Понятие о биологическом и хронологическом возрасте. Проявления старения на молекулярном, клеточном и онтогенетическом уровнях. Основные теории старения.

Биологический возраст - отражает степень морфологического и физиологического развития организма.

Критерии определения биологического возраста:

зрелость;

скелетная зрелость;

зубная зрелость;

наследственность;

конституция человека;

зрелость интеллекта

Хронологический возраст - это временной отрезок от даты рождения человека до конкретной даты его установления.

Старение - это процесс непрерывного разрушения, присущий всем объектам живой и неживой природы. Истинной степенью старения является биологический возраст, связанный с некоторыми показателями жизнедеятельности. (Геронтоло́гия.)

Естественное - физиологическое, нормальное старение.

Преждевременное - патологическое, ускоренное старение.

Признаки старения:

Первичные (регуляторные, гомеостатичные) – ЦНС, иммунная и эндокринная системы.

Вторичные – изменения всех других систем, которые возникли на основе первичных изменений.

Для старения характерны:

гетерокинетичность – разная скорость развития возрастных изменений в различных тканях;

 гетеротропность – неодинаковая выраженность процессов старения в различных тканях и органах;  

гетерохронность – неодинаковые во времени проявления выраженных признаков старения в различных тканях и органах. 

Проявление старения на уровнях:

Молекулярно – генетический уровень

Увеличение и накопление случайных ошибок репликаций ДНК.

Снижение активности ферментов репарации.

Повышение чувствительности ДНК к воздействию мутагенов.

Изменения физико-химических свойств гистонов.

Нарушение транскрипции.

Клеточный уровень

Уменьшение скорости деления клеток вплоть до прекращения.

Инволюция (обратное развитие) тканей и органов на основе снижения их способности к регенерации.

Изменение рецепторных свойств клеточных мембран.

Снижение проницаемости мембран для ионов натрия, калия и кальция.

Нарушение работы ионных насосов.

Органный уровень

Уменьшение массы сердца, мышечных волокон.

Усиленное развитие соединительной ткани.

Утолщение эпикарда, развитие коронарного атеросклероза.

Снижение упругости сосудистых стенок.

Уменьшение размеров альвеол, количества капилляров легких, ЖЕЛ, числа нефронов.

 

Организменный уровень.

Поседение волос.

Снижение упругости кожи.

Гетерохронность – атрофия тимуса, угасание яичников.

Гетеротопность – изменения структур одного органа.

 

Теории старения:

Единой гипотезы старения не существует. Большинство теорий базируется на изучении отдельных физиологических процессов, происходящих при старении. Всего гипотез около 300.

Энергетическая теория старения - Теория была предложена Н. Рубнером в 1908 г.
Старение - простое изнашивание клеток и тканей.

 

Нейроэндокринные и иммунные гипотезы. Старение - результат дисфункции какой-либо конкретной железы. Ведущие механизмы старения связываются с первичными сдвигами в нейроэндокринной системе, которые приводят к вторичным изменениям в тканях.

 

Теория «Гипоталамический часов». В 1968 г. К.Дильман. Старение – нарушение гомеостаза организма, являющегося результатом нарастания активности гипоталамуса. в пожилом возрасте резко увеличивается секреция гормонов гипоталамуса (либеринов) и гормонов гипофиза (гонадотропинов, соматотропина) и инсулина.

Молекулярно-генетическая теория старения. Старение – первичные наследственно запрограммированные изменения генетического аппарата клеток.

 

 Гипотеза о разделении функций между соматическими и половыми носителями генетического материала (А.Вейсман).

 

Генорегуляторная теория была выдвинута В. Райтом. Старение - изменения, происходящих в регуляторных генах.

 

Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. физиком М. Сцилардом. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения.

 

Л. Оргель считал, что главная причина старенияорганизма - это накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций.

 

Свободнорадикальная теория старения. была выдвинута Д.Харманом в середине 1950-х гг. Старение - результат изнашивания организма.
Свободные радикалы- это атомы или молекулы, имеющие неспаренный электрон на внешней орбите, которые способны атаковать и повреждать любые клетки. В ходе жизнедеятельности клетки через нее проходит огромное количество кислорода. Он используется для клеточного дыхания. Часть кислорода уходит в АФК – активные формы, которые обладают огромной реакционной способностью. Они атакуют белки и липиды клеточных мембран, повреждая или разрушая их. Постепенно АФК накапливаются в клетках и приводят к старению.

 

Теория апоптоза. Старение – запускающаяся программа апоптоза – самоубийства клеток, которую можно отменить. Клетка в апоптозе сама себя разбирает на части, которые соседние клетки потом используют как строительный материал. Апоптоз может играть положительную роль, если клетка заражена вирусом.

 

Элевационная теория. Автор – Владимир Дельман.
Уменьшается порог чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. Увеличивается концентрация циркулирующих гормонов, что приводит к развитию патологий, характерных для старческого возраста: ожирению, диабету, атеросклерозу и гипертензии.

