Экзамен по биологии. Общая биология 22 Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Проявление регенерационной способности в филогенезе. Хорошими репаративными способностями обладают те виды, особи которых часто повреждались в ходе эволюции. Примеры: Дождевые черви служат кормом для птиц, поэтому их жизнь сопряжена с постоянным травмированием тела. В таких условиях могли выжить лишь те виды, у которых по наследству закрепилась способность восстанавливать недостающую часть тела. У зайца-русака кожа на спине значительно лучше регенерирует, чем на животе. Это объясняется тем, что особи данного вида постоянно подвергались нападению на них хищных птиц, которые повреждают чаще всего кожные покровы спины. У норовых грызунов наоборот – кожа на животе лучше регенерирует, чем на спине, так как при ползании чаще повреждается кожа живота. Морская голотурия (тип Иглокожие), спасаясь при преследовании, может выбрасывать свой кишечник, который через некоторое время восстановится. Однако, более сложно устроенные организмы обладают меньшей степенью регенерации, так как ткани сильно дифференцирированы и клетки таких тканей не могут делиться (нервные клетки), или не могут делиться достаточно быстро, чтобы восстановить целостность органа до наступления смерти (большие травмы). Соматический эмбриогенез. Соматический эмбриогенез – развитие нового организма из отдельных соматических клеток или их комплексов. Соматический эмбриогенез близко соприкасается с вегетативным размножением. Еще Дарвин говорил о большом сходстве этих явлений. Оба они подчиняются одной закономерности: чем проще организация тех или иных организмов, тем чаще у них встречается бесполое размножение и тем легче у них получить экспериментально соматический эмбриогенез. Организация растений проще, чем животных, поэтому как вегетативное размножение, так и соматический эмбриогенез у них более широко распространены. При вспашке поля корни осота и других сорняков оказываются разорванными, но каждый отрезок корня способен дать целое растение. Ветка ивы, посаженная во влажную почву, вырастает в новое дерево. Этой особенностью растений широко пользуются в садоводстве, лесоводстве, декоративном разведении деревьев и т. д. У бегонии полноценное растение может развиться из отдельного листа. У животных, стоящих на низшей ступени организации, соматический эмбриогенез - явление нередкое. Пресноводная губка, бадяга и некоторые виды морских губок способны после протирания через сито образовывать новые целые особи из отдельных комочков клеток. У гидры восстанавливается целый организм из 1/200 ее части. Кольчатого червя Lumbriculus variegatus (черный или калифорнийский червь) можно разрезать на несколько частей, и каждая из них восстановит недостающие ей органы и образует целый организм. Соматический эмбриогенез характерен только для организмов, обладающих способностью к бесполому размножению. У таких организмов, по-видимому, отдельные части тела и их клетки более равноценны, чем у размножающихся исключительно половым путем. Аутотомия. Аутотомия – самопроизвольное отбрасывание конечностей, хвоста или других частей тела, наблюдаемое у множества животных при резком их раздражении, например, при схватывании хищником. Свойственна многим беспозвоночным: некоторые гидроидные полипы и актинии могут отбрасывать щупальца, кольчатые черви - конец тела, морские лилии, морские звезды и другие иглокожие - лучи, моллюски - сифоны, ракообразные - клешни и целые конечности. Из позвоночных аутотомия наблюдается лишь у некоторых ящериц, которые могут отбрасывать хвост. Аутотомия – защитная реакция, в основе которой лежит рефлекторный процесс. У ящериц, например, аутотомия управляется нервным центром, расположенным в спинном мозге, а отделение хвоста происходит при резком сокращении мышц в том месте позвоночника, где находится поперечная хрящевая пластинка. Аутотомия обычно связана со способностью восстанавливать утраченные части тела регенерацией, которая легче всего происходит в месте аутотомия. 