Детекция и уничтожение (деградация) белков. 7 страница
22) Регенерация как свойство живого к самообновлению и восстановлению. Физиологическая и репаративная регенерация. Биологическое и медицинское значение регенерации.
Основным свойством жизни является обмен веществ, который, осуществляясь непосредственно на молекулярном уровне, представляет собой основу постоянного обновления в процессе жизнедеятельности структурных элементов организма. В условия патологии или воздействия травмирующих факторов разрушительные процессы в клетках, тканях и органах нередко интенсифицируются, однако в этом случае наблюдается та или иная степень восстановления структур. Совокупность процессов, направленных на восстановление снашиваемых или разрушаемых биологических структур называется регенерацией.
Различают: физиологическую, репаративную, патологическую.
Физиологическая регенерация свойственна всем организмам, связана с восстановлением утраченных структур в процессе обычной жизнедеятельности организма. Может проявляться на клеточном, тканевом и органном уровне. Ex. Линька членистоногих, слущивание кожного эпителия, смена эритроцитов. В нервных клетках физиологическая регенерация осуществляется на субклеточном и ультраструктурном уровне, что обеспечивает длительность жизни этих клеток
Репаративная регенерация — это воостановление части тела организма отторгнутый насильственным путем. Способность к репаративной регенерации выражена по-разному. Репаративная регенерация может быть типичной (гомоморфоз) и атипичной (гетероморфоз). В случае типичной регенерации восстанавливаются такие же органы, как и утраченные. Атипичная регенерация, когда на месте утраченных органов восстанавливаются другие органы. Ex. Антена вместо глаза у членистоногих.
|
|
|
Патологическая регенерация происходит разрастание тканей, не идентичных здоровым тканям в этом органе. На месте глубоких ожогов разрастается плотная соединительная рубцовая ткань.
Проблемы регенерации имеют первостепенное значение в медицине, особенно для восстановительной хирургии.
23) Репаративная регенерация и способы ее осуществления. Проявление регенерационной способности в филогенезе.
Репаративная регенерация — это воостановление части тела организма отторгнутый насильственным путем. Способность к репаративной регенерации выражена по-разному. Репаративная регенерация может быть типичной (гомоморфоз) и атипичной (гетероморфоз). В случае типичной регенерации восстанавливаются такие же органы, как и утраченные. Атипичная регенерация, когда на месте утраченных органов восстанавливаются другие органы. Ex. Антена вместо глаза у членистоногих.
|
|
|
Способы:
1) эпиморфоз – отрастание утраченного органа от раневой поверхности. Начинается процесс с рассасывания тканей, прилегающих к ране и интенсивного размножения клеток, из которых образуется регенерационный зачаток, далее идет дифференцировка клеток и восстановление органа, главное условие успешной регенерации – сохранение раневой поверхности.
2) морфаллаксис – происходит перегруппировка оставшейся части организма, наблюдается разрастание оставшейся части и образование целого организма или органа, новая особь (орган) сначала меньше исходной, в дальнейшем увеличивается в размерах.
3) эндоморфоз – (регенерационная гипертрофия) восстановление идущее внутри органа. Восстанавливается масса органа, а не форма. Начинается с заживления раны, далее происходит увеличение оставшейся части органа, за счет размножения клеток, восстанавливающийся в размерах органа сохраняет форму культи. Восстановление тканей проходит хорошо. Полное восстановление возможно при не больших повреждениях.
4) патологическая – происходит разрастание тканей не идентичных здоровым тканям в этом органе.
5) регенерация путем индукции – вызвана искусственным путем, разработан гистологом Полежаевым на тканях взрослого организма, которые не восстанавливаются. Внутрь поврежденного органа вводиться специальный индуктор, который стимулирует регенерационный процесс.
|
|
|
24)Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло- и гетеротрансплантация. Тканевая несовместимость и пути ее преодоления. Иммуногенетический гомеостаз.
Пересадка органов или тканей от одного животного другому называется трансплантацией. Организм, служащий источник пересаживаемого материла – донор, организм, которому пересаживают материал – реципиент. Трансплантируемый материал – трансплантат.
В зависимости от видовой принадлежности донора и реципиента различают алло- и гетеротрансплантацию. В первом случае реципиент получает трансплантат от особи того же вида, во втором – от особи другого. Аутотрансплантацией -пересадка тканей в пределах 1го организма.
