Экзамен по биологии. Общая биология 22 Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Дифференциация и интеграция в развитии Дифференциация – процесс изменений, обусловленных активностью определенных генов и приводящих к структурным и функциональным различиям клеток. В процессе дифференциации клетки одного исходного зачатка постепенно на протяжении нескольких клеточных циклов специализируются, т. е. приобретают химические, морфологические и функциональные особенности. Морфогенетические различия обнаруживаются в период гаструляции. Примером ранней дифференциации клеток является образование зародышевых листков. В эмбриональных зачатках содержится комплекс резервных — стволовых клеток, дифференцирующихся по определенному пути. Дифференциация клеток связана не со структурными изменениями ДНК хромосом, а лишь со стабильной регуляцией работы генетического аппарата клетки — блокированием одних и деблокированием других генов, специфичных для клеток данного типа. Интеграция – это объединение клеточных популяций в более сложные функционирующие системы - ткани, органы. При нарушении интеграции - дезинтеграция, что вызывается вирусами, бактериями, лучами Рентгена, ароматическими углеводородами, гормонами и другими факторами, ослабляются процессы самообновления, физиологическая регенерация. Биологическая система как бы выходит из-под контроля, нарушаются типичные процессы формообразования. Она становится "анархической", хаотичной, что может послужить причиной развития злокачественных опухолей и других патологий. Морфофункциональные и генетические различия, возникшие в процессе филогенеза, позволили клетки и неклеточные структуры объединить в так называемые гистологические ткани. Тканью называется исторически сложившаяся система клеток и неклеточных структур, характеризующаяся общим строением, функцией и происхождением. Исходя из общих морфологических, физиологических и генетических признаков принята классификация тканей, согласно которой различают четыре основных типа: эпителиальные ткани, соединительные, или опорно-трофические, ткани, мышечные ткани, нервная ткань. Существуют и другие классификации. В их основу положены только происхождение тканей, или эволюционный принцип, пли другие показатели. 41. Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа. Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Онтогенез — индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы до смерти организма. У многоклеточных животных в составе онтогенеза принято различать несколько фаз: Предзиготный период, или прогенез – это период образования и созревания тех половых клеток родителей, которые сформируют зиготу. Качество гамет, наличие в них мутантных генов оказывает существенное влияние на здоровье будущих потомков. Эмбриональный, или пренатальный, период начинается с момента образования зиготы и заканчивается рождением нового организма или выходом его из яйцевых оболочек. Эмбриогенез человека включает: герминативный, или начальный период – 1-я неделя после оплодотворения, идет дробление зиготы; o Яйца изолецитальные: желтка мало, он распределен в клетке равномерно. Дробление таких яиц полное равномерное синхронное (человек). o Яйца умеренно телолецитальные: умеренное содержание желтка на полюсе, который называется вегетативным. Полюс, где расположена цитоплазма с ядром, называется анимальным. Дробление полное неравномерное (земноводные). o Яйца резко телолецитальные: большое количество желтка расположено на вегетативном полюсе. Дробится зародышевый диск – небольшой участок цитоплазмы с ядром. Дробление называется дискоидальным (птицы). o Яйца центролецитальные: центр клетки занимает желток, цитоплазма образует периферический слой, в котором происходит дробление. Оно называется поверхностным (насекомые). Клетки, которые образуются при дроблении зиготы, называются бластомерами. зачатковый, или эмбриональный период – 2-3-я недели после оплодотворения, образуются бластула и гаструла, идет закладка зародышевых листков и осевых органов; Бластомеры располагаются по периферии в один слой и образуют бластулу – однослойный зародыш. Слой клеток называется бластодермой. Клетки бластодермы называются эмбриональными клетками. Полость бластулы получила название первичной полости, или бластоцеля. Стадию бластулы проходят зародыши всех типов животных. За стадией бластулы следует гаструляция – образование гаструлы –двухслойного зародыша. Слои клеток гаструлы получили название зародышевых листков. Выделяют 4 типа гаструляции. Инвагинация – впячивание. Вегетативный полюс бластулы впячивается внутрь, располагаясь под анимальным полюсом. Образуется двухслойный зародыш. Наружный листок получает название эктодермы, внутренний – энтодермы. Полость гаструлы называется гастроцелем, или первичной кишкой. Вход в кишку – первичный рот, или бластопор. Его края образуют верхнюю и нижнюю губы бластопора. У вторичноротых (иглокожие и хордовые) он становится анальным отверстием, а рот образуется на противоположном конце зародыша. Иммиграция – «выселение» части клеток