Жаба прямое или непрямое развитие. §23. Развитие животных после рождения

Рассмотрите рисунки 93 и 94. Какие два типа развития характерны для изображенных на рисунках животных. Какие стадии в своем развитии проходят саранча, бабочка, рыба, лягушка и человек?

Рис. 93. Послезародышевое прямое развитие

Индивидуальное развитие организма продолжается и после его рождения, когда зародыш уже сформировался и может существовать самостоятельно вне яйца или тела матери. Период развития организма после рождения называют после зародышевым., или постэмбриональным (от лат. пост - после и эмбрион). У различных организмов этот период протекает по-разному. Поэтому различают прямое и непрямое развитие.

Прямое и непрямое развитие. Прямое развитие проходит без превращений. Родившийся организм имеет сходство со взрослой особью и отличается только величиной, пропорциями тела и недоразвитием некоторых органов. Такое развитие, в основном, наблюдают у рыб, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих (рис. 93). Так, из икринки рыбы выходит личинка с желточным мешком. Она развивается в малька, похожего на взрослую особь, но отличающегося от нее недоразвитием ряда органов.

При развитии с превращением (рис. 94) из яйца появляется личинка совершенно непохожая на взрослый организм. Такое развитие называется непрямым, или развитием с метаморфозом (от греч. метаморфозис - превращение), т. е. с несколькими личиночными стадиями постепенного превращения во взрослую особь. Личинки активно питаются, растут, но, за редким исключением, не способны к размножению.

Рис. 94. Послезаролышевое непрямое развитие (полный метаморфозу бабочки): 1 - яйцо: 2 - личинка (гусеница): 3 - куколка; 4 - взрослое насекомое

Развитие с метаморфозом характерно для насекомых и земноводных. Причем, у насекомых метаморфоз может быть полным и неполным. При развитии с полным метаморфозом насекомые проходят ряд последовательных стадий, как правило, резко отличающихся друг от друга образом жизни и характером питания. Например, у бабочки из яйца выходит гусеница, которая имеет чер-веобразую форму тела. Затем гусеница после нескольких линек превращается в куколку - неподвижную стадию, которая не питается, а только развивается во взрослое насекомое. Через некоторое время из куколки выходит бабочка. Пища и способ питания у личинки и взрослого насекомого различаются. Гусеница ест листья растений и имеет грызущий ротовой аппарат, а бабочка питается нектаром цветков и имеет сосущий ротовой аппарат. Иногда у насекомых некоторых видов взрослая особь вообще не питается, а сразу приступает к размножению (тутовый шелкопряд).

При развитии с неполным метаморфозом стадия куколки отсутствует и личинки мало отличаются от взрослых насекомых. Так, у саранчи вышедшая из яйца личинка имеет по сравнению с взрослой стадией меньшую величину и у нее недоразвиты крылья.

Среди позвоночных животных развитие с превращением наблюдают, в основном, у земноводных. Например, у лягушки личиночная стадия - головастик. По выходу из икринки он напоминает малька рыбы. У него отсутствуют конечности, имеются жабры вместо легких, хвост, при помощи которого он активно плавает в воде. Спустя некоторое время у головастика формируются конечности, развиваются легкие, зарастают жаберные щели и исчезает хвост. Через два месяца после выхода из икринки головастик превращается во взрослую лягушку.

Превращение личинки во взрослую особь связано с выработкой железами внутренней секреции специальных гормонов. Например, для превращения головастика в лягушку необходим гормон щитовидной железы - тироксин. В некоторых случаях при недостатке гормонов личиночный период может затягиваться на всю жизнь и на этой стадии организм может приступить к размножению. Так, личинка земноводного амбистомы - аксолотль при недостатке гормона щитовидной железы не превращается во взрослую особь и может размножаться (рис. 95). При добавлении в воду тироксина развитие идет до конца и аксолотль превращается в амбистому.

Рис. 95. Амбистома (слева) и ее личинка аксолотль (справа)

Рост. Характерное свойство индивидуального развития - рост организма, т. е. увеличение его размеров и массы. По характеру роста всех животных можно разделить на две группы - с неопределенным и определенным ростом. При неопределенном росте размеры тела организма увеличиваются в течение всей его жизни. Это наблюдается, например, у моллюсков, земноводных, рыб и рептилий. Организмы с определенным ростом прекращают расти на определенном этапе развития. Таковы насекомые, птицы и млекопитающие. Темпы роста у животных изменяются в течение всего периода и находятся под контролем гормонов. Например, у млекопитающих (в том числе и у человека) рост регулируется гормоном гипофиза соматотропином. Он активно вырабатывается в детском возрасте, а после полового созревания количество гормона постепенно уменьшается и рост прекращается.

После интенсивного периода роста организм вступает в стадию зрелости, для которой характерно также изменение физиологических процессов в организме. Этот период связан с деторождением.

Старение и смерть. Продолжительность жизни зависит от индивидуальных особенностей вида организма, но не зависит от уровня его организации. Например, мыши живут всего 4 года, ворон - до 70 лет, а моллюск пресноводная жемчужница - до 100 лет.

Процесс индивидуального развития организма заканчивается старением и смертью. Старение - это общебиологическая закономерность, свойственная всем организмам. В процессе старения изменяются все системы органов, нарушаются их структура и функции.

Существует несколько теорий старения. Одна из первых была предложена русским ученым Ильей Ильичей Мечниковым. Согласно этой теории, старение организма связано с усилением в нем процессов интоксикации, самоотравления в результате накопления продуктов обмена веществ и деятельности гнилостных бактерий.

Многие современные теории предполагают, что старение организма - следствие изменений в генетическом аппарате клеток, которые приводят к снижению активности процессов биосинтеза белков. Существенной причиной изменения генетической активности является ослабление работы белков-ферментов. С возрастом повышается частота хромосомных нарушений. Восстановление поврежденных участков ДНК идет медленнее, накапливаются мутации, которые проявляются в структурах РНК и белков.

Высказываются научные гипотезы, которые связывают старение организма с гормональными нарушениями, в частности с изменением функции щитовидной железы.

У человека процессы старения обусловлены действием многих биологических факторов. Немаловажную роль в старении играет и социальная среда, окружающая человека. Наука, занимающаяся проблемами старения человека, называется геронтологией (от греч. герон - старец). Старение - это неизбежный этап развития любого организма. Далее наступает смерть, которая является необходимым условием для продолжения жизни других организмов.

Упражнения по пройденному материалу

1. Какие типы после зародышевого развития вам известны?
2. В чем разница между прямым и непрямым развитием? Приведите примеры животных с разным типом развития.
3. В чем заключается преимущество развития с превращением?
4. Чем развитие с полным метаморфозом отличается от развития с неполным метаморфозом? Приведите примеры животных с разным типом метаморфоза.
5. В чем заключается старение организма? Какие теории старения вам известны? Какая наиболее вероятна, по вашему мнению? Ответ обоснуйте.
6. В чем биологический смысл смерти организма?

1. Прямое развитие - развитие, при котором появившийся организм идентичен по строению взрослому организму, но имеет меньшие размеры и не обладает половой зрелостью. Дальнейшее развитие связано с увеличением размеров и приобретением половой зрелости. Например: развитие рептилий, птиц, млекопитающих.

2. Непрямое развитие (личиночное развитие, развитие с метаморфозом) - появившийся организм отличается по строению от взрослого организма, обычно устроен проще, может иметь специфические органы, такой зародыш называется личинкой. Личинка питается, растет и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослому организму (имаго). Например: развитие лягушки, некоторых насекомых, различных червей.Постэмбриональное развитие сопровождается ростом.

