ресурсов планеты и возможностей биосферы. При количестве людей на Земле составит 7-8 млрд., неизбежно массовое вымирание людей от голода, распространение эпидемий, болезней, вспыхивание войн за пресную воду. Уменьшение биоразнообразия- скорость вымирания видов в настоящее время в 1000 раз превышает естественную. Больше 10% видов растений в умеренном климате и 11% видов птиц планеты находятся под угрозой исчезновения. Такая же угроза через 20-30 лет ожидает и 130 тыс. видов растений и животных тропиков. Экологическое взаимодействие разных видов организмов и окружающей среды является основой формирования экосистем, от чего зависит жизнь планеты. Процессы уменьшения биоразнообразия являются серьезной потерей биосферы, одной из глобальных проблем общества. Урбанизация - Процессы глобального негативного биологического и климатического изменения (опустынивание, деградация почв, биосферы, уменьшение биологического разнообразия, кислотные дожди, парниковый эффект, увеличение размеров озоновых "дыр" в атмосфере) происходят в результате осуществления человеком неконтролируемой, не согласованной с законами биосферы деятельности. Гибель водных экосистем - Огромное количество ядовитых веществ, накапливающихся вокруг городов, промышленных центров и перенасыщенных химическими удобрениями и пестицидами сельскохозяйственных угодий, выносится поверхностными и грунтовыми водами в реки, а оттуда - в моря и океаны. Охрана природы (окружающей природной среды) — система мероприятий по оптимизации взаимоотношений человеческого общества и природы. В природоохранной деятельности различают охрану атмосферы, вод, недр, почв, растительности, животного мира. Рациональное природопользование - система природопользования, при которой: - достаточно полно используются добываемые природные ресурсы и соответственно уменьшается количество потребляемых ресурсов; - обеспечивается восстановление возобновимых природных ресурсов; - полно и многократно используются отходы производства. Система рационального природопользования позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды. Билет 50 Митоходриальный геном. Цитоплазматическая наследственность. Геном митохондрий человека представлен кольцевой двухцелочечной молекулой ДНК, содержащей 16559 п.н. Доля митохондриальной ДНК от общего количества ДНК достигает 5%. Митохондриальная молекула ДНК состоит из тяжелой (Н) и легкой (L) - цепей. Цепи различаются по нуклеотидному составу. Н-цепь (heavy) содержит больше пурина, легкая L-цепь (ligbt) - больше пиримидина. Митохондриальный геном человека, как и других организмов, представляет собой полуавтономную генетическую систему. Большая часть генов человека локализована в хромосомах ядра, и меньшая - в митохондриальном геноме. В состав генома митохондрий входят: • гены рибосомных 12S-pPHK и 165-рРНК,  • 22гена тРНК, • гены трех субъединиц цитохром-с-оксидазы, • шестой и восьмой субъединиц АТРазы, • ген цитохрома b • гены семи субъединиц NADH -дегидрогеназы. На карте митохондриального генома человека, кроме генов показано и пять хорошо известных болезней человека, наследующихся по материнской линии и вызванных мутациями в митохондриальном геноме. Так, например, болезнь Лебера -- атрофия зрительного нерва -- вызвана мутацией в гене NADH дегидрогеназы. Эта же болезнь может быть вызвана и мутацией в гене цитохрома b и других локусов. Всего известно нарушение четырех локусов, способных вызвать тот же мутантный фенотип. Кроме того, на этой же карте показано еще четыре болезни, связанные с дефектами мозга, мышц, сердца, почек и печени. Все эти болезни наследуются по материнской линии, и если мать имеет не только дефектные, но и нормальные митохондриальные ДНК и митохондрии, то, происходит сортировка мутантных и нормальных органелл, и потомство может иметь и те, и другие органеллы в различных пропорциях, и мы можем наблюдать также и соматическое расщепление, когда отдельные части тела не будут иметь этих дефектов. Цитоплазматическое наследование Полуавтономные органоиды цитоплазмы– митохондрии и пластиды – содержат ДНК и обладают способностью к саморепродукции. В тех случаях, когда материальной основой наследования являются элементы цитоплазмы, оно называется нехромосомным или цитоплазматическим. В отличие от