стоматологический факультет - Московский государственный

Кафедра биологии
Курс биологии с экологией для стоматологического факультета
МГМСУ
План-конспекты лекций
ЛЕКЦИЯ № 1
Вводная: Молекулярный и клеточный уровни организации
биологических систем.
Биология -как наука
Современная биология представляет собой комплекс
наук, изучающая биологические системы на всех
уровнях и во всех проявлениях жизни.
Задачи биологии.
Раскрытие сущности жизни, её закономерностей,
определение места и роли человека, в природе,
раскрытие его биосоциальной сущности.
Структурная организация и свойства биологических
систем на всех уровнях организации. Центральным
объектом изучения в медицинском ВУЗе является
человек.
Биология является теоретической основой медицины.
Знание общебиологических закономерностей
расширяет возможности диагностической и лечебной
деятельности врача.(И.В. Давыдовский).
Развитие представлений о сущности жизни.
Критический анализ витализма, механицизма.
Определения жизни данные Аристотелем, Биша,
А.И.Опариным, А.Н.Колмогоровым,
М.В.Волькенштейном. Системный подход в
понимании сущности жизни- как способе существования открытых биологических систем в
пространстве и во времени.
Единый принцип структурной организации,
способность к самообновлению, самоорганизации и
снижению энтропии /негэнтропия/; способность к
саморегуляции; поддержанию гомеостаза;
способность к самовоспроизведению; способность
поддерживать неравновесное состояние со средой;
способность достижения многообразия жизни из
различных сочетаний одних и тех же элементов;
раздражимость, движение, рост, наследственность,
изменчивость, ритмичность, структурированность,
дискретность и целостность, многоуровневость и
иерархичность, индивидуальное и историческое развитие /онтогенез и филогенез/.
Молекулярно-генетический, клеточный,
онтогенетический, популяционно-видовой,
биогеоценотический, биосферный. Их характерис-
Объекты изучения
биологии.
Биология и
медицина.
Сущность жизни.
Основные свойства
биологических систем.
Эволюционно
обусловленные уровни организации
живых систем.
Краткая история
развития учения о
клетке. Создание
клеточной теории.
тика и иерархия.
В 1609 г. был изобретен микроскоп. Первое
микроскопическое исследование среди
профессиональных ученых принадлежит Р.Гуку,
который в книге "Микрография ..." (1665 г.) описал
клетку и установил факт широкого распространения
клеточного строения среди растений.
В начале XIX в. Г.Линк и К.Рудольфи описали
оболочку растительной клетки, назвав ее
вегетативной мембраной. Начиная с 30-х годов XIX в,
школой чешского ученого Я.Пуркинье детально
описаны животные клетки. Открыто ядро. В 1838 г.
немецкие ученые Т.Шванн и М. Шлейден создали
крупнейшее научное обобщение XIX в. - клеточную
теорию. Было показано, что ткани всех организмов
состоят из клеток, принципиально сходных между
собой (принцип гомологичности). Б 1857 г. Р.Вирхов
сформулировал принцип цитогенеза - каждая клетка
от клетки,
В XX в. получены доказательства того, что клетка
является открытой, целостной, универсальной и в то
же время элементарной живой системой,
обеспечивая все необходимые свойства жизни:
самообновление, самовоспроизведение и
саморегуляцию. В процессе жизни клетки
дифференцируются и находятся в тесном единстве с
окружающей средой.
Концепция о
минимальной
клетке.
Возникла в 50-х годах XX в. и характеризует
минимальный набор структур, необходимых для
жизнедеятельности клетки: система внешних и
внутренних мембран, аппарата самовоспроизведения
и обмена энергии.
Все клетки делят на про- и эукариотические. Они
формируют организмы - прокариоты (бактерии, синезеленые водоросли и др.) и эукариоты (растения,
животные, грибы). Выделяют неклеточные формы
жизни - вирусы и фаги. Принципиальные отличия размеры, строение поверхностного аппарата, ядра,
элементов цитоплазмы. Прокариоты удобные
объекты для научных исследований. Прокариоты паразиты эукариот (бактерии и их капсульные полисахариды) . Муреиновый слой клеточной стенки
грамотрицательных бактерий (
,
Деление клеток на
прокариотические и
эукариотические.
Некоторые адап- .
тации бактерий к
защитным
механизмам в ротовой полости
человека.
) покрыт снаружи слоем мягких липидов, что
защищает их от лизоцима слюны, слез. Липидный
слой придает устойчивость к пенициллину. Наличие
капсулы - устойчивость к фагоцитам.
2 гипотезы происхождения эукариотических
клеток:
1)Эукариотические клетки - это результат
усложнения строения прокариотических клеток.
2)По теории эндосимбиоза гетеротрофные
эукариоты возникли в результате проникновения
аэробных прокариот в клетку примитивного
предшественника (так возникли митохондрии).
Автотрофные эукариоты возникли в результате
последующего внедрения в клетку
фитосинтезирущих прокариот (так возникли
хлоропласты).
Клетка как целостная Это результат длительной эволюции, жесткого
система.
отбора, многочисленных адаптаций. Мембранные
и немембранные структуры клетки формируют
единую более или менее сложно устроенную
интегрированную и адаптированную живую
систему.
Поверхностный аппарат, элементы цитоплазмы и
ядерный аппарат - основные части клетки.
Поверхностный аппарат - связь с внешней и
внутренней окружающей средой, слоистость
строения: I) надмембранные структуры:
гликокаликс, клеточная стенка; 2) плазматическая
мембрана - жидкостно-мозаичная модель; 3)
субмембранные структуры - микрофибриллы,
микротрубочки, скелетные фибриллы. Свойства и
функции поверхностного аппарата:
разграничительная, транспортная, барьерная,
рецепторная, электрическая, опорная
регуляторная.
Обезболивающий эффект при местной анестезии в
хирургической стоматологии связан с
взаимодействием препарата с рецептором
мембраны Nа-канала. В результате блокируется
ток ионов Na и нарушается восприятие и передача
биотоков. Элементы цитоплазмы (органеллы,
гиалоплазма, включения …) обеспечивают
Происхождение прои эукариотических
клеток.
Уровни упаковки
ДНК в хромосоме
эукариот.
реализацию генетической программы клетки,
энергетические, метаболические, посреднические
и репродуктивные свойства клетки.
Ядерный аппарат благодаря хромосомам
обеспечивает хранение биологической
информации и точного самоудвоения
генетической информации и ее разделения между
двумя дочерними клетками„
Нуклеосомная нить, фибрилла с d = 25 мм,
хромомеры, хромонема, хромотида. У прокариот
ДНК упакована без гистонов.
ЛЕКЦИЯ №2
Тема: Структурно-функциональная организация наследственного
материала.
Наследственность и
Наследственность – способность передавать свои
изменчивость
свойства следующим поколениям. Изменчивость
– способность организмов изменяться.
Наследственные изменения, закрепленные
естественным отбором в процессе эволюции,
ведут к развитию органического мира на Земле,
создают его разнообразие и обеспечивают
адаптацию организмов к условиям обитания.
Материальная основа
Материальной структурой наследственности и
наследственности
изменчивости являются нуклеиновые кислоты. У
всех клеточных организмов наследственная
информация содержится в ДНК. ДНК состоит из
нуклеотидов, соединяющихся фосфодиэфирными
связями в длинные цепи. Две цепи ДНК (за
исключение некоторых вирусов) соединяются
через азотистые основания по принципу
комплементарности и образуют двойную
спираль.
Наследственный
Наследственная информация у вирусов может
материал вирусов
содержаться либо в РНК, либо в одно- или
двуцепочечных ДНК. Вирусы имеют ферменты,
позволяющие им синтезировать ДНК на матрице
РНК. Открытие таких ферментов – ревертаз
заложило основу генной инженерии.
ДНК про- и эукариот
Прокариоты содержат одну кольцевую молекулу
ДНК, средний размер которой – несколько
миллионов пар нуклеотидов. Могут иметь
дополнительный генетический материал –
плазмиды.
У эукариот – линейная двуцепочечная ДНК,
соединенная с белками (гистоновыми и
негистоновыми), образует хромосомы.
Количество нуклеотидов в ДНК и количество
хромосом может варьировать у эукариот в
широких пределах. ДНК в основном находится в
ядре, небольшая часть – в цитоплазме (в
митохондриях и пластидах).
Ген – единица
Участок ДНК, кодирующий информацию об
наследственность
одном полипептиде, называется геном. Однако
существуют гены, кодирующие рибосомальные
или транспортные РНК. В то же время, есть
полипептиды (например, иммуноглобулины),
кодируемые двумя генами. Поэтому точное
определение гена, удовлетворяющее всем
случаям, дать сложно. Одно из последних
определений гена – любая транскрибирующаяся
последовательность нуклеотидов.
Геном про- и эукариот
Геном – совокупность нуклеотидов или генов,
содержащихся в гаплоидном наборе хромосом.
Также в геном включаются цитоплазматические
гены, а у прокариот - гены плазмид. В процессе
эволюции величина генома увеличивалась. Геном
прокариот может содержать несколько сотен
генов и менее миллиона пар нуклеотидов
(микоплазма). Геном круглого червя Caenorhabditis
elegans - 100 млн. п.н., 19 тыс. генов, человека –
около 3 млрд. пар нуклеотидов, 25 тысяч генов,
из которых 37 - митохондриальные.
Структура генома про- и
Основную часть генома прокариот составляют
эукариот
гены и регуляторные участки ДНК. У эукариот
такие участки составляют 10%, а 90% некодирующая спейсерная ДНК. Данные об этой
части ДНК, ее строении и функциях постоянно
обновляются и уточняются. Показано, что
значительная ее часть может транскрибироваться,
однако функции этого транскрипта остаются
непонятными.
Классификация
1. Представленные в единственном числе на
нуклеотидных
геном (например, большинство генов
последовательностей у
ферментов)
эукариот
2. Уникальные последовательности – гены,
Умеренно повторяющиеся – гены с числом
повторов от нескольких до нескольких сотен
(гены гистонов, р-РНК и некоторые другие)
3. Высокоповторяющиеся последовательности –
сателлитная ДНК, в которой число повторов
может достигать нескольких миллионов.
Псевдогены, эндогенные
Значительная часть ДНК эукариот может быть
вирусы и мобильные
“загрязнена” генами, утратившими в процессе
гены
эволюции свои функции, а также вирусами. Часть
из них мутировала и потеряла способность к
транскрипции. Другая часть сохранила
способность активировать гены ферментов,
способных вырезать и переносить гены в другие
части генома (мобильные элементы). Эндогенные
Свойства
наследственного
материала
Свойства
наследственного
материала обеспечивают
его функции
Пространственная
организация
наследственного
материала в клетке
Уровни организации
хроматина у эукариот
вирусы могут вызывать целый ряд заболеваний, в
том числе онкологических, а мобильные
элементы являются причиной значительной части
спонтанных мутаций.
Основные свойства:
1. способность к репликации (удвоению)
2. транскрипция (переписывание
информации на РНК)
3. рекомбинация (обмен участков ДНК)
4. способность мутировать (изменять
последовательности нуклеотидов)
5. репарация (восстановление повреждений
ДНК)
Основные функции наследственного материала:
1. Хранение и передача наследственного
материала последующим поколениям
клеток и организмов
2. Реализация наследственного материала в
процессе онтогенеза
Для сохранения наследственных свойств
требуется точное удвоение ДНК, идентичное
распределение генетического материала между
дочерними клетками и исправление возникающих
в процессе метаболизма ошибок и нарушений.
Для приобретения новых свойств и признаков,
необходимых для адаптации в процессе
эволюции, происходят мутации и рекомбинации
Пространственная организация кольцевой ДНК
прокариот и хромосом эукариот строго
определенна и обеспечивает эффективное
хранение и воспроизведение информации. Это
достигается за счет соединения ДНК с белками
хромосом и белками мембраны, ее спирализации
и суперспирализации, образования петель.
Компактная укладка хроматина позволяет
упорядоченно расположить в ядре клетки
молекулы ДНК, общей длиной более метра. В
конденсированном гетерохроматине хранится
нетранскрибируемая наследственная
информация. В деспирализованном “рыхлом”
эухроматине гены доступны для транскрипции.
1. Нуклеосомный – соединение ДНК с
гистонами, образование нуклеосом
2. Микрофибрилла (соленоид)
3. Петли (хромомеры)
4. Суперспираль метафазной хромосомы
ЛЕКЦИЯ №3
Тема: Реализация наследственной информации. Регуляция активности
генов и синтеза белка.
Реализация
Наследственная информация записана на ДНК в
наследственной
виде генов. Гены кодируют информацию о белках.
информации
Все другие признаки организма реализуются через
осуществляется
белки, посредством выполнения ими своих
через синтез белка
функций. Для развития простых признаков
требуется работа одного гена и синтез одного
белка, для сложных – нескольких или многих.
Генетический код
Информация
об
аминокислотной
последовательности (первичной структуре) белка
закодирована на гене в виде последовательности
триплетов нуклеотидов. Основные свойства кода:
триплетность, вырожденность, специфичность и
универсальность.
Синтез белка у
Первый этап синтеза белка – транскрипция
прокариот
осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
Выбор кодирующей цепи ДНК, стартовой точки и
направления синтеза определяется особым
участком перед геном – промотором. С матрицы
ДНК информация переписывается на м-РНК сразу
с нескольких функционально связанных генов.
Окончание
считывания
определяется
терминатором.
Второй
этап
–
трансляция
начинается
одновременно с транскрипцией. Синтезированные
полипептиды
приобретают
вторичную
и
последующие структуры, а при необходимости –
модифицируются (третий этап - созревание белка)
Особенности синтеза
Синтез белка осуществляется в четыре этапа.
белка у эукариот
Транскрипция осуществляется с каждого гена
отдельно. Синтезируемая РНК (пре-м-РНК или
гетероядерная-РНК) подвергается преобразованию
– процессингу, от которого зависит первичная
структура белка и количество синтезируемых
молекул.
Подавляющаяся
часть
гя-РНК
метаболизируется и не участвует в синтезе белка
Транскрипция
В отличие от прокариот, ген эукариот содержит
кодирующие
и
некодирующие
последовательности нуклеотидов – экзоны и
интроны. Количество интронов, разделяющих
экзоны, может достигать нескольких десятков, а
Посттранскрипция
Трансляция
Посттрансляция
Регуляция активности
генов у прокариот.
Особенности регуляции
активности генов у
эукариот
их длина значительно превышает длины экзонов.
Пре-м-РНК переписывает всю информацию с гена.
Созревание пре-м-РНК включает
в себя
вырезание интронов, сшивание (сплайсинг)
экзонов и модификацию концов зрелой м-РНК.
Прямой сплайсинг соединение всех экзонов в
порядке
их
расположения
на
гене.
Альтернативный сплайсинг – изменяется порядок
расположения и количество сшиваемых экзонов.
Альтернативный сплайсинг позволяет создавать
до ста различных модификаций м-РНК и,
соответственно, белка с одного гена. Процессами
посттранскрипции определяется длительность
жизни РНК, ее доставка в цитоплазму к месту
синтеза полипептада и созможность синтеза белка.
Синтез полипептида в рибосоме. Начинается со
стартового кодона, протекает в три этапа –
инициация,
элонгация
и
терминация.
Заканчивается стоп-кодоном (терминирующий,
нонсенс-кодон). Одновременно с молекулы МРНК
может
синтезироваться
несколько
полипептидов несколькими рибосомами.