Билет №26. Биосоциальная природа человека как отражение эволюционно обусловленной иерархии живой природы. Значение биологического наследия человека в современных условиях жизни.

На планете среди других существ людям принадлежит уникальное место, что обусловлено приобретением ими в процессе антропогенеза особого качества - социальной сущности. Это означает, что уже не биологические механизмы, а в первую очередь общественное устрой­ство, интеллект, производство, труд обеспечивают выживание, всесвет­ное и даже космическое расселение, благополучие человечества. Социальность, однако, не противопоставляет людей остальной живой природе. Человек остается включенным в систему органического мира. Этот мир складывался и развивался на протяжении большей части истории планеты независимо от человеческого фактора, более того, на опреде­ленном этапе своего развития он этот фактор породил. Человечество составляет своеобразный, но неотъемлемый компонент биосферы. Крупный отечественный патолог И. В. Давыдовский писал, что естественность и законность болезней вытекают из основных свойств жизни, а именно из универсального и важнейшего свойства организмов - приспосабли­ваться к меняющимся условиям внешней среды. По его мнению, полнота такого приспособления и есть полнота здоровья.

Билет №27 Гаметогенез или предзародышевое развитие - процесс созревания половых клеток, или гамет. Поскольку в ходе гаметогенеза специализация яйцеклеток и спермиев происходит в разных направлениях, обычно выделяют овогенез и сперматогенез соответственно. Гаметогенез закономерно присутствует в жизненном цикле ряда простейших, водорослей, грибов, споровых и голосемянных растений, а также многоклеточных животных. В некоторых группах гаметы вторично редуцированы (сумчатые и базидиевые грибы, цветковые растения). Наиболее подробно процессы гаметогенеза изучены у многоклеточных животных.

Гаметогенез

(от гаметы и греч. genesis - происхождение), процесс развития и формирования половых клеток - гамет. Г. мужских гамет (сперматозоидов, спермиев) называют сперматогенезом, женских гамет (яйцеклеток) - оогенезом. У животных и растений Г. протекает различно, в зависимости от места мейоза в жизненном цикле этих организмов.

У многоклеточных животных Г. происходит в специальных органах - половых железах, или гонадах (яичниках, семенниках, гермафродитных половых железах), и складывается из трёх основных этапов: 1) размножение первичных половых клеток - гаметогониев (сперматогониев и оогониев) путём ряда последовательных митозов, 2) рост и созревание этих клеток, называют теперь гаметоцитами (сперматоцитами и ооцитами), которые, как и гаметогонии, обладают полным (большей частью диплоидным) набором хромосом. В это время совершается основное событие Г. у животных - деление гаметоцитов путём мейоза, приводящее к редукции (уменьшению вдвое) числа хромосом в этих клетках и превращению их в гаплоидные клетки (см. Гаплоид) - сперматиды и оотиды; 3) формирование сперматозоидов (либо спермиев) и яйцеклеток; при этом яйцеклетки одеваются рядом зародышевых оболочек, а сперматозоиды приобретают жгутики, обеспечивающие их подвижность. У самок многих видов животных мейоз и формирование яйца завершаются после проникновения сперматозоида в цитоплазму ооцита, но до слияния ядер сперматозоида и яйцеклетки.

У растений Г. отделен от мейоза и начинается в гаплоидных клетках - в спорах (у высших растений - микроспоры и мегаспоры). Из спор развивается половое поколение растения - гаплоидный гаметофит, в половых органах которого - гаметангиях (мужских - антеридиях, женских - архегониях) путём митозов происходит Г. Исключение составляют голосеменные и покрытосеменные растения, у которых сперматогенез идёт непосредственно в прорастающей микроспоре - пыльцевой клетке. У всех низших и высших споровых растений Г. в антеридиях - это многократное деление клеток, в результате которого образуется большое число мелких подвижных сперматозоидов. Г. в архегониях - формирование одной, двух или нескольких яйцеклеток. У голосеменных и покрытосеменных растений мужской Г. состоит из деления (путём митоза) ядра пыльцевой клетки на генеративное и вегетативное и дальнейшего деления (также путём митоза) генеративного ядра на два спермия. Это деление происходит в прорастающей пыльцевой трубке. Женский Г. у покрытосеменных растений - обособление путём митоза одной яйцеклетки внутри 8-ядерного зародышевого мешка. Основное различие Г. у животных и растений: у животных он совмещает в себе превращение клеток из диплоидных в гаплоидные и формирование гаплоидных гамет; у растений Г. сводится к формированию гамет из гаплоидных клеток.

Гаметы (от греч. ?????? - жена, ??????? - муж) - репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор хромосом и участвующие в гаметном, в частности, половом размножении. При слиянии двух гамет в половом процессе образуется зигота, развивающаяся в особь (или группу особей) с наследственными признаками обоих родительских организмов, продуцировавших гаметы.

У некоторых видов возможно и развитие в организм одиночной гаметы (неоплодотворённой яйцеклетки) - партеногенез.

Морфология гамет и типы гаметогамии

Морфология гамет различных видов достаточно разнообразна, при этом продуцируемые гаметы могут отличаться как по хромосомному набору (при гетерогаметности вида), величине и подвижности (способности к самостоятельному передвижению), при этом гаметный диморфизм у различных видов варьирует в широких пределах - от отсутствия диморфизма в виде изогамии до своего крайнего проявления в форме оогамии.

Изогамия

Если сливающиеся гаметы морфологически не отличаются друг от друга величиной, строением и хромосомным набором, то их называют изогаметами, или бесполыми гаметами. Такие гаметы подвижны, могут нести жгутики или быть амёбовидными. Изогамия типична для многих водорослей.

Анизогамия (гетерогамия)

Гаметы, способные к слиянию, различаются по размерам, подвижные микрогаметы несут жгутики, макрогаметы могут быть как подвижны (многие водоросли), так и неподвижны (лишённые жгутиков макрогаметы многих протистов).

Способные к слиянию гаметы одного биологического вида резко различаются по размерам и подвижности на два типа: малые подвижные мужские гаметы - сперматозоиды - и крупные неподвижные женские гаметы - яйцеклетки. Различие размера гамет обусловлено тем, что яйцеклетки содержат запас питательных веществ, достаточный для обеспечения нескольких первых делений зиготы при её развитии в зародыш.

Мужские гаметы - сперматозоиды - животных и многих растений подвижны и обычно несут один или несколько жгутиков, исключением являются лишённные жгутиков мужские гаметы семенных растений - спермии, которые доставляются к яйцеклетке при прорастании пыльцевой трубки, а также безжгутиковые сперматозоиды (спермии) нематод и членистоногих.

Хотя сперматозоиды несут митохондрии, при оогамии от мужской гаметы к зиготе переходит только ядерная ДНК, митохондриальная ДНК (а в случае растений и пластидная ДНК) обычно наследуется зиготой только от яйцеклетки.

Билет №28 . Нетрадиционное наследование (геномный импринтинг, однородительская дисомия, экспансия тринуклеотидных повторов, митохондриальное наследование).