63. Биологическое и медицинское значение проблем регенерации. Проявление регенерационной способности у человека. Регенерация патологически изменённых органов и обратимость патологических изменений. Регенерационная терапия. Биологическое и медицинское значение проблем регенерации. Биологическое значение: прежде всего неотъемлемый процесс обновления тканей, клетки стареющие и не способные к нормальному функционированию и поддержанию выше расположенных биологических уровней обновляются. То есть регенерация является механизмом самообновления. Медицинское значение: заключается в восстановлении поврежденных структур – тканей, органов при повреждениях (раны, ожоги). Проявление регенерационной способности у человека. У человека регенерационная способность связана, во-первых, с наличием стволовых и камбиальных клеток, которые представляют из себя недифференцированные клетки. Они обладают способностью делиться и митотическим путем образуют новые стволовые клетки. Позже, в зависимости от необходимости, они дифференцируются в клетки различных тканей: клетки кожи, мышц и т.д. Данный механизм обеспечивает у человека как репаративную регенерацию, так и физиологической. Так, например, эпидермис кожи образован многослойным плоским ороговевающим эпителием, на базальной части располагаются камбиальные клетки, которые постоянно делятся и дифференцируются, что связано с тем, что клетки на апикальной части постоянно ороговевают и удаляются, из-за чего необходимо постоянное обновление эпидермиса – физиологическая регенерация. На эпидермисе кожи мы можем также наблюдать и репаративную регенерацию – при повреждении кожи в результате пореза, ожога и т.д., камбиальные клетки начинают активно делиться и дифференцироваться, с целью восстановить потерянные структуры (то есть часть кожи). Во-вторых, в организме человека присутствуют органы, клетки которых не делятся в обычном состоянии – такое состояние обозначается G 0 , но при необходимости могут делиться. Например, клетки печени в норме не делятся, но при повреждении (сюда же входит удаление участков печени при операциях) они начинают делиться до восстановления начальной массы печени (при этом форма не сохраняется). Однако, в организме человека также присутствуют органы, в которых отсутствуют камбиальные клетки, и сами клетки не способны делиться, например, сердце, и при повреждении таких органов восстановления не будет. Регенерация патологически изменённых органов и обратимость патологических изменений. Паталогические изменения в органах и тканях возникают в результате патологических процессов. Патологический процесс — это последовательность реакций, закономерно возникающих в организме при воздействии патогенного фактора, вызывающие нарушения нормального течения жизненных процессов. Собственно, патологические изменения могут быть обратимыми и необратимыми, что главным образом связано с тем, на какой они стадии находятся. При подобных изменениях происходит нарушение характеристик (например, масса) и функций тканей и органов в сторону увеличения или уменьшения, то есть происходят морфологические и функциональные изменения. Также они могут привести к летальному исходу. Выделяют типы регенерации в патологически измененных органах. Регенерация после воздействия токсических веществ. Регенерация после воздействия вредных физических факторов. Регенерация после заболеваний, вызываемых микроорганизмами и вирусами. Регенерация после нарушения кровоснабжения. Регенерация после голода, гипокинезии (обездвиживании), атрофии. Регенерация после повреждений, вызываемых в организме нарушением функции органов. Регенерационная терапия – лечебные мероприятия, направленные на восстановление нарушенных функций организма путем усиления естественных регенерационных процессов. Лечебный эффект методов регенерационной терапии основывается на том, что в ней происходит усиление пролиферации нормальных клеток, увеличение их числа и плоидности, нормализация структуры и функции органа и резорбция избыточно разросшейся при патологии волокнистой соединительной ткани. 64. Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло - и гетеротрансплантация. Трансплантация жизненно важных органов. Тканевая несовместимость и пути её преодоления. Искусственные органы. Проблема трансплантации органов и тканей. Трансплантация – пересадка органов и тканей человека и животных. Как хирургический метод известна с глубокой древности. Используется трансплантация кожи, мышц, нервов, роговицы глаза, жировой и костной ткани, костного мозга, сердца, почек и др. Особый вид трансплантации - переливание крови. Проблемы трансплантации изучает трансплантология. К разряду медицинских проблем, возникающих при трансплантации, относятся проблемы иммунологического подбора