Единство материального субстрата жизни к жизненных явлений на молекулярном уровне.

Единство материального субстрата жизни к жизненных явлений на молекулярном уровне.

Взаимопроникновение идей и методов различных областей естество­знания (физики, химии, биологии), возникновение наук на стыке этих областей (биофизика, биохимия, молекулярная биология) повлекли за собой расширение классификации, вплоть до выделения молекулярного и электронно-атомного уровней. Медико-биологические исследования, проводимые на этих уровнях, уже сейчас дают практический выход в здравоохранение. Так, приборы, основанные на явлениях электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, с успехом применяют для диагностики заболеваний и состояний организма. В силу ограниченной стабильности молекул или ошибок синтеза в ДНК (время от времени, но неизбежно) случаются нарушения, которые изменяют информацию генов. В последующей редупликации ДНК эти изменения воспроизводятся в молекулах-копиях и наследуются орга­низмами дочернего поколения. Указанные изменения возникают и тиражируются закономерно, что и делает редупликацию ДНК конва­риантной, т.е. происходящей иногда с некоторыми изменениями. Такие изменения в генетике получили название генных (или истинных) мутаций. Конвариантностъ редупликации, таким образом, служит основой мутационной изменчивости.

4. Вода, как первичная среда жизни и ее физико-химические свойства.Вода входит в состав клеток, межклеточного вещества, тканевой жидкости и лимфы. Она составляет 65—70 % массы тела человека, а кровь и лимфа содержат свыше 90 % воды. Значение воды состоит в том, что все хими­ческие превращения происходят только в водных раство­рах. Вода — растворитель органических и неорганических соединений. Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) обо­лочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4—5 % от всего ее, со­держания. Остальную воду (около 95 %) называют сво­бодной. Свободная вода является универсальным раство­рителем для многих органических и неорганических со­единений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведе­ние из нее продуктов диссимиляции в большинстве слу­чаев возможно только в растворенном виде. Вода прини­мает и непосредственное участие в биохимических реакциях (реакции гидролиза). Вода участвует в регуляции осмотического давления в клетках.

 

 

Значение генетического экологического и хронобиологического подходов к изучению развития и жизнедеятельности человека в формировании науки о здоровье и развитии профилактической медицины.

Биологизаторские тенденции в оценке природы человека очень оживились в настоящее время. Это связано с развитием молекулярной биологии и генетики, которые открыли перед медициной перспективу генной инженерии. Экологические исследования имеют важную практическую направленность для решения вопросов медицинской паразитологии и эпидемиологии. По результатам исследования биологии паразитов человека и их жизненных циклов Скрябин поставил главную задачу девастации (полного уничтожения гельминтов). Одна из современных областей биологии – хронобиология, изучает механизм регуляции суточных ритмов митотической активности. Имеет важное значение для медицины: Суточная периодичность количества митозов указывает на регулируемость организмов (репарация тканей). Методы молекулярной генетики генной инженерии позволяют не только диагностировать целый ряд генных мутаций и устанавливать нуклеидную последовательность отдельных генов человека, но и клонировать их. С помощью методов генной инженерии стало возможно получать первичные генные продукты (инсулин). Это определяет перспективы – терапии наследственных болезней, обусловленных генными мутациями. Применение метода пальмоскопии можно установит отцовство ребенка. Этот метод применяется при диагностике хромосомных болезней (Дауна, Шерешевского, и др.) Близнецовый метод: помогает выявить ошибки при определении монозиготности близнецов. Генеалогический метод широко используют в медико - генетических консультациях для прогнозирования потомства.

 

Поток информации в клетке биосинтез белка и его регуляция. Пластический и энергетический обмен.