Созревание белка осуществляется за счет
приобретения им вторичной – четвертичной
структур и модификации белковой молекулы.
Полипептид может разрезаться на части, к нему
могут
присоединяться
другие
молекулы.
Формируются протеиновые структуры, способные
к выполнению разнообразных функций.
В 1965 году Жакоб и Моно были удостоены
Нобелевской премии по физиологии и медицине
за открытие механизма регуляции синтеза белка в
лактозном опероне. Единица регуляции – оперон
содержит ген регулятор, промотор, оператор,
функционально связанные структурные гены и
терминатор. Основные факторы регуляции –
репрессор, блокирующий считывание информации
при присоединении к оператору, и индуктор –
освобождающий оператор и делающий гены
доступными для РНК-полимеразы. В нормальных
условиях у прокариот активна большая часть
генов – более 90%.
У эукариот нет оперонов – каждый ген
регулируется
самостоятельно.
Отсутствуют
операторы – точкой приложения репрессоров и
индукторов является промотор. Значительную
роль в регуляции играют белки хромосом,
определяющие конденсацию и спирализацию
хроматина, делающие гены доступными или
заблокированными
для
транскрипционной
машины. Активно работающих генов клетке
эукариот – 10-20%.
Регуляторные гены
Регуляторные и сенсорные гены, энхансеры,
эукариот
сайленсеры
и
другие
нуклеотидные
последовательности, участвующие в регуляции
активности генов, составляют значительную часть
геномаэукариот. Они отвечают за синтез белковрегуляторов, восприятие регуляторных сигналов
доступность
гена
для
транскрипционных
факторов, влияют на активность РНК-полимеразы.
Результатом регуляции является репрессия или
экспрессия генов. Регуляция экспрессии позволяет
изменять активность транскрипции с сотни раз.
Возможна регуляция за счет химической
модификации (фосфорилирования) ДНК. В
сложную последовательность событий регуляции
одного структурного гена могут быть включены
многие гены–регуляторы.
Регуляция на уровне
Важнейший этап регуляции синтеза белка у
посттранскрипции
эукариот. Определяет возможность участия м-РНК
в синтезе белка, длительность и интенсивность
процессов
трансляции.
Альтернативный
сплайсинг влияет на окончательную структуру
белка.
Малые РНК
Особый класс регуляторных РНК размером от
нескольких десятков до сотен нуклеотидов. si-РНК
размером
20-30
нуклеотидов
способны
связываться с определенными участками ДНК,
специфически регулируя работу генов (явление
РНК-интерференции). Участвуют в распознавании
и блокировании вирусных нуклеиновых кислот.
Спариваясь с гетероядерной РНК, определяют ее
дальнейшую судьбу.
Регуляция синтеза белка Осуществляется на всех этапах – от транскрипции
у эукариот
до посттрансляции. Определяется возможность
синтеза белка, скорость синтеза, количество и
окончательная
структура
молекул,
их
функциональная активность и длительность
жизни.
ЛЕКЦИЯ № 4
Тема: Воспроизведение на молекулярном и клеточном уровнях.
Особенности пролиферации тканей и органов.
Клеточный и
митотический циклы.
Периоды
митотического цикла.
Репликация ДНК главное событие автосинтетической интерфазы.
Клеточный (жизненный) цикл - период
существования клетки с момента её образования в
результате деления до смерти или последующего
разделения на дочерние клетки.
Одним из вариантов клеточного цикла является
митотический цикл - это совокупность изменений в
клетке в связи с её подготовкой к делению и самим
делением.
Автосинтетическая интерфаза и митоз.
Характеристика периодов иятерфазы
пресинтетического (G 1), синтетического (S),
постсинтетического (G 2) и митоза.
Главное функциональное значение репликации
ДНК - снабжение дочерних клеток точными
копиями генетической информации.
Полуконсервативный способ репликации. Три
основные способа репликация ДНК:
1. Тета – тип репликации. Кольцевидные ДНК
прокариот, вирусов и органелл эукариотических
клеток. У прокариот хромосома представляет
саморегулирующуюся генетическую структуру –
реп- ликон.
Другие репликоны бактерий, эписомы и
плазмиды, способные существовать отдельно от
бактериальной хромосомы.
2. Сигма-тип_репликации - кольцевидная ДНК
превращается в линейную ("катящееся кольцо").
Одна дочерняя молекула кольцевая, другая
линейная. Встречается у ряда фагов (в овогенезе
некоторых эукариот.
3.Репликация линейных ДНК эукариот идёт
мультирепликонно и асинхронно.
Во всех случаях репликации направление
репликации 3’ – 5’ по материнской цепи и 5’— 3’ в
дочерней. Репликация одновременно идёт на
концах и по всей длине молекулы ДНК. Число
репликонов от сотен до десятков тысяч у человека.
В точках начала репликация ДНК распределяющие белки раскручивают двойную
Митоз и его
биологическое
значение.
Формы патологии
митоза.
Митотическая
активность тканей.
Регуляция пролиферации и
дифференцировки.
спираль. На материнской цели дочерние ДНК
строятся в виде фрагментов Оказаки, состоящего из
инициирующих последовательностей (праймер затем вырезается и замещается дочерней ДНК) и
ферментов дочерней ДНК. Сшивание фрагментов
осуществляется лигазой.
У млекопитающих α- полимераза строит
фосфорные ДНК. β- полимераза - осуществляет
репарацию. j-полимераза реплицирует ДНК
митохондрий.
Фазы митоза. Главное событие митоза - строго
равномерное распределение ДНК и хромосом
между дочерними клетками. Общая формула
митоза 2п2с →2п2с
↓
2п2с
Митоз обеспечивает рост, бесполое размножение,
регенерацию.
В результате повреждения хромосом, повреждения
митотического аппарата и нарушения цитотомии.
Количество митозов ко всем клеткам ткани.
Митотический коэффициент число митозов %
1000
Пролиферационный пул - это количество клеток,
находящихся в автосинтетической интерфазе,
включая рестинговые периоды.
Ткани не однородны по отношению к
пролиферативной активности:
а) Стабильные высокоспециализированные ткани
(нервная, эмаль зубов).
б) Обновляющиеся ткани (костный мозг, эпителий
желудочно-кишечного тракта и др.).
в) Неспециализированные клетки (стволовые,
герминативные, камбиальные).
г) Высокоспециализированные клетки, но при
определённых условиях выпадающие из
гетеросинтетической интерфазы ( GH - период
дифференцированного состояния) в митотический
цикл: гепатоциты, кардиомиоциты, клетки
ацинусов, слюнных желёз, гладкомышечные
клетки.
Генные, нейро-гуморальные, иммунные
механизмы.
Генные_- с помощью картирования хромосом
Особенности
клеточных циклов в
органах и тканях
ротовой полости.
человека показано, что метаболизм клеточного
цикла при переходе от GH к G1 кодирует гены
хромосомы С-7, от G1 к S – Е 17, а после S - A3. У
дрожжей обнаружено 30 генов клеточного цикла.
Нервная система оказывает трофическое,
индукционно-формативное и интеграционное
влияние на пролиферацию.
Гуморальный_механизм_- действует местно и
дистантно. Основан на принципах положительной и
отрицательной регуляции.
Неспецифические ингибиторы пролиферации:
интерфероны, лимфотоксины, стероидные
гормоны, моноамины, кислые полисахариды,
кейлоны.
Эндогенные стимуляторы митоза - амины, сера,
тонин, триптамин, простагландины E1 и Е2. ,
терпсины, инсулин, пролактин, тироксин,
тимин,фактор роста нервов, ф.р.эритроцитов,
ф.р.яичников, ф.р.миобластов и др.
Регулирующий фактор может проникать в клетку,
действуя как индуктор или взаимодействовать со
специфическими рецепторами поверхностного
аппарата и через ряд посредников (ц-АМФ,
протеинпиназы) оказывать стимулирующий
эффект. Не случайно эмбриональные клетки
содержат большое количество ц-АМФ.
Клеточные циклы эпителия с мягкой я жёсткой
(нитевидные сосочки) кератинизация.
Дифференцировка клетки зубного зачатка.
ЛЕКЦИЯ № 5.
Тема: Молекулярная организация наследственного материала. Генный
уровень. Наследование стоматологических признаков.
Предмет и задачи
генетики.
Наследственность - фундаментальное свойство
живого. Генетика изучает сходство и различия
родителей и потомков, т.е. наследственность и
изменчивость.
Наследственность - свойство организмов,
обеспечивающее морфофункциональную
преемственность в ряду поколений и путь
индивидуального развития.
Наследование - передача наследственных
признаков и свойств организмов в процессе
размножения.
Изменчивость - свойство организма меняться в
процессе индивидуального развития.
Значение генетики.
Для развития сельского хозяйства, селекции
микроорганизмов, изучения наследственных
болезней человека, понимания процессов
эволюции в прошлом и настоящем.
Методы и уровни
Уровни: организменный, цитогенетический,
изучения закономерно- молекулярный. Методы: гибридологический,
стей наследственности и цитогенетический, биохимический,
изменчивости.
онтогенетический, популяционно-статистический.
Этапы развития.
Цитологические основы
Менде-левского учения.
Закономерности
Менделизм - открытие и переоткрытие законов
Менделя (1865-1900). Работы школы Моргана
(1900—1930). Изучение наследственности на
клеточном уровне. Молекулярный уровень
изучения (1930), установление химической
природы гена (работы Кольцова). Открытие
структуры ДНК (Уотсон и Крик 1953),
дифференциальной структуры гена (Жакоб и
Моно, 1965). Работы Г.де Фриза, Корренса,
Чермака.
Гомологичные хромосомы, аллельные гены,
биологическая сущность мейоза, принцип
"чистоты гамет" - главный принцип генетики не
имеющий исключений. Ген - функциональная
единица наследственности. Ген и признак.
Моно-, ди- и полигибридное скрещивание (1-ый,
независимого наследования.
Плейотропное действие
гена.
Теория гена.
Виды_генов.
2-ой и 3-ий законы Менделя).
Один ген модифицирует проявления других генов
вследствие участия их в одной цепи обмена.
Ген - единица наследственного материала, это
единица функции, рекомбинации и мутации.
Ген это участок молекулы ДНК / у некоторых
вирусов РНК/ со специфическим набором
нуклеотидов, в линейной последовательности
которых закодирована генетическая информация.
Доказательство роли ДНК – явления
трансформации и трансдукции.
Свойства генов:
1. Ген. занимает определенное место в ДНК:
локус.
2. Ген дискретен: состоит из нуклеотидов, число
которых в разных генах различно.
3. Аллельность: различное состояние одного гена,
что определяет варианты развития одного и того
же признака. Число аллелей у гаплоидов – 1, у
дипло-идов - 2, у триплоидов - 3 и т.д.
4. Гены устойчивы, передаются неизмененными
поколениям дочерних клеток и организмов.
5. Внутри гена может происходить рекомбинация,
единица рекомбинации состоит из пары
нуклеотидов.
6. Гены способны к мутации, единица мутации мутон, равна паре нуклеотидов.
7.Способность к репарации /восстановлению
поврежденного участка молекулы ДНК/, поэтому
не все повреждения ДНК ведут к мутации гена.
8. Плейотропность генов: некоторые гены
определяют несколько признаков.
Ген - это функциональная единица ДНК /реже
РНК/. Генотип дискретен, но функционирует как
единое целое. На функцию генов оказывают
влияние внешние и внутренние факторы.
1.Структурные гены / цистроны/ содержат
информацию о последовательности аминокислот в
полинуклеотиде, содержит около 1000 пар
нуклеотидов. Это уникальные последовательности.
Расположение триплетов нуклеотидов коллинеарно последовательности аминокислот в
полипептиде, кодируемому данным геном.
2. Гены кодирующие р-РНК.
Генная инженерия.
Задачи.
Объект.
Методы.
Значение для
медицины и
здравоохранения.
Биотехнология.
Задачи.
3. Гены кодирующие т-РНК. Гены р-РНК и т-РНК
многократно повторяются.
4. Функциональные гены. Они контролируют и
направляют деятельность структурных генов. У
прокариот это гены:, промотор, оператор,
регулятор. У эукариот система функциональных
генов намного сложнее: промоторный участок,
сенсорные, интеграторные гены и др.
5. Спейсеры - разделительные участки между
генами.
Гены эукариот прерывисты: они состоят из
информативных участков - экзонов, и
неинформативных - интронов, которых больше.
Интроны участвуют в реализации ядерных генов,
морут кодировать некоторые белки, в
формировании «прыгающих генов», являющихся
материалом для эволюции.
Изменение наследственных свойств организма
при внесении, замене или удалении генов.
Реконструирование новых форм живого.
Прокариоты, имеющие кольцевую молекулу
ДНК, обладающие одинаковым кариотипом, легко
изменяемым генотипом, быстро размножающиеся,
функция которых заключается лишь в синтезе
специфических ферментов.
Трансформация, трансдукция, генетическая
рекомбинация, синтез генов, гибридизация,
трансгеноз.
Возможности генотерапии - замены дефектного
гена у человека полноценно функционирующим
геном. Создание чистых высокоспецифичных
вирусных вакцин. Получение гормонов человека
путем встройки в геном прокариот соответствующих генов человека.
Введение микробиологической генной
индустрии в промышленность, сельское хозяйство
и медицину.
Выведение путем трансгеноза растений
устойчивых к болезням, не нуждающихся в
удобрениях, загрязняющих окружающую среду
нитратами и нитритами. Создание
высокопродуктивных штаммов микроорганизмов,
разлагающих нефть, полимерные материалы,
отходы животноводства, синтезирующие
животные белки, дефицитные аминокислоты,
Потенциальная
опасность
экспериментов по
генной инженерии.
гормоны человека, антибиотики в промышленных
масштабах.
Международный комитет по рекомбинации
молекул ДНК, учитывая непредсказуемые
последствия работы с бактериями, устойчивыми к
антибиотикам и онкогенным вирусам, разрешил
работы со штаммами кишечной палочки,
погибающей при 30оС.
ЛЕКЦИЯ № 6
Тема: Хромосомный и геномный уровень организации наследственного
материала. Генотип как система взаимодействующих генов.
Хромосомная теория
наследственности.
Сцепленное
наследование
Цитология половых
различий.
Хромосома,
как
форма
структурнофункциональной организации наследственного
материала эукариот. Основные положения
хромосомной теории и их доказательства.
Значение кроссинговера. Расстояние между
генами. Мобильные генетические элементы, их
классификация.
Наследование генов, расположенных в одной
хромосоме.
Закономерности
сцепленного
наследования. Группы сцепления, количество
генов в группе сцепления, нарушение сцепления.
Половые хромосомы в кариотипе любого вида.
Гомо- и гетерогаметность в природе. Различия
половых хромосом человека. Полное и неполное
сцепление генов.
Сцепленное с полом
Наследование
рецессивных
признаков
наследование у человека. (гемофилии, дальтонизма, ночной слепоты и др.)
и доминантных признаков (гипоплазия эмали,
особая форма рахита и др.).
Наследование,
сцепленное
с
У-хромосомой.
Гены,
расположенные на Х и У хромосомах человека по
данным
современных
исследований.
Гомологичные участки половых хромосом и
вопрос о гомологичных генах, расположенных на
половых хромосомах человека
Признаки ограниченные
полом.
Гены, которых находятся в аутосомах или
половых
хромосомах
обоих
полов,
но
проявляются только у одного пола.
Признаки зависимые от
пола.