донора, подготовки пациента к операции (прежде всего, очищение крови) и проведение послеоперационной терапии, устраняющей последствия пересадки органа. Неправильный подбор донора может привести к возникновению процесса отторжения пересаженного органа иммунной системой реципиента после операции. Для недопущения возникновения процесса отторжения используются иммунноподавляющие препараты, необходимость введения которых сохраняется у всех пациентов до конца жизни. При применении данных препаратов имеются противопоказания, способные привести к смерти больного. Ауто-, алло - и гетеротрансплантация. Аутотрансплантация (или аутологичная трансплантация) – это пересадка тканей организма, при которой реципиент трансплантата является его донором для самого же себя, то есть пересадка в пределах одной особи. Этот метод широко применяется, например, при аутотрансплантации кожи с неповрежденных участков на обожженные при тяжелых ожогах, в стоматологии, травматологии и многих других областях медицины. В клинической трансплантологии получила большое распространение, так как при этом виде пересадок отсутствует тканевая несовместимость. Аллотрансплантация (или гомотрансплантация) — пересадка органов и тканей от одной особи генетически и иммунологически другой особи того же биологического вида (в медицине — от человека человеку). В настоящее время выполняется аллотрансплантация клеток, тканей и органов. Наиболее известным случаем аллогенной трансплантации является клетка крови. Выделяют: близкородственную аллотрансплантацию (донором трансплантата является близкий генетический родственник, первой линии родства); дальнеродственную аллотрансплантацию (донор является дальним генетическим родственником, второй или третьей линии родства); неродственную аллотрансплантацию (донором является чужой человек, вообще не находящийся в генетическом родстве с реципиентом). На сегодняшний день аллотрансплантация — преобладающий вид выполняемых трансплантаций почек, печени, сердца и лёгких. Гетеротрансплантация – пересадка тканей или органов от одного индивидуума к другому, принадлежащему к другому виду, например, от животного к человеку или животному другого вида. То есть донор и реципиент не относятся к одному виду. Трансплантация жизненно важных органов. Пересадка эпителиальных тканей. К эпителиальным тканям относятся: кожа, железы, полость внутренних органов, ногти, волосы и т.д. Мы подробно рассмотрим, как осуществляется пересадка кожи. Донорская кожа может оказаться полезной в качестве временного прикрытия для больших участков с обгоревшей или поврежденной кожей, но не может служить долговременной заменой. Поэтому кожу пациента пересаживают со здоровой части тела на повреждённую часть. Если голую зону не прикрыть, то она со временем зарастёт, но это будет сопровождаться формированием безобразной и функционально неудовлетворительной рубцовой ткани. Широкие зоны рубцовой ткани имеют тенденцию растягиваться и сморщиваться; это может вызвать инвалидность, особенно если она находится рядом с суставом. Если площадь поражённого участка небольшая, такая пересадка требует наложения швов. Покрытие широкой зоны обычно обеспечивается тем, что называют расщеплённым лоскутом, срезанным с подходящей части тела, например, с передней или боковой части бедра, с использованием очень острого ножа с длинным лезвием, называемого дерматомом. Почка. Пересадка почки прочно вошла в хирургическую практику, как метод спасения больных с необратимыми поражениями этого органа. Успех во многом связан с тем, что разработана машина – искусственная почка. Больных можно "подключить" к этой машине, и они в течение нескольких дней, недель или даже месяцев могут жить при абсолютной остановке функций своих собственных или пересаженных почек. За этот промежуток времени можно подготовиться к операции, вывести пересаженную почку из кризиса, если началось отторжение, вывести больного из тяжёлого состояния, пересадить ему вторую или даже третью почку. Уже сейчас многие мужчины и женщины стали родителями после пересадки им почек. В будущем эта операция станет для большинства хирургических клиник перспективным способом лечения ряда врождённых дефектов этого органа, травм, опухолей, и воспалительных заболеваний – нефритов, если конечно не будет найдено их терапевтического лечения. Трудности, которые необходимо будет преодолеть связаны с двумя проблемами. Во-первых, проблема