В силу наличия механизмов иммунологической защиты у высших позвоночных и человека гетеротрансплантация заканчивается рассасыванием трансплантата, а аллотрансплантация проходит успешно лишь у однояйцовых близнецов, которые генетически идентичны. Сущность иммунологической реакции несовместимости заключается в том, что в ответ на введение в организм человека чужеродных белков (антигенов) последний отвечает образованием антител. Применение фармакологических препаратов, подавляющих иммунные реакции, повышает вероятность успеха в случае аллотрансплантации органов.
|
|
|
Проблема тканевой несовместимости: подобрать идеального донора и реципиента невозможно, появляется потребность подавления иммунитета и реакции отторжения органа. Защита организма от микробов и вирусов, обращена против интереса человека в случае пересадки органов и тканей
IV. Популяционно-видовой уровень организации живых систем
1)Современный период синтеза дарвинизма и генетики. Учение о микроэволюции – центральный раздел современной синтетической теории эволюции.
1. Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно преобразовывались и совершенствовались в соответствии с окружающими условиями,
2. В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как изменчивость и наследственность, а также постоянно происходящий в природе естественный отбор. Естественный отбор осуществляется через сложное взаимодействие организмов друг с другом и с факторами неживой природы; эти взаимоотношения Дарвин назвал борьбой за существование.
3. Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их обитания и многообразие видов в природе.
Первый шаг на пути объединение дарвинизма и генетики – закон Харди-Вайнберга. Они показали, что в популяции при свободном скрещивании отсутствие мутаций данного гена, отсутствие отбора по данному признаку соотношение генотипов АА:Аа:аа постоянно. Эти выводы позволили им сформулировать закон: «Частоты генов в бесконечно большой панмектической (свободно скрещивающейся) популяции без давления каких-либо внешних факторов стабилизируются уже после одной смены поколений». Значение закона заключается в том, что накопленные изменения в генофонде популяции бесследно не исчезают. Исходя из закона Харди-Ваинберга, С.С. Четверков показал, что в результате спонтанного мутационного процесса во всех популяциях создается гетерогенность. Он также показал, что популяция насыщена мутациями «как губка». Мутации служат основой эволюционного процесса, идущего под действием естественного отбора. Комплекс представлений, сложившийся в 30-е годы 20 века на основе синтеза Дарвинизма и генетики назвали синтетической теории эволюции. В настоящее время эволюционное учение – это наука об общих законах развития органической природы.
Синтетическая теория эволюции — современный дарвинизм — возникла в начале 40-х годов XX в. Она представляет собой учение об эволюции органического мира, разработанное на основе данных современной генетики, экологии и классического дарвинизма. Термин «синтетическая» идет от названия книги известного английского эволюциониста Дж. Хаксли «Эволюция: современный синтез» (1942). В разработку синтетической теории эволюции внесли вклад многие ученые.
Основные положения синтетической теории эволюции в общих чертах можно выразить следующим образом:
1. Материалом для эволюции служат наследственные изменения — мутации (как правило, генные) и их комбинации.
2. Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор, возникающий на основе борьбы за существование.
3. Наименьшей единицей эволюции является популяция.
4. Эволюция носит в большинстве случаев дивергентный характер, т. е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов.
5. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.
6. Вид состоит из множества соподчиненных, морфологически, физиологически, экологически, биохимически и генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц — подвидов и популяций.
7. Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность вида поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых наблюдается обмен аллелями («поток генов»),
8. Макроэволюция на более высоком уровне, чем вид (род, семейство, отряд, класс и др.), идет путем микроэволюции. Согласно синтетической теории эволюции, не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюции. Иными словами, для эволюции групп видов живых организмов характерны те же предпосылки и движущие силы, что и для микроэволюции.
9. Любой реальный (а не сборный) таксон имеет монофилети-ческое происхождение.
10. Эволюция имеет ненаправленный характер, т. е. не идет в направлении какой-либо конечной цели.
Синтетическая теория эволюции вскрыла глубинные механизмы эволюционного процесса, накопила множество новых фактов и доказательств эволюции живых организмов, объединила данные многих биологических наук. Тем не менее синтетическая теория эволюции (или неодарвинизм) находится в русле тех идей и направлений, которые были заложены Ч. Дарвином.
Микроэволюция - это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях вида, приводящих к изменениям генофондов этих популяций и образованию новых видов. Микроэволюция происходит на основе мутационной изменчивости под контролем естественного отбора. Мутации - единственный источник появления новых признаков. Естественный отбор - единственный творческий фактор микроэволюции, направляющий элементарные эволюционные изменения по пути формирования адаптации организмов к изменяющимся условиям внешней среды.