Проявление этих признаков, гены которых
находятся в аутосомах обоих полов, зависит от
соотношения мужских и женских половых
гормонов, т.е. по-разному проявляются у мужских
и женских организмов.
Определение расстояния
между генами и
принципы картирования
хромосом.
Вычисление расстояния между генами по
результатам анализирующего скрещивания. Это
возможно и по пуфированию в политенных
хромосомах,
коррелятивному
процессу
в
обычных хромосомах. Определение места
каждого гена в хромосоме позволяет построить и
генетическую карту хромосом. У человека
генетические карты раньше строились по анализу
семейных родословных.
Геном человека
С момента начала реализации программы “Геном
человека” составляются реальные генетические
карты расположения генов на хромосомах.
Расстояние между генами измеряется в парах
нуклеотидов. В настоящее время работа по
расшифровке генома человека завершается.
Известно строение, расположение, первичные, а
для многих генов окончательные их продукты и,
соответственно, признаки за которые они
отвечают. Это относится и ко многим
наследственным заболеваниям человека, в том
числе, стоматологическим.
Геномный уровень.
Генетические
и
цитологические
карты
хромосом.
Совокупность наследственного
материала в гаплоидном наборе хромосом. Геном
видоспецифичен. Геном человека. Геномика и
медицина. Кариотип. Генотип.
Генотип.
Система
сбалансированных
взаимодействующих
генов
как
результат
эволюции. Доза гена. Эффект положения гена.
Взаимодействие аллельных генов.
Полное
доминирование,
неполное
доминирование,
сверхдоминирование,
кодоминирование, аллельное исключение.
Взаимодействие
неаллельных генов.
Эпистаз
рецессивный
и
доминантный.
Комплементарность. Полимерия. Взаимодействие
структурных и функциональных генов.
ЛЕКЦИЯ № 7
Тема: Изменчивость и её формы.
Определение
Свойство организма меняться в процессе
индивидуального развития либо за счет
изменения наследственной информации, либо за
счет изменения её проявления в зависимости от
среды.
Диалектическое единство наследственности и
изменчивости.
Классификация
1. Фенотипическая – ненаследственная
изменчивости
2. Генотипическая – наследственная
- комбинативная: изменение генотипа
вследствие физиологических процессов
рекомбинации
- мутационная: изменение генотипа при
нарушениях в ДНК или хромосомах.
Фенотипическая
Изменчивость
ненаследственная,
изменчивость.
модификационная,
адекватная
среде.
Проявляется в границах «нормы реакции»,
являющейся
наследственным
признаком.
Обеспечивает приспособление к условиям среды.
Механизм – изменение активности генов синтеза
белка и метаболизма под действием факторов
внутренней и внешней среды.
Экспрессивность и
В зависимости от условий среды проявление гена
пенетрантность
в признак и степень выраженности признака
могут меняться. Важно для проведения
профилактических мероприятий и лечения
наследственных
и
мультифакториальных
заболеваний.
ВариационноПостроения вариационного ряда организмов с
статистический метод
одинаковым
или
близким
генотипом.
изучения фенотипической Вычисление среднего значения исследуемого
изменчивости
признака у свободной выборки организмов.
Графическое
отражение
закономерностей
распределения исследуемого признака.
Генотипическая
Механизмы
комбинативной
изменчивости:
комбинативная
независимое
расхождение
хромосом
и
изменчивость как
кроссинговер при мейозе, случайное сочетание
отражение
гамет при оплодотворении и случайный подбор
внутривидового
родительских организмов. Лучшие сочетания
разнообразия.
признаков имеют селективное значение в борьбе
Мутационная
изменчивость
Генокопии и фенокопии
Общебиологическое
значение мутаций
Медицинское значение
мутаций
Мутагенез и мутагены.
Спонтанный
Индуцированный
Механизмы действия
мутагенов
за существование.
Обусловлена
изменением
наследственных
структур.
Классификация
мутаций.
Соматические
и
генеративные
мутации.
Геномные
(полии
гетероплоидии),
хромосомные (хромосомные абберации), генные
(точковые). Множественный аллели – один из
факторов генетического полиморфизма.
Фенотипическая изменчивость, в том числе
пороки развития, могут копировать проявление
генов. Разные гены могут давать фенотипически
сходные признаки.
Мутации – резерв наследственной изменчивости,
основной
материал
для
эволюции,
обуславливающей приспособляемость к среде и
видообразование. Увеличивает разнообразие и
гетерогенность.
Подавляющее
большинство
мутаций
–
нейтральные
или
вредные,
вызывающие
разнообразные
генетически
обусловленные
патологии. Редкие полезные мутации – материал
для
эволюции
человека.
В
результате
наследственных приспособлений к условиям
среды формируются адаптивные экотипы
человека. Значение центрического слияния
хромосом в образовании вида Homo sapiens и
формировании его кариотипа.
Обусловлен: 1) эндогенными мутагенами:
мобильные элементы генома, ошибки ферментов
метаболизма ДНК;
2) природный или естественный, обусловленный
фоновым уровнем радиации, естественными
химическими факторами среды и др.
1) Физические мутагены – радиация, УФ и др.
2) Химические – ионы тяжелых металлов,
асбест, бензпирен и др.
3) Биологические – вирусы и афалотоксины.
Механизм
действия
излучений
и
радиомиметических
веществ:
образование
свободных
радикалов
и
перекисей
,
разрушающих органические молекулы, в том
числе
ДНК.
Химическая
модификация
нуклеотидов, одно-двуцепочечные разрывы ДНК.
Нерепарированные первичные повреждения ДНК
закрепляются в виде мутаций. Геномные мутации
– результат нарушения расхождения хромосом в
митозе и мейозе.
Прямые и непрямые
Ряд химических веществ, не обладающих
мутагены
мутагенной активностью, при метаболизме в
организме превращается в мутагены. При
двуфазном действии ферментов детоксикации,
когда образуются мутагенные метаболиты,
количество и длительность их действия (доза
мутагенного воздействия) зависит от активности
ферментов первой и второй фаз. Соответственно,
мутагенный эффект у людей с разными
аллеломорфами может значительно различаться.
Пример – риск развитие онкологических
заболеваний у курильщиков.
Частота и спектр генных Частота
спонтанных
мутаций
10-6,
мутаций
индуцированных - пропорционально дозе
мутагена и зависит от режима воздействия.
Значительное количество мутаций (мутантных
клеток) элиминируются или не проявляется,
инактивируется, поэтому истинная частота
мутаций и мутантных клеток значительно выше.
Мутации в организме происходят постоянно, все
клетки несут ту или иную мутацию. Так за 1 цикл
репликации в клетке возникает 3 ошибки
(мутации) в ДНК.
Антропогенные мутагены Нитрозамины
(нитраты
и
нитриты),
гетероциклические амины, тяжелые металлы,
микотоксины, пиролизаты (образующиеся при
жарении мяса и рыбы).
Пестициды и
дефолианты,
диоксины,
лекарственные
препараты
–
диоксидин,
метатрексат,
циклофосфамид; рентгеновское излучение и т.д.
ЛЕКЦИЯ № 8
Тема: Мутагенез, антимутагенные механизмы. Аномалии
зубочелюстной системы, вызванные мутациями.
Нестабильность
Во всех клетках постоянно возникает большое
генома
количество первичных повреждений ДНК –
аддуктов, модификаций оснований, разрывов и
других.
Эволюционно
у
всех
организмов
выработались эффективные механизмы защиты
генома,
образующие
иерархическую
многоуровневую систему – от нейтрализации
(детоксикации) мутагенов до естественного отбора
организмов с вредными мутациями.
Репарация первичных Восстанавливает до 99,9% всех первичных
повреждений ДНК
повреждений. Имеются разнообразные группы
ферментов,
обеспечивающих
эксцизионную,
пострепликативную, трансферазную, SOS и другие
виды репарации. Дефект хотя бы одного из этих
ферментов приводит к летальному исходу или
тяжелой патологии.
Точки контроля
В разных фазах митотического цикла имеются точки
митотического цикла. контроля за повреждениями ДНК и хромосом.
Клетки с повреждениями не могут пройти дальше по
циклу до окончания репарации. При ошибках
репликации включается механизм самокоррекции.
Клетки
с
серьезными
нерепарированными
повреждениями уничтожаются апоптозом или
направляются в терминальную дифференцировку.
Элиминация
В клетках со значительным количеством мутаций
мутантных клеток
активируется механизм апоптоза. Элиминация
может осуществляться за счет терминальной
дифференцировки таких клеток. В половых клетках
действует “мейотически арест”, препятствующий их
созреванию.
Эмбриональный отбор 50% оплодотворенных зигот не доходит до стадии
имплантации. После имплантации элиминируется
15-20% эмбрионов (спонтанные аборты). Большая
их часть обусловлена вредными мутациями. В
частности,
элиминируются
практически
все
эмбрионы с нарушениями числа аутосом (кроме 21й).
Естественный отбор
Гибель от онкологических или наследственных
заболеваний, нарушение репродуктивной функции
при врожденных пороках развития – механизмы
Антимутагены
Мутагенное
загрязнение среды
Генетические
последствия
мутагенного
загрязнения среды
Контроль за
мутагенами среды.
Мутагенный
мониторинг
Оценка риска
действия мутагенов.
снижения генетического груза. Сохраняют свое
биологического значение у человека, хотя развитие
медицины снижает их роль.
Естественные и созданные человеком. Связывают,
инактивируют и выводят мутагены (пектины,
альгинаты, витамины и др.). Антиоксиданты
нейтрализуют свободные радикалы (аскорбиновая
кислота, каротины и др.).
Значительное количество антропогенных факторов
обладает мутагенным эффектом. Это большая часть
пестицидов, материалы на основе асбеста, продукты,
образующиеся при хлорировании воды (диоксины),
некоторые смолы табачного дыма и т.д.
Сильнейшим мутагенным эффектом обладают
некоторые лекарственные препараты – цитостатики,
их
терапевтический
эффект
обусловлен
разрушением ДНК быстро делящихся клеток.
Атомная энергетика, применение рентгена и
радионуклидов и т.д. увеличивает мутагенное
загрязнение.
Соматические мутации вызывают онкологические
заболевание, преждевременное старение и пр.
Мутации в половых клетках – нарушение
репродуктивной функции, спонтанные аборты,
наследственные заболевания и врожденные пороки
развития. В настоящее время известно более 5 тысяч
наследственных заболевания. Часть из них
обусловлена
ранее
возникшими
мутациями,
передавшимися через многие поколения. Другая
часть – спорадические случаи, обусловленные
новыми мутациями.
Слежение за уровнем мутаций и их проявлениями у
человека позволяет выявлять наиболее опасные
мутагенные факторы, удалять их или снижать
эффект воздействия на человека. Основные тесты:
цитогенетический
(определение
хромосомных
аберраций в лимфоцитах крови), микроядерный,
определение
ДНК-аддуктов,
интенсивности
репаративного
синтеза
ДНК
и
другие.
Контролируются частоты
спонтанных абортов,
врожденных пороков развития, наследственных
заболеваний.
Оценивается возможный мутагенный эффект новых
фармакологических
препаратов,
пестицидов,
Регламентация
использования.
Генетический груз
пищевых добавок и других факторов, оказывающих
наибольшее воздействие на человека. В случае
обнаружения мутагенного эффекта – запрещение
использования. При невозможности исключения
мутагенного фактора
определяется “доза
мутагенного воздействия” – интенсивность и
длительность действия на организм человека,
индивидуальный и популяционный риски развития
генетических патологий. Оценивается соотношение
риск/польза. Определяются условия применения
мутагенных факторов и меры защиты. Примеры:
мутагенные
фармакологические
препараты,
назначаемые
по
жизненным
показаниям,
применение
пестицидов
и
формальдегида,
рентгеновские процедуры, атомная энергетика и пр.
Генетический груз – 10-20 рецессивных мутация,
обуславливающих
развитие
наследственных
болезней у каждого человека. Мутагенная нагрузка
увеличивает количество мутаций у человека.
Частота хромосомных аберраций в лейкоцитах
периферической крови за последние 30 лет возросла
вдвое – с 1,25% до 2,5%. Развитие медицины и
снижение естественного отбора ведут к увеличению
генетического груза. Меры по снижению груза:
исключение
и
регламентация
применения
мутагенов,
пренатальная
диагностика
с
последующим
прерыванием
беременности,
применение антимутагенов
ЛЕКЦИЯ № 9
Тема: Человек как объект генетических исследований. Основы
медицинской генетики. Методы.
Генетика человека.
Изучает:
1. Наследование нормальных признаков человека,
не отражающихся на его жизнедеятельности и
обусловленными расовыми, климатическими,
этнографическими и другими факторами.
2. Медицинская генетика изучает
вопросы
наследственности и изменчивости человека под
углом зрения патологии.
Особенности
генетики человека
Методы генетики
человека.
Человек - специфический объект генетического
анализа:
1. Не применим гибридологический метод
2. Не
применимы
многие
методы
экспериментальной генетики
3. Медленное размножение и смена поколений
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Молекулярно-генетический
Генеалогический метод.
Близнецовый.
Цитогенетический.
Биохимический
Популяционно-статистический
Методы генетики соматических клеток
Методы моделирования и другие.
Задачи медицинской Изучение наследственных заболеваний и других
генетики.
генетических патологий человека. Диагностика и
разработка принципов лечения данных заболеваний.
Профилактика наследственных болезней.
Наследственные
болезни человека
Молекулярно-
Классификация. Генные болезни, их причина и
механизм возникновения. Хромосомные болезни.
Хромосомные и геномные мутации, вызывающие
хромосомные
болезни
человека.
Мультифакториальные
заболевания.
Механизм
развития данных заболеваний. Роль генотипа и среды
в развитии данных заболеваний.
Частоты разных видов наследственных заболеваний.
Группа методов позволяющих выделить ДНК
генетические
методы
Цитогенетический
метод
Хромосомные
болезни человека
Биохимический
метод
Популяционностатистический
метод
Генеалогический
метод
человека, определить последовательность нуклеотидов
и расположение генов на хромосоме. Позволяет
определить мутантные аллели, отвечающие за
наследственную патологию. На основе молекулярногенетических методов проводится клонирование генов,
реконструкция генома, генное модифицирование
организмов.
Возможности метода:
1. Определение
генома
и
генетическая
паспортизация
2. Генетическая дактилоскопия – идентификация
личности, в т.ч. для судебно-медицинской
экспертизы
3. Генотерапия
4. Диагностика генных наследственных болезней
5. Изучение
генетического
полиморфизма,
распространения
мутантных
аллелей,
отвечающих за генные и мультифакториальные
заболевания
И др.
Прямой и непрямой цитогенетический метод.
Изучение кариотипа человека в норме и при
хромосомных болезнях. Денверская и Парижская
классификации хромосом человека. Современные
методы компьютерного анализа кариотипа человека,
FISH и др.
Классификация. Механизм возникновения. Влияние
возраста родителей на частоту хромосомных болезней.
Пренатальная
диагностика.
Диагностика
по
материнской крови
Возможности метода для изучения, диагностики и
разработки подходов к лечению генных болезней.
Применение метода на примере фенилкетонурии.
Современное
сочетание
биохимического
и
молекулярно-генетического методов
Изучение генетического полиморфизма в популяциях
человека. Закон Харди-Вайнберга, его ограничения.
Расчет генных частот на основе закона ХардиВайнберга.
Прямое
молекулярно-генетическое
определение генных частот в популяция человека.
Популяционные исследования по маркерной ДНК.
Мини- и микросателлиты. Определение степени
родства и расселения популяций человека.