Жизнедеятельность клетки как единицы биологической активно­сти обеспечивается совокупностью взаимосвязанных, приуроченных к определенным внутриклеточным структурам, упорядоченных во вре­мени и пространстве обменных (метаболических) процессов. Эти процессы образуют три потока: информации, энергии и веществ. Благодаря наличию потока информации клетка на основе многове­кового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвеча­ющую критериям живого, поддерживает ее во времени, а также передает в ряду поколений. В потоке информации участвуют ядро (конкретно ДНК хромо­сом), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы и поли­сомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). На завершающем этапе этого потока полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуры и используются в качестве катализаторов или структурных белков (рис. 2.7). Кроме основного по объему заключенной информации ядерного генома в эукариотических клетках функционируют также геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

 

7. Клеточная теория, ее положения и основные этапы развития (М. Шлейден. Т. Шванн. Р. Вихров). Современное состояние клеточной теории и значение для медицины.

Клеточная теория сформулирована немецким исследователем, зоо­логом Т. Шванном (1839). Поскольку при создании этой теории Швакн широко пользовался работами ботаника М. Шлейдена, последнего то праву считают соавтором клеточной теории. Исходя из предположена о схожести (гомологичности) растительных и животных клеток, доказываемой одинаковым механизмом их возникновения; Шванн обоб­щил многочисленные данные в виде теории, согласно которой клетки являются структурной и функциональной основой живых существ. В конце XIX столетия немецкий патолог Р. Вирхов на основе новых фактов пересмотрел клеточную теорию. Ему принадлежит вывод о том, что клетка может возникнуть лишь из предсуществующей клетки. Клеточная теория в современном виде включает три главных положения. Первое положение соотносит клетку с живой природой планеты в целом. Оно утверждает, что жизнь, какие бы сложные или простые (например, вирусы) формы она ни принимала, в ее структурном, функциональном и генетическом отношении обеспечивается в конечном итоге только клеткой.

 

Кариотип человека. Морфофункциональная характеристика и классификация хромосом человека. Роль изучения кариотипа для выявления патологии человека.

В результате этих исследований стало очевидным, что наследст­венность и изменчивость обусловлены функционированием одного и того же материального субстрата. В первые десятилетия XX в. были получены данные, свидетельст­вующие в пользу зависимости состояния признаков от характера взаимодействия генов, что выходило за рамки отношений доминант­ности и рецессивности, описанных еще Менделем. Отсюда появилось Представление о генетическом аппарате как о системе взаимодейст­вующих генов — генотипе, который сосредоточен в хромосомном на­боре — кариотипе. Кариотип — диплоидный набор хромосом, свойствен­ный соматическим клеткам ор­ганизмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризуется определенным числом, строением и генетическим составом хромосом. Каждый вид хромосом в кариотипе, содержащий определенный комплекс генов, унаследованными от родителей с их половыми клетками. Двойной набор генов, заключенный в кариотипе, генотип – это уникальное сочетание парных аллелей геномов. В генотипе содержится программа развития конкретной особи.

 

Генетика человека. Основные методы генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционно-статистический, культивирование соматических клеток, исследование ДНК с помощью «зондов» и т.д.

Особенности человека как объекта генетических исследований состоит в том что: у человека не может быть произведено искусствен­ного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происхо­дящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни. Особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости клас­сического гибридологического метода генетического анализа, с по­мощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности. К методам, широко используемым при изучении генетики челове­ка, относятся генеалогический, популяционно-статистический, близ­нецовый, метод дерматоглифики, цитогенетический, биохимический, методы генетики соматических клеток: 1. Генеалогический метод – в основе лежит составление и анализа родословных. 2. Близнецовый метод – заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах 1 и 2 – яйцевых близнецов, предложен Гальтоном. 3. Популяционно-статистический метод – изучает наследственные признаки в больших группах населения, в одно или нескольких поколений. 4. Цитогенетический метод – основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. 5. Метод изучения ДНК генетических исследований (разработка метода обратной транскрипции ДНК на молекулах ДНК с последующим размножением этих ДНК привела к появлению ДНК – рондов, для различных мутаций нуклеотидов человек.).

50. Биологическая роль и формы бесполого размножения. Эволюция форы бесполого размножения. Мейоз, цитологическая и цитогенетическая характеристика. Биологическое значение. Сущность.

