коллоквиум 1. Индивидуальное развитиереализация наследственной информации в онтогенезе
 Скачать 112.52 Kb.
|
|
Вопрос 1: Индивидуальное развитие-реализация наследственной информации в онтогенезе. Онтогенез – полный цикл индивидуального развития каждой особи, в основе которого лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды; начинается образованием зиготы и заканчивается смертью. Из двух изолированных бластомеров может развиваться полноценный организм. На этой стадии они тотипотентны (равнонаследственны). При дальнейшем развитии зародышевые клетки на стадии бластулы начинают терять тотипотентность. Начинается дифференцировка (формирование разнообразных структур и частей тела из относительно однородного материала зародыша). Но не смотря на потерю тотипотентности и дифференцировку, клетки полностью сохраняют генетическую информацию. Любая соматическая клетка представляет собой интегрированную часть в организме, выполняет узко специализированные функции, но в то же время несет в себе генотип целого организма. Цитоплазматические факторы белковой природы в ядро и определяют характер считываемой информации. Следовательно, развитие эмбриональных закладок детерминировано. В процессе развития клеточная специализация возникает как результат дифференциальной активности генов, связанной со сложными ядерно-цитоплазматическими отношениями. Эти взаимоотношения в процессе развития усложняются далее. Вопрос 1.2: Жизненный цикл развития как отображение эволюции. Жизненный цикл есть результат генетической программы, выработанной в ходе длительного процесса эволюционного развития. 1) Оплодотворение (зигота – одноклеточный организм). 2) Эмбриональное развитие (бластула – колониальные простейшие, гаструла – простейшее многоклеточное, плод – полноценное многоклеточное). 3) Рождение (позвоночные). 4) Постэмбриональное развитие (млекопитающие). 5) Старение. 6) Смерть. Вопрос 2: Теории происхождения многоклеточных (Э.Геккеля и И.И.Мечникова). Теория Э.Геккеля (1884): В построении своей гипотезы он исходил из эмбриологических исследований, проведенных к тому времени А.О.Ковалевским и другими зоологами преимущественно на ланцетнике и ряде позвоночных. Опираясь и биогенетический закон, Геккель считал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. По его представлениям, стадия зиготы соответствует одноклеточным предкам, стадия бластулы - шарообразной – колонии жгутиковых. Далее по этой гипотезе произошло впячивание одной из сторон шарообразной колонии и образовался двухслойный организм, названный Геккелем гастреей, а гипотеза Геккеля получила название теории гастреи. Эта теория сыграла большую роль в истории науки, так как способствовала утверждению монофилитических представлений о происхождении многоклеточных. Теория И.И. Мечникова (1886): По его представлениям у гипотетического предка многоклеточных – шарообразной колонии жгутиковых – клетки, захватывавшие пищевые частички, временно теряли жгутики и перемещались внутрь колонии. Затем они могли вновь возвращаться на поверхность и восстанавливать жгутик. Постепенно в шарообразной колонии произошло разделение функции между сочленами колонии. Для успешного захвата пищи необходимо активное движение, что привело к поляризации организма. Передние клетки приобретали специализацию в отношении движения, а задние в отношении питания. Возникшее затруднение передачи пищи от задних клеток к передним повлекло за собой иммиграцию фагоцитобластов в полость тела. Этот гипотетический организм схож с личинкой многих губок и кишечнополостных. Первоначально Мечников назвал его перенхимеллой. Затем в связи с тем, что внутренний слой у гипотетического организма формируется из фагоцитобластов, он назвал его фагоцителлой. Данная теория получила название теории фагоцителлы. Вопрос 3: Биогенетический закон Геккеля – Мюллера и его применение в построении концепций происхождения многоклеточных. Независимо друг от друга Геккель и Мюллер сформулировали биогенетический закон. ОНТОГЕНЕЗ ЕСТЬ КРАТКОЕ ПОВТОРЕНИЕ ФИЛОГЕНЕЗА. В онтогенезе Геккель различал палингенезы и ценогенезы. Палингенез – признаки зародыша, повторяющие признаки предков (хорда, хрящевой первичный череп, жаберные дуги, первичные почки, первичное однокамерное сердце). Но их образовании может сдвигаться во времени – гетерохронии, и в пространстве – гетеротопии. Ценогенезы – приспособительные образования у зародыша, не сохраняющиеся во взрослом состоянии. Он указал, что ценогенезы влияют на