Фотопериодизм. Эволюционные аспекты фотопериодизма. Значение света, темноты и их продолжительности и чередования фаз для жизнедеятельности.
Фотопериодизм - физиологическая реакция организмов на суточный ритм освещения (соотношение длины дня и ночи).
Биоритмы и возраст. Хронобиологическая трактовка тезиса «Старость и болезнь - это стесненная в своей свободе жизнь».
Несомненный интерес представляет изменение биоритмов человека с возрастом. Амплитуда ритмов у пожилых уменьшается, отдельные ритмы могут вообще исчезнуть, а некоторые изменяют свою продолжительность. С возрастом увеличивается доля дневного сна, а ночной становится прерывистым. Словом, распад биоритмической системы можно считать одним из признаков старения.
В процессе старения организмов их хроноструктура изменяется. Для человека и для животных отмечено не только снижение амплитуд биоритмов в процессе старения, но также смещение спектрального состава в сторону ультрадианных составляющих и изменения акрофаз.
Смещение акрофаз биоритмов в старости для различных функциональных систем и биопроцессов может существенно отличаться. Вследствие этого меняются и внутренние, и внешние фазовые соотношения, что приводит к полной десинхронизации ритмов сна и бодрствования, а также температуры тела.
В процессе старения постоянно ухудшаются приспособительные возможности. Полная же потеря адаптированной способности приводит к гибели. На примере суточного ритма двигательной активности мышей показано, что за 1-2 недели до смерти наблюдается полное рассогласование с внешним датчиком времени.
|
|
|
Акрофаза двигательной активности смещается в середину светового периода в связи с сокращением периода двигательной активности до 22-23 часов.
Полный распад суточного ритма наблюдается только за 2-3 дня до смерти. Это подтверждает, что сама ритмичность сохраняется очень долго. Установленный факт еще раз иллюстрирует отмеченное выше положение, что прежде всего исчезает координация различных циркадианных ритмов (те есть внутренних акрофаз) в 24-часовом цикле.
Свет оказывает ведущее влияние на проявление суточной и сезонной активности организмов. Это важный фактор, поскольку именно смена освещенности обуславливает чередование периода покоя и интенсивной жизнедеятельности, многие биологические явления у растений и животных (т.е. влияет на биоритмику организмов).
Например, до поверхности Земли доходит 43 % солнечных лучей. Растения способны улавливать от 0,1 до 1,3 %. Они поглощают желто-зеленый цвет спектра.
И сигналом о приближении зимы для растений и животных является уменьшение долготы дня. У растений происходит постепенная физиологическая перестройка, накопление запаса энергетических веществ перед зимним покоем. По фотопериодической реакции растительные организмы делятся на две группы:
|
|
|
· Организмы короткого дня – зацветание и плодоношение наступает при 8-12 часовом освещении (гречиха, просо, конопля, подсолнечник).
· Организмы длинного дня. На цветение и плодоношение у растений длинного дня необходимо удлинения дня до 16-20 часов (растения умеренных широт), для которых снижение долготы дня до 10-12 часов является сигналом приближения неблагоприятного осенне-зимнего периода. Это картофель, пшеница, шпинат.
· Нейтральные к длине для растения. Цветение наступает при любой длине дня. Это одуванчик, горчица и томат.
Подобное обнаруживается и у животных. В течение суток активность у каждого организма приходится на определенные часы. Механизмы, позволяющие организмам циклически менять свое состояние называются "биологическими часами".
Определение старения. Периодизация жизни человека. Биология продолжительности жизни. Теория старения (авторы, суть теории).
Старение – процесс закономерного возникновения возрастных изменений, которые начинаются задолго до старости и постепенно приводят к сокращению приспособительных возможностей организма.
|
|
|
Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, делится на два периода: пренатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения).
Пренатальный период продолжается от момента зачатия и формирования зиготы до рождения; постнатальный – от момента рождения и до смерти.
Постнатальный период онтогенеза подразделяют на одиннадцать периодов:
1-й-10-й день – новорожденные;
10-й день–1 год – грудной возраст;
1–3 года – раннее детство;
4-7 лет – первое детство;
8-12 лет – второе детство;
13-16 лет – подростковый период;
17-21 год – юношеский возраст;
22-35 лет – первый зрелый возраст;
36-60 лет – второй зрелый возраст;
61-74 года – пожилой возраст;
с 75 лет – старческий возраст,
после 90 лет – долгожители.
Завершается онтогенез естественной смертью.
Теории старения:
1. М.Рубнер выдвинул «энергетическую» теорию. Объяснил ее тем, что каждый вид имеет свойственный ему энергетический фонд, который растрачивается в течение жизни.
2. По представлению Мечникова, с возрастом в организме усиливаются процессы интоксикации, самоотравления в результате накапливающихся продуктов азотистого обмена, а также под влиянием продуктов гниения в толстых кишках. Интоксикация сильнее поражает паренхиматозные ткани, а клетки соед.ткани гипертрофируются, размножаются, замещая собой погибшие клетки жизненно важных органов.
|
|
|
3. В 1940 Нагорный выдвинул теорию, согласно которой старение – это результат затухающего самообновления белков. Для старости характерно ухудшение процессов самообновления протоплазмы, ведущее к снижению синтеза белка, к появлению белковых молекул с низким метаболизмом.
4. И.П. Павлов в своих экспериментах на животных показал, что нервные нагрузки вызывают преждевременное старение. Согласно этой теории, нервная система регулирует все процессы в человеческом организме, оказывая тем самым решающее воздействие на обмен веществ, синтез белка, окислительные и энергетические процессы. Иными словами, интенсивность старения определяется состоянием нервной системы. В экспериментах над животными было доказано, что нервные потрясения и продолжительное нервное перенапряжение вызывают преждевременно старение.
· Теория свободных радикалов
· Практически одновременно выдвинутая Д.Харманом (1956) и Н.М.Эмануэлем (1958), свободнорадикальная теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты, рака и некоторых других). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы – активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях – энергетических фабриках клеток.
· Если очень агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей – в т.ч. витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат вам достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, избыток антиоксидантов – например, при передозировке биологически активных добавок – не только не полезен, но может даже усилить окислительные процессы в клетках.
· Старение – это ошибка
· Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению.
· Его последователь Л. Оргель считал, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов – ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
· Теория апоптоза (самоубийства клеток)
· Академик В.П. Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз (греч. «листопад») – процесс запрограммированной гибели клетки. Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза – насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала.
· По мнению Скулачева, главная из активных форм кислорода, приводящих к гибели митохондрий и клеток – перекись водорода. В настоящее время под его руководством проходит испытания препарат SKQ, предназначенный для предотвращения признаков старения.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 596; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!