Деление надвое приводит к возникновению из одного родительского организма двух дочерних. Оно является преобладающей формой. У прокариот и простейших, но встречается и у многоклеточных: продоль­ное у медуз, поперечное у кольчатых червей. Множественное деление (шизогония) встречается среди простейших, в том числе паразитов человека (малярийный плазмодий). При бесполом размножении получается генетически точная копия родителя, т.е. в отсутствии соматических мутаций клон организмов. Главный клеточный механизм – митоз. Эволюционное значение: способствует поддержанию наибольшей приспособленности в маломеняющихся условиях обитания, усиливает роль стабилизирующего естественного отбора. Мейоз: зачет генетического разнообразия создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания; дает эволюционные и экологические перспективы; способствует осуществлению творческой роли естественного отбора. Сущность мейоза состоит в том, что каждая половая клетка получает одинарный — гаплоидный набор хромосом. Вместе с тем, мейоз — это стадия, во время которой созда­ются новые комбинации генов путем сочетания разных ма­теринских и отцовских хромосом. Перекомбинирование на­следственных задатков возникает, кроме того, и в результа­те обмена участками между гомологичными хромосомами, происходящего в мейозе.

Взаимодействие аллельных генов полное доминирование рецессивность, неполное доминирование, кодоминирование. Примеры.

Постоянно возникающие разно­образные изменения структуры генов обусловливают явление множе­ственного аллелизма, поэтому взаимодействующие при оплодотворении гаметы часто несут в своих геномах разные аллели одного и того же гена. В связи с этим генотип нового организма является гетерозиготным по многим локусам, т.е. его аллельные гены, расположенные в соответствующих участках гомологичных хромосом и пришедшие от обоих родителей, представлены разными аллелями —-А и А', В и В' С и С' и т.д. Если аллельные гены представлены одинаковыми аллелями, т.е. находятся в гомозиготном состоянии (АА или А'А', ВВ или В'В', СС или СО), то развивается соответствующий данному аллелю вариант признака. В случае гетерозиготности (АА', ВВ', СС') развитие данного признака (А, В или С) будет зависеть от взаимодействия аллельных генов. Доминирование — это такое взаимодействие аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от присутствия в генотипе другого аллеля (А') и гетерозиготы АА' фенотипически не отличаются от гомозигот по этому аллелю (АА). Такая ситуация наблюдается, например, когда один из аллелей гена А («дикий») способен обеспечить формирование определенного варианта признака (синтез пептида с определенными свойствами), а другой А'— не обладает такой способностью. Наличие в генотипе АА' единственного нормального аллеля А приводит к формированию нормального при­знака. Этот аллель выступает как доминантный в данном гетерозигот­ном генотипе. Присутствие другого аллеля (А') фенотипически непроявляется, поэтому его называют рецессивным. Примером доминирования одного из алледей в гетерозиготном генотипе может служить определение групповой принадлежности кро­ви у человека по системе АВО. Генотипы, содержащие аллель 1А либо в гомозиготном состоянии, либо в сочетании с аллелем 1° (1Д1А или 1А1°), определяют развитие у человека второй группы крови (группа крови А). Такая же ситуация наблюдается и в отношении аллеля 1В, обусловливающего формирование третьей, или В-группы крови. Сле­довательно, аллели 1А и 1В выступают как доминантные по отношению к аллелю 1°, формирующему в гомозиготном состоянии 1°Г° первую, или 0-группу крови. Неполное доминирование наблюдается, когда фенотип гетерозигот ВВ' отличается от фенотипа гомозигот по обоим аллелям (ВВ или В'В') промежуточным проявлением признака.

Филогенез половой системы.