Микроэволюция ведёт либо к изменению всего генофонда биологического вида как целого (филетическая эволюция), либо, при изоляции каких-либо популяций, к их обособлению от родительского вида в качестве новых форм - подвида (географической расы), а затем и вида
2)Популяционная структура человечества. Популяционно-статистический метод в антропогенетике. Правило Харди-Вайнберга. Адаптивный потенциал и генетический полиморфизм человечества. Генетический груз.
В антропогенетике, популяции – группа людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак.
Изоляционные барьеры не редко носят выраженный социальный характер (различное вероисповедание). Благодаря этому в формировании популяции людей главную роль играют социальные факторы. Крупная популяция людей чаще всего состоит из нескольких антропологических групп, отличающихся по происхождению.
Демографические показатели популяции людей: уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экономическое состояние, уклад жизни. Ч/з структуру браков они оказывают воздействие на состав генофондов человеческих популяций. Большое значение имеет размер групп.
Популяционно-статистический метод в антропогенетике
· Основу составляет закон Харди-Вайнберга (описывает условия генетической стабильности популяции): в популяции из бесконечно большого числа свободно скрещивающихся особей в отсутствие мутаций, избирательной миграции организмов с различными генотипами и давления естественного отбора первоначальные частоты аллелей генов из поколения в поколение сохраняются неизменными
· Генетические скрининги популяций и групп (этносы, народности, население регионов, городов, селений) людей выявляют исторически сложившиеся межпопуляционные (межгрупповые) различия по частоте присутствия в соответствующих гено(аллело)фондах разных аллельных форм генов, что указывает на высокую вероятность появления в популяции (группе) лиц с определенной генетической (моногенной) патологией (высокая частота болезни Тея-Сакса в популяциях евреев-ашкенази) или же с определенными мультифакториальными болезнями
Закон Харди — Вайнберга — основа математических построений генетики популяций и современной эволюционной теории. Сформулирован независимо друг от друга математиком Г. Харди (Англия) и врачом В. Вайнбергом (Германия) в 1908 г. Этот закон утверждает, что частоты аллелей и генотипов в данной популяции будут оставаться постоянными из поколения в поколение при выполнении следующих условий:
1. численность особей популяции достаточно велика (в идеале — бесконечно велика),
2. спаривание происходит случайным образом (т. е. осуществляется панмиксия),
3. мутационный процесс отсутствует,
4. отсутствует обмен генами с другими популяциями,
5. естественный отбор отсутствует, т. е. особи с разными генотипами одинаково плодовиты и жизнеспособны. Иногда этот закон формулируют иначе: в идеальной популяции частоты аллелей и генотипов постоянны. (Поскольку описанные выше условия выполнения данного закона и есть свойства идеальной популяции.) Математическая модель закона отвечает формуле:
p2+2pq+q2=1
Обозначим частоту встречаемости доминантного аллеля (А) буквой p, а рецессивного аллеля (а) — буквой q. Поскольку ген представлен всего двумя аллелями, то сумма их частот равна единице, т. е. р + q = 1.
Адаптационный потенциал — количественное выражение уровня функционального состояния организма и его систем, характеризующее его способность адекватно и надежно реагировать на комплекс неблагоприятных факторов при экономной трате функциональных резервов, что позволяет предотвратить развитие преморбидного состояния.
Генетический полиморфизм, сосуществование в пределах популяции 2х или нескольких различных наследственных форм, находящихся в динамическом равновесии в течение нескольких и даже многих поколений. Генетический полиморфизм – наличие в популяции нескольких генотипов, в состоянии длительной равновесной концентрации увеличивается 1%.
Человечество имеет многообразие фенотипов обусловленных полиморфизмом. К межпопуляционным различиям концентраций аллелей, неслучайное распределение аллелей обусловленной различным выживанием лиц отличных по группе крови в условиях частых эпидемий. Люди отличаются между собой по антигенам эритроцитов, комплексом гистосовместимости. Известно более 130 вариантов гемоглобина. Весь полиморфизм человечества - результат генных изменений.
Генетический груз – существование в популяциях неблагоприятных аллелей в составе гетерозиготных организмов. Некоторые вредоносные в рецессивном состоянии могут сохраняться в гетерозиготном генотипе и при некоторых условиях среды доставляют селективное преимущество. Генетический груз популяции неизбежное следствие генетического полиморфизма за экологическую и эволюционную гибкость. Приблизительно половина зигот, образованных в каждом поколении не состоятельна в биологическом плане, т.е. не участвует в передаче генотипа.