консервации почек и их длительного сохранения в банках органов. После её решения отпадёт одна из самых главных организационных трудностей наших дней – получение почки для человека, состояние которого требует немедленной трансплантации этого органа. Вторая проблема заключается в иннервации (восстановлении, регенерации) пересаженного органа. Дело в том, что во время операции перерезаются все нервы, идущие в почку, а восстановление волокон идёт медленно и не совершенно. Поэтому проблема регенерации нервов, одна из самых важных проблем в трансплантологии, применяемая не только к почке. Почка всё-таки может функционировать без иннервации, а многие органы, например, глаза или рука, не в состоянии. Сердце. Первую пересадку сердца животного человеку произвел в 1964 году Джеймс Харди - это было сердце шимпанзе; пациент жил полтора часа. Первую удачную пересадку человеческого сердца произвел 3 декабря 1967 года Кристиан Барнард. Операция была проведена в госпитале Гроот Шур в Кейптауне, Южно-Африканская Республика. Сердце 25-летней Денизы Дарваль, погибшей в автокатастрофе, было пересажено 55-летнему Луису Вашканскому, который страдал неизлечимым сердечным заболеванием. Несмотря на то что операция была проведена безукоризненно, Вашканский прожил лишь 18 дней и умер от двусторонней пневмонии. В современной трансплантологии пересадка сердца — рутинная операция, после которой пациенты живут более 10 лет. Мировой рекорд по продолжительности жизни с пересаженным сердцем держит Тони Хьюзман — он прожил с пересаженным сердцем более 30 лет и умер от рака кожи. Основная проблема для этих пациентов — отторжение пересаженного органа иммунной системой. Печень. Одна из наиболее сложных и ответственных операций в трансплантологии – пересадка печени. Показаниями к ней служат неизлечимые обычным путём заболевания, такие, как врождённое недоразвитие желчных путей, рак печени и желчных протоков, запущенные формы цирроза печени и другие. Людей с подобными заболеваниями очень много. В настоящее время применяют три метода: пересадку донорской печени на место собственной печени реципиента (ортотопическая пересадка), пересадку донорской печени к сосудам в брюшную полость на место удалённой почки, селезёнки и оставление собственной печени реципиента (гетеротопическая пересадка) и, наконец, временное подключение донорской печени к кровеносным сосудам нижних или верхних конечностей. Последний метод пригоден лишь для тех больных, у кого расстройства собственной печени носит обратимый характер, а временная очистка крови с помощью трансплантата может разгрузить больную печень и дать ей возможность восстановить свою деятельность. Для временного подключения, как правило, используется печень животных, особенно часто – свиней, так как за час два работы трансплантата различия в антигенных свойствах подключённого органа и реципиента ещё не успевают в достаточной степени проявится. Тканевая несовместимость и пути её преодоления. Тканевая несовместимость - иммунная реакция организма, направленная против чужеродных клеток (тканей) и вызванная различиями их антигенного состава. В основе механизма несовместимости тканей лежит реакция антител организма-хозяина на антигены клеточных мембран пересаживаемой или вводимой ткани. Результаты тканевой несовместимости – отторжение пересаженной ткани или органа, осложнения при переливании крови и беременности. Пути преодоления: При подборе пары донор – реципиент учитывают их совместимость по антигенному составу ткани и группам крови. После пересадки реципиенту также назначают иммунодепрессанты, подавляющие активность иммунных клеток и образование антител. Искусственные органы. Искусственные органы — устройства, призванные временно или постоянно заменить функции родных органов реципиента. Могут быть как постоянными, так и временными; как внутренними (имплантироваться в тело), так и внешними Назначения: обеспечение жизнеобеспечения для предотвращения неминуемой смерти в ожидании пересадки (например, искусственное сердце); значительно улучшить способность пациента к самообслуживанию (например, протез); улучшение способности пациента к социальному взаимодействию (например, кохлеарный имплантат); улучшение качества жизни пациента путем косметического восстановления после операции на рак или несчастного случая. 