3 коллоквиум ТЮМГМУ биология. Клеточный цикл
 Скачать 43.43 Kb.
|
|
1. Клеточный цикл, его периодизация: а) гетеросинтетическая интерфазаб) аутосинтетическая интерфаза (пресинтетический, синтетический,постсинтетический периоды) Клеточный цикл –период времени от момента образования клетки путем деления до ее последующего деления (или смерти). Периоды клеточного цикла. А) Гетеросинтетическая интерфаза. Клетка выходит из митотического цикла. Этот период может продолжаться разное количество времени. Чем быстрее идет этот период, тем быстрее наступает смена клеточного поколения. Клетка работает на организм, выполняет свою функцию. Б) Аутосинтетическая интерфаза. Клетка готовится к делению. Состоит из 3 периодов: 1) Пресинтетический – синтез АТФ, белков, РНК. 2) Синтетический - редупликация ДНК. 3) Постсинтетический – синтез АТФ, РНК, белков. 2. Митоз, фазы митоза, амитоз, эндомитоз, политения. Биологическое значение митоза. Митоз – сложное деление ядра клетки. Фазы митоза: 1) Интерфаза. Редупликация ДНК в ядре. 2) Профаза. Образование хромосом с двумя хроматидами, разрушение ядерной оболочки. 3) Метафаза. Образование веретена деления, укорачивание хромосом, формирование экваториальной пластинки. 4) Анафаза. Разделение хроматид и расхождение их к полюсам вдоль волокон веретена деления. 5) Телофаза. Деспирализация хромосом, образование ядерных мембран. Деление цитоплазмы и образование двух дочерних клеток. Амитоз – прямое деление ядер клеток. При этом наблюдается неравномерное распределение наследственной информации между дочерними клетками. Эндомитоз – вариант митоза, за которым не следует процесс деления ядра и самой клетки, репликация хромосом не сопровождается исчезновением ядерной оболочки и образованием веретена деления. Приводит к увеличению числа хромосом, т.е. приводит к образованию полиплоидных клеток( 3n и 4n) Политения – воспроизведение в хромосомах тонких структур – хромонем, количество которых может увеличиваться многократно. Биологическое значение митоза заключается в точном идентичном распределении дочерних хромосом с содержащейся в них генетической информацией между ядрами дочерних клеток 3. Гаметогенез: а) сперматогенез б) овогенез Гаметогенез – процесс формирования половых клеток. А) Сперматогенез – формирование сперматозоидов. Образуется 4 полноценных сперматозоида. Выделяют 4 стадии: размножение, рост, созревание, формирование. Б) Овогенез – формирование яйцеклеток. Образуется 1 полноценная яйцеклетка и 3 направительных тельца. Выделяют 3 стадии: размножение, рост, созревание. 4. Мейоз (сущность первого и второго деления). Биологическое значение мейоза Мейоз - вид деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. В результате первого деления мейоза образуется две гаплоидные клетки, каждая из которых продолжает деление. Фазы первого деления мейоза: 1)Интерфаза 1. Редупликация ДНК. 2n4c Лептотена- хромосомы укорачиваются, конденсируется ДНК и образуются тонкие нити. Зиготена- гомологичные хромосомы соединяются в пары (биваленты). Данный процесс называется конъюгация. Пахитена- по длительности самая длинная фаза, в ходе которой гомологичные хромосомы плотно присоединяются друг к другу в отдельных местах. В результате чего может происходить обмен некоторыми участками. Данный процесс называется кроссинговер. Диплотена- хромосомы частично деспирализуются, при этом хромосомы ещё соединены между собой. Диакинез- снова происходит спирализация хромосом, ядерная оболочка исчезает, центриоли перемещаются к полюсам клетки, начинает образовываться веретено деления. 2)Профаза 1. В ней различают 5 стадий. 2n4c 3)Метафаза 1 – анафаза 1. Попарное размещение и последующее разделение гомологичных хромосом, расхождение их к полюсам. 2n4c 4)Телофаза 1. Образование клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом. 1n2c Второе деление мейоза представляет собой обычный митоз и включает в себя стадии: 1)Профаза 2. Расположение хромосом в экваториальных плоскостях. 1n2c 2) Метафаза 2 1n2c 3)Анафаза 2. Разделение хроматид, их перемещение к полюсам. 2n4c 4)Телофаза 2. Образование новых ядерных мембран и ядер. Разделение цитоплазмы. 1n1c Биологическое значение мейоза: 1) Поддержание постоянства числа хромосом. 2) Большое количество различных новых комбинаций негомологичных хромосом. 3) В процессе кроссинговера происходит рекомбинация генетического материала. 4) Мейоз лежит в основе комбинативной изменчивости. 5. Индивидуальное развитие реализация наследственной информации в онтогенезе. Жизненный цикл организмов как отражение их эволюции. Онтогенез – индивидуальное развитие организма, 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 несмотря 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. Жизненный цикл есть результат генетической программы, выработанной в ходе длительного процесса эволюционного развития: - Оплодотворение (зигота – одноклеточный организм). - Эмбриональное развитие (бластула – колониальные простейшие, гаструла – простейшее многоклеточное, плод – полноценное многоклеточное). - Рождение (позвоночные). - Постэмбриональное развитие (млекопитающие). - Старение. - Смерть. 