палингенезы, искажают их. Он считал, что из-за ценогенезов рекапитуляция происходит не полностью. Он отталкивался от этой теории когда создавал теорию гастреи. Дальнейшие исследования показали, что биогенетический закон справедлив лишь в общих чертах. Нет ни одной стадии развития, на которой зародыш повторял бы строение своих предков. Установлено так же, что в онтогенезе повторяется строение не взрослых стадий предков, а эмбрионов. Вопрос 4: Гипотеза пангенезиса. Преформизм и эпигенез. Современные представления о молекулярно-генетических механизмах онтогенеза. Теория информации. В основе преформизма лежали метафизические представления о том, что в онтогенезе никакого развития не происходит, а происходит только развертывание и количественное увеличение уже заранее предшествующих частей организма. Они делились на овистов (зародыш находится в яйцеклетке; Мальпиги, Гамлер) и анималькулистов (зародыш находится в сперматозоиде; Левенгук). Согласно взглядам эпигенеза, организм развивается из бесструктурной, гомогенной массы. Впоследствии в зародыше происходили новообразования. Представителем был К.Бер – в процессе развития зародыш претерпевает преобразования (от простого к сложному). Взгляды эпигенистов не учитывали , что каждое поколение исторически связано с предыдущим, отрицали преемственность между поколениями. Механизмы онтогенеза: 1) Деление клетки митозом с регуляцией его темпа. 2) Миграция клеток (важна для осуществления нормальной архитектоники) – начинается со стадии гаструлы. Миграция группами, отдельно, таксис. Нарушение миграции приводит к гетеротопиям (ненормальная локализация тканей и органов). Регулируется генетическим контролем и неклеточным контактом. 3) Избирательная сортировка клеток. Обусловлена генетически (избирательная активность генов). 4) Селективная гибель клеток. Апоптоз и резорбция рудиментарных генов. Регулируется генетически и межклеточными контактами. 5) Специализация клеток (гистогенез). Изменяет форму, строение мембраны, набор органоидов клетки. Регулируется избирательной экспрессией генов, дифференцированным сплайсингом, инактивацией хромосом и генов, политенизация и амплификация ДНК. 6) Эмбриональная индукция (гетеро- и гомогенная; опыты Спермана, 1924). Влияние «организационного центра» на развитие компетентных клеток и тканей до достижения независимого развития. Регулируется специфическими и неспецифическими химическими индукторами. 7) Генетический контроль развития – роль сегрегационных мутаций, дизрупция частей тела, гены материнского дефекта, отсутствие рецептора тестостерона. Регулируется альтернативным сплайсингом. Теория информации: 1) Все живое развивается из яйца. 2) Клетка (зигота) – генетическая система, в которой закодирована информация о биологической эволюции, с другой стороны – погрешность структуры и функционального развития. 3) В должном месте, в должное время, возникает «должное». С позиции теории информации (Пригожин, Рубнер) в живой системе, в процессе ее развития, энтропия уменьшается. Пангенезис – развитие из генов отдельных органов. Пангенезис (от пан... и генезис), умозрительная гипотеза наследственности и развития. Гиппократ (5—4 в. дон. э.) объяснял детальное сходство детей с родителями тем, что у животных и человека «семя отделяется из всего тела». Близкие воззрения развивали Дж. Борелли (17 в.), Ж. Бюффон (18 в.). В 19 в. идею П. выдвинул Ч. Дарвин, сформулировав «временную гипотезу П.» (1868). Стремясь охватить единой теорией явления индивидуального развития, изменчивости, наследственности и филогенетического развития, Дарвин предположил, что от всех частей организма отделяются субмикроскопические зародыши — геммулы, перемещающиеся по циркуляторным системам в половые клетки и обеспечивающие развитие у потомков признаков, сходных с родительскими, в том числе и вновь приобретённых. Вопрос 6: Организм как саморегулирующаяся система. Гомеостаз, гомеорез, гомеоклаз. Гипотеза эргон/хронона. Хроногенетика. Концепция волчка и онтогенез. Здоровье и болезнь в свете дефиниций гомеостаз, биоритмы, адаптация, биологический возраст. Гипотеза эргон/хронон. Luigi Gedda: «Ген имеет не только способность самокопироваться (ergon), но и способен к этому в определенное время и конечное число раз (chronon)». Здоровье – система биоритмов, находящаяся в гармонии, взаимной синхронизации между собой и условиями внешней среды. Биологический возраст – объективное состояние организма комплексно оцененное по уровню надежности клеток и тканей и