ЭКСПАНСИЯ ТРИНУКЛЕОТИДНЫХ ФРАГМЕНТОВ - патологическое состояние: вариант генетической мутации, характеризующийся появлением в ДНК "бессмысленных" повторов тринуклеотидов, которые могут приводить к дезорганизации функционирования ДНК или синтезу патологического белка, накапливающегося в клетках, что приводит к гибели клетки. Лежит в основе ряда заболеваний (болезни Гентингтона, болезни Кеннеди, спиноцеребеллярных дегенерации и т.д.), тяжесть которых зависит от числа повторов тринуклеотидов. Общая особенность этой группы заболеваний - более раннее начало и нарастание тяжести их клинических проявлений из поколения в поколение, что обычно отражает увеличение числа тринуклеотидных повторов (феномен антиципации).В последнее время выделяется еще один тип наследования - митохондриальный. Митохондрии передаются с цитоплазмой яйцеклеток. Спермии не имеют митохондрий, поскольку цитоплазма элиминируется в процессе созревания мужских половых клеток. В яйцеклетке содержится около 25000 митохондрий. Каждая митохондрия содержит кольцевую хромосому. Генные мутации в митохондриальной ДНК обнаружены при атрофии зрительного нерва Лебераф, митохондриальных миопатиях, прогрессирующих офтальмоплегиях. Болезни, обусловленные данным типом наследственности, передаются от матери и дочерям, и сыновьям в равной степени. Больные отцы болезнь не передают ни дочерям, ни сыновьям.

Геномный импринтинг - эпигенетический процесс, при котором экспрессия определенных генов осуществляется в зависимости оттого, от какого родителя поступил аллель гена. Это ненаследуемый процесс, который не подчиняется наследованию по Менделю. Импринтинг генов вызывает экспрессию аллелей гена полученных от матери в случае генов H19 или CDKN1C и от отца в случае гена IGF2. Импринтинг некоторых генов в составе генома показан для насекомых, млекопитающих и цветковых растений.

Импринтинг генов осуществляется с помощью процесса метилирования ДНК. Если по каким-то причинам импринтинг не сработает, это может привести к появлению генетических нарушений (например Синдром Прадера-Вилли).

Однородительская дисомия, то есть наследование обеих копий целой хромосомы или ее части от одного родителя (при отсутствии соответствующего генетического материала от другого родителя), является исключением из менделевских принципов наследования. Она встречается редко и вызывает, например, синдром Прадера-Вилли и синдром Ангельмана.

Роль дисомии в патологии во многом усугубляется геномным импринтингом, который приводит к неодинаковой экспрессии материнской и отцовской копий гена.

Возможный механизм дисомии - элиминация лишней хромосомы у плода с трисомией на ранних стадиях эмбриогенеза. Болезнь проявляется в том случае, если элиминируется лишняя хромосома, происходящая из нормальной гаметы.

Однородительская дисомия была описана при муковисцидозе, когда оба мутантных аллеля наследовались от одного родителя. В таких случаях дисомия имитирует аутосомно-рецессивное наследование.

У 20-30% больных с синдромом Прадера-Вилли, имеющих по данным цитогенетического исследования нормальный кариотип, с помощью молекулярно-биологических методов обнаруживается дисомия материнской 15-й хромосомы. Отцовская 15-я хромосома у таких больных отсутствует.

Предполагают, что однородительская дисомия является причиной внутриутробной задержки развития, умственной отсталости и микроцефалии. Эти предположения пока не подтверждены молекулярно-биологическими исследованиями.

Билет №29 СМ. №2

Билет №30

Феноти?п - (от греческого слова phainotip - являю, обнаруживаю) совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Фенотип - совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуальное развитие)

Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности. Во-первых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Например, именно так обстоит дело с группами крови человека. Поэтому расширенное определение фенотипа должно включать характеристики, которые могут быть обнаружены техническими, медицинскими или диагностическими процедурами. Дальнейшее, более радикальное расширение может включать приобретенное поведение или даже влияние организма на окружающую среду и другие организмы. Например, согласно Ричарду Докинзу, плотину бобров также как и их резцы можно считать фенотипом генов бобра.

Фенотип можно определить как «вынос» генетической информации навстречу факторам среды. В первом приближении можно говорить о двух характеристиках фенотипа: а) число направлений выноса характеризует число факторов среды, к которым чувствителен фенотип, - мерность фенотипа; б) «дальность» выноса характеризует степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды. В совокупности эти характеристики определяют богатство и развитость фенотипа. Чем многомернее фенотип и чем он чувствительнее, чем дальше фенотип от генотипа, тем он богаче. Если сравнить вирус, бактерию, аскариду, лягушку и человека, то богатство фенотипа в этом ряду растет.

Геном - вся совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Он обеспечивает формирование видовых характеристик организмов в ходе их онтогенеза. Генотип - совокупность генов, образованная при половом размножении в процессе оплодотворения при объединении геномов двух родительских клеток, генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе - кариотипе. Фенотип - видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства на всем протяжении индивидуального развития. Ведущая роль в формировании фенотипа - наследственная информация, заключенная в генотипе. Наряду с этим результат наследственной программы (в генотипе) зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. В случае гетерозиготности развитие данного признака 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 (А’). Этот аллель доминантный, второй рецессивный (пример: группа крови). Неполное доминирование - фенотип гетерозигот ВВ’ отличается от фенотипа гомозигот по обеим аллелям (ВВ, В’В’) промежуточным проявлением признака. Это происходит, т.к. аллель, способная сформировать нормальный признак находится у гетерозигот в двойной дозе ВВ, а у гомозигот ВВ’. Генотипы отличаются экспрессивностью (степень выраженности признака). Пример: заболевания у человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот, а у гомозигот заканчивающиеся смертью. Кодоминирование - каждый из аллелей проявляет свое действие, в результате - промежуточный вариант признака (Группа крови, аллели которые по отдельности формируют 2 и 3 группы крови, вместе образуют 4). Аллельное исключение - вид взаимодействия аллельных генов в генотипе. Например, инактивация одного из аллелей в сосотаве Х-хромосомы способствует тому, что разных клетках организма, мозаичных по функционирующей хромосоме, фенотипически проявляются разные аллели.

Билет №31 . Генетический гомеостаз и механизмы его обеспечения на разных уровнях организации жизни.

ГОМЕОСТАЗ генетический - способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает ее жизнеспособность.Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Механизмы гомеостаза: обратная связь.Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, или фидбэка, на которые реагирует система:Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз. Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.Терморегуляция - другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ - понижение температуры (или повышение).Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение. Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, - такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Билет №32 Половой процесс и эволюция его форм.характеристики гамет. Препарат-зигота. Задача на гемофилию

Билет №33 Транскрипция.Процессинг и сплайсинг.Альтернативный сплайсинг

Билет №34, 47. Биологические ритмы и факторы внешней среды. Хронобиология и хрономедицина, понятие о десинхронозах.

Хронобиология (от «Chrono», «Chronos» - «время») - область науки, которая исследует периодические (циклические) феномены, протекающие у живых организмов во времени, и их адаптацию к солнечным и лунным ритмам . Эти циклы именуют биологические ритмы (БР).Хронобиологические исследования включают, но не ограничиваются ими, работы в области сравнительной анатомии, физиологии, генетики, молекулярной биологии и биологии поведения организмов . Другие аспекты включают исследование развития, воспроизведения, экологии и эволюции видов.

Описание.Синхронизация уровня и длительности биологической активности с внешними факторами у живых организмов происходят при многих существенных биологических процессах. Это происходит

· у животных (еда, сон, спаривание, зимовка, миграция, клеточная регенерация, и т. д.),

· у растений (движения листа, фотосинтез и т. д.).

Наиболее важный ритм в хронобиологии - суточный ритм, примерно 24-часовой цикл физиологических процессов у растений и животных. (Слово «циркадный» приходит из латыни, - «цирка» означает «около», «примерно», и «диас» - «день», «сутки», то есть «циркадианный» или «циркадный» - это «околосуточный»).

Есть и другие важные циклы:

· инфрадианные, более долгосрочные, такие как ежегодные циклы миграции или воспроизведства, выявленные у некоторых животных, или человеческий менструальный цикл.