в полость зародыша и образование из них второго слоя – энтодермы. Такой способ характерен для кишечнополостных. Эпиболия – обрастание (при телолецитальном типе яиц). Клетки анимального полюса делятся быстрее, чем клетки вегетативного полюса, которые становятся энтодермой. Деляминация – расщепление. Все клетки одного слоя зародыша делятся параллельно его поверхности и образуются два слоя – эктодерма и энтодерма. предплодный период – 4-8-я недели, формирование зачатков всех систем органов и плаценты; После образования зародышевых листков происходит закладка осевых органов, гистогенез – процесс образования тканей и органогенез – процесс образования органов. o Эктодерма дает начало наружным покровам, центральной нервной системе, начальному и конечному отделам пищеварительной трубки. o Из энтодермы образуются хорда, средний отдел пищеварительной трубки и дыхательная система. o Из мезодермы образуются костно-мышечная система, сердечно-сосудистая, мочеполовая система. плодный период – с 9-й недели эмбрион называется плодом; происходит рост плода и формирование у него органов и систем органов. Постэмбриональный, или постнатальный, период – от рождения организма или выхода из яйцевых оболочек и до смерти. Завершается морфогенез, наступает половое созревание, проходит репродукция и завершающий этап онтогенеза – старение и смерть. Различают два варианта постнатального развития организма: Прямое развитие – после рождения или выхода из яйцевых оболочек появляется особь, схожая по строение на взрослый организм, кроме размеров. Непрямое развитие – появившийся организм отличается по строение от взрослого организма. Такой организм называется личинкой, после которого следует метаморфоз, в результате которого изменяется строение и внешний вид личинки. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа. Генетическая информация (последовательность нуклеотидов ДНК), обеспечивает синтез и-РНК, белков- ферментов, которые обуславливают развитие признаков. Проявление действия гена зависит от других генов. Они могут влиять на данный ген, на белки-ферменты, кодируемые этим геном, на проявление признака. Данный ген может влиять на реализацию действия других генов. На реализацию действия гена влияют факторы среды, которые могут изменять структуру ДНК, и-РНК, белков-ферментов и фенотипических проявлений гена. 42. Роль наследственности и среды в онтогенезе. Критические периоды развития. Тератогенные факторы среды. Роль наследственности и среды в онтогенезе. Онтогенез протекает в конкретных условиях окружающей среды, и на любом его этапе организм наитеснейшим образом взаимосвязан со средой. Под средой понимают совокупность конкретных абиотических и биотических факторов (условий), в которых обитает данная особь (популяция, вид). Эти взаимосвязи организма и среды складываются и изменяются в процессе эволюции. Развитие каждого конкретного организма - это, по сути, формирование фенотипа (совокупности внешних и внутренних признаков), или реализация генотипа в конкретных условиях среды. Фенотип организма не только обусловлен генотипом, обеспечивающим материальную преемственность между поколениями, но и зависит от факторов внешней среды, в которой формируется и существует данный организм. В течение всего онтогенеза происходит взаимодействие между генотипом и факторами среды, которые в конечном счёте и детерминируют все биологические признаки данного организма. При этом обе эти группы факторов имеют одинаково важное значение, хотя для отдельных признаков доминирующей может выступать одна из двух групп факторов. Так, группы крови (фенотипический признак) имеют у человека исключительно генетическую природу: при любых условиях среды данный генотип проявляется одинаково и обусловливает строго определённую группу крови. С другой стороны, существуют признаки, обусловленные исключительно факторами среды. Например, количество эритроцитов в циркулирующей крови у людей с разнообразными генотипами прямо зависит от высоты местности проживания над уровнем моря: с увеличением высоты их число у всех возрастает. Тем не менее сама способность к изменению числа эритроцитов в зависимости от парциального давления кислорода в атмосферном воздухе обусловлена генетически. Однако подобные крайние случаи очень редки. В большинстве случаев различия особей определяются факторами обеих групп - наследственными и средовыми. Так, различия в росте обусловлены как генетически, так и конкретными средовыми факторами (климат, характер питания и т.