систем. Гомеостаз – сложившаяся в ходе эволюции уравновешенная и сбалансированная система организма, направленная на поддержание относительного постоянства внутренней среды. Гомеоклаз – гомеостаз стареющих организмов. Гомеорез – поддержание постоянства в развивающихся системах. Хроногенетика – специальная область исследований, направленная на изучение закономерности развертывания генетической программы во времени. Адаптация (позднелат. adaptatio — прилаживание, приспособление, от лат. adapto — приспособляю), процесс приспособления строения и функций организмов (особей, популяций, видов) и их органов к условиям среды. Вместе с тем любая А. есть и результат, т. е. конкретный исторический этап приспособительного процесса — адаптациогенеза, протекающего в определённых местообитаниях (биотопах) и отвечающих им комплексах видов животных и растений (биоценозах). Человеческий организм представляет собой полностью саморегулирующуюся систему, которая ориентирована на восстановление нарушенных функций и поддержании продолжительности жизни. В 1980 Губиным Г.Д. была выдвинута концепция, согласно которой циркадианная организация живой системы, все амплитудно-фазовые отношения испытывают изменение в онтогенезе. Весь организм представляется с точки зрения концепции волчка в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами с последующим, на более поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов спирали, а так же идущими процессами сдвига акрофаз. Вопрос 8: Средняя и видовая продолжительность жизни человека. Понятие о геронтологии и гериатрии. Проблемы долголетия. Особенности биоритмов в старческом возрасте. Средняя продолжительность жизни – статистический показатель, сильно зависящий от детской смертности. Существенно варьирует от эпохи к эпохе, от страны к стране, от инфекционной заболеваемости, эпидемий, от половой принадлежности, социальных условий и т.д. Видовая продолжительность жизни – биологический показатель, указывающий сколько способен прожить индивид данного вида при благоприятных условиях. У человека значение этого показателя 120-130 лет. Геронтология (от греч. geron, родительный падеж gerontos— старик и ...логия) - раздел медико-биологической науки, изучающий явления старения живых организмов начиная от молекулярного и клеточного уровня заканчивая целостным организмом, в том числе и человека. Гериатрия — учение об особенностях развития, течения, лечения и предупреждения заболеваний у людей старческого возраста. Проблема долголетия всегда занимала умы исследователей, но в ХХ века она приобрела особое значение в связи с глубокими демографическими сдвигами в структуре населения: во всех развитых странах происходит возрастание контингента пожилых людей. Попытки продления жизни предпринимались уже давно. Но продолжаются и по сей день. Возможно, что дальнейшая разработка какие-либо результаты. Теории старения: эндокринная ( Г. Штейнах), питание, сдерживающее рост( Мак-Кей 1953, В.Н. Никитин 1974), недостаточность восстановительных процессов (И.А. Аршавский 1972), нормализация функций иммунной системы, свободно-радикальная теория, нормализация работы нервной системы (А.В. Ачурин 1958). Особенности биоритмов в старческом возрасте: поступательное угасание амплитуд, низкий уровень надежности хроноструктуры, измененная структура хронодезмов. Вопрос 9: Календарный и биологический возраст. Методы определения биологического возраста. Хронобиологические представления о маркерах биологического возраста. Биологический возраст – объективное состояние организма комплексно оцененное по уровню надежности клеток и тканей и систем. Календарный возраст показывает сколько лет прожил человек. От даты рождения до даты исследования. Для определения биологического возраста используют систему различных тестов: 1) Артериальное давление 2) Холестерин крови 3) Аккомодация глаз 4) Жизненная емкость легких 5) Мышечная сила 6) Показатель остеопороза пястных костей. 7) метод определения биологического возраста по физической работоспособности, 8) метод определения биологического возраста по умственной работоспособности, 9) метод определения биологического возраста по физической и умственной работоспособности, 10) метод определения биологического возраста по биоэлектрической активности головного мозга. Анализ хронодезмов показателей гомеостатических систем открывает путь к хронобиологическому способу определению возрастной периодизации онтогенеза, особенно, к определению биологического возраста. Скорость угасания амплитуды циркадианных ритмов и изменения их внутренних акрофаз так же могут служить мерой биологического возраста. Вопрос 9 и 10: Роль наследственности и среды в онтогенезе. Близнецовый метод генетики. Его роль в понимании проблем медицины. Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез. Гипофиз, эпифиз, мелатонин. Сущность старения. Генетические, клеточные и системные механизмы старения. Теории старения. В генетическом аппарате организма сливается информация двух особей. Наследственность играет большую роль в развитии признаков организма. Так как он наследует признаки как отца, так и матери. То есть образуется организм с новым генетическим аппаратом, но с частично унаследованными признаками родителей. Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующемся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион. Близнецовый метод был введен Ф. Гальтоном. Он разделил близнецов на однояйцовых (монозиготных) и двуяйцовые (дизиготных).Близнецовый метод используется для определения степени влияния среды и наследственности на развитие какого-либо признака. На основании близнецового метода была установлена генетическая предрасположенность к различным болезням. Этим же методом показано, что и продолжительность жизни а определенной мере определяется наследственностью. Периодизация постнатального онтогенеза (сложный поэтапный процесс, в ходе которого происходят коренные преобразования уровня информации, направленные изменения энтропии, энергообразования и ее использования (метаболизма)): 1) Новорожденный 1-10 дней 2) Грудной 10 дней-1 год 3) Раннее детство 1-3 года 4) Первое детство 4-7 лет 5) Второе детство 8-12 лет (м), 8-11 лет (ж) 6) Подростковый 13-16 лет (м), 12-15 лет (ж) 7) Юношеский 17-21 лет (м), 16-20 лет (ж) 8) Первый зрелый 22-35 лет (м), 21-35 лет (ж) 9) Второй зрелый 36-60 лет (м), 36-55 (ж) 10) Пожилой 61-74 лет (м), 56-74 (ж) 11) Старческий 75-90лет 12) Долгожители 90 и более лет Постэмбриональный онтогенез: 1) Дорепродуктивный период – рост, развитие, половое созревание. 2) Репродуктивный период – активация функций взрослого организма, размножение. 3) Пострепродуктивный период - старение, постепенное нарушение процессов жизнедеятельности. Эндокринные железы играют большую роль в развитии организма. При недостаточной функции щитовидной железы, если она проявляется в детском возрасте, развивается заболевание кретинизм, характеризующиеся психической отсталостью, задержкой роста и полового развития, нарушение пропорций тела. Гипофиз. В нем находится гормон, стимулирующий рост, соматотропный гормон. При пониженной функции в детском возрасте развивается карликовость (нанизм), при повышенной – гигантизм. При выделении гормона в зрелом возрасте происходит патологический рост отдельных органов. Наблюдается разрастание костей кисти, стопы, лица (акромегалия). Эпифиз. Рост трубчатых костей в длину происходит до тех пор, пока между эпифизом и диафизом сохраняются прослойки хрящевой ткани, когда на их месте появляется костная ткань, рост в длину прекращается. Мелатонин. Координирует фазовые взаимодействия ритмов таким образом, что однонаправленные действуют в унисон, а разнонаправленные – несовместимы. Доносит до всех клеток организма о времени дня и световой фазе солнечного дня. Разрушается на свету. Вырабатывается в темноте. Старение – процесс закономерного возникновения возрастных изменений, которые начинаются задолго до старости и постепенно приводят к сокращению приспособительных функциональных возможностей организма. Клеточные механизмы старения: 1) Уменьшается содержание воды в цитоплазме 2) Снижается электрический потенциал 3) Снижается содержание в цитоплазме АТФ 4) Изменяется структура эндоплазматической сети. Генетические механизмы старения: 1) Снижается интенсивность синтеза ДНК и РНК 2) Возникают ошибки при считывании информации, вследствие чего нарушается синтез белка 3) Накапливаются свободные радикалы в цитоплазме 4) Усиливается процесс возникновения хромосомных аберраций в некоторых соматических клетках. Системные механизмы старения: 1) Гетерохронность – разное начало проявления старения в разных тканях и органах. 2) Гетеротопность – неодинаковое проявление изменений в разных структурах. 3) Гетерокатефтентность – разнонаправленность процессов старения. Теории старения: 1) И.И. Мечников. Старение – интоксикация шлаками. Начинается с ЖКТ. Ортобиоз. Пропаганда кисломолочных продуктов. 2) И.