65. Жизнь тканей и органов вне организма. Значение метода культуры тканей в биологии и медицине. Жизнь тканей и органов вне организма. Эксплантация — перспективная биоинженерная технология, целью которой является создание различных полноценных жизнеспособных биологических тканей и органов для человека. В настоящее время технология крайне ограниченно применяется на людях, позволяя выращивать для пересадки лишь относительно простые по внутреннему устройству ткани и органы, такие как мочевой пузырь, кровеносные сосуды или влагалище. Используя трёхмерные клеточные культуры, учёные научились выращивать «зачатки» искусственных органов, названные органоидами (не путать с органеллами). Такие органоиды используются учёными для изучения и моделирования органогенеза, моделирования опухолей и различных заболеваний, которым могут быть подвержены определенные органы, тестирования и скрининга на органоидах различных лекарственных препаратов и токсичных веществ, а также для экспериментов по замене органов или терапии повреждённых органов трансплантатами. Значение метода культуры тканей в биологии и медицине. Культура тканей – метод выращивания вне организма в искусственно созданных условиях клеток, тканей или органов. Изолированный кусочек ткани или органа, используемый для культивирования вне организма, называется эксплантатом. Животные ткани, в том числе человека, выращивают in vitro либо прикрепленными к подходящей подложке, либо суспендированными в жидких питательных средах. Основной задачей данного метода является сохранение нормальной структуры тканей и нормального их развития. Культуры тканей используются в лабораторных условиях для биологических исследований, а также помогают диагностировать заболевания. Также данный метод применяют для изучения механизмов роста и дифференцировки клеток, гистогенеза, межтканевых и межклеточных взаимодействий, обмена веществ и т. п. Культуры животных клеток являются важными продуцентами многих клеточных продуктов, например, противовирусного агента интерферона. Клеточные культуры часто применяют при тестировании и изучении механизма действия лекарственных и косметических средств, пестицидов, консервантов и т. п. Методы культуры клеток нашли широкое применение для реконструкции различных тканей и органов. Так, культура клеток кожи используется для заместительной терапии при ожогах, культура клеток эндотелия— для реконструкции стенок сосудов. Способность клеток к росту в культуре привела к развитию методов клонирования, хранения и слияния клеток, что, в свою очередь, вызвало становление новой области науки — генетики соматических клеток. 66. Дерматоглифика как экспресс метод в диагностике наследственной патологии. Дерматоглифика — способ тестирования организма человека, основанный на изучении признаков узоров на коже ладонной стороны кистей и стоп. Кожа ладонной стороны кистей имеет сложный рельеф — его образуют гребешки, и потому эту кожу называют «гребневой». Гребешки составляют характерные узоры, уникальные для каждого человека и неизменные в течение всей его жизни. Дерматоглифические признаки являются маркерами некоторых хромосомных, мультифакторных заболеваний, снижения интеллекта, также могут быть этнодиагностическими признаками, кроме того, используются в идентификации личности. Хромосомные заболевания: Синдром Клайнфельтера (две X-хромосомы; XXY): увеличение встречаемости дуговых узоров на больших пальцах, большая встречаемость ульнарных петель на указательных. Низкая встречаемость завитков, и низкий гребневой счет в сравнение с контрольной группой. Синдром кошачьего крика (генетическое расстройство, вызываемое отсутствием фрагмента 5-й хромосомы): высокая встречаемость дуговых узоров на руках и поперечных ладонных складок в 90% случаев. Синдром Патау (синдром трисомии 13-й хромосомы): Преобладание дугового узора и встречаемость поперечной ладонной складки в 60 % случаев. Синдром Нейджели-Франческетти-Ядассон: отсутствие любых дерматоглифических признаков. Синдром Тернера (Моносомия по X-хромосоме; XО): преобладание завитков, хотя частота этого узора зависит от отдельных хромосомных отклонений. Дерматоглифика при мультифакторных заболеваниях Диабет 2-го типа: снижение доли петель и увеличение непетлевых узоров, а также общее снижение общего гребневого счета в группе диабетиков в сравнении с контрольной группой. Большая встречаемость сложных узоров и общего гребневого счета в группе людей с артериальной гипертензией. |