п.). Значительными могут быть влияния абиотических факторов, или условий среды (атмосферное давление, излучение, температура, влажность, газовый состав, степень освещённости и др.). При снижении температуры с +20° до +15°С зародыши лягушки не могут развиваться дальше стадии нейрулы. Прекращение доступа кислорода к эмбриону аскариды приостанавливает его развитие. Такие реакции позволяют характеризовать подобные изменения внешней среды как неблагоприятные. К последним можно отнести также действие сильных доз облучения. Если неблагоприятные изменения будут сопутствовать многим поколениям, то может произойти отбор на повышение сопротивляемости этим факторам, при условии, что такие организмы из поколения в поколение не будут погибать. Если же взглянуть на данный вопрос с точки зрения генетики, то становится ясно, что в наследственной информации заложены не сами признаки, а так называемая норма реакции, суть которой заключается в том, на сколько определенный признак может изменяться в зависимости от условий среды. Другими словами, наследственность определяет не сам признак, а те границы, в которых его значение может меняться в зависимости от условий окружающей среды. Критические периоды развития – периоды наибольшей чувствительности зародыша к действию факторов окружающей среды. 1. Прогенез – развитие половых клеток; 2. Оплодотворение; 3. Имплантация (7-8 сутки эмбриогенеза); 4. Развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3-8 неделя развития); 5. Стадия усиленного роста головного мозга (15-20-я неделя); 6. Формирование основных функциональных систем организма и дифференцировка полового аппарата (20-24-я неделя); 7. Рождение; 8. Период новорождения (первые дни после рождения) – идет перестройка всех систем органов на новую среду обитания. 9. Период полового созревания (12-16 лет) - гормональная перестройка, поступление в кровь половых гормонов и формирование вторичных половых признаков. Тератогенные факторы среды. Тератогенные факторы среды – физические (радиация), химические (лекарства, алкоголь) и биологические (вирусы) агенты, вызывающие морфологические аномалии и пороки развития. Действие тератогенных факторов имеет пороговый характер, то есть для каждого тератогенного фактора существует определенная пороговая доза тератогенного действия. Чувствительность к тератогенному воздействию зависит от стадии эмбрионального развития: у человека на стадии бластоцисты воздействие неблагоприятных (в том числе тератогенных) факторов приводит к гибели части бластомеров (клеток бластоцисты): при повреждении большого числа бластомеров зародыш гибнет, при повреждении относительно небольшого количества бластомеров дальнейшее развитие не нарушается. Максимальная чувствительность к тератогенным факторам у эмбриона человека приходится на 18-60-е сутки развития, то есть период интенсивной клеточно-тканевой дифференциации и органогенеза. По окончании этого периода неблагоприятные воздействия обычно приводят не к порокам развития, а к недоразвитию или функциональной незрелости органов плода. В основном, чувствительность к тератогенным факторам повышается в критические периоды развития, что связано с активными процессами изменения строения организма. Изучением влияния тератогенных факторов среды на развитие организма занимается тератология. 43. Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез (щитовидной, гипофиза, половых) в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде. Постнатальный онтогенез и его периоды. Постнатальный онтогенез – это период развития организма с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до его смерти. Период новорождения (1-10 дней): сложный период перестройки всего организма, приспособление к новым условиям существования. Грудной период (11 дней – 12 месяцев): вскармливание ребенка молоком матери; интенсивный рост. Период раннего детства (1-3 года): ребенок учится ходить и говорить, знакомится с окружающим миром. Первый период детства (4-6 лет): ребенок всем интересуется и стремится все понять, осваивает элементарные трудовые навыки. Второй период детства (девочки 7-11 лет, мальчики 7-12 лет): замедляется рост, интенсивно развивается мышечная система. Подростковый период (девочки 12-15 лет, мальчики 13-16 лет): начинается половое созревание и повышается интенсивность роста. Юношеский возраст (девушки 16-20 лет, юноши 17-21 год): заканчивается половое созревание, рост и физическое развитие. Средний возраст, I период (женщины 21-35 лет, мужчины 22-35 лет): оптимальный период для деторождения. Средний возраст, II период (женщины 36-55 лет, мужчины 36-60 лет): период наиболее активной профессиональной деятельности; после 35 лет начинают проявляться первые признаки старения – изменяются некоторые биохимические реакции и физиологические функции. Пожилой возраст (женщины 56-75 лет, мужчины 61-75 лет): продолжают развиваться процессы старения, хотя большинство людей сохраняют профессиональную трудоспособность. Старческий возраст (76-90 лет): заметно выражены старческие изменения; некоторые люди и в этом возрасте сохраняют способность к творческому труду. Возраст долгожителей (свыше 90 лет): до этого возраста доживают чаще женщины. Роль эндокринных желез (щитовидной, гипофиза, половых) в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде. Эндокринные железы - железы внутренней секреции, органы животных и человека, не имеющие выводных протоков и выделяющие вырабатываемые ими вещества (гормоны) непосредственно в кровь или лимфу. К эндокринным железам относятся гипофиз, надпочечники, околощитовидные железы, половые железы (их