Составление и анализ родословных. Возможности
метода: определение типа наследования признака,
Методы
моделирования
Клонирование
человека
генотипа членов семьи, риска развития генетической
патологии в потомстве пробанда. Особенности
родословных для основных типов наследования.
Ограничения метода.
Экспериментальное моделирования генетических
патологий человека in vitro, на модельных линиях
животных,
в
т.ч.
генно-модифицированных.
Математическое
моюелирование.
Принципы
экстраполяции полученных результатов на человека.
Репродуктивное и терапевтическое клонирование.
Возможности
и
медицинское
значение
терапевтического клонирования. Реконструированные
эмбриональные и стволовые клетки. Перспективы.
ЛЕКЦИЯ № 10
Тема: Методы изучения генетики веловека. Медико-генетическое
консультирование. Профилактика наследственных болезней человека.
Значение меБлагодаря развитию медицинской генетики
дицинской генетики.
разработаны способы диагностики многих
наследственных заболеваний, методы их лечения,
найдены возможности их предупреждения и
предотвращения рождения больных детей.
Роль наследственности и среды в формировании
фенотипа человека, К наследственным заболеваниям
применимо общее правило медицины: лечить значит так изменить среду, чтобы эти изменения
помогали бороться с болезнью, т.к.
наследственность определяет лишь каким организм
может быть, а каким он будет зависит от среды.
Именно среда определяет пенетрантность и
экспрессивность генов от незначительных
отклонений от нормы до тяжелых
нарушений структур и функций.
Принципы медико1.Оценка степени риска проявления
генетического
наследственных заболеваний у потомства.
консультирования.
2.Предотвращение рождения детей, отягощенных
Задачи.
тяжелой наследственной патологией.
3. Предупреждение развития ряда наследственных
заболеваний.
4. Лечение детей с генетически обусловленными
заболеваниями.
Принципы проведения I. Подробный анамнез, установление возможного
генетического
родства родителей.
анализа.
2. Возможность фенокопирования.
3. Установление, что мутантом или сегрегантом
является пробанд.
4. Возможность генокопирования.
5. Уточнение носительства рецессивного или
непенетрантного гена.
6. Выявление микропризнаков.
7. Построение родословной.
8. Вычисление степени генетического риска.
Пренаталная
Амниоцентез, хорионцентез. Принципы забора
диагностика
материала для исследования. Использование клеток
плода in vivo и in vitro. применение молекулярногенетических методов для определения генных
болезней.
Применение
для
диагностики
хромосомных болезней по количеству копий
маркерной ДНК.
Предимплантационная Возможности
определения
наследственных
диагностика
заболеваний по отдельным клеткам. Принципы
отбора эмбрионов для имплантации.
Геннотерапия
Возможности методов переноса генов. Способы и
принципы генной инженерии на клетках человека.
Заболевания, в лечении которых применяется
генотерапия.
Профилактика
1. Прерывание беременности по результатам
наследственных
пренатальной диагностики
заболеваний
2. Исключение и регламентация использования
мутагенов
3. Выявление гетерозиготного носительства
4. Выявление групп с повышенным риском
наследственных заболеваний, их медикогенетическое консультирования. Факторы,
влияющие на повышение риска развития
генетических патологий. Зависимость риска
хромосомных болезней от возраста матери.
Профотбор.
Значение
Частоты генных болезней при близкородственных
близкородственных
браках. Зависимость риска развития наследственной
браков
патологии от степени родства.
Генетическая
Современные возможности определения
паспортизация
индивидуальных генотипов. Выбор генов и аллелей,
ответственных за наиболее распространенные
патологии. Генетическая паспортизация и
профотбор. Выявление мультифакториальных
заболеваний с поздним проявлением. Стратегия и
этические аспекты.
Евгеника.
Исторические аспекты. Негативная евгеника –
снижение частоты встречаемости генов
наследственных патологий. Позитивная евгеника –
повышение частоты положительных генов.
Современные возможности влияния на генотип и
изменение генофонда человека. Ограничения
евгенических мероприятий.
ЛЕКЦИЯ № 11
Тема: Воспроизведение на организменном уровне. Особенности
репродукции человека. Онтогенез. Прогенез.
Определение
размножения.
Размножение - это всеобщее свойство живого,
заключающееся в передаче от предшествующего
поколения последующему определённого объёма
биологической информации и в воспроизведения
достаточного количества особей.
Биологическое значение
размножения.
1. Обеспечение в каждом поколении
достаточного количества потомков.
2. Воспроизведение потомков принципиально
сходных по плану организации своим родителям.
3.Обеспечение непрерывности существования
видов и возможности
их изменчивости.
Принципиальные
отличия бесполого и
полового размножения.
1.По характеристике родителей.
2.По природе клеточного материала.
3.Но механизму клеточного процесса.
4.По характеристике потомства.
5.По способности к изменчивости.
Формы размножения
организмов.
Размножение у одноклеточных и
многоклеточных организмов. Партеногенез,
гиногенез, андрогенез.
Мейоз.
Стадии: механизмы комбинативной
изменчивости при мейозе. Биологическое
значение мейоза.
Определение онтогенеза.
Совокупность взаимосвязанных и
скоординированных во времени генетических,
морфофункциональных и поведенческих процессов, происходящих в жизненном цикле индивида,
с момента его возникновения как биологической
единицы до смерти.
Периодизация
онтогенеза.
Общебиологические
Предэмбриональный, эмбриональный,
постэмбриональный периоды.
Образование и миграция первичных половых
закономерности размклеток в зачатке гонад. Дифференциальное
ножения млекопитающих развитие пола. Особенности и стадии
и человека.
гаметогенеза. Структура и функции гамет.
Овоплазматическая сегрегация яйца и её связи с
онтогенезом. Оплодотворение:
1.Особенность взаимодействия гамет при
сближении.
2. Активация яйцеклетки.
3. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку:
связь со специфическими рецепторами,
акросомная реакция, кортикальная реакция,
зонная реакция.
4.Объединение генетического материала
родительских гамет - зигота.
Особенности онтогенеза
человека.
Удлинение эмбрионального периода, но
рождается менее зрелый организм по сравнению
с человекообразными обезьянами. Удлинение
продолжительности детства, более позднее
половое созревание, климакс, увеличение
продолжительности жизни.
Прогенез.
Предэмбриональный,
предзиготный период.
Созревание, половых клеток.
Спермато- и овогенез. Оплодотворение.
Подготовка к передаче наследственной
информации потомку. Комбинативная
изменчивость. Роль отцовского и материнского
организмов. Овариальный цикл: премордиальный
фолликул - овоцит I порддка, рост - овоцит П
порядка, Оовуляция (15-16 день), стадия диктеотены (I мейотическое деление), желтое тело,
прогестерон - страж беременности.
Оплодотворение.
Стадии оплодотворения. Сближение гамет,
механизмы, повышающие эффективность
процесса сближения. Слияние гамет.
Акросомальная и кортикальные фазы, их
особенности. Слияние ядер, стадии двух
пронуклеусов и синкариона. Особенности
оплодотворения у человека. Около 50
сперматозоидов осеменяют яйцеклетку.
Фертилизин - гиногомоны I и II.
Антифертилизин - андрогомоны I и II.
Видоспецифичность оплодотворения.
ЛЕКЦИЯ № 12
Тема: Онтогенез. Общие закономерности эмбриогенеза.
Эмбриогенез.
Эмбриология:
задачи, методы.
Этапы развития.
Описательный.
Сравнительный.
Эволюционная эмбриология.
Механика развития.
Онтогенетика.
Зигота.
Генетические, структурнофункциональные
характеристики.
Типы яиц. Их эволюция.
Первичноизолецитальные.
Центролецитальные.
Телолецитальные:
умеренно
Процесс
зародышевого
развития
до
рождения или выхода из яйца.
Что происходит? как? почему?
Описательный,
сравнительный,
экспериментальный,
молекулярногенетические. Онтогенетика.
Гиппократ, Аристотель - описание зародыша
и человека. ХVП в. метафизические
представления.
Преформизм
Ш.Бонне.
Левенгук, Де Грааф.
Эпигенез.
Новообразование
структур.
К.Ф.Вольф.
Витализм. Закон зародышевого сходства.
Связь эмбриологии и дарвинизма.
Биогенетический закон. Дарвин, Мюллер,
Геккель, А.О.Ковалевский, И.И.Мечников,
В.Ру, Н.Дриш, Н.Шпеман.
Связь генетики и эмбриологии. Генетическая
детерминация. Значение факторов среды, в
реализации
наследственной
программы.
Онтогенез
реализация
в
фенотип
наследственной
информации.
Информационные системы зиготы.
Ядро - геном зародыша. Цитоплазма.
Цитоплазматическая
информационная
система: и- РНК, р-РНК. Биологически
активные молекулы. Овоплазматическая сегрегация (цитоскелет). Запас питательных
веществ.
Первичноизолецитальные. Малое количество
желтка. равномерное его распределение.
Короткий срок эмбриогенеза. Личиночный
тип постэмбрионального развития.
У членистоногих
Увеличение запаса питательных веществ,
продление эмбриогенеза.
Круглоротые, рыбы, амфибии.
и резко.
Вторичноизолецитальные
(алецитальные).
Дробление.
Типы дробления.
Бластула.
Гаструляция,
ранняя гаструляция.
Образование экто- и
энтодермы.
Поздняя гаструляция,
Образование мезодермы.
Закладка осевых
органов.
Гисто - и органогенез.
Системогенез.
Провизорные органы,
зародышевые оболочки.
Рептилии,
птицы,
яйцекладущие
млекопитающие.
Уменьшение запаса желтка в связи с
возникновением плаценты. Плацентарные
млекопитающие. Человек.
От зиготы до бластулы. Митоз без
последующего роста. Зависимость от типов
яиц.
Спиральное у беспозвоночных.
Радиальное у позвоночных.
Полное равномерное - изолецитальные яйца
(ланцетник).
Полное
неравномерное
–
умeрeннoтeлoлeцитaльныe (aмфибии).
Неполное – резкотелолецитальные яйца
(рептилии, птицы).
Вторичноизолецитальные
полное
неравномерное синхронное (плацентарные,
человек).
Однослойный
зародыш.
Бластодерма.
Бластоцель (первичная полость). Формы
бластул. Бластула плацентарных и человека.
Образование
зародышевых
листков.
Дифференцировка
и
детерминация.
Эктодерма
и
энтодерма.
Мезодерма.
Образование экто- и энтодермы - ранняя
гаструляция.
Типы
гаструляции
в
зависимости от типов яиц. Дробление формы
бластул:
инвагинация,
эпиболия,
деляминация, иммиграция - у человека на 16
сутки.
Телобластическое - у беспозвоночных.
Энтороцельное - у хордовых (у человека на
21 сутки)
1. Нейруляция - нервная трубка.
2. Первичная кишка.
3. Хорда.
Дифференцировка и детерминация.
Производные:
эктодерма,
энтодерма,
мезодерма ( у человека 8-10 недель –
эмбрион).
Плодный период развития. Формирование
анатомических и функциональных систем.
Внезародышевые
органы,
связывающие
зародыш
с
внешней
средой
и
Анамнии и
амниоты.
Провизорные
органы
анамний.
Амниоты
яйцекладущие.
Амнион – ароморфоз
обеспечивающий выход на
сушу.
Плацентарные: ароморфоз связь с материнским организмом.
Внутриутробное
развитие плода.
Развитие, функции,
строение плаценты.
Плацентарный барьер.
Типы плацент.
обеспечивающие его жизнедеятельность.
- развивающиеся в водной среде:
развивающиеся на суше
Желточный
мешок.
Образование:
внезародышевая эндодерма, запас желтка
яйцеклетки.
-дыхание,
образование
и
транспорт
первичных половых
клеток, желточный
мешок.
Амнион - ароморфоз. Собственная водная
среда. Аллантоис - выделительная функция.
Серозная
оболочка.
Граница
между
внутренней и внешней средой. Скорлупа.
Плацента - плод - мать единая система.
Функции: питание, дыхание, выделение,
защита.
Гормональная
регуляция.
Зародышевая
и
материнская
части
плацентарного развития.
Имплантация.
4-6
сутки
на
стадии
бластоцисты. Эмбриобласт и трофобласт.
Трофобласт образует ворсинки - хорион.
Общая площадь 7-15 м2 . Плацентация у
человека в течение 7-15 суток.
Рассмотреть на практическом занятии.
Опосредование плацентой.
Влияние материнского организма на плод.
Внутриутробная патология.
ЛЕКЦИЯ № 13
Тема: Постэмбриональный период онтогенеза. Основные
закономерности постнатального этапа онтогенеза человека. Старение и
старость.
Определение.
Стратегия.
Типы.
Периодизация
noстнатального
онтогенеза.
Развитие организма от рождения до смерти.
Взросление организма и становление размножения.
Прямое развитие. Развитие о метаморфозом.
Дорепродуктивный период - продолжение
дифференцировок отдельных систем. Социальная
детерминация половых различий. Репродуктивный
период - установление гормонального статуса и
способности к воспроизведению полноценных
потомков. Пострепродуктивный период гетерохромная инволюция всех систем организма.
Периодизация
постнатального этапа
онтогенеза человека.
Периоды жизни человека по представлениям
Пифагора, Аристотеля, Гиппократа, Рубнера М.,
Бунака В.В., А.В. Нагорного, современная, её
структурно-фукциональная и социальная
обусловленность.
Основные процессы в
постнатальном
онтогенезе.
Рост.
Половое созревание.
Биологический и хронологический возраст.
Рост, формирование дефинитивных органов,
половое созревание, старение.
Механизмы роста: увеличение количества клеток,
увеличение размеров клеток, увеличение количества
межклеточного вещества; тип роста; характеристики
роста: эквифинальность, аллометрия, чередование
периодов роста и дифференцировки,
дифференциальность.
Пубертатной скачок роста.
Перипубертататный период (период полового
созревания), возрастные особенности у девочек и
мальчиков. Фазы полового созревания у человека:
ранняя - адренархе и зрелая или пубертатная.
Созревание системы репродуктивного гомеостата:
гипоталамус- гипофиз - половые железы.
Гормональная регуляция. Репродуктивный период
человека.
Видовой лимит жизни. Данные Бюффона, Шмальгаузена, Богомольца.
Твория старения.
Эндокринная теория: Броун-Сокар, Штейнах,
Воронов.
Интоксикации организма: Мечников И.И.
Перенапряжения нервной системы: Павлов И.Д.,
Петрова М.К.
Старения соединительной ткани: Богомольц Н.А.
Генетически запрограммированной
продолжительности жизни: Хейфлик.
Мутирование соматических клеток: Сцил.
Свободных радикалов: Харман.
Теория запрограммированного нарушения
гомеостаза: Дильман В.
Онтогенетическая
модель старения.
Сбой механизмов регуляции. Нарушение
репродуктивной системы. Нарушение стабильности
в обмене веществ - климакс, переедание, ожирение.
Нарушение функции адаптивной системы гиперадаптоз, хроническая депрессия. Снижение
иммунитета.
Генетические механизмы старения.
Попытки выделения генов старения у различных
видов. Ген старения человека. Близнецовый метод
изучения скорости старения. Экспериментальная
генная инженерия по выделению и пересадке генов
старения.Доказательства генетической программы
старения: близнецовый метод, прогерия,
межвидовые различия, детерминация развития и
гибели у круглых червей.
Болезни старости.