6. 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. Геккель считал, что каждая стадия онтогенеза повторяет какую-то стадию, пройденную предками данного вида во время филогенетического развития. По его представлениям, стадия зиготы - 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. 7. Биогенетический закон Геккеля-Мюллера и его применение в построении концепций происхождения многоклеточных. "ОНТОГЕНЕЗ- 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 образование может сдвигаться во времени и в пространстве. 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 ( сжатое во времени повторение в онтогенезе признаков) филогенетических форм 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. 8. Гипотеза пангенезиса. Преформизм и эпигенез. Роль взглядов К.М. Бэра на развитие современной эмбриологии. ПАНГЕНЕЗИС – развитие из генов отдельных органов. 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 онтогенетическую связь между поколениями. Решающий мерелом в споре между представителями двух течений произошел после работ К.М. Бэра, сумевшего снять альтернативу — или преформизм, или эпигенез. К.М. Бэр считал, что нигде в зародыше не происходит новообразований, имеют место лишь преобразования. При этом преобразование К.М. Бэр понимал отнюдь не в духе преформизма, а рассматривал его как подлинное развитие, с глубокими качественными преобразованиями от более простого и недифференцированного к более сложному и дифференцированному. 9. Современные представления о молекулярно-генетических механизмах онтогенеза. Теория информации. Механизмы онтогенеза: 1) Деление клетки митозом с регуляцией его темпа. 2) Миграция клеток – 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. 6) Эмбриональная индукция. Влияние «организационного центра» на развитие клеток и тканей до достижения независимого развития. 7) Генетический контроль развития – реализация генетической программы организма в определенных условиях среды. Следовательно, процесс развития находится под контролем генетических и средовых факторов. 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» 10. Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов. Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули 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. 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. 11. Организм как саморегулирующаяся система. Гомеостаз, гомеорез, гомеоклаз. Гипотеза эргон/хронона (Л. Гедда). Гомеостаз –поддержание постоянства внутренней среды организма Гомеоклаз – гомеостаз стареющих организмов, снижение адаптивных способностей Гомеорез – поддержание постоянства в развивающихся системах Гипотеза эргон/хронон. Л. Гедда: «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. 12. Реализация принципа системности в онтогенезе. Целостность онтогенеза. Различия ассимиляции и диссимиляции на разных этапах онтогенеза. Реализация принципа систематики в онтогенезе. 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 (изменение температуры, солнечное излучение). Диссимиляция – энергетический обмен. Распад, расщепление органического вещества. Органические вещества, составляющие основу живой материи отличаются от неорганических сложным строением и большим запасом энергии. Выделение энергии. Ассимиляция – пластический обмен. Образование сложных веществ из более простых. Затрата энергии. 13. Механизм онтогенеза на клеточном уровне (деление клеток, миграция, сортировка и избирательная гибель. В ходе индивидуального развития активно реализуются клеточные механизмы онтогенеза, к которым можно отнести: деление клеток; миграцию клеток; сортировку клеток; гибель клеток; дифференцировку клеток; эмбриональную индукцию. Клеточное деление – сложная функция организма, подчиняющаяся регулирующим влияниям на различных уровнях его организации: генетическом, тканевом, онтогенетическом. Является чрезвычайно важным процессом в онтогенетическом развитии. Оно протекает с разной интенсивностью в разное время и в разных местах, носит клональный характер и подвержено генетическому контролю. Для миграции клеток очень важны их способность к амебоидному движению и свойства клеточных мембран. И то, и другое генетически детерминировано, так что и сама миграция клеток находится под генетическим контролем, с одной стороны, и влияниями окружающих клеток и тканей – с другой. В процессе эмбриогенеза клетки образуют скопления и пласты только с определенными клетками. Значительные координированные перемещения клеток характерны для периода гаструляции. Смысл этих перемещений заключается в образовании обособленных друг от друга зародышевых листков с совершенно определенным взаимным расположением. Клетки как бы сортируются в зависимости от свойств.