 

Теория износа. Автор – Рубнер.
Каждый биологический вид имеет определенный энергетический фонд, истратив который, организм стареет и погибает.

 

Гормональная гипотеза. С возрастом уменьшается продукция половых гормонов, что приводит к старости.

 

Аутоинтоксикационная теория. Автор – Мечников.

Организм стареет в результате самоотравления из-за накопления азотистых продуктов обмена и процессов гниения в кишечнике.

 

Эколого-генетическая гипотеза. Автор – Бердышев.
1. Старение – многопричинный процесс (стресс, болезни, накопление свободных радикалов, воздействие ксенобиотиков).
2. Старение – многоочаговый процесс (одновременно возникает в ядре, митохондриях, разных типах клеток).
3. Темп возрастных изменений определяется соотношением процессов старения и витаукта.

 

Учение о микроэволюции; его составные части: элементарная единица эволюции, понятие об элементарном эволюционном явлении, эволюционном материале. Элементарные факторы микроэволюции, их действие в природных популяциях. Результаты микроэволюции.

 

Микроэволюция – процесс преобразования популяции под действием факторов эволюции, приводящий к образованию новых видов. Термин предложил Юрий Филипченко в 1927 г. (+Четвериков, Фишер, Раит, Добжанский, Шмальгаузен, Майр и др.)

 

Под действием элементарных факторов на генофонд популяции происходит изменение частот отдельных генов. Это приводит к элементарному эволюционному явлению – изменению генотипического и фенотипического состава популяции. При длительном однонаправленном воздействии естественного отбора наблюдается дифференциация популяций.

 

Элементарная единица эволюции – популяция.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

 

Элементарный эволюционный материал – мутации. (любые генотипически различные особи и группы особей, т. е. мутантные организмы или особи-носители мутаций.)

                                                                                               

Элементарные эволюционные факторы:

· мутационный процесс

это процесс возникновения в популяциях самых разнообразных мутаций: генных, хромосомных и геномных. Мутационный процесс является важнейшим элементарным эволюционным фактором, поскольку поставляет элементарный эволюционный материал – мутации. Именно мутации обеспечивают появление новых вариантов признака, именно мутации лежат в основе всех форм изменчивости.
Значение: основа наследственных заболеваний, обеспечивают генетическую гетерогенность популяции

 

· волны жизни - колебания численности особей в популяциях

а) периодические (сезонные) – однолетние растения, насекомые

б) апериодические – обусловлены воздействием различных биотических и абиотических факторов (кормовые ресурсы; вспышки численности видов в новых районах, где отсутствуют естественные враги (увеличение численности домовой мухи в крупных поселениях людей); катастрофы, войны, эпидемии).

Определяются рождаемость, смертность, иммиграция, эмиграция.

Значение: случайное колебание концентрации аллелей и генотипов, составляющих популяцию.

Изменение генофонда популяции на подъеме популяционной волны и на её гребне (пике) приводит к выселению популяций за пределы ареала.

 

· Изоляция - Препятствие к скрещиванию, способствует дивергенции, имбридингу, дрейфу генов

Виды:

географическая (пространственная)

биологическая (репродуктивная):

этологическая (поведенческая)

экологическая (разные сроки размножения, различные экологические ниши)

сезонные (различные температурные условия для размножения, разное время половой активности)

морфофизиологическая (различия в строении половых органов, окраски тела)

генетическая (различия в хромосомном наборе)

 

 

· Естественный отбор – (направляющий фактор) процесс, в результате которого выживают и оставляют потомство особи с полезными в данных условиях признаками/Выживание наиболее приспособленных особей или избирательное уничтожение одних и сохранение других форм, обладающих таким набором признаков и свойств, который позволяет успешно конкурировать и оставлять потомство.

Виды:

А) Стабилизирующий

Действует в постоянных условиях среды, когда признаки организмов сохраняют свое адаптивное значение и благоприятствует особям со средней нормой реакции, элиминируя особей с крайними значениями нормы реакции

Пр: серповидноклеточная анемия; Недоношенные и переношенные детеныши у млекопитающих живут меньше

 

Б) Движущий (направленный)

Способствует сохранению особей с новой или распространенной нормой реакции взамен ушедшей старой, пришедшей в несоответствие в результате изменения условий окружающей среды

Пр: индустриальный меланизм пяденицы; появление бактерий, устойчивых к антибиотикам

 

В) Дизруптивный

Сохраняет особи с крайними значениями, в результате наблюдается полиморфизм популяции (причина видообразования)

Пр: появление на океанских островах бескрылых насекомых

 

Результаты микроэволюции — образование новых видов. Может происходить постепенно (географическое) или мгновенно (квантовое, скачкообразное)

Главные результаты микроэволюции:

• видообразование

• генетический полиморфизм

• адаптации

• механизмы видообразования и его этапы