Ответы на билеты по биологии. Билет1 Закономерности существования клетки во времени. Жизненный цикл клетки, его варианты. Основное содержание и значение периодов жизненного цикла клетки
 Скачать 2.17 Mb.
|
|
Нуклеосомиая нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных гистонов: Н2А, Н2В, НЗ, Н4. Они образуют напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, состоящие из восьми молекул (по две молекулы каждого вида гистонов) (рис. 3.46). Молекула ДНК комплектируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них. При этом в контакте с каждым кором оказывается участок ДНК, состоящий из 146 пар нуклеотидов (п.н.). Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными. Они включают от 15 до 100 п.н. (в среднем 60 п.н.) в зависимости от типа клетки. Отрезок молекулы ДНК длиной около 200 п. н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому. Благодаря такой организации в основе структуры хроматина лежит нить, представляющая собой цепочку повторяющихся единиц — нуклеосом (рис. 3.46, Б). В связи с этим геном человека, состоящий из 3 · 109 п. н., представлен двойной спиралью ДНК, упакованной в 1,5 · 107 нуклеосом. Вдоль нуклеосомной нити, напоминающей цепочку бус, имеются области ДНК, свободные от белковых тел. Эти области, расположенные с интервалами в несколько тысяч пар нуклеотидов, играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками. В результате нуклеосомной организации хроматина двойная спираль ДНК диаметром 2 нм приобретает диаметр 10—11 нм. Хроматиновая фибрилла. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается пистоном HI, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, построенная, возможно, по типу соленоида. Такая Хроматиновая фибрилла, называемая также элементарной, имеет диаметр 20—30 нм Интерфазная хромонема. Следующий уровень структурной организации генетического материала обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании, по-видимому, принимают участие негистоновые белки, которые способны узнавать специфические нуклеотидные последовательности вненуклеосомной ДНК, отдаленные друг от друга на расстояние в несколько тысяч пар нуклеотидов. Эти белки сближают указанные участки с образованием петель из расположенных между ними фрагментов хроматиновой фибриллы (рис. 3.48). Участок ДНК, соответствующий одной петле, содержит от 20 000 до 80 000 п. н. Возможно, каждая петля является функциональной единицей генома. В результате такой упаковки Хроматиновая фибрилла диаметром 20—30 нм преобразуется в структуру диаметром 100—200 нм, называемую интерфазной хромонемой. Отдельные участки интерфазной хромонемы подвергаются дальнейшей компактизации, образуя структурные блоки, объединяющие соседние петли с одинаковой организацией . Они выявляются в интерфазном ядре в виде глыбок хроматина. Возможно, существование таких структурных блоков обусловливает картину неравномерного распределения некоторых красителей в метафазных хромосомах, что используют в цитогенетических исследованиях 3) Неодинаковая степень компактизации разных участков интерфазных хромосом имеет большое функциональное значение. В зависимости от состояния хроматина выделяют эухроматиновые участки хромосом, отличающиеся меньшей плотностью упаковки в неделящихся клетках и потенциально транскрибируемые, и гетерохроматиновые участки, характеризующиеся компактной организацией и генетической инертностью. В их пределах транскрипции биологической информации не происходит. Различают конститутивный (структурный) и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин содержится в околоцентромерных и теломерных участках всех хромосом, а также на протяжении некоторых внутренних фрагментов отдельных хромосом (рис. 3.50). Он образован только нетранскрибируемой ДНК. Вероятно, его роль заключается в поддержании общей структуры ядра, прикреплении хроматина к ядерной оболочке, взаимном узнавании гомологичных хромосом в мейозе, разделении соседних структурных генов, участии в процессах регуляции их активности. Примером факультативного гетерохроматина служит тельце полового хроматина, образуемое в норме в клетках организмов гомогаметного пола (у человека гомогаметным является женский пол) одной из двух Х-хромосом. Гены этой хромосомы не транскрибируются. Образование факультативного гетерохроматина за счет генетического материала других хромосом сопровождает процесс клеточной дифференцировки и служит механизмом выключения из активной функции групп генов, транскрипция которых не требуется в клетках данной специализации. В связи с этим рисунок хроматина ядер клеток из разных тканей и органов на гистологических препаратах различается. Примером может служить гетерохроматизация хроматина в ядрах зрелых эритроцитов птиц. Перечисленные уровни структурной организации хроматина обнаруживаются в неделящейся клетке, когда хромосомы еще недостаточно компактизованы, чтобы быть видимыми в световой микроскоп как отдельные структуры. Лишь некоторые их участки с более высокой плотностью упаковки выявляются в ядрах в виде хроматиновых глыбок 3). Среда как комплекс абиотических, биотических и антропогенных факторов. Экологическая ситуация в урбанизированных экосистемах. Особенности структуры заболеваемости городского населения. Элементы окружающей среды, необходимые организму или отрицательно на него воздействующие , называются экологическими факторами. Классификация экологических факторов окружающей среды:
Город, как среда обитания. В переводе с латинского языка “ urbanus” означает город. Глобальный исторический процесс, связанный с развитием производительных сил, социального общения, сопровождающийся ростом и развитием городов , увеличением доли городского населения получил название - урбанизация. Согласно утверждению Реймерса 1990 г. , “ урбосистема представляет собой неустойчивую природно-антропогенную систему, состоящую из архитектурно-промышленных объектов и резко нарушенных естественных экосистем”. Основой создания городов послужили концентрация , интенсификация и дифференциация трудовой деятельности человека, развитие связей между различными сферами производства , науки и культуры. Сейчас на современном этапе общественного развития в городах проживают большинство населения. Высокая концентрация людей в городах породила массу экономических, социальных и экологических проблем. Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них нарушено экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков вещества и энергии челове ку приходится брать на себя. Человек должен регулировать как потребление городом энергии и ресурсов — сырья для промышленности и пищи для людей, так и количество ядо витых отходов, поступающих в атмосферу, воду и почву в результате деятельности промышленности и транспорта. Человек активно влияет на экологическую среду, создавая в ней высокую концентрацию антропогенных факторов. Следствиями урбанизации являются загрязнение атмосферы воздуха, загрязнение водных ресурсов, изменение видового состава животного и растительного мира , рельефа и почвы, создание парникового эффекта, связанного с накоплением в атмосфере диоксида углерода, метана, озона, оксида азота, фреонов. Основными источниками загрязнения воздушной среды городов являются промышленные предприятия, особенно нефтеперерабатывающие заводы, тепловые электростанции и автомобильный транспорт. В результате сжигания бензина в атмосферу попадают органические и неорганические соединения: углеводороды, оксид азота, альдегиды, формальдегид , бензаперен , соединения свинца и т.д., которые могут способствовать возникновению заболеваний верхних дыхательных путей , обладать канцерогенным и мутагенным действием. Влияние выхлопных газов на здоровье человека представлены в приложении таб. № 1. В атмосферу от электростанций и жилых домов поступают окислы серы и раз нообразные мелкие частицы (смеси сажи, пепла, пыли, капелек серной кислоты, асбестовых волокон и т.д.) вызывают не меньше болезней, чем выхлопные газы автомобилей. При неполном сжигании в двигателях бензина и дизельного топлива в атмосферу попадают жидкие углеводороды и их производные. В результате фотохимических реакций между этими углеводородами и оксидом азота образуются жидкие органические соединения, которые рассеиваются в атмосфере в виде капель . Огромные скопления в воздухе твердых частиц , капель, дыма и тумана называют смогом . Различают два типа смога зимниий или лондонский и летний или лос-анджелесский Лондонский смог возникает зимой в крупных промышленных городах при отсутствии ветра и наличии температурной инверсии ( повышение t воздуха в пределах 300-400м над землей вместо обычного ее понижения ) В результате возникают туманы в которых концентрация оксидов серы, взвешенной пыли , оксида углерода достигают опасных для жизни концентраций. Возникают расстройства кровообращения, дыхания нередко приводящие к летальному исходу. В 1952 г. в Лондоне с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. человек. Лос-анджелесский тип смога возникает летом , при интенсивном воздействии солнечной радиации на насыщенный выхлопными газами воздух . При отсутствии ветра оксиды азота, содержащиеся в выбросах превращаются в высокотоксичные фотооксиданты ( озон, органические перекиси , нитриты и т.д.) , которые раздражают слизистые оболочки органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и органы зрения. Атмосфера крупных городов отличается высокой степенью запыленности . В следствии этого в больших городах на 10-15 % меньше интенсивность солнечной радиации, на 10% больше дождливых и облачных дней, чаще возникают туманы. Среднегодовая t воздуха в городах на 1,5 C выше , чем в сельской местности . Все это неблагоприятно сказывается прежде всего на растительности городов; снижается фотосинтез, снижается сорбция газообразовательных смесей , уменьшается выделение кислорода и фитонцидов. Промышленная пыль прежде всего оказывает воздействие на органы дыхательной системы, приводя к развитию ринитов, бронхитов, тонзиллитов и фарингитов. Большой проблемой для современных городов является шумовое воздействие на человека. Основные источники шума - транспорт и промышленные предприятия 80% от общего шума приходится на автотранспорт На автомобильных дорогах крупных промыщленных городов уровень шума в дневное время достигает 90-100 дБ, при норме 40 -60 дБ . Высокие уровни шума ( 60-70 дБ ) вызывают многочисленные жалобы, при 90дБ органы слуха начинают деградировать, уровень 110-120 дБ считается болевым, а свыше 130 дБ являются разрушительными для органов слуха. Шум может оказывать специфическое воздействие на слуховой анализатор , в виде развития кохлеарного неврита- медленного , прогрессирующего снижения слуха , особенно на лиц работающих на “ шумовых предприятиях” Неспецифическое воздействие проявляется в виде повышенной раздражительности, утомляемости, снижении памяти, нарушении сна, появлении тупых головных болей, и болей в области сердца, изменении артериального давления и т.