П. Павлов. Благотворная роль полноценного сна и отдыха ЦНС (охранительное торможение) и пагубное влияние длительных стрессов. 3) А.А. Богомолец. Старение – нарушение регулирующей функции соединительной ткани. Начинается с мезодермы. Роль «перекрестных сшивок» (утрата функции, потеря эластичности) 4) И. Пригожин, Sacher, 1967, Bortz, 1986. Старение – уступка энтропии (термодинамическая теория). 5) В.М. Дильман. Старость – болезнь и ее надлежит лечить (нервно-эндокринная или элевационная теория). Причина – возрастание порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. 6) В.В. Фролькис. Старость – борьба, а нормы нет (адаптационно-регуляторная теория, 1960). В ответ на старость запускается механизм антистарения «витаукт» «auctum» - увеличивать. Появляются новые белки. 7) Л. Хейфлик (1961). Старение - генетическая программа и обусловлена лимитом клеточных делений (50+-10). 8) А.М. Оловников (1971). В старении повинна линейная форма хромосом, а не кольцевая как у бактерий (клетка не способна делится бесконечно – теломеры не копируются при редупликации, кольцевая недорепликация). Генетические теории старения: во всем виноваты гены старения, запускающие этот комплексный механизм. Открыты гены, изменения которых существенно продлевают жизнь. Мутационные теории: теория ошибок(Szillard, 1959), свободно-радикальная теория(Harman, 1956). Старение – накопление ошибок и результат действия радикалов (АФК), повреждения ДНК и РНК(Л.Поллинк о пользе антиоксидантов), теория апоптоза(В.П. Скулачев). Энергетическая (митохондриальная) и синтетические теории: старение – прогрессирующий дефицит энергии (вследствие накоплений повреждений ДНК митохондрий из-за совокупности всех причин. Вопрос 13: Клиническая и биологическая смерть. Реанимация. «Живая система » и ее главные критерии. У высших многоклеточных организмов смерть – не одномоментное событие. В этом процессе различают 2 этапа: 1) Клиническая смерть. Прекращение важнейших жизненных функций: потеря сознания, отсутствие сердцебиения и дыхания. Однако большинство клеток и органов живы. 2) Биологическая смерть. Прекращение самообновления, химические процессы становятся неупорядоченными, в клетках происходит аутолиз и разложение. Эти процессы происходят с неодинаковой скоростью в различных органах. Скорость определяется степенью чувствительности тканей к нарушению снабжения их кислородом. Реанимация, т.е. возвращение к жизни из состояния клинической смерти. Из этого состояния вернуть можно лишь тогда, когда не повреждены жизненно важные органы. Реанимация (от . и лат. animatio — оживление), совокупность мероприятий по оживлению человека, находящегося в состоянии клинической смерти , восстановлению внезапно утраченных или нарушенных в результате несчастных случаев, заболеваний и осложнений функций жизненно важных органов. Живая система – открытая термодинамическая система, непрерывно обменивающаяся с окружающей средой информацией, энергией и веществом. Критерии живой системы: 1) Дискретность и целостность 2) Открытость 3) Раздражимость 4) Саморегуляция 5) Адаптация 6) Репродукция (размножение) 7) Обмен веществ 8) Наследственность 9) Эволюционное, историческое развитие. Вопрос 16: Закон Гомперца-Мейкема и его сущность. Проблема продолжительности жизни. В 1825 году была создана первая математическая модель старения (Б.Гомперц). Смертность Гомперц рассматривал как величину, обратную жизнеспособности – «способности противостоять всей совокупности разрушительных процессов». Он предложил, что во времени жизнеспособность снижается пропорционально ей самой в каждый момент, что для смертности соответствует экспоненциальному нарастанию с возрастом. У. Мейкем дополнил формулу Гомперца – добавил коэффициент, представляющий независимый от возраста компонент смертности, имеющий эколого-социальную природу и выражено меняющийся в истории человечества. M(t)=A + R₀exp(at) M(t) – интенсивность (вероятность) смертности в возрасте t. A – фоновая компонента Мейкема. R₀exp(at) – возрастная экспонента компонента. Анализируя среднюю продолжительность жизни человека, можно видеть, что эта величина непостоянная. Статистически установлено, что средняя продолжительность жизни женщин выше, чем у мужчин. Потенциальная возможность долголетия проявляется неодинаково в различных условиях среды. Необходимое условие долголетия – отсутствие генетических факторов, вызывающих какое-либо наследственное заболевание или ухудшение жизнеспособности организма. Вопрос 20: Факторы, определяющие здоровье. Как вы понимаете тезис философа Сенеки: «Лучший способ продлить жизнь – это не укоротить ее». Факторы: 1) Качество условий жизни 2) Качество образа жизни 3) Качество наследственности человека 4) Качество медицины. Я понимаю так, что не нужно вредить своему здоровью. От природы человеку дан огромный потенциал, но он нарушает, портит его неправильным образом жизни и другими неблагоприятными факторами. Нужно стараться уберечь, то что нам дала природа, и тогда, возможно, мы будем жить значительно дольше. Вопрос 15: Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов. Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули в 1961 году гипотезу оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы. Один из них - структурный ген, содержит информацию о расположении аминокислот в молекуле белка фермента, другие выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов – гены – регуляторы. Структурные гены располагаются рядом и образуют блок – оперон. Они программируют синтез ферментов. Кроме того в оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционирует одновременно, поэтому ферменты одной цепи реакции либо синтезируются все, либо не синтезируется ни один из них. В самом начале структуры оперона находится ген – оператор, который включает и выключает структурные гены. Оператор контролирует ген – регулятор. Ген-регулятор кодирует синтез белка-репрессора. Репрессор в активной форме блокирует транскрипцию, считывание генетической информации прекращается и весь оперон выключается. До тех пор, пока репрессор связан с геном-оператором, оперон находится в выключенном состоянии. При переходе в неактивную форму ген-оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим процессом синтеза ферментов. Оперонная система представляет собой один из механизмов регуляции синтеза белка. Дифференцировка клеток и избирательная активность генов. До стадии бластулы все клетки тотипотентны – стволовые. Со временем тотипотентность снижается и появляются полипотентные (способны превращаться только в определенную ткань). У взрослых особей также сохраняется часть стволовых клеток. В ядрах дифференцированных клеток большинство генов находится в репрессивном состоянии, число же активно работающих генов различно в различных тканях и органах на разных стадиях развития. У эукариот существует путь регулирования генной активности – одновременное групповое подавление активности генов в целой хромосоме или ее большем участке. Это осуществляется белками-гистонами. Вопрос 1564: Механизм онтогенеза на клеточном уровне. Морфогенез. Морфогенез – возникновение и развитие органов, частей тела организмов как в онтогенезе, так и в филогенезе. Изучение особенностей морфологии на разных этапах онтогенеза в целях управления развитием организмов составляет основную задачу биологии развития, а также генетики, молекулярной биологии, эволюционной физиологии и др. и связано с изучением закономерностей наследственности. Экспрессия гена – степень выраженности гена при реализации в различных условиях среды. Синтез белка происходит избирательно. В построении белка, необходимого для данных условий среды, участвуют определенные аминокислоты. Информация о создании цепи находится в ДНК, а ДНК соответственно в генах. Молекулярно-генетический уровень митоза – происходит реализация молекул ДНК с помощью хромосом, синтез белка, РНК и других высокомолекулярных соединений. Клеточный уровень митоза – происходит равномерное распределение генетической информации, так как две дочерние клетки образуются из одного ядра. Дифференцировка клеток и избирательная активность генов. До стадии бластулы все клетки тотипотентны – стволовые. Со временем тотипотентность снижается и появляются полипотентные (способны превращаться только в определенную ткань). У взрослых особей также сохраняется часть стволовых клеток. В ядрах дифференцированных клеток большинство генов находится в репрессивном состоянии, число же активно работающих генов различно в различных тканях и органах на разных стадиях развития. У эукариот существует путь регулирования генной активности – одновременное групповое подавление активности генов в целой хромосоме или ее большем участке. Это осуществляется белками-гистонами. Вопрос 11: Избирательная активность гена в развитии: роль цитоплазматических факторов яйцеклетки, контактных взаимодействий клеток, межтканевых взаимодействий, гормональных влияний. Рецепторы клеточных мембран и их роль в экспрессии генов. Проблема клонирования