внутрисекреторные элементы), щитовидная железа, островки поджелудочной железы. Эндокринными функциями обладают вилочковая железа и эпифиз. Во взаимодействии с нервной системой эндокринные железы регулируют все функции организма. Щитовидная железа вырабатывает тероидные гормоны, необходимые для поддержания нормального обмена веществ в организме. Они нужны для полноценного умственного и физического развития. Недостаток в детском возрасте приводит к нарушению роста, а во время беременности к недоразвитию головного мозга ребёнка. Также важное влияние оказывает на развитие половых систем мужчин и женщин и стимуляцию клеток иммунной системы. Гипофиз является самым главным органом эндокринной системы. Состоит из трех долей: передней, средней и задней. Передняя доля выделяет гормоны, отвечающие за рост и размножение, углеводный, белковый и жировой обмен. Например, гормон соматотропин, вырабатываемый передней долей, играет первостепенную роль на рост организма. Промежуточная доля выделяет гормон меланоцит, отвечающий за синтез и секрецию меланинов, то есть влияющий на цвет кожи. Задняя доля гипофиза вырабатывает такие гормоны, как вазопрессин, регулирующий водный обмен и артериальное давление, а также окситоцин, отвечающий за эмоциональную привязанность между людьми и связи между ними. Половые железы (у мужчин – семенники, у женщин – яичники) – секретируют половые гормоны (андрогены, эстрогены), обеспечивающие развитие и функционирование имеющих признаки биологического пола живых организмов по мужскому или женскому типу, что полностью проявляется лишь с наступлением половой зрелости. 44. Биологические и социальные аспекты старения и смерти. Генетические, молекулярные, клеточные и системные механизмы старения. Проблема долголетия. Понятие о геронтологии и гериатрии. Биологические и социальные аспекты старения и смерти. Социальный статус каждой возрастной группы и её влияние в обществе тесно связаны с экономической продуктивностью этой группы. В аграрных обществах пожилые люди имеют высокий статус и являются объектом внимания. Их жизненный опыт и знания высоко ценятся, особенно в дописьменных обществах, где знания передаются устно. Потребность в их знаниях позволяет пожилым людям продолжать быть продуктивными членами общества. В обществах с высоким уровнем индустриализации и урбанизации статус пожилых людей заметно изменился, уменьшив значение пожилых людей, а в некоторых случаях даже достигнув негативного отношения к старым людям. Физическая неспособность пожилых людей трудиться имеет относительно небольшую роль, а за потерю значения отвечает несколько иных факторов. Среди них наибольшую роль играет постоянное введение новых технологий, которые требуют непрерывного образования и тренировки, которые в меньшей мере доступны старым людям. Меньшую роль играет большое число всё ещё достаточно крепких старых работников, которые ограничивают возможности трудоустройства новому поколению и уменьшение количества людей, которые работают на себя, что могло бы дать старым людям возможность постепенного снижения количества работы. В связи с общим повышением уровня образования, опыт старых людей, наоборот, играет всё меньшую роль. Хотя в некоторых областях старые люди всё ещё сохраняют высокую активность, например, в политике, в общем случае всё чаще пожилые люди уходят на пенсию с окончанием наиболее продуктивного периода жизни, что приводит к проблемам психологической адаптации к новым условиям. В первую очередь проблемы появляются в связи с уменьшением влияния старых людей, чувства собственной невостребованности и наличия значительного количества свободного времени. Кроме того, для большого количества людей в старости становятся острее финансовые проблемы, хотя во многих случаях эти проблемы ложатся на общество. В связи с наличием свободного времени, семейные взаимоотношения в большей мере стремятся быть центром внимания пожилых людей. Тем не менее, в связи с изменениями в семейной структуре в развитых странах, большие семьи разделились и пожилые люди всё чаше не живут рядом со своими детьми и другими родственниками. Из-за этого перед обществами становится проблема большей приспособляемости пожилых людей к независимому существованию. Важным фактором в социологии старения является сексуальная и репродуктивная активность. В развитых странах мужчины продолжают становиться отцами даже в возрасте 65 лет и старше. Для пожилых людей характерно сопротивление изменениям, хотя в большей мере это поясняется не неспособностью к приспосабливаемости, а увеличением толерантности. В помощь приспосабливаемости пожилых людей к новым условиям разрабатываются специальные учебные программы, рассчитанные на эту категорию людей. Биологические аспекты старения и смерти заключаются в ограниченной способности клеток делиться, что означает ограниченность жизни. После наступления определенного возраста, интенсивность деления клеток падает, и человек начинает стареть, во время которого изменяется его поведение, биоритмы и т.д. Конечной стадией старения является смерть. |