хромосом, митохондрии и пластиды не распределяется при делении клетки с абсолютной точностью. Именно в этом и состоит главное отличие ядерных структур (хромосом) от цитоплазматических. Кроме того, ядро содержит ограниченное и характерное для каждого вида число хромосом; в цитоплазме же обычно много однозначных органоидов, число их, как правило, непостоянно. Ядро в большинстве случаев не способно исправить и заместить возникшие дефекты хромосом, они воспроизводятся при делении клетки; поврежденные и неспособные к размножению органоиды цитоплазмы могут быть замещены путем размножения одноименных неповрежденных структур. Приведенные различия в свойствах хромосом и полуавтономных органоидов цитоплазмы должны обусловливать и различия в закономерностях наследования, определяемых этими элементами клетки. Поскольку и у растений, и у животных яйцеклетка содержит много цитоплазмы, а мужская гамета ее, как правило, почти лишена, следует ожидать, что цитоплазматическое наследование, в отличие от хромосомного, должно осуществляться по материнской линии. Поскольку для органоидов цитоплазмы нет такого точного механизма распределения при делении клеток, который существует для хромосом, то, очевидно, цитоплазматическое наследование не может характеризоваться такими строгими количественными закономерностями, как ядерное. Примеры цитоплазматической наследственности у растений: Пластидное (хлоропластное) наследование — пестролистность — в растении есть два вида пластид — зеленых хлоропласты и бесцветные лейкопласты. Клетки при делении образуют гаметы зеленого, бесцветного и смешанного цвета. Соответственно, образуются растения разной окраски. Наследование цветов передается через материнский организм. Примеры цитоплазматической наследственности у животных: -если эвглену зеленую поместить в темноту и там она будет размножаться, то новые дочерние организмы не будут содержать в клетке хлоропласты; -есть митохондриальные (цитоплазматические наследственные) заболевания человека: митохондриальный сахарный диабет, рассеянный склероз, тунельное зрение и т.д. Билет 51 Клонирование: исторические, методические и этические аспекты. Первые опыты на амфибиях (Г.В. Лопашов, Бриггс, Кинг, Д. Гердон). Принцип получения клона млекопитающих, использованный в опытах Я. Вильмута. Работы Л.М. Чайлахяна. Терапевтическое клонирование. Стволовые клетки. Исследования Уилмута и сотрудников имеет практическое и большое научное значение для генетики развития. Они нашли условия, при которых цитоплазма ооцитов млекопитающих может репрограммировать ядро соматической клетки, возвращая ей тотипотентность. После публикации этой работы появился вопрос о возможности клонирования человека. Существует два аспекта: методический и этический. Методически клонирование взрослых млекопитающих разработано недостаточно. Необходимо повысить выход жизнеспособных реконструированных эмбрионов и взрослых клонированных животных, выяснить, не влияют ли методические приемы на продолжительность жизни, функциональные характеристики и плодовитость животных. Что касается этической стороны, клонирование человека вызывает большие возражения. Во-первых, становление человека как личности, базируется не только на биологической наследственности, оно определяется также семейной, социальной и культурной средой. Для развития клона индивида невозможно воссоздать те условия, при которых формировалась личность его прототипа (донора ядра). Во-вторых, результатом клонирования может стать обеднение генофонда. При бесполом размножении запрограммированность генотипа определяет меньшее разнообразие взаимодействий развивающегося организма с изменяющимися условиями среды. В-третьих, практически все религиозные учения настаивают, что появление человека на свет – в «руках» высших сил, что зачатие и рождение должно происходить естественным путем. Первые опыты на амфибиях Российский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки(трансплантации)ядер в яйцеклетку лягушки. Суть метода – Собственное ядро яйцеклетки механически или облучением удаляется Чужеродное ядро –донор впрыскивается в яйцеклетку с помощью микропипетки Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 50-х годов в опытах на амфибиях. Бриггс и Кинг установили, что если брать ядра для