· ультрадианные ритмы, краткие циклы, такие как 90-минутный цикл REM-сна у людей, 4-часовой назальный цикл или 3-часовой цикл продуцирования гормона роста.

Периодические ритмы, обычно наблюдаемые у морских животных, часто следуют (примерно) 12-часовому переходу от прилива к отливу и обратно.Хрономедицина - это область медицины, в которой используется представление о биологических ритмах, которые изучаются в рамках хронобиологии. Биологические ритмы - это ритмические проявления временной структуры организма, поэтому хрономедицина не исчерпывается одними только биологическими ритмами, а пытается рассмотреть всю «временную структуру организма» в целом.Хрономедицина (как и сама хронобиология) - это молодая область междисциплинарных исследований, которая находится в процессе становления. В хрономедицине находят свое применение методы математической обработки временных рядов, которые используются для анализа ритмических проявлений физиологических процессов организма.Таким образом хрономедицина оказывается на стыке наук: медицины (диагностика и лечение заболеваний), хронобиологии (разработка теоретических представлений) и математики (разработка методов математического анализа ритмических проявлений).Десинхроноз (от латинского de- - приставка, означающая удаление, и греческого synchronos - одновременный) - изменение различных физиологических и психических функций организма в результате нарушения суточных ритмов его функциональных систем. Причины Д.: рассогласование функциональных ритмов организма с показаниями внешних датчиков времени, например, при трансмеридиональных перелётах, перелётах на значительное расстояния в широтном направлении; устойчивое рассогласование по фазе ритма сон - бодрствование (работа в вечерние и ночные смены); частичное или полное отсутствие привычных приборов времени. Признаки Д.: плохой сон, ухудшение аппетита, раздражительность, снижение работоспособности, апатия, вялость. Продолжительность таких расстройств от 1 до 14 дней.

Билет №35. Профилактика наследственных заболеваний и болезней с наследственным предрасположением. Пренатальная диагностика, ее методы и возможности.

Ограниченные возможности лечения наследственных болезней и предсказуемый характер передачи генов от поколения к поколению заставили сосредоточить внимание на профилактике как наиболее надежном и эффективном способе предотвращения этих болезней. Профилактические методы включают генетическое обследование, медико-генетическое консультирование и пренатальную диагностику. Наиболее эффективной мерой профилактики наследственных заболеваний является выявление гетерозиготных носителей мутаций, так как при этом удается предотвратить рождение первого больного ребенка в семьях высокого риска. Родственники больного с большой вероятностью могут быть гетерозиготными носителями мутантных аллелей, поэтому в тех случаях, когда это возможно, они подлежат обследованию в первую очередь. Для болезней, сцепленных с полом, это касается родственников по женской линии - сестер, дочерей и теток пробанда. Их диагностика особенно важна, так как вероятность рождения больных сыновей в потомстве носительниц мутаций очень высока и не зависит от генотипа супруга. При аутосомно-рецессивных заболеваниях половина сибсов родителей и две трети здоровых сибсов больного будут гетерозиготными носителями мутации. Поэтому в тех семьях, где принципиально возможна молекулярная идентификация мутантных аллелей, необходимо обследовать максимальное число родственников больного пробанда для выявления гетерозиготных носителей. Иногда в больших семьях с разветвленными родословными удается проследить наследование неидентифицируемых мутаций с помощью косвенных методов молекулярной диагностики. Для заболеваний, распространенных в определенных популяциях или в каких-то этнических группах и обусловленных присутствием одного или нескольких преобладающих и легко идентифицируемых мутантных аллелей, возможно проведение тотального скрининга на гетерозиготное носительство этих мутаций среди определенных групп населения, например, среди беременных женщин или среди новорожденных. Считается, что подобный скрининг экономически оправдан в том случае, если при проведении процедуры выявляются аллели, составляющие не менее 90-95% всех мутаций данного гена в исследуемой популяции. Выявленные при подобных обследованиях носители мутаций также составляют группу риска, и в последующем должны быть аналогичным образом протестированы их супруги. Однако, даже в том случае, если мутация найдена только у одного из родителей, вероятность рождения больного ребенка несколько выше популяционной частоты, но, конечно, значительно меньше 25%. Конкретное значение этого риска зависит от общей частоты мутаций соответствующего гена в популяции. В таких семьях (по желанию родителей) также может быть проведена пренатальная диагностика и прослежено наследование мутантного аллеля. При отсутствии этой мутации у плода прогноз считается благоприятным, независимо от того, какие аллели ребенок получит от второго супруга.

С профилактической точки зрения всю наследственную патологию целесообразно подразделить на три категории:

1) вновь возникающие мутации (в первую очередь это анеуплоидии и тяжелые формы доминантных мутаций);

2) унаследованные от предыдущих поколений (как генные, так и хромосомные);

3) болезни с наследственной предрасположенностью.

Различают первичную профилактику наследственной патологии и вторичную профилактику наследственной патологии.

Под первичной профилактикой понимают такие меры, которые должны предупредить зачатие или рождение больного ребенка.

Профилактика вновь возникающих мутаций должна сводиться к уменьшению темпа мутационного процесса. Последний же протекает интенсивно.

Современной основой профилактики наследственной патологии являются теоретические разработки в области генетики человека и медицины, которые позволили понять:

1) молекулярную природу наследственных болезней, механизмы и процессы их развития в пре и постнатальном# периоде;

2) закономерности сохранения мутаций (а иногда и распространения) в семьях и популяции;

3) процессы возникновения и становления мутаций в зародышевых и соматических клетках.

Пренатальная диагностика - дородовая диагностика, с целью обнаружения патологии на стадии внутриутробного развития. Позволяет обнаружить более 90 % плодов с синдромом Дауна (трисомия 21); трисомии 18 (известной как синдром Эдвардса) около 97 %, более 40 % нарушений развития сердца и др. В случае наличия у плода болезни родители при помощи врача-консультанта тщательно взвешивают возможности современной медицины и свои собственные в плане реабилитации ребенка. В результате семья принимает решение о судьбе данного ребенка и решает вопрос о продолжении вынашивания или о прерывании беременности. К пренатальной диагностике относится и определение отцовства на ранних сроках беременности, а также определение пола ребенка.

В постэмбриональном онтогенезе различают ювенильный и пубертатный периоды, а также период старости, заканчивающийся смертью.

Ювенильный период. Этот период (от лат. juvenilis - юный) опреде- ляется временем от рождения организма до полового созревания. Он протекает по-разному и зависит от типа онтогенеза организмов. Для этого периода характерно либо прямое, либо непрямое развитие.

В случае организмов, для которых характерно прямое развитие (многие беспозвоночные, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопи- тающие, человек), вылупившиеся из яйцевых оболочек или новорожденные сходны со взрослыми формами, отличаясь от последних лишь меньшими размерами, а также недоразвитием отдельных органов и несовершенными пропорциями тела (рис. 30).

Характерной особенностью роста в ювенильный период организмов, подверженных прямому развитию, является то, что проис- ходит увеличение количества и размеров клеток, изменяются пропорции тела. Рост человека в разные периоды его онтогенеза показан на рис. 31. Рост разных органов человека неравномерен. Например, рост головы заканчивается в детстве, ноги достигают пропорциональной величины примерно к 10 годам. Наружные половые органы очень быстро растут в возрасте 12-14 лет. Различают определенный и неопределенный рост. Определенный рост характерен для организмов, которые к определенному возрасту прекращают свой рост,

например насекомые, млекопитающие, человек. Неопределенный рост характерен для организмов, которые растут всю жизнь, напри- мер моллюски, рыбы, земноводные, рептилии, многие виды растений.

Рис. 30. Прямое и непрямое развитие организмов разных видов

В случае непрямого развития организмы претерпевают превращения, называемые метаморфозами (от лат. metamorphosis - превращение).