животных и человека. Биоэтика. Уже в яйцеклетке можно обнаружить неравномерное распределение наследственной информации. Цитоплазматические факторы белковой природы проникают в ядро и определяют характер считываемой информации. В процессе развития клеточная специализация возникает как результат дифференциальной активности генов, связанной со сложными ядерно-цитоплазматическими отношениями. Взаимодействие между собой отличающихся друг от друга клеток является основой, на которой возникает дифференциальная активность генов на тканевом уровне и приводит к формированию органов. Части зародыша, из которых формируются одни органы, будучи пересаженными на новое место, дают начало другим органам, т.е. тем, которые должны образоваться на данном месте. Такое развитие получило название зависимой дифференцировки. Дифференцировке тканей и образованию органов предшествует также синтез гормонов и определенных белков, характерных для данных морфологических структур. Именно они га данном этапе развития определяют направление морфогенеза. Наружная или плазматическая мембрана ограничивает клетку от окружающей среды и благодаря наличию молекул-рецепторов обеспечивает целесообразные реакции клетки на изменения в окружающей среде. Молекулы-рецепторы по своей природе белки. Мембрана принимает участи е в рецепции и передаче сигналов. Рецепторы часто служат точкой приложения действия гормонов, биологически активных веществ, через рецепторы происходит включение и выключение генов. Проблемы клонирования: 1) Ядро соматической клетки генетически не тождественно ядру яйцеклетки, как результат 4% всех генов клонированной особи не имеют нормальной регуляции. Репрограмирование остальных малоэффективно. 2) Во всякой клетке происходят спонтанные и редуцированные мутации. 3) Процедура переноса ядра далека от идеала и не учитывает роль цитоплазматических факторов, прежде всего митохондриальных. 4) Жизнеспособность клонов очень низкая. 5) Для создания точной копии человека необходимо создать психо-личностные уникальные свойства. Биоэтика – наука о нравственной стороне деятельности человека в медицине и биологии. Вопрос 13*: Онтогенез, второй закон термодинамики и энтропия. Онтогенез – последовательные изменения структурно-функциональной организации, основанные на генетических процессах. Энтропия – функция состояния, изменение которой равно теплоте подведенной или отданной системой в обратимом процессе деленной на температуру , при которой осуществлялся процесс. Второй закон термодинамики для закрытых систем. Энтропия возрастает – система стремится самопроизвольно перейти из менее вероятного в более вероятное состояние. Организм же является открытой системой. В процессе онтогенеза происходит упорядочивание организма, а следовательно уменьшение энтропии. Реализация принципа системности в онтогенезе. Целостность онтогенеза. Ассимиляция и диссимиляция – их сущность. Различия на разных этапах онтогенеза. Организм развивается как целостная система в единстве с условиями среды. В его развитие можно выделить 3 фактора детерминирующих развитие: 1) Генетические. Запрограммированы в ядре. В любой клетке большинство генов репрессировано и только часть из них депрессируется. Условно гены можно разделить на 3 группы: функционирующие во всех клетках (гены, кодирующие структуры, общие для всех клеток), функционирующие в тканях одного вида, специфичные для каждого вида клеток, обеспечивающие их морфологию и функции. 2) Взаимодействие частей зародыша. Начинается с того, что возникают различные виды клеток за счет неоднородности цитоплазмы в яйцеклетке. От этого зависит дальнейшая дифференцировка. Дальнейшее усложнение в строении и формировании частей тела достигается благодаря взаимодействию между клетками. Онтогенез на этом этапе развития направляется взаимодействием между частями организма, также влияющими на реализацию генотипа в различных частях зародыша. 3) Внешние для зародыша. Могут быть различные факторы физической и химической природы . Н-р: изменение температуры, действие лучистой энергии. Даже кратковременное их действие имеет существенное значение в формировании организма. Диссимиляция – энергетический обмен. Распад, расщепление органического вещества. Органические вещества, составляющие основу живой материи отличаются от неорганических сложным строением и большим запасом энергии. Идет с выделением энергии. Ассимиляция – пластический обмен. Образование сложных веществ из более простых. Идет с затратой энергии. |