Гибель нейронов и замедление импульсов,
угнетение иммунитета и опухолевые заболевания,
склеивание глюкозой клеточных белков и катаракта,
тромбозы. Жировая ткань - критерий старения.
Канкрофилия, хронический стресс и угнетение
памяти, склероз.
Старость.
Задачи геронтологии и гериатрии. Изучение
закономерностей старения, лечение и профилактика
болезней старости. Устранение стрессов, диета,
контроль за весом, двигательная активность, активация иммунитета. Генетическая
запрограммированность естественного конца жизни.
ЛЕКЦИЯ № 14
Тема: Гомеостаз. Виды гомеостаза.
Понятие.
Гомеостаз - свойство биологических систем,
поддерживающее постоянство внутренней
среды.
Гомеостаз на
Представление о постоянстве внутренней
организменном
среды организма как о необходимом условии
(онтогенетическом) уровне. для свободной и независимой жизни,
окончательно сформулировано французским
физиологом Клодом Бернаром в 1878г.
Дальнейшее развитие получило в работах
Штерна, полагающего, что стабильное
состояние организма достигается через
постоянство, внутренней среды.
Из постоянно меняющейся внешней среды
организмы получают вещества и энергию.
Внутренняя среда, сложившаяся в процессе
эволюции доклеточных организмов, должна
быть постоянной.
Механизмы онтогенетического гомеостаза
закреплены в генотипе, проявляются на разных
уровнях от молекулярно-генетического,
клеточного до организменного. Они меняются
на протяжении онтогенеза: в детском,
юношеском возрасте несовершенные, наиболее
надёжны в зрелом возрасте, а в старости их
эффективность снижается.
Виды гомеостаза. Главный
Генетический гомеостаз направлен на
вид гомеостаза поддержание сбалансированной системы генов,
генетический.
содержащей всю биологическую информацию
данного организма. Он может нарушаться
вмешательством физических, химических и
биологических факторов, проникающих из
внешней среды или образующихся внутри
организма. Генетический гомеостаз является
главным, а остальные виды гомеостаза на всех
уровнях направлены на поддержание;
генетического гомеостаза и целостности
генетической программы.
Именно этим объясняется отсутствие
межвидового скрещивания (чтобы не
произошло смешивание генетических
программ видов и не образовалась однородная,
общая для всех).
Генетический гомеостаз в популяциях
поддерживается панмиксией - свободным и
независимым скрещивал нем особой, что
стабилизирует в популяциях частоты разных
аллелей и обеспечивает существование
популяции как таковой, длительное время.
Мутации - результат
Результатом нарушения генетического
нарушения генетического
гомеостаза являются различные мутации:
гомеостаза.
генные, хромосомные, геномные.
Репликация и репарация На молекулярно-генетическом уровне
механизмы поддержания
генетический гомеостаз поддерживается
генетического гомеомеханизмами точной репликативной
стаза.
репарации. В поддержании высокой точной
репликации важную роль играет фермент
ДНК-полимераза, который отбирает для
синтеза ДНК необходимые нуклеотиды. В
процессе репликации возникают ошибки,
которые исправляются механизмами
репарации.
Репарация - восстановление
В ядре существует набор различных
нарушенной структуры
ферментов осуществляющих постоянный
ДНК.
мониторинг ДНК, удаляющих повреждённые
участки и заменяющих их нормальными
последовательностями нуклеотидов: это ДНК-полимераза и функционирующая в
комплексе с ней редактирующая зндонуклеаза.
Репарация может
Репарация ДНК во время репликации
осуществляться во время
называется самокоррекцией.
репликации, до
Частой причиной нарушения нормальной
репликации и после.
репликации является выбор ошибочного"
азотистого основания (например, бромурацила
вместо тимина). Дочерняя цепь, на конце
которой появляется "ошибочный" нуклеотид,
прекращает рост. Это сразу обнаруживает
редактирующая эдонуклеаза, включается
механизм самокоррекции. "ошибочный"
нуклеотид вырезается и замещается
нормальным.
Репарация ДНК до репликации называется
эксцизионной (путем "вырезания").
Под влиянием УФ-лучей, активных
радикалов, нарушается комплементарное
спаривание азотистых ocнований. Если в одной
цепи нуклеотидов рядом расположены два
тимидиновых нуклеотида - Т - Т , они
соединяются между собой ковалентными
связями, образуя димер. Такой димер не
реплицируется, т.к. его комплементарные связи
нарушены. В другой - комплементарной цепи
нуклеотидов против димеров, образуется
"брешь". Перед репликацией "бреши"
обнаруживаются ферментами репарации,
удаляются и восстанавливаются на основе
второй цепи нуклеотидов.
Нарушение этой репарации у людей
вызывает заболевание - пигментную
ксеродерму, повышенную чувствительность к
УФ-лучам, гиперпигментацию, фотофобию,
ангиомеланомы, рак кожи, раннюю смерть
(до 20 лет).
Репарация после репликации осуществляется
путём рекомбинации - обмена фрагментами
между сестринскими хроматидами.
Тимидиновые "бреши" заполняются
нормальными азотистыми основаниями
сестринской хроматиды (нити ДНК), а
окончательное восстановление которой
происходит по принципу комплементарности.
Световая и темновая
репарация.
Генетический гомеостаз на
клеточном и тканевом
уровнях поддерживает
митоз.
Иммунитет - проявление
генетического гомеостаза
на организменном
(онтогенетическом) уровне.
Неспецифические
механизмы защиты:
клеточные и гуморальные.
Различают темповую и световую репарацию.
ферменты световой активируются светом, она
более эффективна.
Генетический гомеостаз на организменном
уровне поддерживается неспецифическими
механизмами защиты и системой иммунитета.
Hнеспецифические механизмы защиты
противодействуют проникновению любых
факторов из внешней среды, способных
нарушить генетический гомеостаз, а так же
нейтрализуют аномальные факторы,
оказавшиеся в организме. Формы
неспецифической защиты образуют две
группы: клеточные и гуморальные.
Клеточные эволюционно возникли раньше, т.к.
гуморальные - продукт деятельности клеток.
Клеточные формы
К клеточным формам неспецифической
неспецифической защиты.
защиты относят:
- эпителиальные барьеры кожи и слизистых
оболочек;
- гисто-гематические барьеры отдельных
органов (гемато-энцефаличеекий, гематоофтальмический, гемато-тестикулярный);
- межжидкостные барьеры (гематоликворный, гемато-плевральный, гематосиновиальный, гемато-лимфатический).
Фагоцитоз - наиболее
Фагоцитоз - поглощение и уничтожение
древний и общий механизм чужеродных агентов. В 1831г. И.И.Мечников
неспецифической защиты.
вскрыл его общебиологическую сущность и
эволюционное происхождение от способа
питания простейших. Явление фагоцитоза
было положено в основу созданной им первой
клеточной теории иммунитета.
Иммунитет как проявление
генетического гомеостаза.
Определение.
Природа антигенов.
Неспецифические факторы
защиты.
Специфический
лимфоидный иммунитет.
Гуморальный иммунитет.
Клеточный иммунитет.
Трансплацентарный
иммунитет.
Ответная реакция организма на чужеродные
для организма антигены.
Белки: видо-, индивидуально-, органо-,
стадиоспецифические. Возникают в процессе
травм, инфекций, инвазий, мутаций, опухолевого роста.
Лизоцим слизистых оболочек, сывороточные
белки (комплемент), интерферон, фагоцитоз
(Мечников И.И., 1863).
Происхождение и место дифференцировки В- и
Т-лимфоцитов. Их роль в иммунной защите.
3-х звеньевая система защиты. Роль
макрофагов - образование РHK-антигенного
комплекса. Сенсибилизация лимфоцитов и
превращение их в иммунно-компетентные
клетки. Образование плазматических клеток,
вырабатывающих антитела - иммуноглобулины
сыворотки под действием Т-хелперов.
Роль Т-лимфоцитов-киллеров в уничтожении
чужеродных клеток и отторжении чужеродного
трансплантата.
Становление иммунитета в Генетическая запрограммированность
онтогенезе.
иммунитета. Закладка тимуса (у человека на 2ом месяце эмбриональной жизни).
Максимальная величина на 9-ом месяце
эмбриональной жизни. Уменьшение в течение
жизни и исчезновение в старости. Роль тимуса
в дифференцировке иммунитета. Роль тимуса в
старении.
Толерантность.
Способность организма не "распознавать"
чужеродного антигена и не давать на него
иммунного ответа (Медавар, Гашек 1959).
Проблема трансплантации. Виды трансплантаций. Материал для
трансплантаций. Антигены тканевой
совместимости донора и реципиента. Пути
преодоления тканевой несовместимости.
Индивидуальные характеристики по системе
"человеческих лейкоцитарных антигенов" и
белков "парламентеров" Примененное
облучения, иммунодепрессантов,
антилимфоцитарных сывороток.
Повышение эффективности Индивидуальный подбор вакцин. Создание
вакцинаций.
поливакцин со многими, детерминированными
группами от разных возбудителей.
Нарушение иммунной
Иммунодефициты, связанные с выведением
системы.
или поражением какого-либо звена иммунной
системы. Аутоиммунные заболевания,
связанные с травмой или генетически
обусловленные.
ЛЕКЦИЯ № 15
Тема: Теория биологической эволюции.
Развитие эволюционных идей.
Идеалистические представления.
Креационизм.
Первые классификации.
Трансформизм.
Идеи эволюционизма.
Первая эволюционная теория.
Неоламаркизм.
Эволюционная теория
Представления об изменяемости
органического мира ученых-философов
древнейших цивилизаций (Демокрит,
Гераклит, Лукреций, Кар,Фалес).
Платон - учение об «идеях» - бестелесных
формах вещей. Аристотель – причина
развития материального мира в
нематериальном начале.
Представления об абсолютной
неизменяемости и целесообразности
природы.
Цезальпин (1583) Джо Рей (1393),
Цезальппн (1583) Джвн Рей (1393), Карл
Линней (1707-1778) - создатель первой
полной искусственной классификации
живого. Введение в практику бинарной
номенклатуры вида. Определение "вида"
как сходных по строению организмов.
Признание изменяемости органического
мира (Бюффон, Эрадм, Дарвин, Ломоносов,
Гёте, Радищев).
Введение сравнительного метода в
биологию. Учении е о гомологии СентИлера.
Ламарк "Философия зоологии" (1309 г).
Теория градаций. Причина развития – в
стремлении организмов к
совершенствованию.
Факторы эволюции:
I) упражнение и неупражнение органов в
зависимости от среды;
2) передача достигнутых изменений
потомству. Отрицание реального
существования видов.
1) психоламаркизм - стремление в развитии
к конечной цели;
2) механоламаркизм - все изменения
адекватны среде и "отбор" не нужен.
"Происхождение видов" (1853г). Факторы
Дарвина.
Значение теории
Дарвина.
Слабые стороны теории
Дарвина.
эволюции:
Естественный отбор, интенсивность
размножения.
Борьба за существование.
Наследственная изменчивость.
Дивергенция.
Вымирание промежуточных форм.
Основные критерии вида:
морфологический, географический,
экологический, физиологический. Теория
Альфреда Уоллеса «О стремлении
разновидностей к неограниченному
отклонению от первоначального типа».
Создание естественной классификации,
отражающей историческое развитие видов.
Незнание природы наследственной
изменчивости и дискретного характера
наследственных факторов.
Современная синтетическая
теория эволюции.
Определение.
Элементарная эволюционная
единица.
Элементарный эволюционный
материал.
Элементарные
факторы эволюции.
Элементарное эволюционное
явление.
Теория, являющаяся синтезом
классического дарвинизма и генетики.
Значение работ Четверикова,
Добржанского, Тимофеева-Ресовского (
1937 - 1940 г.г.).
Популяция. Критерии ее характеризующие:
экологический, морфо-физиологический,
генетический.
Мутации - дискретные изменения кода
наследственной информации. Спектр
мутаций: морфологические,
биохимические, физиологические,
этологические.
Генетическая комбинаторика мутаций.
1) Главный фактор - естественный отбор.
2) Популяционные волны - периодические
колебания численности, обусловленные
различными причинами, нарушающие
закон равновесия генных частот.
3) Изоляции, обусловленные различными
факторами, нарушающими панмиксию и
приводящие к гомогенизации.
Сдвиг, в соотношении между нормальным
и мутантным геном под действием
Формы отбора.
Значение отбора.
Значение микроэволюции.
Главный критерий вида - генетическое единство.
Пути видообразования.
естественного отбора.
Отбор осуществляется по фенотипам и
величина давления отбора обусловлена
адаптивной ценностью признака, т.е.
способностью к выживанию.
Шмальгаузен открыл стабилизирующий
отбор и движущий. Возможны также
дизруптивный, половой, индивидуальный и
групповой тип отбора. Поэтому роль отбора
творческая и ведущая.
Может привести к образованию новых
видов. Превращение генетически открытых
систем в генетически закрытые.
Вид - это репродуктивно изолированный
генофонд. Это наименьшая, генетически
неделимая, закрытая система в живой
природе.
1) Аллопатрическое - на периферии ареала
исходного вида.
2) Симпатрическое - внутри ареала за счет
быстрого изменения генотипа, приводящего
к репродуктивной изоляции.
ЛЕКЦИЯ №16
Тема: Теория биологической эволюции. Популяционная генетика
человека.
Генетическая
характеристика
популяции.
Большая группа организмов, характеризующаяся
панмиксией, собственным генофондом и частотой
генов в генофонде.
Методы популяционной
генетики.
Построение математических моделей
популяций аналитических и машинных. Изучение
природных популяций (С.С.Четвериков, Н.В.
Тимофеев-Ресовский, Н.П.Дубинин,
Ф.Г.Добржанский, Иосида).
Закон равновесия генных
Установлен в 1908 г. английским математиком
частот и его значение
Харди и немецким врачом Вайнбергом, С.С.
для анализа челоЧетвериковым. Позволяет установить генетичевеческих популяций.
скую структуру популяции, таким образом
проанализировать популяцию по любому гену.
Действует только в идеальных популяциях:
неограниченно больших и панмиксических, при
отсутствии естественного отбора, мутаций и др.
Генетикоавтоматические
процессы - "дрейф
генов".
Установлены С.С. Четвериковым, Н.П.
Дубининым,Д.Д. Ромашевым (1931 г.) и С.Райтом
в ограниченной популяции или при снижении ее
численности. Скорость дрейфа генов обратно
пропорциональна размеру популяции и приводит
к гомогенизации генофонда, популяции. Этому
способствуют физиологические, географические,
экономические, социальные и религиозные
изоляты, а также временное снижение численности популяций, обусловленные войнами,
стихийными бедствиями, эпидемиями и т.д.
Эффект основателя.
Проявляется при восстановлении численности
популяции вследствие распространения случайно
оставшегося в генофонде какого-нибудь
мутантного гена (порфирии, амавротической
идиотии, симфалангии, ночной слепоты и т.д.).
Система браков.
Медико-генетические
аспекты семьи.
Работы С.С. Четверикова и Н.П. Дубинина по
переводу скрытых летальных генов в
гомозиготное состояние в эксперименте.
Коэффициент родства - количество общих генов
супругов. Коэффициент инбридинга вероятность перехода их в гомозиготное
состояние у потомства. Коэффициент инбридинга
популяции показывает среднюю степень кровного
родства в популяции.
K= ∑ F·M
F-коэффициент инбридинга
M-частота кровнородственных браков
Опасность родственных браков: гибель плода,
гибель при рождении, ранняя смерть,
отягощённость наследственными недугами.