Рис. 31. Рост и развитие в разные периоды онтогенеза человека

Они представляют собой видоизменения организмов в процессе развития. Метаморфозы широко встречаются у кишечнополостных (гидры, медузы, коралловые полипы), плоских червей (фасциолы), круглых червей (аскариды), моллюсков (устрицы, мидии, осьминоги), членистоногих (раки, речные крабы, омары, креветки, скорпионы, пауки, клещи, насекомые) и даже у некоторых хордовых (оболочечники и земноводные). При этом различают полные и неполные метаморфозы. Наиболее выразительные формы метаморфоз наблюдаются у насекомых, которые подвергаются как неполным, так и полным метаморфозам.

Неполное превращение - это такое развитие, при котором из яйцевых оболочек выходит организм, строение которого сходно со строением взрослого организма, но размеры намного меньше. Такой организм называют личинкой. В процессе роста и развития размеры личинок увеличиваются, но имеющийся хитинизированный покров мешает дальнейшему увеличению размеров тела, что приводит к линьке, т. е. сбрасыванию хитинизированного покрова, под которым находится мягкая кутикула. Последняя расправляется, и это сопровождается увеличением размеров животного. После нескольких линек животное достигает зрелости. Неполное превращение характерно, например, в случае развития клопов.

Полное превращение - это такое развитие, при котором из яйцевых оболочек освобождается личинка, существенно отличающаяся

по строению от взрослых особей. Например, у бабочек и многих насекомых личинками являются гусеницы. Гусеницы подвержены линьке, причем могут линять по нескольку раз, превращаясь затем в куколки. Из последних развиваются взрослые формы (имаго), которые не отличаются от исходных.

У позвоночных метаморфозы встречаются среди земноводных и костных рыб. Для личиночной стадии характерно наличие про- визорных органов, которые либо повторяют признаки предков, либо имеют явно приспособительное значение. Например, для головастика, являющегося личиночной формой лягушки и повторяющего признаки исходной формы, характерны рыбообразная форма, наличие жаберного дыхания и одного круга кровообращения. Приспособительными признаками головастиков являются их присоски и длинный кишечник. Для личиночных форм характерно также и то, что по сравнению со взрослыми формами они оказываются приспособленными к жизни в совершенно иных условиях, занимая другую экологическую нишу и другое место в цепи питания. Например, личинки лягушек имеют жаберное дыхание, тогда как взрослые формы - легочное. В отличие от взрослых форм, которые являются плотоядными существами, личинки лягушек питаются растительной пищей.

Последовательность событий в развитии организмов часто называют жизненными циклами, которые могут быть простыми и сложными. Наиболее простые циклы развития характерны, например, для млекопитающих, когда из оплодотворенной яйцеклетки развивается организм, который снова продуцирует яйцеклетки, и т. д. Сложными биологическими циклами являются циклы у животных, для которых характерно развитие с метаморфозами. Знания о биологических циклах имеют практическое значение, особенно в случаях, когда организмы являются возбудителями или переносчиками воз- будителей болезни животных и растений.

Развитие и дифференциация, связанные с метаморфозами, являются результатом естественного отбора, благодаря которому многие личиночные формы, например гусеницы насекомых и головастики лягушек, адаптированы к среде лучше, чем взрослые половозрелые формы.

Пубертатный период. Этот период называют еще зрелым, и он связан с половой зрелостью организмов. Развитие организмов в этот период достигает максимума.

На рост и развитие в постэмбриональный период большое влияние оказывают факторы среды. Для растений решающими факторами являются свет, влажность, температура, количество и качество питательных веществ в почве. Для животных первостепенное значение имеет полноценное кормление (наличие в корме белков, углеводов, липидов, минеральных солей, витаминов, микроэлементов). Важны также кислород, температура, свет (синтез витамина D).

Рост и индивидуальное развитие животных организмов подвержены нейрогуморальной регуляции со стороны гуморальных и нервных механизмов регуляции. У растений обнаружены гормоноподобные активные вещества, получившие название фитогормонов. Последние влияют на жизненно важные отправления растительных организмов.

В клетках животных в процессе жизнедеятельности синтезируются химически активные вещества, влияющие на процессы жизнедеятельности. Нервные клетки беспозвоночных и позвоночных выра- батывают вещества, получившие название нейросекретов. Железы эндокринной, или внутренней, секреции также выделяют вещества, которые получили название гормонов. Эндокринные железы, в частности те, что имеют отношение к росту и развитию, регулируются нейросекретами. У членистоногих регуляция роста и развития очень хорошо показана на примере влияния гормонов на линьку. Синтез личиночного секрета клетками регулируются гормонами, накапливающимися в мозге. В особой железе у ракообразных вырабатывается гормон, тормозящий линьку. Уровни этих гормонов определяют периодичность линек. У насекомых установлены гормональная регуляция созревания яиц, протекающие диапаузы.

У позвоночных железами внутренней секреции являются гипофиз, эпифиз, щитовидная, паращитовидная, поджелудочная, над- почечники и половые железы, которые тесно связаны одна с другой. Гипофиз у позвоночных вырабатывает гонадотропный гормон, стимулирующий деятельность половых желез. У человека гормон гипофиза влияет на рост. При недостатке развивается карликовость, при избытке - гигантизм. Эпифиз продуцирует гормон, который влияет на сезонные колебания в половой активности животных. Гормон щитовидной железы влияет на метаморфоз насекомых и земноводных. У млекопитающих недоразвитие щитовидной железы ведет к задержке роста, недоразвитию половых органов. У человека из-за дефекта щитовидной железы задерживаются окостенение, рост

(карликовость), не наступает полового созревания, останавливается психическое развитие (кретинизм). Надпочечники продуцируют гормоны, оказывающие влияние на метаболизм, рост и дифференци- ровку клеток. Половые железы продуцируют половые гормоны, которые определяют вторичные половые признаки. Удаление половых желез ведет к необратимым изменениям ряда признаков. Например, у кастрированных петухов прекращается рост гребня, теряется половой инстинкт. Кастрированный мужчина приобретает внешнее сходство с женщиной (не растут борода и волосы на коже, отлагается жир на груди и в области таза, сохраняется тембр голоса и т. д.).

Фитогормонами растений являются ауксины, цитокинины и гиббереллины. Они регулирую рост и деление клеток, образование новых корней, развитие цветков и другие свойства растений.

На всех периодах онтогенеза организмы способны к восстановлению утраченных или поврежденных частей тела. Это свойство организмов носит название регенерации, которая бывает физиологической и репаративной.

Физиологическая регенерация - это замена утерянных частей тела в процессе жизнедеятельности организма. Регенерации этого типа очень распространены в животном мире. Например, у членистоногих она представлена линькой, которая связана с ростом. У рептилий регенерация выражается в замещении хвоста и чешуи, у птиц - перьев, когтей и шпор. У млекопитающих примером физиологической регенерации может быть ежегодное сбрасывание оленями рогов.

Репаративная регенерация - это восстановление части тела организма, отторгнутой насильственным путем. Регенерация этого типа возможна у многих животных, но ее проявления различны. Например, она часта у гидр и связана с размножением последних, поскольку из части регенерирует весь организм. У других организмов регенерации проявляются в виде способности отдельных органов к восста- новлению после утраты ими какой-либо части. У человека достаточно высокой регенеративной способностью обладают эпителиальная, соединительная, мышечная и костная ткани.

Растения многих видов также способны к регенерации.

Данные о регенерации имеют большое значение не только в биологии. Их широко используют в сельском хозяйстве, в медицине, в частности в хирургии.