пересадки из клеток зародыша на ранней стадии его развития - бластуле, то приблизительно в 80% случаев зародыш развивается до нормального головастика. Если ядро взято из клеток зародыша на стадии гаструлы, нормальное развитие происходит менее чем в 20% случаев. Гердон (1962) в качестве донора ядер брал вполне специализированные клетки эпителия кишечника головастика. Только 1% эмбрионов развился в половозрелых особей. Модификация эксперимента методикой серийной пересадки ядер несколько увеличивает число зародышей с нормальным развитием до более поздних стадий. Опыты с амфибиями показали, что ядра различных типов клеток одного и того же организма генетически идентичны и в процессе клеточной дифференцировки постепенно теряют способность обеспечивать развитие реконструированных яйцеклеток, однако серийные пересадки ядер и культивирование клеток in vitro в какой-то степени увеличивает эту способность.  Для клонирования животных приходится использовать процедуру переноса ядер: 1) из яйцеклетки микропипеткой удаляют собственное ядро и на его место помещают ядро соматической клетки; 2) затем индуцируют деление получившейся «зиготы» вне организма, либо в организме промежуточного (первого) реципиента (в перевязанном яйцеводе овцы); 3) полученный эмбрион на стадии бластоцисты помещают в матку суррогатной матери (окончательного, второго реципиента), где их развитие происходит до рождения детеныша. В 1996 г. группой Вильмута было первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки - овца по кличке Долли. Она прожила шесть с половиной лет и оставила после себя 6 ягнят, что вполне может говорить об успехе этого эксперимента. В дальнейшем были проведены успешные эксперименты по клонированию различных млекопитающих (козы, свиньи, коровы, бычков) с использованием ядер, взятых из взрослых соматических клеток животных, а также взятых у мёртвых, замороженных на несколько лет животных.  В 1987 году советские ученые Чайлахян Л.М, Вепренцев Б.Н., Свиридова Т.А., и Никитин В.А. провели потрясающий и сенсационный эксперимент по клонированию мыши. В результате опыта была получена химерная мышь. Основная суть данного эксперимента — разработка новых приемов клеточной инженерии с целью реконструкции эмбриональных клеток млекопитающих сочетанием методов микрохирургии и электростимулируемого слияния. Мышь была клонирована из тушки, находящейся в холодильнике в течение 16 лет. Если верить некоторым источникам, то мышь получила символическое имя Маша. Стволовые клетки — иерархия особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии дифференцироваться особым образом, то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка. Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма - и кожным, и нервным, и клеткам крови. Сначала полагали, что во взрослом организме таких клеток нет, и существуют они лишь в самом раннем периоде эмбрионального развития. Плюри - и мультипотентность стволовых клеток делает их идеальным материалом для трансплантационных методов клеточной терапии. Стволовые клетки используются при восстановлении сердечной мышцы после инфаркта, в ортопедии, в лечении неврологических и других заболеваний. Группа американских ученых под руководством Е.Мизей показала, что стволовые клетки, куда бы их ни имплантировали, способны достигать поврежденного места, в частности мозга, и обеспечивать там восстановительные процессы. В 70-е годы А.Я.Фриденштейн с соавторами обнаружили стволовые клетки в мезенхиме (строме) «взрослого» костного мозга. Тогда же появились работы, доказывающие наличие стволовых клеток практически во всех органах взрослых животных и человека. Так что стволовые клетки можно получить не только из эмбриона на стадии бластоцисты. А при трансплантации человеку собственных стволовых клеток нет риска отторжения. Терапевтическое клонирование – это технология клонирования с целью получения эмбриональных стволовых клеток для научных исследований и, потенциально, использования в терапии различных заболеваний человека. В процессе терапевтического клонирования эмбрион не переносится для дальнейшего развития в полость матки женщины, а используется в качестве объекта научных исследований и экспериментов и получения стволовых клеток. Зигота является отипотентной, т.