д. Чаще женщины оказываются более чувствительными к шумовому воздействию, чем мужчины. Отрицательное воздействие на организм человека особенно в условии крупных городов оказывают электромагнитные излучения от ЛЭП ( линий электропередач) , от радиотелевизионных и радиолокационных станций. У людей , проживающих вблизи мощных излучающих теле и радиоантенн чаще возникает катаракта глаз, нарушаются функции головного и спинного мозга , возникают обменные процессы. Длительное воздействие высокочастотного электрического излучения (ЭМИ) может замедлять скорость нервного импульса, возникающая при этом десинхронизация приводит к нарушению регуляции сосудов, тонуса, артериального давления, гипертрофии миокарда, возможности инсульта. Воздействие ЭМИ в диапазоне от 30 до 300 ГГц изменяют состояние клеточной мембраны, нарушают клеточный метаболизм и клеточное дыхание ( Волобуев А.Н., Сирота А.И. 1999 г. ) В большом городе используется огромное количество воды. Выбросы промышленных предприятий, сброс ими в окру жающие водоемы сточных вод, коммунальные и бытовые отходы крупного города загрязняют окружающую среду разнообразными химическими элементами, такими как ртуть, свинец, кадмий, цинк, олово, медь, вольфрам, сурьма, висмут и др., В условиях современного города у его жителей возникает специфический ритм жизни; постоянная нехватка времени, избыток информации, увеличение продолжительности рабочего дня, приводят к психо-эмоциональному напряжению , способствует возникновению стрессов и в целом провоцирует развитие многих заболеваний, например, гипертонической болезни, инфаркта миокарда, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и многих других. Конечно, человек вынужден приспосабливаться к окружающей среде . Люди , живущие в городе более устойчивы к действию различных загрязнителей воды и воздуха, повышенному шуму, плотности населения, но темпы и качество приспособительных реакций не успевают за быстроизменяющимися условиями городской среды. В настоящее время выделено понятие “ синдром большого города”, характеризующегося быстрой утомляемостью, подавленным состоянием, психической неуравновешенностью и агрессивностью . Выделены отдельные нозоологические единицы заболевания, в развитии которых существенную роль играют химические вещества ( болезнь Минамато – отравление ртутью, флюороз – вызван токсическим действием фтора, силикоз – воздействие двуокиси кремния и т.д. Урбанизация неоднозначно действует на чело веческое общество: с одной стороны, город предоставляет челове ку ряд общественно-экономических, социально-бытовых и куль турных преимуществ, что положительно сказывается на его ин теллектуальном развитии, дает возможность для лучшей реализа ции профессиональных и творческих способностей, с другой - че ловек отдаляется от природы и попадает в среду с вредными воз действиями: загрязненным воздухом, шумом и вибрацией, огра ниченной жилплощадью, усложненной системой снабжения, зави симостью от транспорта. Необходимо помнить , что наиболее важным компонентом урбосистемы является человек , который выступает как потребитель продуктов деятельности производства, и производитель этих продуктов. С целью разрешения сложившихся экологических проблем можно рекомендовать следующие мероприятия: - ограничение размеров и численности городов; - рациональное планирование и проектирование городов, выделение промышленной, жилой, коммунальной , внешнетранспортной и пригородной зон; - расширение зоны зеленых насаждений; - обезвреживание и утилизация отходов; - внедрение эффективных , современных методов очистки воды; - снижение вредного воздействия транспорта , разработка наиболее безопасного топлива . Замена одного вида транспорта на другой , например, автобус- троллейбусом или трамваем. - разработка и внедрение очистных сооружений на промышленных предприятиях. Проблема взаимоотношения человека и окружающей среды является одной из основных в биологии и медицине. В настоящее время накоплено достаточно информации, подтверждающей негативное влияний на организм человека вредных экологических факторов, которые вызывают экологически зависимые заболевания. В частности, факторами возникновения экологически зависимых заболеваний могут быть ксенобиотики, токсиканты и радионуклиды, которые находятся в окружающей среде и попадают в организм человека с воздухом, водой и пищевыми продуктами. Многие из них включаются в пищевые цепи, попадают в организм человека и оказывают токсическое действие. Например, ртуть, которая