Специфика действия естественного отбора в
популяциях человека.
Селективное значение групповых факторов
крови. Предрасположенность и устойчивость к
особо опасным инфекциям, инфаркту, язвенной
болезни, диабету и др.Естественный и
эмбриональный отбор ,их влияние на
генетический груз в популяциях человека.
Фармакогенетика.
Фармакогенетика изучает генетический
контроль метаболизма фармакологических
средств. Непереносимость и аномальные реакции
на лекарства (сульфаниламиды, барбитураты и
др.) вследствие ферментопатий. Значение для
практического здравоохранения данных об их
популяционном распространении.
Экологическая генетика.
Изучает патологические наследственнообусловленные реакции человека на факторы
среды: пищевые добавки, продукты загрязнения
окружающей среды, профвредности.
Современные методы
Изучение нуклеотидной последовательности
популяционной генетики ДНК митохондрий, У-хромосомы,
человека
микросателлитов и макросателлитов. Изучение
генетической гетерогенности популяций, определение степени родства по различиям в
последовательности нуклеотидов.
Современные
направления
Генетический анализ популяций: определение
происхождения и становления популяций
человека (этносов, народностей), их миграции и
взаимовлияния.
Коэффициенты родства и инбридинга в популяции человека
Типы браков
1.Полные сибсы
(родители и дети)
Коэффициент
родства
Коэффициент
инбридинга
1/2 (50%)
1/4
3.Дважды двоюродные
сибсы (дядяплемянник)
1/4 (25%)
1/8
4.Двоюродные сибсы
1/8 (12,5%)
1/16
5.Троюродные сибсы
1/32 (6,25%)
1/64
2.Полусибсы
ЛЕКЦИЯ № 17
Тема: Взаимодействие индивидуального и исторического
развития
Закон «зародышевых
Ранние стадии развития эмбрионов,
сходств»
принадлежащих к одному типу практически не
различимы.
«Эмбриологический
закон» К.Бэра 1828 г.
Признаки (структуры) зародыша закладываются
в определенной последовательности (признаки
типа, затем класса, отряда и т.д., в последнюю
очередь признаки вида и индивидуальные).
Ч. Дарвин 1859 г.
обнаружил сходство эмбрионов и личинок с их
предковыми формами.
Биогенетический
закон Ф. Мюллера и
«Онтогенез краткое и быстрое повторение
Э.Геккеля 1866 г.
филогенеза».
Черты предков у эмбрионов – рекапитуляции.
Поддерживают целостность онтогенеза, особенно
важны на ранних этапах эмбриогенеза, являются
индукторами (организационными центрами) для
развития последующих структур.
Дополнение
биогенетического
Зародыш повторяет признаки эмбрионов и
закона Э. Геккелем
личиночных стадий, а не взрослых форм.
Признаки зародыша:
- палингенезы (рекапитуляции)
- ценогенезы – новые признаки, необходимые
только зародышу, не сохраняющиеся у взрослых
стадий, поэтому не влияющие на ход филогенеза.
Учение
А.Н. Северцова о
Новые признаки зародыша, уклоняющие
филэмбриогенезах
прежний путь развития, сохраняющиеся у взрослых
1938 г.
стадий, поэтому меняющие направление
филогенеза – филэмбриогенезы.
Филэмбриогенезы
Анаболии возникают после завершения
развития органа и проявляются в виде удлинения
формирования органа, появления дополнительной
стадии, дополнительного изменения формы,
изменения положения органа. Анаболии в
наименьшей степени нарушают ход онтогенеза, т.к.
развивающийся орган полностью рекапитулирует.
Девиации – отклонения от прежнего развития
органа возникают в середине морфогенеза органа
(орган частично рекапитулирует).
Архаллаксисы – эволюционные изменения
возникают в самом начале развития органа (без
рекапитуляций), и как новые дополнительные
эмбриональные зачатки.
Выводы И.И.
Шмальгаузена
1938 г.
Атавизмы.
Атавистические
пороки развития
Атавистические –
анцестральные
онтофилогенетически
обусловленные
пороки развития
Аллогенные пороки
развития
Онтогенез – основа филогенеза. Филогенез
исторический ряд последовательных онтогенезов.
Различные изменения в онтогенезе вызовут
отклонение всей филогенетической линии.
Признак, не встречающийся в норме у
представителя данного вида, но нормальный для
предковой формы – атавизм.
Атавизмы проявляются:
а) в виде недоразвития органа в связи с
остановкой на определенном этапе онтогенеза
(расщелина нёба, трёхкамерное сердце);
б) в сохранении (персистировании)
эмбриональной структуры (боталлов проток, две
дуги аорты, шейные рёбра);
в) в нарушении нормального положения органа
(анаболии и гетеротопии) (тазовая почка,
крипторхизм, шейная эктопия сердца);
г) в чрезмерном развитии рудиментов.
Атавизмы, снижающие жизнеспособность
организмов, приводящие к гибели, называются
атавистическими пороками развития (анэнцефалия,
несмыкание нервной трубки – рахисхиз,
трёхкамерное сердце).
Атавистические пороки, имеющие одинаковое
фенотипическое проявление у родственных форм.
В основе – одинаковые мутации – причины
параллельной изменчивости (щелинные дефекты
верхней губы, челюсти, нёба у собак). Их изучение
важно для лечения и коррекции.
ЛЕКЦИЯ № 18
Тема: Общие закономерности эволюции систем органов
Дифференциация и
интеграция – основной
принцип эволюции
органических
структур
Полифункциональность
любого органа и
способность функции к
изменениям – основа
морфофункционального
преобразования
органов
Главные эволюционные
преобразования
органов
Дифференциация – разделение структуры на
обособленные части, которые приобретают
специфическое строение и выполняют разную
функцию.
Интеграция – объединение и соподчинение
отдельных частей целостному организму. Организм
представляет собой интегрированную
иерархическую систему, построенную из клеток,
тканей, органов и систем органов.
Процессы дифференциации и интеграции
проходят одновременно и являются основными
принципами развития.
Каждый орган выполняет несколько функций:
главную и второстепенные (дополнительные).
Например, главная функция покровов
млекопитающих – барьерная, дополнительные:
защитная, синтетическая (витамин D, молоко,
секрет сальных желез), участие в терморегуляции,
экскреторная, мимикрия, дыхательная,
рецепторная.
1) Активация функций – преобразование
пассивного органа в активный (подвижные
ядовитые зубы у змей, выдвигаемые когти у
кошек, парные плавники у костных рыб,
возникающие из малоподвижных плавников
хрящевых).
2) Иммобилизация функций - преобразование
активного органа в неподвижный (верхняя
челюсть рыб, крестец у наземных позвоночных).
3) Усиление главной функции за счет:
а) полимеризации отдельных органов в органе
(количество нефронов во вторичной почке, долек
в молочной железе, перегородок в легких
амфибий, жаберных лепестков на жаберных
дугах у рыб);
б) полимеризация отдельных органов,
выполняющих одинаковую функцию
(количество параподий, метанефридий у
кольчатых червей, половых желез у ланцетника);
в) олигомеризация – объединение
однородных структур в крупные отделы или
органы (слияние отдельных сегментов у
членистоногих в крупные отделы: голову, грудь,
брюшко; отдельных нервных узлов в «головной
мозг», подглоточные, брюшные ганглии;
отдельных железистых зачатков в тимус,
щитовидную, поджелудочную железу;
отдельных позвонков в крестец; костных лучей
плавников у рыб в кости пястья и плюсны и
пальцев);
г) полной перестройкой органа – появление у
млекопитающих легких альвеолярного типа.
4) Расширение числа выполняемых функций.
Главная функция дополняется второстепенными.
Это всегда связано с дифференцировкой органа
на отделы, приспособленные к выполнению
дополнительных функций (газообменная
функция легких у человека дополняется
обонятельной, звукообразовательной, участием в
поддержании постоянства внутренней среды, в
терморегуляции, движении венозной крови и
лимфы).
Высшие функции нервной системы человека
дополняются функциями характерными только
для него: членораздельной речью, сознанием,
абстрактным мышлением, познанием и др.
5) Смена функции. Первоначальная функция
замещается другой. Это всегда сопровождается
перестройкой органа (локомоторные конечности
у ракообразных преобразуются в органы чувств:
антенны и антенулы, органы ротового аппарата,
защиты, половые признаки, ногочелюсти,
яйцеклад пчел и ос в жало, плакоидная чешуя
хрящевых рыб дает начало зубам позвоночных,
потовые железы преобразуются в молочные у
млекопитающих, висцеральные жаберные дуги
последовательно в передние челюсти, кости
основания черепа в слуховые косточки,
плавательный пузырь костных рыб –
гидростатический орган становится
дополнительным дыхательным у кистеперых, и
В процессе развития
преобразования
органов могут носить
прогрессивный,
регрессивный и
адаптивный характер
легкими у наземных позвоночных).
6) Разделение функций. Однородная структура
разделяется на несколько разных,
адаптированных к выполнению разных функций,
что всегда сопровождается дифференцировкой.
Гомодонтная система низших позвоночных
становится гетеродонтной у млекопитающих,
однородные зубы сменяются разными по
строению и выполняемым функциям: резцами,
клыками, жевательными. Клоака низших
однопроходных млекопитающих делится на
мочевой пузырь и прямую кишку, первичная
ротовая полость на носовую и вторичную
ротовую, туловищный отдел позвоночника у рыб
на шейный, грудной, крестцовый у амфибий.
Общий спинной плавник у рыб на спинной,
хвостовой, анальный; метанефридии кольчатых
червей на целомодукты, выводящие гаметы и
метанефридии, выводящие продукты обмена.
7) Сужение функций – уменьшение числа
выполняемых функций связано со
специализацией – развитием органа в одном
направлении для более совершенного
выполнения основной функции (крыло летучей
мыши, ласт тюленя, конечность лошади).
8) Интенсификация функции связана с появлением
дополнительных структур, позволяющих
выполнять данную функцию на более высоком
уровне (например, грудная клетка. дыхательные
позволяют выполнять дыхательную функцию на
более высоком уровне; другой пример.
появление мышечного слоя в стенке
кровеносных сосудов, появление сердца).
Прогрессивное развитие связано с
ароморфозами – изменениями в строении органа,
позволяющими выполнять данную функцию на
более высоком уровне. Это выражается в
увеличении размеров, усложнении строения,
появлении дополнительных структур, в полной
перестройке (волосяной покров и кожные железы,
гетеродонтная зубная система у млекопитающих,
новый тип выделительной системы у кольчатых
червей).
Прогрессивное развитие часто связано с
Адаптивные изменения
– идиоадаптации
Гомологичные и
аналогичные органы.
Понятие введено
появлением новых органов: матки у
млекопитающих, головной мозг у позвоночных,
ушные раковины, сердце у рыб, задний отдел
кишечника у круглых червей, челюстей у рыб.
Регрессивное изменение характеризуется
уменьшением размеров органа вплоть до полного
исчезновения. Оно связано:
а) с изменение среды обитания, в которой
данный орган утрачивает функциональную
значимость (жаберный аппарат, плавники,
плавательный пузырь у наземных позвоночных;
хорда, нервная трубка у оболочечников; органы
чувств, движения у паразитов; органы зрения у
пещерных, глубоководных и подземных животных;
боковая линия рыб; конечности змей);
б) с субституцией – заменой старого органа на
более прогрессивны, выполняющий ту же функцию
(замена хорды позвоночником, первичной почки
вторичной, первичного челюстного сустава
вторичным), при этом возможны тканевая (замена
хрящевого позвоночника костным), гомотопная
(замена одного органа другим, сохраняющим
общие черты строения и происхождения),
гетеротопная замена органом другого строения и
происхождения (например, метанефридий
мальпигиевыми трубочками у клещей и насекомых,
замна волосяного покрова у китов слоем
подкожного жира, сохраняющего тепло, замена
конечностей у змей боковыми мышцами тела). В
эмбриогенезе человека функцию кроветворения
последовательно выполняют: желточный мешок,
печень, красный костный мозг;
в) с рудиментацией – постепенным ослаблением
первоначальной функции. Рудименты
характеризуются вариабильностью в строении,
характерны для всех представителей данного вида
и могут приобретать вторичные функции.
Аппендикс - кишечная миндалина, остатки
тазового пояса у китов фиксируют половой
аппарат.
Изменения в строении органа, связанные с
приспособлением к конкретным условиям среды
без повышения уровня организации (верхние
конечности разных млекопитающих: лапа
Ж.Сент-Илером
Соотносительные
преобразования
органов
Филетические
(филогенетические)
корреляции
(координации)
хищников, конечность непарнокопытных, лапа
крота, крыло летучей мыши).
Органы, обнаруженные у организмов,
стоящих на разных уровнях организации,
расположенные в одинаковом месте,
развивающиеся из одинаковых эмбриональных
зачатков, называются гомологичными. Они могут
выполнять одинаковую или разную функцию
(сердце рыб, амфибий, млекопитающих –
гомологичные органы с одинаковой функцией;
передние конечности позвоночных: плавники
кистеперых, крыло птиц, ласты тюленей – с
разной). Гомологичные органы свидетельствуют о
филогенетическом родстве.)
Аналогичные органы иногда различаются по
месту расположения, строению и происхождению,
но выполняют одинаковую функцию, что связано с
одинаковыми условиями обитания. Челюсти
насекомых – видоизмененные конечности, челюсти
позвоночных – висцеральные дуги. Легкие
паукообразных – впячивания покровов, легкие
позвоночных – выросты глотки, крылья насекомых
– складки хитина, крылья птиц – передние
конечности.
В организме все части взаимосвязаны, в онто- и
филогенезе целостность организма сохраняется
благодаря соотносительному изменению его
органов и систем - корреляциям.
Взаимосвязанные изменения частей организма
в филогенезе – филогенетические координации.
Различают топографические, динамические и
биологические координации.
Топографические (А.И. Северцов) выражаются
в устойчивых пространственных связях между
органами, сохраняющихся на разных уровнях
организации (топографические соотношения между
хордой, позвоночником и спинным мозгом,
черепной коробкой и головным мозгом, кишечной
трубкой и хордой). У всех хордовых сохраняется
одинаковый план строения: кишечная трубка под
хордой, сердце с брюшной стороны, по бокам производные мезодермы.
Биологические координации возникают между
структурами, не связанными функционально, ни
топографически. Они возникают как совместные
адаптации к условиям обитания и образу жизни.
Эти координации обнаружены Ж.Кювье (у
турманов – недоразвитие клюва и укорочение
грудной клетки, у жвачных – развитие особых
жвачных зубов, копыт и сложного строения
желудка, у болотных птиц длина шеи и задних
конечностей, формой тела, ластами, хвостовым
плавником и подкожным жиром китов).
Динамические координации возникают между
органами, структурами, связанными
функционально. Такие органы и системы органов
образуют в организме координационные цепи.
Например, к одной цепи относятся: сердечнососудистая и кровеносная системы, покровы и
выделительная, опорная и мышечная, конечности и
центры спинного мозга, связанные с их функцией,
органы чувств и соответствующий отдел головного
мозга.
Изменение в одном звене координационной
цепи обязательно сопровождается изменениями в
другом звене (у наземных позвоночных с легочным
типом дыхания появляется малый круг
кровообращения, трехкамерное сердце,
редуцируются кардинальные вены).
У птиц, практически утративших обоняние,
редуцируются обонятельные доли, у амфибий мозжечок.
Онтогенетические корреляции соотносительное, взаимосвязанное развитие
органических структур в процессе онтогенеза.