Необходимым условием сортировки являются степень подвижности клеток и особенности их мембран. 14. Опыты Г. Шпемана, Х.Тидемана, Г.В. Лопашова в исследовании эмбриональной индукции. Генетический контроль: избирательная активность генов в ходе дифференцировки клеток и тканей. Морфогенез. Эмбриональная индукция —это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на другой участок. Явление эмбриональной индукции изучает экспериментальная эмбриология. Классическими считают опыты немецкого ученого Г. Шпемана и его сотрудников на зародышах амфибий. Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определенного участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов: тритона гребенчатого, яйца без пигмента, и тритона полосатого, яйца желто-серого цвета. Один из опытов заключается в следующем: кусочек зародыша из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы тритона гребенчатого пересаживают на боковую или вентральную сторону гаструлы тритона полосатого. В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой или вентральной стороне зародыша реципиента. Дополнительный зародыш содержит в основном клетки зародыша реципиента, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов. Из этого и подобных опытов следует несколько выводов. Во-первых, участок, взятый из спинной губы бластопора, способен направлять развитие того материала, который находится вокруг него, на определенный путь развития. Он как бы организует развитие зародыша как в обычном, так и в нетипичном месте. Во-вторых, боковая и брюшная стороны гаструлы обладают более широкими потенциями к развитию, нежели их предполагаемое проспективное направление, так как вместо обычной поверхности тела в условиях эксперимента там образуется целый зародыш. В-третьих, достаточно точное строение новообразованных органов в месте пересадки указывает на эмбриональную регуляцию. Это означает, что фактор целостности организма приводит к достижению хорошего конечного результата из нетипичных клеток в нетипичном месте, как бы управляя процессом, регулируя его в целях достижения этого результата. 15. Средняя и видовая продолжительность жизни человека. Понятие о геронтологии и гериатрии. Проблемы долголетия. Особенности биоритмов в старческом возрасте. Средняя продолжительность жизни – статистический показатель, 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. 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. Геронтология - раздел медико-биологической науки, изучающий явления старения живых организмов начиная от молекулярного и клеточного уровня заканчивая целостным организмом Гериатрия — учение об особенностях развития, течения, лечения и предупреждения заболеваний у людей старческого возраста. Особенности биоритмов в старческом возрасте: поступательное угасание амплитуд, низкий уровень надежности хроноструктуры, измененная структура хронодезмов. 16. Календарный и биологический возраст. Методы определения 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. 11) Скорость угасания амплитуды циркадианных ритмов и изменения их внутренних акрофаз. 17. Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез. Гипофиз, эпифиз, мелатонин. Постнатальный период онтогенеза подразделяют на одиннадцать периодов: 1-й — 10-й день — новорожденные; 10-й день — 1 год — грудной возраст; 1—3 года — раннее детство; 4—7 лет — первое детство; 8—12 лет — второе детство; 13—16 лет — подростковый период; 17—21 год — юношеский возраст; 22—35 лет — первый зрелый возраст; 36—60 лет — второй зрелый возраст; 61—74 года— пожилой возраст; с 75 лет — старческий возраст, после 90 лет — долгожители. Завершается онтогенез естественной смертью. Роль эндокринных желез в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде очень велика. Важен гормон соматропин, выделяемый гипофизом с момента рождения до подросткового периода. Гормон щитовидной железы — тироксин - играет очень большую роль на протяжении всего периода роста. С подросткового возраста рост контролируется стероидными гормонами надпочечников и гонад. Из факторов среды наибольшее значение имеют питание, время года, психологические воздействия. 18. Сущность старения. Генетические, клеточные и системные механизмы старения. Гетерокатефтентность, гетеротопность и гетерохронность. Факторы старения и долголетия. 