используется для протравливания семян, накапливалась в растениях, почве, попадала в воду, где аккумулировалась планктоном и накапливалась в организмах ракообразных и рыб. Чаще всего в организм человека ртуть поступает с рыбой, хотя отказ от рыбопродуктов не может служить гарантией ограничения поступления ртути. По другим звеньям пищевых цепей она может быть биодоступной человеку. Рыбная мука входит в рацион сельскохозяйственных животных, птиц, следовательно, через яйца и другие продукты животноводства, с сельскохозяйственными культурами, например, рисом, чаем она поступает в организм. В организм человека вместе с воздухом, водой и продуктами животноводства, мясом, молоком, овощами, фруктами, могут поступить и радионуклиды. Мутагенные факторы способствуют возникновению мутаций, которые проявляются в виде различных наследственных заболеваний, нарушения иммунной системы, онкологических заболеваний, уменьшения продолжительности жизни. Более подробная классификация мутаций предложена в методической разработке по теме “ Изменчивость человека”. Развитие онкологических заболеваний может быть вызвано действием канцерогенов. Канцероген- вещество, приводящее к развитию злокачественных опухолей. К канцерогенам относятся многие циклические углеводороды, формальдегид, асбест, ДДТ, бензол. азотокрасители, алкилирующие соединения, кадмий, мышьяк и др.. Они содержатся в загрязненном промышленными выбросами воздухе, в табачном дыме, каменноугольной смоле и саже , в некоторых продуктах питания и т.д. В таблице №3 приведены наиболее опасные отрасли промышленности и некоторые из используемых в них канцерогенов. Много веществ, обладающих токсичным и канцерогенным эффектом, содержится в дыме сигарет (таб. №2). Одной из основных тенденций в структуре современной патологии является аллергизация населения. Среди наиболее распространенных экзоаллергенов следует отметить микроорганизмы бактерии, вирусы, домашнюю пыль, шерсть животных, пыльцу растений, лекарственные препараты, например, антибиотики, различные химические вещества например, бензин, хлорамин, ртуть, никель, хром, скипидар, мышьяк, современные пищевые добавки, стабилизаторы, красители и многие другие. Аллергические заболевания могут проявиться в виде крапивницы, бронхиальной астмы, отека Квинке и т.д. Причиной аллергических состояний являются нарушения иммунной системы человека в следствии давления на нее новых веществ действие , которых на организм ранее не оказывалось. Многие экотоксиканты обладают иммунотоксическим действием. Снижение гуморального и клеточного иммунитета вызывают: хлор- и ртутьсодержащие пестициды, ПАУ, диоксин, сероуглерод, оксид углерода и т.д. Понижают неспецифическую резистентность организма: кадмий, берилий, фенол, аммиак, свинец, ртуть, формальдегид, хром, ванадий. Характерно, что радионуклиды и многие химические вещества обладают эмбриотоксическим эффектом, который проявляется в виде:
Эмбриотоксическое воздействие оказывает ртуть.............. Факторы окружающей среды оказывают влияние на физическое развитие детей и подростков. Комплексное воздействие окиси углерода, окислов азота, сернистого ангидрида , при увеличении их ПДК в 2 раза приводит к увеличению доли детей с повышенной массой тела в 6 раз. При дальнейшим увеличении их ПДК наблюдается ожирение. В экологически загрязненных районах , например, при высоком содержании стронция и плутония в почве дети имеют низкие показатели длины и массы тела . При избыточном содержании свинца в организме развивается энцефалопатия. У детей, родившихся от родителей, подвергшихся воздействию плутония, наблюдается задержка психомоторного развития. Таким образом в экологически отягощенных районах на смену акселерации приходит децелерация- замедление темпов роста и развития. Увеличивается доля детей с отставанием биологического возраста от паспортного . Развивается синдром дезадаптации , или синдром нездорового ребенка , характеризующегося головной болью, утомляемостью, вялостью, неопределенными болями в области живота. Экологические факторы влияют на биологические ритмы, осуществляющие важнейшие механизмы регуляции функции биологических систем. Для поддержания хорошего состояния здоровья и обеспечения максимума адаптационных возможностей организма должна происходить согласованность ( синхронизация) биоритмического статуса на клеточном, тканевом и органном уровнях .В организме человека более 300 функций и процессов связаны с циркадными ритмами. Использование электроосвящения, продлившего световой день приводит к дисинхронозам , хаотизации всех прежних биоритмов и выработка нового ритмического стереотипа . Причинами дисинхронозов могут стать стрессовые воздействия, влияние химических веществ, в частности лекарственных препаратов и многие другие факторы. Десинхронозы приводят к снижению адаптационных возможностей организма и возникновения заболеваний. Загрязнение атмосферного воздуха, продуктов питания , воды и почвы ксенобиотикам, химическими веществами ( пестицидами ,окислами углерода, серы и т.д.), биологическими веществами ( бактериями, грибами, вирусами) , приводит к развитию различных заболеваний. |