Различают геномные, морфологические и
эргонтические корреляции.
Геномные – выражаются в функционировании
генотипа как сбалансированной системы генов, с
активацией и репрессией генов на разных этапах
онтогенеза, с аллельным исключением,
взаимодействием и сцеплением генов.
Геномные корреляции являются главными
определяющими не только в онто-, но и в
филогенезе. Именно они определяют все виды
координацией. Одни из них общие для вида
передаются из поколения в поколение, а другие,
изменившиеся - обеспечивают внутривидовое
разнообразие организмов.
Морфогенетические –проявляются на ранних
этапах эмбрионального развития и выражаются во
взаимодействии клеток зародыша, в эмбриональной
индукции, обеспечивающей последовательное
развитие частей зародыша и их расположение
(топография).
Развитие хорды и мезодермы индуцируют
развитие головного мозга, мозг – глазные бокалы –
хрусталик, роговицу.
Эргонтические корреляции возникают на поздних
стадия развития и обуславливают функциональную
взаимозависимость.
Например, развитие мышцы и костного выроста, к
которому она прикрепляется, половых желез и
вторичных половых признаков, конечностей и
нервных центров в спинном мозге.
ЛЕКЦИЯ № 19.
Тема: Эволюция начального отдела пищеварительной системы
позвоночных животных.
Понятие начального отдела пищеварительной системы.
Входят рот, глотка, передняя треть пищевода. Особенности хордовых –
вторичноротые, глотка прорезана жаберными щелями. Скелет начального
отдела – висцеральный череп.
Эволюция висцерального черепа.
Круглоротые – околоротовое хрящевое кольцо и решетка из 17
недифференцированные хрящевых дуг, опоры для жаберных мешков.
Хрящевые рыбы – дифференцировка дуг:
1-я –
предчелюстные 2-я –
образуют губные хрящи
3-я – челюстная. Верхняя – небноквадратный хрящ, формирует верхнюю
челюсть. Нижняя – меккелев хрящ, формирует нижнюю челюсть.
4-я – подъязычная. Верхняя – гиомандибулярный хрящ – прикрепление
челюстей к черепу (подвесок). Нижняя – гиоид. Череп – амфистильный:
соединение челюстей через подвесок и дополнительные отростки верхней
челюсти.
5-11 –е – жаберные. Опора для жабр.
Костные рыбы – Развитие вторичных челюстей. Формируются из
накладных поверхностных костей (гомолог костной чешуи). На основе
предчелюстных и челюстной. Хрящевые элементы первичных челюстей
окостеневают (замещающие кости) и дифференцируются (заднекрыловидная,
квадратная, небная и др.). Формирование первичного челюстного сустава
из сочленовной и квадратной костей. Череп – гиостильный, соединение
челюстей через подвесок.
Подъязычная дуга окостеневает. Гиомандибулярная кость соединяется с
гиоидом через межподъязычную кость. 4 пары жаберных дуг окостеневают,
служат опорой для жабр. Щели прикрыты жаберными крышками.
Амфибии – скелет в значительной степени хрящевой. Количество костей
уменьшается. Квадратная кость срастается с основанием черепа,
формируется аутостильный череп. Подвесок отсутствует в связи с новым
типом прикрепления челюстей.
В подъязычной дуге гиомандибулярный элемент превращается в столбик –
слуховую косточку среднего уха (связано с новым типом черепа и выходом
на сушу). Жаберные дуги не несут функции опоры для жабр. Гиоид и две
первые жаберные дуги формирую подъязычный аппарат, остальные
формируют хрящи гортани.
Рептилии – Формирование вторичного твердого неба (неполной или
полной в зависимости от отряда рептилий) из небных отростков небной,
верхнечелюстной, межчелюстной и крыловидной костей. Разделение
первичной ротовой полости на два отдела – верхний дыхательный и нижний
пищеварительный. Начало формирования вторичной ротовой полости.
Млекопитающие – полное разделение вторичным твердым небом на
вторичную ротовую полость. которая делится на преддверие и собственно
ротовую полость. Элементы челюстной дуги редуцируются и превращаются
в наковалюню (верхняя) и молоточек (нижняя). Третья слуховая косточка –
стремечко – из столбика. Челюсти полностью вторичные. Верхняя челюсть –
из сросшихся верхнечелюстных и межчелюстных костей. Нижняя челюсть –
единая парная зубная кость, подвижно соединена с черепом (чешуйчатой
костью) – формируется вторичный челюстной сустав.
Верхний отдел подъязычной дуги формирует стремечко. Нижний –
шиловидный отросток и передние рожки подъязычной кости.
1-я жаберная дуга и копула формируют тело и задние рожки подъязычной
кости. 2-я и последующие – щитовиднвй хрящ, хрящи гортани и трахеи.
Преобразование висцеральных жаберных дуг в процессе эволюции
позвоночных животных
У круглоротых (бесчелюстных) – околоротовое хрящевое кольцо и 17
нерасчлененных хрящевых дуг (единая решетка – опора жаберных мешков)
У челюстноротых: - расчленение дуг (каждая – на 4, подвижность);
- дифференцировка
1-2. Предчелюстные – губные хрящи (хрящ. рыбы)
основа для
формирования покровных верхнечелюстных и предчелюстных костей
верхней челюсти (кост. рыбы – млек.).
3. Челюстная: верхняя – верхние челюсти (небно-квадратный хрящ,
хрящ. рыбы)
квадратная, задняя крыловидная кости (+ покровные
наружная и внутренняя крыловидные, небная кости) = первичное небо
(кост. рыбы – репт.)
наковальня (млек.)
нижняя – нижние челюсти (меккелев хрящ, хрящ. рыбы)
сочленовная кость (+ покровные угловая и зубная) = нижняя
челюсть (кост. рыбы - …)
молоточек (млек.)
4. Подъязычная: верхняя - подвесок (гиомандибулярный хрящ, рыбы)
столбик (амф.)
стремечко (млек.)
нижняя – гиоид (рыбы)
часть подъязычного
аппарата (амф., репт)
передние рожки подъязычной кости (млек.)
5-11. 1-я жаберная – опора для жабр (рыбы)
подъязычной кости (млек.)
2-я - 3-я - опора жабр
4-я - опора жабр
5-я –
опора жабр у хрящевых рыб
6-7-я -
задние рожки и тело
щитовидный хрящ (млек.)
хрящи гортани
хрящи трахеи
ЛЕКЦИЯ № 20 (продолжение)
Тема: Эволюция начального отдела пищеварительной системы
позвоночных животных.
Формирование зубной системы позвоночных.
Зубы бесчелюстных позвоночных (круглоротых) – бугорки
ороговевающего эпителия. Зубы челюстноротых – гомологи плакоидной
чешуи.
Хрящевые рыбы – Зубы располагаются прямыми или косыми рядами.
Прикрепление к внутренней поверхности челюстей (плевродонтные).
Полифиодонтизм – многократная смена по мере изнашивания. Зубы в
основном конические (гомодонтная система).
Костные рыбы – гомодонтная система, полифиодонтизм. Зубы
прикрепляются к наружной поверхности челюстей (акродонтные).
Амфибии – гомодонтная система, одновершинные зубы. Полифиодонтизм.
В зависимости от отряда располагаются на разных отделах.
Рептилии – В основном гомодонтная система. У некоторых современных
(ящерицы) – элементы дифференцировки. У ископаемых (зверозубые) –
дифференцировка зубов на резцы, клыки и заднебугорчатые
(трехбугорчатые). У змей – ядовитые зубы. Прикрепление – плевродонтные,
акродонтные и текодонтные (у крокодилов, в костных альвеолах).
Полифиодонтизм.
Млекопитающие – гетеродонтная система. Этапы формирования
жевательной поверхности зубов: гаплодонтные - одновершинные
остробугорчатые, трикодонтные секторальные, тритуберкулярные,
тетратуберкулярные остробугорчатые, тетратуберкулярные тупобугорчатые.
Текодонтное прикрепление. Вместо полифиодонтизма - дифиодонтизм –
молочные зубы сменяются на постоянные. У некоторых сохраняется
многократная смена зубов (четыре смены у слонов). Зубы располагаются в
один ряд. Изменение зубов позволяет активно захватывать пищу и проводить
ее первичную переработку. Различия в дифференцировке зубов дают
возможность разным отрядам млекопитающих эффективно использовать
разные виды пищи и адаптироваться к разным условиям обитания.
По мере эволюции по направлению к человеку:
- уменьшение количества зубов (3 1 4 3, 2 1 3 3 , 2 1 2 3); молочные
3143 2133
2123
зубы прорезываются с 0,5 до 2 лет – 2 1 0 2 , сменяются с 6 до 12 лет
2102
- образование единого ряда зубов параболической формы
- уменьшение размера клыков, расположение их в едином ряду (не
выступают)
- изменяется форма жевательной поверхности коренных зубов
- отсутствие промежутков между зубами (тремы, диастемы)
Преобразование жаберных щелей (карманов) в процессе эволюции
хордовых животных.
Характерная черта хордовых – глотка прорезана жаберными щелями.
У бесчерепных – газообмен в межжаберных перегородках.
У рыб – уменьшение количества щелей в связи с дифференцировкой жабр
и более эффективным дыханием.
У наземных позвоночных - зарастание в связи с изменением дыхания;
преобразование и изменение функций:
1-я пара – образование евстахиевых труб и полостей среднего уха
(барабанные полости)
2-я пара – образование небных миндалин
Вырост между карманами – щитовидная железа
3-я пара – образование первой пары паращитовидных желез и тимуса.
4-я пара – вторая пара паращитовидных желез
Вырост между карманами преобразуется в легкие
5-я пара – парафолликулярные клетки, врастающие в ткань щитовидной
железы (ультимобранхиальные тельца – преобразованные
ультимобранхиальные железы)
Эволюция слюнных желез.
Круглоротые – секреторный эпителий ротовой полости выделяет
слизистый секрет. Парная железа вырабатывает антикоагулянты (связано с
типом питания) и протеолитические ферменты.
Рыбы – дифференцировка внутриэпителиальных секреторных клеток:
мукоциты – вырабатывают слизистый секрет, серозные – белковый секрет
Амфибии – развитие внеэпителиальных трубчатых многоклеточных желез
(межчелюстные, язычные глоточные). Слюна ферментативного действия
практически не оказывает.
Рептилии – внеэпителиальные альвеолярно-трубчатые железы
(межчелюстные, язычные, небные, губные, подъязычные, зубные). У
ядовитых змей развитие ядовитых желез из губных. Слабое ферментативное
действие (амилолитическое).
Млекопитающие – Малые и большие слюнные железы (околоушные,
подъязычные, заднеязычные, подчелюстные). Железы белковые, слизистые
или смешанные. Железистые клетки эпителия не развиваются. Выводные
протоки изливаются в ротовую полость. Слюна выполняет разнообразные
функции: пищеварительную, обволакивающую, защитную,
минерализационную, регуляторную и др.
Образование и эволюция языка.
Образуется у рыб. Представлен складкой слизистой, помогающей при
глотании. Собственных мышц не имеет. У земноводных развиваются
собственные мышцы языка. Прикрепляется передним концом к нижней
челюсти. Служит для ловли мелких животных – покрыт клейкой жидкостью.
У пресмыкающихся может быть раздвоен. Помимо помощи при захвате
пищи служит органом осязания. У млекопитающих участвует в захвате
пищи, помогает в ее первичной переработке.
Имеет железы и вкусовые сосочки. У человека – орган речевого аппарата.
Основные направления эволюции начального отдела
пищеварительной системы позвоночных животных.
Подчиняются общим закономерностям прогрессивной эволюции
(морфофизиологический прогресс): усложнение и дифференцировка,
ведущие к более эффективному выполнению главной пищеварительной
и других функций, увеличению количества выполняемых функций
(расширение функций), разделению и смене функций.
Основные преобразования начального отдела:
1. Разделение первичной ротовой полости на два отдела –
пищеварительный (вторичная ротовая полость) и дыхательный.
2. Дифференцировка висцеральных жаберных дуг. Формирование
челюстного аппарата.
3. Развитие и дифференцировка зубов. Образование единого зубочелюстного аппарата.
4. Преобразование хрящевого висцерального скелета костным. Развитие
покровных костей, которые сменяют замещающие кости. Первичные
челюсти меняются на вторичные. Общее уменьшение количества
элементов висцерального черепа.
5. Изменение прикрепления челюстного аппарата – смена типов
висцерального черепа (аутостильный – амфистильный – гиостильный аутостильный).
6. Участие в образовании структур органа слуха, подъязычного аппарата,
эндокринных желез.
7. Преобразование железистых клеток во внеэпителиальные
многоклеточные слюнные железы, их дифференцировка и расширение
функций.
Онтофилогенетически обусловленные пороки начального
отдела пищеварительной системы.
1. Односторонняя или двусторонняя расщелина верхней губы и верхней
челюсти.
2. Незаращение твердого неба.
3. Пороки развития зубов: дополнительные зубы, конические зубы,
сильно развитые клыки, нарушение прикуса, тремы, диастемы.
©
4. Недоразвитие барабанной полости, слуховых косточек, низко
расположенные слуховые проходы.
5. Свищи и кисты шеи.
Коллектив авторов кафедры биологии МГМСУ, 2008.
ЛЕКЦИЯ № 21.
ТЕМА: антропогенез
Предмет изучения
Происхождение человека и эволюция предков
человека до современных форм. Биогенез –
выделение рода Homo из отряда Приматов.
Социогенез – становление человека как вида Homo
sapiens. Эволюция социальной сферы человека.
Задачи
Проследить процесс перехода от биологических
закономерностей к социальным, понять
биосоциальную природу современного человека,
биосоциальные основы его психики и поведения.
Выяснить роль биологических факторов и
социальной среды в формировании человека как
организма, индивида и личности.
Разделы
антропологии
Приматология изучает ископаемых и
современных обезьян.
Палеоантропология рассматривает этапы
антропогенеза.
Расоведение исследует полиморфизм
человеческих типов в пространстве и во времени.
Методы
современной
эволюционной
антропологии
1. Устанавливающие абсолютный возраст
находки: радиометрический, коллагеновый,
термолюминесцентный, палеомагнитный.
2. Устанавливающие филогенетическое родство и
время дивергенции филогенетических линий:
биомолекулярный, цитогенетический,
гибридизации ДНК, иммунологический,
краниометрический.
История развития
знаний о
происхождении
человека
Естественнонаучные представления
Аристотеля. К. Линнея, Ж. Бюффона, Ж.Б.
Ламарка, А. Каверзнева, А.Н. Радищева, Н.Н.
Миклухо-Маклая, А.Н. Богданова
Сущность. Доказательства. Место человека в
системе животного мира, в отряде Приматов.
Симиальная теория
Ч. Дарвина
Выделение и эволюция рода Homo. Хабилисы,
Ранние гоминиды хабилисы
Архантропы –
древнейшие люди
Палеоантропы –
древние люди
Неоантропы
Прародина
современного
человека
Факторы
антропогенеза
Социальные
факторы в
основные находки, ареал обитания, экология,
морфологические адаптации и социальные навыки.
Морфотипы: грациальный (ранний), массивный
(поздний). Олдовайская материальная культура
(нижний палеолит). Хозяйственно-культурный тип.
Прародина человечества.
Основные находки. Ареал обитания. Экология.
Морфофизиологические и социальные адаптации.
Ашельская материальная культура (ранний
палеолит). Хозяйственный тип.