3)Онтогенез как основа филогенеза. Ценогенезы. Учение А.Н. Северцова о филэмбриогенезах. Общие закономерности в эволюции систем органов. Понятие об аналогии и гомологии органов.
Вопрос о том, когда в онтогенезе происходят изменения, оказывающие влияние на филогенез,— один из классических в эволюционном учении. Онтогенез — основа филогенеза уже по той причине, что именно индивидуальные онтогенезы (особи) — объект действия естественного отбора. Эволюционные изменения, которые аккумулируют мелкие видовые адаптации и связанные с устойчивым изменением хода онтогенеза отдельных особей, принято называть филэмбриогенезами. Филэмбриогенез — эволюционные изменения хода онтогенеза (А.Н. Северцов).
В 1907 г. А. Н. Северцов доложил Киевскому обществу естествоиспытателей о результатах "проверки" биогенетического закона и предложил свою "теорию филэмбриогенезов". А. Н. Северцов писал, что "теория филэмбриогенеза пытается разрешить вопрос о том, как происходят и в какой период индивидуальной жизни возникают те изменения, которые ведут к филогенетическому преобразованию строения взрослого организма"
Сущность взглядов А. Н. Северцова: "Филогенетическое изменение строения взрослых органов происходит путем изменения эмбрионального развития этих органов. Филогенез является, таким образом, функцией онтогенеза"
Эволюционные изменения в онтогенезе могут происходить на ранних, средних и поздних стадиях развития: архаллаксисы (от греч. arche — начало, allaxis — изменение), девиации (от позднелат. deviatio — отклонение) и анаболии (от греч. anabole — подъем).
Анаболия — эволюционное изменение формообразования на поздних стадиях развития (А.Н. Северцов). Такие изменения («надставки») широко распространены в онтогенезе и ведут к удлинению развития какого-либо органа или структуры. С каждой новой анаболией прежние конечные стадии развития как бы передвигаются в глубь онтогенеза. Например, изменения в строении скелета позвоночных, дифференцировке мышц и в распределении кровеносных сосудов связаны с надставками на поздних стадиях развития. Анаболия приводит к возникновению новых эволюционных дифференцировок конечных стадий онтогенеза.
Девиация — эволюционное уклонение в развитии органа на средних стадиях его формирования (А.Н. Северцов). Примером девиации служит развитие чешуи у акуловых и рептилий. Закладка чешуи у тех и других начинается с местного уплотнения нижнего слоя эпидермиса и скопления под ним соединительной ткани в виде сосочка. У акуловых сосочек по мере роста на средних стадиях эмбриогенеза образует зубец чешуи. В дальнейшем поверхность сосочка покрывается костным веществом, выделяемым сосочком. У рептилий же после скопления соединительной ткани под эпидермисом на средних стадиях эмбриогенеза происходит девиация — начинается процесс не окостеневания, а ороговения чешуй (приспособление к наземным условиям). Вероятно, клубни и луковицы у растений сформировались также путем девиации из первичной эмбриональной почки.
Архаллаксис — эволюционное изменение начальных стадий формообразовательных процессов или изменения самих зачатков органов. При этом наблюдается коренная перестройка в развитии органа, отклонение в развитии предков и потомков с самого начала. Например, увеличение числа позвонков у змей, лучей плавников у некоторых видов рыб, числа зубов у зубатых китов — результат изменения числа зачатков на начальных стадиях развития. Архаллаксисы вызывают заметную перестройку системы корреляций в онтогенезе. Вероятно, по этой причине они встречаются в филогенезе реже, чем другие способы эмбриональных изменений.
Ценогенез - приспособление организма, возникающее на стадии зародыша (плода) или личинки и не сохраняющееся у взрослой особи. Примеры ценогенеза - плацента млекопитающих, обеспечивающая у плода дыхание, питание и выделение; наружные жабры личинок земноводных; яйцевой зуб у птиц, служащий птенцам для пробивания скорлупы яйца; органы прикрепления у личинки асцидий, плавательный хвост у личинки трематод - церкария и другое. Современное понимание термина "ценогенез" сформировалось в результате работ А. Н. Северцова, сохранившего за этим понятием лишь значение провизорных приспособлений, или эмбриоадаптаций.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 196; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!