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. Гетерохронность – разное начало проявления старения в разных тканях и органах. Гетеротопность – неодинаковое проявление изменений в разных структурах. Гетерокатефтентность – разнонаправленность процессов старения. Факторы, влияющие на долголетие: пол, наследственность, уровень физ нагрузки, образ жизни, среда Проблема долголетия. Продолжительность жизни как житейская проблема связывается в нашем сознании с возможностью пережить период зрелости и дожить до приклонного возраста. Рост средней продолжительности жизни в экономически развитых странах связан с повышением жизненного уровня, качества питания, медицинской помощи, улучшением санитарно гигиенических и эпидемиологических условий. Так же продолжительность жизни отличается исключительной индивидуальной изменьчивостью. 19. Теории старения (И.И. Мечников, И.П. Павлов, А.А. Богомолец, И. Пригожин, В.М. Дильман, В.В. Фролькис, Л. Хейфлик). Теломерная теория, теория ошибок, энергетическая теория. И. Пригожин. Старение – уступка энтропии (термодинамическая теория). Л. Хейфлик (1961). Старение - генетическая программа и обусловлена лимитом клеточных делений (50+-10). Теломерная теория старения предполагает, что старение человека вызвано невозможностью его клеток размножаться. А она, в свою очередь, вызвана укорочением теломер — концевых участков ДНК. Теория ошибок, согласно которой ошибки, появляющиеся при передаче информации на этапах транскрипции и трансляции, могут вызвать накопление дефектных белков и привести к старению. Энергетическая теория рассматривает старение как простое изнашивание клеток и тканей. Теория “ортобиоза” И. И .Мечникова. Согласно микробиологической теории И. И. Мечникова старость можно подразделять на физиологическую и патологическую. И. И. Мечников сделал вывод, что старость у людей обычно наступает преждевременно, т.е. является патологической. Теория жизненного темпа (Павлов) Мысль о том, что высокий темп жизни сокращает ее длительность не лишена привлекательности. Но доказательств для такого заключения еще не достаточно, одни экспериментальные данные на животных указывают на то, что с повышением темпа жизни, например, при повышении температуры, при продолжительности нервного напряжения, повышается интенсивность обмена, которая обратно-пропорциональна продолжительности жизни. 20. Клиническая и биологическая смерть. Реанимация. Дайте определение понятию “живая система”, ее главные критерии. 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 -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. 21. Критические периоды развития. Роль А.Н. Трифоновой и П.Г. Светлова в изучении критических периодов. Тератогенные факторы среды. 1) Первые 2 дня– дробление, бластогенез. 2) На 7-12 день – имплантация. 3) 2 недели – двухслойный зародыш, плацентация. 4) 15-16 день – гаструляция. 5) 20-70 день – гистогенез и органогенез. 6) 9 месяц – рождение. Тератогенные факторы - внешние факторы, к которым организм (или отдельный орган) весьма чувствителен в определенные периоды и под действием которых формируются пороки развития эмбриона и плода, развивавшегося до этого нормально. П.Г.Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процессом имплантации зародыша, второй - с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека - на конец 1-й - начало 2-й недели. Второй критический период продолжается с 3-й по 8-ю неделю. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза. в критические периоды А.Н. Трифонова(1957) отмечала изменения диссимиляционного обмена, ослабление способности связывать прижизненные красители, уменьшение в цитоплазме количества РНК и количества сульфгидрильных групп, связанных с белком. 22. 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. 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. 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. 23. Проблема клонирования животных и человека. Тотипотентность, плюрипотентность, мультипотентность и унипотентность клеток. Биоэтика Проблемы клонирования животных и человека. 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. Тотипотентные - клетки, способные дифференцироваться в любые клетки организма. Как из одной оплодотворенной клетки вырастает целый организм. Плюрипотентные - клетки, способные образовывать множество различных клеток, но не целый организм. Мультипотентные - клетки, способные образовывать клетки тканей из которых они были взяты. Унипотентные - клетки дающие начало только одному типу клеток. Биоэтика – наука о нравственной стороне деятельности человека в медицине и биологии. 24. 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 – «способразрушительных 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. 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. 25. Гипотеза ограниченной надежности организма. Организм представляет собой высоконадежную систему, включающую много элементов. Но надежность системы не бесконечна. Если откажут сразу несколько элементов этой системы, организм переходит в состояние неспецифической уязвимости: человек умирает от любой первой попавшейся причины. Такое состояние назвали нежилец. (московские биологи, 25 лет назад). |