Старость как этап онтогенеза. Старость является предпоследним этапом онтогенеза животных, причем ее длительность определяется

общей продолжительностью жизни, которая служит видовым признаком и у разных животных неодинаковая. Наиболее точно старость изучена у человека.

Известны самые различные определения старости человека. В частности, одно из наиболее популярных определений заключается в том, что старость есть накопление последовательных изменений, сопровождающих повышение возраста организма и увеличивающих вероятность его болезней или смерти. Науку о старости человека называют геронтологией (от греч. geron - старик, старец, logos - наука). Ее задачей является изучение закономерностей возрастного перехода между зрелостью и смертью.

Научные исследования в геронтологии распространяются на разные области, начиная с исследований изменений активности клеточных ферментов и заканчивая выяснением влияния психологических и социологических смягчений в стрессах среды на поведение старых людей.

В случае человека различают физиологическую старость; старость, связанную с календарным возрастом; и преждевременное старение, обусловленное социальными факторами и болезнями. В соответствии с рекомендациями ВОЗ пожилым возрастом человека следует считать возраст порядка 60-75 лет, а старым - 75 лет и более.

Старость человека характеризуется рядом внешних и внутренних признаков.

Среди внешних признаков старости наиболее заметными являются снижение плавности движений, изменение осанки, снижение эластичности кожи, массы тела, упругости и эластичности мышц, появление на лице и других участках тела морщин, выпадение зубов. Так, например, по обобщенным данным, человек в возрасте 30 лет теряет 2 зуба (в результате выпадения), в 40 лет - 4 зуба, в 50 лет - 8 зубов, а в 60 лет - уже 11 зубов. Заметным изменениям подвергается первая сигнальная система (притупляется острота органов чувств). Например, максимальное расстояние, при котором здоровые люди различают те или иные одинаковые звуки, в 20-30 лет составляет 12 м, в 50 лет - 10 м, в 60 лет - 7 м, а в 70 лет - только 4 м. Заметно изменяется также вторая сигнальная система (изменяется речевая интонация, голос становится глухим).

Среди внутренних признаков в первую очередь следует назвать такие признаки, как обратное развитие (инволюция) органов. Отмечается уменьшение размеров печени и почек, а также количе-

ства нефронов в почках (к 80 годам почти наполовину), что снижает функциональные возможности почек и отражается на водноэлектролитном обмене. Снижается эластичность кровеносных сосудов, уменьшается перфузия кровью тканей и органов, повышается периферическая сопротивляемость сосудов. В костях накапливаются неорганические соли, изменяются (обызвествляются) хрящи, снижается способность органов к регенерации. Происходят существенные изменения в клетках, замедляется деление и восстанов- ление их функционального тонуса, уменьшается содержание воды, снижается активность клеточных ферментов, нарушается координированность между ассимиляцией и диссимиляцией. В головном мозге нарушается синтез белков, в результате чего образуются аномальные белки. Повышается вязкость клеточных мембран, нарушаются синтез и утилизация половых гормонов, происходят изменения в структуре нейронов. Наступают структурные изменения белков соединительной ткани и эластичности этой ткани. Ослабляются иммунологические реакции, увеличивается возможность аутоиммунных реакций. Снижаются функции эндокринных систем, в частности половых желез. Поведение других признаков в старости показано на рис. 32.

Рис. 32. Изменение некоторых признаков человека с возрастом: 1 - скорость проведения нервных импульсов; 2 - уровень основного обмена; 3 - сердечный индекс; 4 - уровень почечной фильтрации по инсулину; 5 - дыхательные объемы легких; 6 - уровень плазмотока в почках

Стремления понять природу старения организма возникли давно. В Древней Греции Гиппократ считал, что старение связано с неумеренностью в пище, недостаточным пребыванием на свежем воздухе. По мнению Аристотеля, старение обусловлено расходом тепловой энергии организмом. Значение пищи как фактора старения отмечал также Гален. Но долгое время для объективного понимания этой проблемы не хватало научных данных. Лишь в XIX в. в изучении старения наметился некоторый прогресс, стали возникать теории старения.

Одной из первых наиболее известных теорий старения организма человека является теория немецкого врача X. Гуфеланда (1762-1836), который придавал в долголетии значение трудовой деятельности. До нас дошло его высказывание о том, что ни один лентяй не дожил до преклонного возраста. Еще более известна эндокринная теория старения, которая берет начало из опытов, выполненных еше в середине позапрошлого века Бертольдом (1849), который показал, что пересадка семенников от одних животных к другим сопровождается развитием вторичных половых признаков. Позднее французский физиолог Ш. Броун-Секар (1818-1894) на основе результатов впрыскиваний себе экстрактов из семенников утверждал, что эти инъекции производят благотворное и омолаживающее действие. В начале XX в. уже сложилось убеждение в том, что наступление старости связано с угасанием деятельности желез внутренней секреции, в частности половых желез. В 20-30-е гг. XX в. на основе этого убеждения в разных странах было проделано много операций по омолаживанию пожилых или старых людей. Например, Г. Штейнах в Австрии перевязывал у мужчин семенные канатики, что вело к прекращению внешней секреции половых желез и якобы к некоторому омоложению. С.А. Воронов во Франции пересаживал семенники от молодых животных к старым и от обезьян к мужчинам, а Тушнов в СССР омолаживал петухов, вводя им гистолизаты половых желез. Все эти операции приводили к некоторым эффектам, но лишь временным. После названных воздействий процессы старения продолжались, причем еще интенсивнее.

В начале XX в. возникла микробиологическая теория старения, творцом которой был И.И. Мечников, различавший физиологиче- скую старость и патологическую. Он считал, что старость человека является патологической, т.е. преждевременной. Основу представлений И.И. Мечникова составляло учение об ортобиозе (orthos -

правильный, bios - жизнь), в соответствии с которым основной причиной старения является повреждение нервных клеток продуктами интоксикации, образующимися в результате гниения в толстом кишечнике. Развивая учение о нормальном образе жизни (соблюдение правил гигиены, регулярный труд, воздержание от вредных привычек), И.И. Мечников предлагал также способ подавления гнилостных бактерий кишечника путем употребления кисломолочных продуктов.

В 30-е гг. XX в. широкое распространение получила теория о роли центральной нервной системы (ЦНС) в старении. Творцом этой теории является И.П. Павлов, который установил интегрирующую роль ЦНС в нормальном функционировании организмов. Последователи И.П. Павлова в экспериментах на животных показали, что преждевременное старение вызывается нервными потрясениями и продолжительным нервным перенапряжением.

Заслуживает упоминания теория возрастных изменений соединительной ткани, сформулированная в 30-е гг. XX в. А.А. Богомольцем (1881-1946). Он считал, что физиологическую активность организма обеспечивает соединительная ткань (костная ткань, хрящи, сухожилия, связки и волокнистая соединительная ткань) и что изменения коллоидного состояния клеток, потеря их тургора и т. д. определяют возрастные изменения организмов. Современные данные указывают на значение накопления кальция в соединительных тканях, так как он способствует потере ее упругости, а также уплотнению сосудов.

Для современных подходов к познанию сущности и механизмов старения характерно широкое использование данных физико- химической биологии, и в частности достижений молекулярной генетики. Наиболее распространенные современные представления о механизме старения сводятся к тому, что в процессе жизни в клетках организма накапливаются соматические мутации, в результате которых происходит синтез дефектных белков или нерепарируемые сшивки ДНК с белком. Поскольку дефектные белки играют дозинте- грирующую роль в клеточном метаболизме, то это ведет к старению. В случае культивируемых фибробластов показано, что связанные со старыми клетками белки и мРНК подавляют синтез ДНК в молодых фибробластах.