Половые железы у всех позвоночных развиваются в виде парных складок части нефрогонотома в области ножки сомита. Половые складки вдаются в полость тела и оказываются подвешенными на брыжейке. Первичные половые клетки обособляются у зародышей очень рано — уже на стадии гаструляции. Вначале они обнаруживаются в составе презумптивной эктодермы головного конца эмбриона, затем попадают в энтодерму, откуда активно перемещаются в половые складки. Здесь дифференцирующийся эпителий половой железы, включающий в себя первичные половые клетки, объединяется с соеди­нительнотканной стромой в виде шнуров. Такая гонада индифферентна в половом отношении и может развиваться в дальнейшем, как в семенник, так и в яичник в зависимости от генетических и эпигенетических факторов дифференцировки пола. У всех остальных позвоночных яичник всегда имеет фолликулярное строение, т.е. содержит пузырьки — фолликулы, в каждом из которых находится одна будущая яйцеклетка. Индифферентность развивающейся половой железы позвоночных называют первичным гермафродитизмом. Он эволюционно связан, вероятно, с гермафродитизмом древних предков позвоночных. У всех позвоночных с непостоянной температурой тела половые железы находятся в брюшной полости. У человека семенники, закладываясь в брюшной полости, переме­щаются через паховой канал и к 8-му месяцу внутриутробного развития оказываются в мошонке.

Класс инфузории.

Морфофизиологическая характеристик а. Наиболее сложноорганизованные простейшие. Форма тела разно­образна, чаще продольно-овальная. Ядерный аппарат представлен по меньшей мере двумя качественной различными ядрами. Крупное вегетативное ядро называется макро-! нуклеусом, мелкое генеративное — микронуклеусом. Форма ядер обыч­но овальная. Функции макронуклеуса вегетативные — регуляция обмена веществ, синтез и РНК. Микронуклеус лежит рядом с макро­нуклеусом. В нем перед каждым делением происходит удвоение числа хромосом, поэтому микронуклеус рассматривают как структуру, осуществляющую передачу наследственной информации. Размножение. Размножаются бесполым (поперечное деле­ние) и половым путем. Единственной паразитической инфузорией человека является балантидий. Балантидий Локализация. Толстый кишечник Жизненный цикл. Паразитирует в толстом отделе кишечника и особенно часто в слепой кишке. Заражение происходит путем заглатывания цист. В пищевари­тельном тракте из цист образуются вегетативные формы. Размножа­ясь, балантидии иногда долго живут в кишечнике. Основным резервуаром балантидиаза считаются домашние и ди­кие свиньи.

 

Филогенез нервной системы.

Нервная система хордовых животных, как и у всех многоклеточных, развивается из эктодермы. Она возникла за счет погружения чувстви­тельных клеток, первоначально лежавших на поверхности тела, под его покровы. Центральная нервная система, состоящая из нервной трубки, сохранила функции органа чувств: среди клеток, лежащих внутри нее, имеются отдельные светочувствительные образования -глазки Гессе. Кроме того, основные дистантные органы чувств — зрения, обоняния и слуха — образуются у всех позвоночных первоначально как выпячивания передней части нервной трубки. В эмбриогенезе нервная система формируется вначале всегда в виде полосы утолщенной эктодермы на спинной стороне зародыша, которая впячивается под покровы и замыкается в трубку с полостью внутри – невроцелем. Головной мозг современных взрослых позвоночных всегда состоит из пяти отделов: переднего, промежуточного, среднего, заднего и продолговатого. Внутри головного и спинного мозга расположена общая полость, соответствующая невроцелю. В спинном мозге это спинномозговой канал, & в головном — желудочки мозга. Ткань мозга состоит из серого вещества (скопления нервных клеток) и белого (отростков нервных клеток).Головной мозг такого типа, в котором высшим центром интеграции функций является средний мозг, назы­вают ихтиопсидным.

 

109. Класс Сосальщики. Общая характеристика класса циклы развития, пути заражения; патогенное воздействие, обоснование методов лабораторной диагностики и профилактики.