е. из любой ее клетки может при соответствующих условиях развиться зародыш. На стадии бластоцисты образуются плюрипотентные клетки, из которых в дальнейшем формируются все органы и ткани организма. В процессе терапевтического клонирования эмбрион неизбежно уничтожается после образования первичной «полоски» («ствола») клеток, т.к. их дальнейшее развитие происходит в различных условиях искусственной среды в соответствии с тем, какую ткань предполагается получить. Цель его - использовать терапевтическое клонирование или клеточную терапию на основе партеногенеза для помощи больным людям. В настоящее время усилия направлены на болезни нервной и сердечно-сосудистой системы, аутоиммунные расстройства, диабет и заболевания крови и костного мозга. Когда удастся вырастить из клонированных эмбрионов нервные клетки, вероятно можно будет лечить не только повреждения спинного мозга, но и расстройства головного мозга, такие как болезни Паркинсона, Альцгеймера, инсульт и эпилепсия. Кроме этого, стволовые клетки можно превратить в клетки поджелудочной железы для лечения диабета, клетки сердечной мышцы для терапии инфарктов. Еще более интересно было бы направить развитие столовых таким образом, чтобы они дифференцировались в клетки крови и костного мозга. Билет 52 Проблема трансплантации органов и тканей. Виды трансплантации. Трансплантация жизненно важных органов (Синицын Н.П., Демихов В.Н., Барнард К.). Аллогенные трансплантанты. Тканевая несовместимость и пути её преодоления. Пересадка органов или тканей от одного животного другому называется трансплантацией. Организм, служащий источник пересаживаемого материла – донор, организм, которому пересаживают материал – реципиент. Трансплантируемый материал – трансплантат. В современной трансплантологии проблемой номер два является недостаточное количество донорских органов. Даже когда орган находится, необходимо чтобы полностью совпали иммуногенетические параметры донора и реципиента. Но это еще не гарантия, что пересаженные ткань или орган приживутся. Из этого вытекает еще одна проблема - риск отторжения трансплантатов. Кроме того существуют и этические проблемы трансплантации. Такие, как: серьезный риск для живого донора во время пересадки органов или тканей реципиенту; для пересадки необходимо осознанное и добровольное согласие; трансплантация должна обеспечиваться соблюдением принципа конфиденциальности. К тому же донором может быть только кровный родственник реципиента. Трансплантация тканей и органов бывает нескольких видов: Аутотрансплантация, или аутологичная трансплантация – 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). При гетеротрансплантации донором для человека может стать животное со схожими по строению и функциям тканями и органами. Ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация – это пересадка органов, тканей или клеточных органоидов от организма одного биологического вида в организм или его часть другого биологического вида. Также ксенотрансплантацией называется любая процедура трансплантации, имплантации или инфузии в организм человека: живых клеток, тканей или органов от живого источника нечеловеческого происхождения (животного Аллогенные трансплантаты представляют собой лиофилизированную кость (АЛК) или предварительно деминерализованную, а затем лиофилизированную кость (АДЛК). Для производства используют трупный материал. Методика лиофильной сушки значительно снижает антигенность материала, при этом основные местные регуляторы остеогенеза — морфогенетический протеин и скелетный фактор роста — сохраняются. Однако при введении лиофилизированных трансплантатов в инфицированный костный дефект, которым по сути и является пародонтальная рана, часто происходит их отторжение. Для решения этой проблемы А.П. Безрукова (1978), а позже Ю.