Известна также гипотеза, в соответствии с которой старение считается результатом изменения митохондриальных метаболитов с последующим нарушением функций ферментов.

У человека показано существование генов, определяющих сроки развития наследственных дегенеративных процессов, связанных со старением. Ряд исследователей считают, что причиной старения являются изменения в системе иммунологической защиты организма, в частности аутоиммунные реакции на структуры организма, имеющие жизненное значение. Наконец, в объяснениях механизмов старения специалисты большое внимание уделяют повреждениям белков, связанным с образованием свободных радикалов. Наконец, иногда придают значение освобождающимся после распада лизосом гидролазам, которые разрушают клетки.

Однако исчерпывающей теории старения все же не создано, поскольку ясно, что ни одна из этих теорий самостоятельно объяс- нить механизмы старения не может.

Смерть. Смерть является завершающим этапом онтогенеза. Вопрос о смерти в биологии занимает особое место, ибо чувство смерти «...совершенно инстинктивно присуще человеческой природе и всегда составляло одну из величайших забот человека» (И.И. Мечников, 1913). Более того, вопрос о смерти стоял и стоит в центре внимания всех философских и религиозных учений, хотя философия смерти в разные исторические времена представлялась неодинаково. В античном мире Сократ и Платон доказывали бессмертие души, тогда как Аристотель отрицал платоновскую идею бессмертия души и верил в бессмертность человеческого духа, продолжающего жить после смерти человека. Цицерон и Сенека также признавали будущую жизнь, но Марк Аврелий считал смерть естественным явлением, которое следует принимать безропотно. В XVIII в. И. Кант и И. Фихте (1762-1814) тоже верили в будущую жизнь, а Г. Гегель придерживался убеждений, по которым душа поглощается «абсолютным существом», хотя природа этого «существа» не раскрывалась.

В соответствии со всеми известными религиозными учениями земная жизнь человека продолжается и после его смерти, и человек должен неустанно готовиться к этой будущей смерти. Однако естество- испытатели и философы, не признающие бессмертия, считали и считают, что смерть представляет собой, как неоднократно подчеркивал И.И. Мечников, естественный исход жизни организма. Более образное определение смерти заключается в том, что она «...есть явная победа бессмыслия над смыслом, хаоса над космосом» (В. Соловьев, 1894).

Научные данные свидетельствуют о том, что у одноклеточных организмов (растений и животных) следует отличать смерть от прекраще-

ния их существования. Смертью является их гибель, тогда как прекращение существования связано с их делением. Следовательно, недолговечность одноклеточных организмов компенсируется их раз- множением. У многоклеточных растений и животных смерть является в полном смысле слова завершением жизни организма.

У человека вероятность смерти повышается в пубертатный период. В частности, в развитых странах вероятность смерти возрастает почти экспоненциально после 28 лет.

Различают клиническую и биологическую смерть человека. Клиническая смерть выражается в потере сознания, прекращении сердцебиения и дыхания, однако большинство клеток и органов все же остаются живыми. Происходит самообновление клеток, продолжается перистальтика кишечника. Клиническая смерть не «доходит» до биологической смерти, ибо она обратима, так как в состоянии клинической смерти можно «возвращать» к жизни. Например, собак «возвращают» к жизни через 5-6 мин, человека - через 6-7 мин от начала клинической смерти. Биологическая смерть характеризуется тем, что она необратима. Остановка сердцебиения и дыхания сопровождается прекращением процессов самообновления, гибелью и разложением клеток. Однако гибель клеток начинается не во всех органах одновременно. Вначале гибнет кора головного мозга, затем гибнут эпителиальные клетки кишечника, легких, печени, клетки мышц, сердца.

На представлениях о клинической смерти основаны мероприятия по реанимации (оживлении) организмов, что имеет исключительно важное значение в современной медицине.

Стадии эмбрионального развития, их характеристика.

1). Зигота. Образуется в результате слияния мужской и женской гамет. Одноклеточный зародыш. В зиготе происходят сложные перемещения цитоплазмы и синтез белка.

2). Дробление. Начальный этап развития оплодотворённого яйца. Происходит многократное митотическое деление зиготы. В результате формируются группы клеток, тесно прилегающих друг к другу. Бластомеры с каждым дроблением становятся меньше.

Виды дробления:

Полное равномерное

Полное неравномерное

Неполное равномерное

Неполное неравномерное

3). Бластуляция – процесс образования бластулы – однослойный зародыш, имеющий форму пузырька, стенка которого называется бластодермой. Клетки - бластомеры. Между бластомерами возникают силы отталкивания, и появляется полость – бластоцель.

4). Гаструляция – образуется гаструла. Это 2 или 3 слойный зародыш. Стадия делится:

Образование наружных и внутренних зародышевых листков. Эктодерма и энтодерма.

Образование мезодермы (трёхслойный зародыш). Закладка листков может происходить 4 способами:

Инвагинация (впячивание).

Иммиграция (выселение).

Деломинация (расслоение).

Эпиболия (обрастание).

Гистогенез – развитие тканей в живом организме. Процессы, обеспечивающие возникновение, существование, восстановление тканей с их специфическими для каждого органа функциями.

Органогенез – стадия, в которой образуется хордомезодерма.

Постэмбриональное развитие начинается после выхода организма из яйца или тела матери и заканчивается смертью организма.

Условно выделяют три периода:

Рост и дифференцировка(ювенильный или детство) – с момента рождения до периода зрелости. Происходят процессы роста и дифференцировки.

Период зрелости(пубертатный) – максимальная дифференцировка и сбалансированная работа систем органов. Организмы способны к размножению. У человека характеризуется наибольшей трудоспособностью.

Старость – характерно инволюционное развитие. Процессы катаболизма превышают процессы анаболизма. Различают: физиологическую и биологическую старость.

Прямое развитие идет без превраще­ний, когда родившийся организм и похож на взрослую особь (у птиц и млекопитающих).

Непрямое развитие протекает с ме­таморфозом - превращением во взрослую особь. В этом случае имеется личиночная ста­дия, родившийся организм не похож на взрослую особь.строение организма усложняется.

35. Рост и развитие. Понятие определений. Влияние внешних и внутренних факторов на эти процес­сы.

Рост – количественное увеличение размеров и массы тела за счёт увеличения размера клеток, числа клеток путём деления или увеличения кол-ва неклеточного вещ-ва.

Все организмы в зависимости от характера роста делятся на:

Ограниченным ростом

Неограниченные ростом

Развитие – закономерный переход из одного состояния в другое, более совершенное, от простого к сложному, от низшего к высшему организму.

Внешние - питание, давление, температура, влажность, свет.

Внутренние – генотип, состояние нервной и гуморальной систем.

36. Старость, как этап онтогенеза. Геронтология и гериатрия. Определение понятий. Смерть, как этап онтогенеза. Смерть клиническая и биологическая. Реанимации и её значение в медицине.

Старость как этап онтогенеза.

Старение - общебиологическая закономерность, свойственная всем живым организмам.

Старость характеризуется внешними и внутренними признаками. Изменяется осанка, появляются седина и облысение, кожа истонча­ется, теряет эластичность и покрывается морщинами, выпадают зубы. Движения стариков теряют плавность, становятся медленными и неуве­ренными, снижается работоспособность, слабеет память. Однако у многих людей до глубокой старости со­храняется высокий уровень ин­теллектуальной деятельности. Если в молодом организме органы растут, то в старости они подвергаются обратному разви­тию. Снижается невос­приимчивость к инфекционным болезням. На клеточном уровне уменьшается содержа­ние воды в протоплазме, процессы обмена веществ. Снижаются митотическая активность кле­ток.