В зависимости от особенностей цикла развития сосальщиков, паразитирующих у человека, можно разделить на следующие группы: 1) развивающиеся с одним промежуточным хозяином и обитающие в пищеварительной системе; 2) развивающиеся с одним промежуточным хозяином и обитающие в кровеносных сосудах; 3) развивающиеся с двумя промежуточными хозяевами.Они характеризуются большими размерами, [-ротовая и брюшная присоски их расположены на переднем конце тела близко друг от друга. Лабораторная диагностика — обнаружение яиц этих сосальщиков в фекалиях. Печеночный сосальщик РазсМа НераПса (рис. 20.3) — возбудитель фасциолеза. Тело паразита листовидное, передний конец клювообразнс оттянут. Сосальщики резко обособлены от других плоских червей своеобразием жизненного цикла, в котором имеет, место закономерное чередование поколений, способов размножения и хозяев Половозрелая стадия всегда паразитирует в организме позвоночных животных. Выделяемое яйцо для успешного развития обычно должно попасть в воду. Из него выходит дичинка — мирацидий, — снабженная светочувствительными глазками и ресничками, с помощью которых она сво­бодно перемещается. Личинка обычно способна активно отыскивать промежуточных хозяев, используя фото-, гео- и хемотаксис

111. Вклад русских ученых в развитие учения о биосфере. Проблемы охраны окружающей среды и выживания человечества.

С именем В.И. Вернадского связано также формирование социально-экономической концепции биосферы, отражающей ее превращение на определенном этапе эволюции в ноосферу вследствие деятельности человека, которая приобретает роль самостоятельной геологической силы. Учитывая системный принцип организации био­сферы, а также то, что в основе ее функционирования лежат круговороты веществ и потоки энергии, современной наукой сформулированы биохимическая, термодинамическая, биогеоценотическая, кибернетиче­ская концепции биосферы. Особая роль в развитии представлений принадлежит В.И. Вернадскому, который создал современное учение о биосфере. В.И. Сукачев, сформулировавший понятие о биогеоценозах как элементарных единицах биологического круговорота. В.И. Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловили переход биосферы в новое состояние ноосферу. Человечество использует для своих нужд всё большую часть территории планеты. И большое количество минеральных ресурсов. Мероприятия по охране природы должны носить обязательный характер. Эти мероприятия могут быть эффективными только в том случае, если они основываются на глубоких биологических знаниях.

Единство материального субстрата жизни к жизненных явлений на молекулярном уровне.

Взаимопроникновение идей и методов различных областей естество­знания (физики, химии, биологии), возникновение наук на стыке этих областей (биофизика, биохимия, молекулярная биология) повлекли за собой расширение классификации, вплоть до выделения молекулярного и электронно-атомного уровней. Медико-биологические исследования, проводимые на этих уровнях, уже сейчас дают практический выход в здравоохранение. Так, приборы, основанные на явлениях электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, с успехом применяют для диагностики заболеваний и состояний организма. В силу ограниченной стабильности молекул или ошибок синтеза в ДНК (время от времени, но неизбежно) случаются нарушения, которые изменяют информацию генов. В последующей редупликации ДНК эти изменения воспроизводятся в молекулах-копиях и наследуются орга­низмами дочернего поколения. Указанные изменения возникают и тиражируются закономерно, что и делает редупликацию ДНК конва­риантной, т.е. происходящей иногда с некоторыми изменениями. Такие изменения в генетике получили название генных (или истинных) мутаций. Конвариантностъ редупликации, таким образом, служит основой мутационной изменчивости.

4. Вода, как первичная среда жизни и ее физико-химические свойства.Вода входит в состав клеток, межклеточного вещества, тканевой жидкости и лимфы. Она составляет 65—70 % массы тела человека, а кровь и лимфа содержат свыше 90 % воды. Значение воды состоит в том, что все хими­ческие превращения происходят только в водных раство­рах. Вода — растворитель органических и неорганических соединений. Дипольный характер молекулы воды позволяет ей формировать вокруг белков водную (сольватную) обо­лочку, препятствующую склеиванию их друг с другом. Это связанная вода, составляющая 4—5 % от всего ее, со­держания. Остальную воду (около 95 %) называют сво­бодной. Свободная вода является универсальным раство­рителем для многих органических и неорганических со­единений. Большинство химических реакций идет только в растворах. Проникновение веществ в клетку и выведе­ние из нее продуктов диссимиляции в большинстве слу­чаев возможно только в растворенном виде. Вода прини­мает и непосредственное участие в биохимических реакциях (реакции гидролиза). Вода участвует в регуляции осмотического давления в клетках.