А. Петрович и соавт. (1992) предлагали использовать формалинизированные аллотрансплантаты, которые за счет содержащихся в них препаратов оказывали бактериостатическое и бактерицидное действие. Исследования показали, что насыщение деминерализованной лиофилизированной кости антибиотиками и формалином снижает вероятность инфицирования тканей и повышает остеогенный потенциал аллотрансплантата. Тканевая несовместимость — комплекс иммунных реакций организма к трансплантируемым чужеродным клеткам, тканям или органам. При пересадке тканей или органов истинного приживления их никогда не наступает. Исключение составляет пересадка тканей или органов у однояйцовых близнецов. Пересадка тканей не близнеца сопровождается развитием в организме реципиента реакции несовместимости тканей. В одних случаях она резко выражена и пересаживаемая ткань при этом обычно отторгается, в других – она менее выражена и достигается положительный эффект от операции. Сущность иммунологической реакции несовместимости заключается в том, что в ответ на введение в организм человека чужеродных белков (антигенов) последний отвечает образованием антител Пути преодоления тканевой несовместимости: Изучение изосерологических особенностей (группы крови, резус- принадлежности и др.) тканей донора и реципиента. Устранение или снижение реакции тканевой несовместимости при аллотрансплантации. Этот путь основан на изменении (главным образом на подавлении) иммунологической реакции организма реципиента. Воздействие различных факторов непосредственно на трансплантат. Многие физические (тепло, холод, лучевые факторы), химические (формалин, спирт, цитотоксические средства), биологические (воспитание трансплантата в плазме реципиента) и другие факторы, воздействующие на трансплантат, ослабляют его тканевую активность. Ученые 1 Николай Синицын – нижегородский ученый-экспериментатор, пионер пересадки сердца холоднокровным (лягушкам) животным в эксперименте. Известен тем, что в 1943 году впервые успешно пересадил сердце у холоднокровного животного. 2 В 1960г. вышла книга Демихова(советский врач,ученый) «Пересадка жизненно важных органов.В 1957 г. советский хирург Владимир Демихов произвел невероятный эксперимент: он пересадил голову одной собаки на туловище другой и тем самым создал двуглавое животное. Подопытная собака жила пять дней и хотя была ослаблена, все же самостоятельно держалась на ногах. При воздействии световых и звуковых раздражителей обе головы пытались лаять… Фактически именно Демихов стал родоначальником мировой трансплантологии, поэтому имя его по праву вошло в историю мировой науки. В 1946 г. впервые в мире Демихов пересаживает второе донорское сердце в грудную полость, а в дальнейшем разрабатывает и апробирует в эксперименте на собаках около 40 схем пересадки сердца, в том числе и с долями легкого. В том же году впервые в мире производит полную замену сердечно-легочного комплекса без использования аппарата искусственного кровообращения. В 1947 г. также впервые в мире он осуществляет пересадку легкого без сердца. Через год делает пересадку печени. В 1951 г. впервые в мире заменяет сердце собаки на донорское без использования аппарата искусственного кровообращения и доказывает принципиальную возможность подобных операций. 3 Кристиан Нетлинг Барнард- южноафриканский кардиохирург, хирург-трансплантолог и общественный деятель. 3 декабря 1967 года выполнил первую в мире пересадку сердца от человека человеку. 3 декабря 1967 года в госпитале Кейптауна Кристиан Барнард произвел первую в мире удачную пересадку человеческого сердца. Сердце погибшей накануне в автокатастрофе 25-летней Денизы Дарваль с согласия её семьи было пересажено 54-летнему Луису Вашканскому, страдавшему неизлечимым сердечным заболеванием и диабетом. Барнарду помогал его брат Мариус, а также медицинская бригада из тридцати человек. Операция длилась примерно пять часов. Несмотря на то, что операция была проведена безукоризненно, пришедший полностью в себя Вашканский прожил лишь 18 дней и умер от двусторонней пневмонии (причина – ослабление иммунной системы из-за приёма антиретровирусных препаратов). Второй пациент по пересадке Барнарда, Филипп Блаиберг, после операции, проведенной 2 января 1968 года, прожил в течение девятнадцати месяцев и смог вернуться домой из больницы (умер от хронического отторжения пересаженных органов). Дирк ван Зыл, получивший новое сердце в 1971 году, стал самым долгоживущим реципиентом, прожившим после операции 24 года. Успех трансплантации Блайберга привел к немедленному увеличению числа врачей, выполняющих операции по пересадке сердца по всему миру. К концу августа 1968 года было проведено 34 трансплантации сердца, а к декабрю 1968 года уже было проведено около 100 таких операций. |