Геронтология - наука о старости. Выясняет основные биологические и социальные закономер­ности старения и дает рекомендации о продлении жизни.

Гериатрия - учение о нормализации физиологических процес­сов в старости и лечении заболеваний, появляющихся преимущественно в старческом возрасте.

Смерть - завершающий этап индивидуального существования каждого организма.

В процессе жизнедеятельности организма непрерывно происходит от­мирание клеток. При нарушении процессов обмена в орга­низме наступает смерть. Причиной смерти могут быть старческие изменения, патоло­гический процесс или воздействия из внешней среды. Таким образом, смерть является завершающим этапом инди­видуального развития. Она может быть естественной, т.е. в результате старения(физиологическая смерть) и патологической – в результате заболеваний.

Клиническая смерть – характеризуется остановкой деятельности жизненно важных органов. Длится 6-8 минут.

Между жизнью и смертью существует переходное состояние - клиническая смерть, когда признаки жизни не наблюдаются, но ткани живы. В это время еще есть возможность возвратить организм к жизни.

Реанимация – процесс восстановления жизненных функций организма. В настоящее время метод реанимации нашел широкое распространение. Ведущие реаниматоры: Петров, Саркисян, Бакулев.

Развитие является неотъемлемым фактором жизни. Оно начинается с оплодотворенной яйцеклетки и заканчивается половым созреванием. Для постэмбрионального периода характерно прямое и непрямое развитие. Прямое развитие - это биологический процесс, при котором многоклеточный организм растет и увеличивается, усложняя свою организацию. Такое явление характерно для человека, рыб, птиц и млекопитающих.

Непрямое развитие - это процесс, при котором зародыш развивается в зрелую особь с привлечением личиночной стадии, что сопровождается метаморфозом. Данное явление наблюдается, например, у большинства беспозвоночных и амфибий.

Особенности постэмбрионального периода

Периоды постэмбрионального развития сопровождаются изменением морфологических особенностей, повадок и места обитания. Для прямого развития характерной особенностью является то, что после рождения эмбрион является уменьшенной копией взрослого организма, он отличается лишь размерами и отсутствием некоторых характеристик, которые приобретаются лишь со временем. Примером может быть развитие человека, животных и некоторых пресмыкающихся. Непрямое развитие характерно для беспозвоночных, моллюсков и земноводных. В этом случае зародыш имеет существенные различия по сравнению со взрослым животным. В качестве примера подойдет обыкновенная бабочка. Только после того, как будет пройдено несколько стадий развития, маленькая личинка преобразится до неузнаваемости.

Периоды развития

Периоды включают ювенильный этап, зрелость и старение.

• Ювенильный период охватывает время от рождения до полового созревания. Этот этап сопровождается адаптацией к новой среде. Стоит отметить, что многие животные и рептилии, для которых характерен прямой путь постэмбрионального развития, развиваются примерно одинаково. Различием являются лишь временные рамки. Оканчивается этот

• Период зрелости, называемый репродуктивной стадией, характеризуется остановкой роста. В теле происходит самообновление определенных структур и их постепенное изнашивание.
• Период старения сопровождается замедлением восстановительных процессов. Как правило, наблюдается уменьшение массы тела. Если не имело место насильственное вмешательство, то естественная смерть наступает, когда жизненно важные системы в результате замедления всех процессов перестают функционировать.

Непрямое развитие: примеры и этапы

Давайте рассмотрим, как зарождается жизнь в новом существе. Прямое и непрямое развитие - это термины, описывающие различные процессы жизнедеятельности животных, которая начинается с оплодотворенной яйцеклетки. Во время постэмбрионального развития окончательно формируются системы органов, наблюдается рост, с последующим продолжением рода. Дальше происходит старение, и при отсутствии внешних вмешательств наступает естественная смерть.

• Сразу после рождения начинается целый ряд трансформаций. В это время маленький организм отличается от взрослого как внешне, так и внутренне.
• Второй этап - это преобразование в совершенно новое тело. Метаморфоза - это постэмбриональное изменение формы тела с чередованием нескольких стадий.
• Третий этап - это заключительная стадия, которая оканчивается половым созреванием и продолжением рода.

Характеристика непрямого развития

Непрямое развитие характерно для многоклеточных организмов. Из отложенного яйца выходит личинка, которая внешне и внутренне не похожа на взрослую особь. По строению это более простое существо, как правило, имеющее меньший размер. Своим внешним видом оно может быть отдаленно похоже на своих дальних предков. Примером может быть личинка такого земноводного, как лягушка.

Внешне головастик очень напоминает маленькую рыбку. Благодаря наличию специальных личиночных органов он может вести совершенно другую жизнь, чем половозрелые особи. Даже зачаточных половых различий у них нет, поэтому пол личинки определить не представляется возможным. У определенного количества видов животных эта стадия развития занимает большую часть их жизни.

Радикальные метаморфозы

При непрямом развитии новорожденное животное сильно отличается от половозрелой формы по целому ряду анатомических признаков. Эмбрион вылупляется из яйца в виде личинки, которая претерпевает радикальные метаморфозы до того, как достигнет своей взрослой стадии. Непрямое развитие характерно для животных, которые откладывают многочисленные яйца. Это некоторые иглокожие, земноводные и насекомые (бабочки, стрекозы, лягушки и так далее). Личинки этих существ часто занимают совсем иное экологическое пространство, нежели взрослое животное. Они питаются, растут и в определенный момент трансформируются во взрослое животное. Эти глобальные метаморфозы сопровождаются многочисленными физиологическими изменениями.

Плюсы и минусы прямого развития

Плюсом прямого развития является то, что для роста нужно гораздо меньше энергии и жизненно важных ингредиентов, так как никаких глобальных перестроек в организме не происходит. Недостатком является то, что для развития эмбриона нужны большие запасы питательных веществ в яйцеклетках или вынашивание в утробе матери.

Негативным моментом является также то, что между молодыми и взрослыми животными может возникнуть конкуренция внутри вида, так как место их обитания и источники пищи совпадают.

Плюсы и минусы непрямого развития

Благодаря тому что организмы с непрямым типом развития проживают в разных конкурентные отношения между личинками и взрослыми, как правило, не возникают. Преимуществом является также то, что личинки малоподвижных существ помогают виду расширить ареал его обитания. Среди минусов стоит указать то, что непрямое развитие животных во взрослую особь часто длится долгий период времени. Для качественных преобразований нужно большое количество питательных веществ и энергии.

Типы непрямого развития

Выделяют следующие виды непрямого развития: с полным и частичным метаморфозом. С полным превращением непрямое развитие характерно для насекомых (бабочек, жуков, некоторых перепончатокрылых). Появившиеся на свет личинки начинают есть, расти, после чего становятся неподвижными коконами. В этом состоянии все органы организма распадаются, а образовавшийся клеточный материал и накопленные питательные вещества становятся основой для образования совершенно иных органов, характерных для взрослого организма.

С частичным метаморфозом непрямое постэмбриональное развитие свойственно для всех видов рыб и земноводных, определенных моллюсков и насекомых. Главным отличием от является отсутствие стадии кокона.

Биологическая роль личиночной стадии

Личиночная стадия - это период активного роста и запаса питательных веществ. Внешний вид, как правило, сильно отличается от взрослой формы. Имеются свои уникальные структуры и органы, которых нет у повзрослевшей особи. Их рацион также может существенно отличаться. Личинки часто адаптированы к окружающей среде. Например, головастики живут почти исключительно в воде, но могут жить и на суше, как взрослые лягушки. Некоторые виды во взрослой стадии являются неподвижными, в то время как их личинки перемещаются и используют эту способность для расселения и расширения области обитания.