Появление человека разумного - Homo sapiens
neanderthaliensis. Основные находки.
Расселение. Экология. Морфотипы:
грациальный (ранний), «классический» (поздний).
Социальные адаптации. Мустьерская
материальная культура (средний палеолит).
Хозяйственно-культурный тип.
Первый экологический кризис. «Проблемы»
неандертальцев в эволюции человека.
Основные находки. Переходные формы кроманьонцы. Освоение Ойкумены. Физический
облик.
Социальная адаптация. Материальная культура
верхнего палеолита, бронзового века. Религия,
первобытное искусство.
Структуризация общества – общинно-родовой
строй. Хозяйственно-культурный тип (земледелие,
скотоводство).
Гипотезы моно- и полицентризма, широкого
моноцентризма (Я.П. Рагинский), миграционная.
Доказательство миграционной гипотезы.
Соотношение биологических и социальных
факторов на разных этапах антропогенеза.
«Трудовая» теория Ф. Энгельса.
Труд и общение с другими людьми – решающие
факторы в формировании личности (И.М. Сеченов,
Л.С. Выгодский, А.Р. Лурия). Психические
свойства человека – новое системное качество
нервной системы (Н.П. Бехтерева).
формировании
личности
Критические
периоды в
психическом
развитии человека
Эволюция человека
затрагивает
социальную
сущность без
изменений
биологической
Процесс развития индивида как организма и как
личности – един. Формирование личности –
многоэтапный процесс после рождения.
Выделены Л.С. Выгодским. В критические
периоды среда формирует положительные и
отрицательные личностные качества. Психические
особенности человека складываются с участием
большого количества генов, экспрессия которых
осуществляется в определенной социальной среде
(Н.П. Дубинин).
Облик современного человека сложился 30 – 40
тыс. лет назад и остается без существенных
изменений. В социальном отношении человек
сделал огромный скачок (Т. Шарден).
Социальные достижения человека не
фиксируются в генотипе. Каждое новое поколение
осваивает новую социальную программу заново.
ЛЕКЦИЯ № 22
Тема: Антропогенез (продолжение)
Представление
Ч. Дарвина о
факторах
антропогенеза
Факторы
антропогенеза с
позиции современной
антропологии
Этап биогенеза
Антропогенез и эволюция всего животного
мира осуществляется под действием одних и тех же
биологических факторов: наследственности,
изменчивости, борьбы за существование,
естественного отбора.
Эволюция человека осуществлялась и
осуществляется под влиянием биологических и
социальных факторов, относительные роли
которых менялись на протяжении антропогенеза.
Семейство гоминид выделилось из отряда
приматов, обладающих комплексом
антропоморфозов – черт, предшествующих
гоминизации. Этап биогенеза проходит под
влиянием биологических факторов: мутационного
процесса, интенсивности размножения, изоляции и
естественного отбора.
Время и место
появления
австралопитековых
Восточная и
Южная Африка
совпадают с повышенным радиационным
фоном в течение длительного времени.
Предположительно, что на этом этапе происходила
активная перестройка генома за счёт МГЭ –
«транспозиционных взрывов».
Главные ароморфозы
австралопитековых
прямохождение, расширение рациона питания,
перестройка в зубочелюстной системе, изменение
периода детства – контакта с родителями для
обучения и защиты.
Происхождение
бипедии
Гипотезы: энергетическая, уменьшение
инсоляции и возможности перегрева,
ориентировочно-исследовательское поведение
«видеть поверх головы», демонстрация угрозы,
предметная деятельность, водное происхождение,
связь с медленным размножением.
Бипедии
- брахиация
предшествовали
разные формы
локомоции приматов
- сидение на ветвях
- круриация
- «суставная ходьба»
Следствия бипедии
Прогрессивные:
- освобождение верхних конечностей
- усиление невербальных форм общения
- узнавание особей при помощи зрения и
обоняния
- развитие головного мозга
Отрицательные:
- все болезни позвоночника, радикулиты,
тромбофлебиты, опущение внутренних
органов, все заболевания сердечно-сосудистой
системы.
Труд – первый и
главный социальный
фактор, определивший
дальнейшее
направление
антропогенеза
Бипедия – необходимая предпосылка для
возникновения трудовой деятельности, переход к
которой от предметной деятельности произошёл на
этапе Homo habilis с изготовлением первого орудия
труда.
Этап биосоциогенеза
Труд – важнейшая небиологическая адаптация
человека к среде обитания, Орудия труда
компенсировали человеку всё: небольшую скорость
передвижения, физическую силу, органы защиты.
Взаимодействия
Материальная культура характерна для
человека с природой
каждого этапа антропогенеза, для каждой эпохи.
стали определяться
Эпоха палеолита сменилась эпохой неолита,
уровнем материальной мезолита и бронзовым веком.
культуры
Труд позволил человеку создать собственную
искусственную социальную среду обитания,
которая сделала его более независимым от
природной среды.
Трудовая
деятельность оказала
влияние на изменение
морфофизиологических
признаков человека
Рука стала органом труда. Получил
прогрессивное развитие головной мозг, особенно
его отделы, связанные с точными,
координированными движениями, глазомером,
стереотипом движений, концентрацией внимания.
Корпоративная
деятельность –
Совместные охота, защита, добывание пищи,
забота о потомстве и т.д. требовали постоянного
второй социальный
взаимодействия всех членов общества, вызывали
фактор антропогенеза развитие всех форм коммуникаций: жестовых,
мимических, зрительных, обонятельных,
тактильных, слуховых, повышая роль социальной
интеграции.
Членораздельная речь
– важнейший
У австралопитековых впервые возникла связь
социальный фактор
между жестом и звуковым сигналом, у
архантропов появились зачатки речи в виде лала –
лепета, у прогрессивных палеоантропов
членораздельная речь – основа абстрактного
мышления, сознания и познания.
Возникает язык – система знаков в процессе
передачи информации – основа поведения.
Расширение рациона
питания, переход к
Как мощный экологический фактор мясная
мясной пище - фактор пища оказала влияние на развитие костноантропогенеза
мышечной системы, обменные процессы в
головном мозге, структуру головного мозга, т.к.
требовала значительно больших знаний, умений,
навыков для добывания.
Переход происходил постепенно от сапрофаги
к охоте. Настоящее потребление животной пищи
началось с появления дистантных орудий охоты
(копья, камнеметалки, пращи).
Отбор шёл в
направлении
Агрессивность постепенно вытесняется
социальной
чувствами взаимопомощи, заботы (альтруизмом).
адаптации,
Значительный маг – разделение добычи между
социального поведения всеми членами общества, сохранение опыта
старейших членов группы, оказание помощи
раненым, больным. Полное отрицание
каннибализма.
Структуризация
общества
Трудовая деятельность, совместное
противостояние сложным условиям среды
способствовали социальной структуризации
общества, преобразованию локальной популяции в
первобытную общину, племя, род с иерархическим
На современном этапе укладом.
Эволюция человека, как биологического вида
продолжается на микропопуляционном уровне под
действием тех же биологических эволюционных
факторов. Однако их действие в значительной
Направления в
эволюции человека
Определение рас
степени опосредовано социальной средой человека.
В настоящее время происходит не только
биологическая, но и социальная адаптация
человека, нарушение которой приводит к тяжелым
негативным последствиям.
1. Переход к целенаправленному и
систематическому изготовлению орудий
труда, создание культуры, накопление
социального опыта и передача поколениям.
2. Повышение социальной интеграции,
способствующей развитию систем
коммуникаций.
3. Торможение агрессии, усиление процессов
концентрации и внимания.
4. Развитее языка и мышления. Язык, как основа
человеческого поведения, играет большую
роль в стратегии выживания.
5. Выделение периода детства, удлинение срока
полового созревания. Для длительного
контакта с родителями, для адаптации к
сложной социальной среде.
6. Формирование человека как личности,
осознание себя как члена социальной группы.
7. Изменения в скелете, связанные с бипедией,
рождение ребенка с крупным головным
мозгом.
8. Развитие головного мозга, формирование
филогенетически новых
цитоархитектонических полей, связанных с
членораздельной речью, тонкими движениями
и ассоциативных.
В переводе с итальянского, раса – род, порода,
племя. Э. Майер, 1968 – «это открытые
генетические системы, в результате обмена
генами между которыми возможно образование
смешанных по происхождению популяций.»
Я. Рогинский, 1978 – «это совокупность людей,
обладающих общностью физического типа,
происхождение которого связано с определенным
ареалом».
Н. Чебоксаров, 2001 – «это исторически
сложившиеся ареальные группы людей,
связанных единством происхождения, которое
выражается в общих наследственных, морфофизиологических признаках».
Классификация рас
1. В. Бунак – тройная иерархия рас. Символ схемы
– куст.
2. Я. Рогинский – есть 3 большие расы:
евразийская (европеоиды), азиатско-американская
(монголоиды) и экваториальная (негроиды). Они
подразделяются на 22 маленькие расы. Символ
схемы – круг. Негроиды – курчавые чёрные
волосы, тёмно-коричневая кожа.
Характеристика
Негроиды – курчавые чёрные волосы, тёмнобольших рас
коричневая кожа, карие глаза, умеренное
выступание скул , прогнатизм, утолщённые губы и
др.
Европеоиды - волнистые или прямые мягкие
волосы разных оттенков, разнообразные оттенки
цвета глаз, ортогнатизм, обычно тонкие или
средние губы и др.
Монголоиды – прямые жесткие тёмные волосы,
желтоватые оттенки цвета кожи, карие глаза,
уплощенное лицо с сильно вдающимися скулами,
массивные щеки, утолщённые губы и др.
Гипотезы
Полицентризм – существовало несколько очагов
происхождения рас и их разнообразия для каждой расы.
распределения
Моноцентризм – от одного неандертальского
предка на одной территории.
Широкий моноцентризм – для всех рас был один
общий предок, который расселяясь давал
гибридные формы с местными палеоантропами.
Я.Рогинский – есть 3 большие расы: евразийская (европеоиды),
азиатско-американская (монголоиды) и экваториальная (негроиды).
Они подразделяются на 22 малые расы. Символ схемы – круг.
ЛЕКЦИЯ № 23.
Тема: Экология человека. Антропогенные экосистемы.
Основоположник
современной экологии
человека – В. П. Казначеев,
«Очерки теории и практики
экологии человека»
1984 г.
Структура экологии человека
Развитию нового направления биоэкологии послужил
экологические проблемы: неконтролируемый,
стремительный рост населения, антропогенное
загрязнение среды, экологические болезни
Задача
Сохранение здоровья человека, под которым следует
понимать ощущение физического, психического и
нравственного благополучия.
Среда обитания человека
Среда обитания человека должна обладать качествам
обеспечивающими здоровье человека.
В действительности среда обитания человека
удовлетворяет потребности человека, 90% которых
являются ложными.
Потребности человека
 Биоэкология человека – индивидуума,
репродуктивной группы, малых групп,
популяций, рас, сообществ
 Социоэкология человека – личности, семьи,
этническая, культуры и науки, политики
 Медицинская экология
 Эндоэкология: генетическая, молекулярная,
морфологическая, физиологическая, репродукц
и онтогенеза, эволюционная
1. Естественные
а) биологические, удовлетворение которых ему
необходимо как индивидууму (чистый воздух,
воздух, почва, продукты питания, удаление
продуктов диссимиляции и отходов, мышечная
нагрузка, потребность в репродукции и т.д.)
б) социальные – возможность получить образован
работу по специальности, определенный статус в
обществе
в) материальные – жилище, одежда, предметы быт
г) культурные
д) этнические
е) информационные
2. Ложные (псевдопотребности) – 90%
потребностей человека (переедание,
использование изысканной пищи, напитков с
красителями, добавками, модная одежда,
несколько автомобилей, спортивные достижени
ради денег, большие многокомнатные дома,
наркотики, алкоголизм, табакокурение, спорт п
телевизору и др.)
3. Компенсаторные потребности – домашние
животные и растения, шикарный автомобиль в
бедной, многодетной семье
Среда обитания человека
- собственно природная
- квазиприродная
- артеприродная
- социальная
Каждая из сред имеет несколько уровней: ближний,
региональный, дальний, глобальный.
Ни одна из сред не может занять другую.
Антропоценозы:
1. Натурценозы – с преобладающей ролью природной среды. При разрушении,
истощении природного компонента перестает существовать (северные охотник
на морского зверя, племена Африки, Австралии, Южной Америки). Более
устойчивыми являются натурценозы с полукочевым или стойловым
скотоводством (племена Монголии).
2. Агроценозы созданы с целью получения продукции (пищевой, лекарственной,
сырьевой). Требуют больших энергетических затрат от человека.
3. Урбаноценозы – крайне измененные антропоценозы, практически
представленные артеприродной, социальной средой – техносферой. Цель –
создание материальных благ, комфорт, возможность удовлетворить социальны
культурные, эстетические, информационные потребности.
ЛЕКЦИЯ №24
Тема: Экология человека. Адаптации к среде обитания. Экологические
типы людей.
Адаптации человека
Благодаря биосоциальной природе человек
выработал адаптации ко всем средовым
факторам, индивидуальные и групповые,
биологические и социально-экономического
характера, фенотипические и генотипические.
Примеры адаптаций
Неспецифическая биологическая
генотипическая адаптация всех людей –
стресс реакция на любой экстремальный
фактор.
Кратковременная неспецифическая
геноадаптация (конформистская) – адаптация,
не выходящая за пределы нормы реакции,
поэтому обратимая: изменение частоты
пульса, дыхания при нагрузке, дрожь при
ознобе.
Стойкая феноадаптация – акклиматизация к
условиям низкой температуры, полярной
ночи, скученности в малом коллективе:
усиление теплового потока с рук на 40%,
восстановление работоспособности после
некоторого спада, нормализация АД после
кратковременного повышения.
Адаптации человека к
разным факторам носят
перекрестный характер
Адаптации к физическим нагрузкам
повышают резистентность к гипертонии,
атеросклерозу, сахарному диабету,
инфекциям, депрессиям, инсульту.
Совокупность геноадаптаций Экопортрет человека – результат мутации и
человека к разным факторам естественного отбора. Включает:
составляют его экопортрет
- климатогеографический (экологический
тип)
- морфотип – конституции
- расу
- хронотип
- тип реагирования
Конституция
Конституция – комплекс индивидуальных,
устойчивых морфо-физиологических,
физиологических и психических признаков
Адаптации к климатогеографическим факторам
Адаптации как проявление
климатогеографической
изменчивости
Экологические типы
реагирования на средовые
факторы
Хронотип
индивидуума. Классификации типов
конституции человека основаны на
пропорциях тела по продольным и
поперечным осям, на костно-мышечных и
жировых составляющих сомы.
Есть представление и связи биохимических
особенностей с типом секреции, экспреции
веществ, с предрасположенностью к
определенным заболеваниям.
Проявлялись в формировании экологических
климатогеографических типов людей:
- арктического
- тропического
- высокогорного
- умеренного пояса
- аридного (пустынного)
Типы не зависят от расовой или этнической
принадлежности, сформировались как
адаптации на температуру, влажность,
количество кислорода, атмосферное
давление, присутствие паразитов, характер
пищи.
Данные признаки не исключают
акклиматизации представителя экотипа в
других условиях.
Климатогеографическая изменчивость,
отраженная правилами Бергмана, Алена,
Глогера и Томаса-Бакстона, характерна для
человека (большие и малые популяции
людей,
короткие конечности народов севера, темный
цвет кожи популяций тропического пояса,
светлый цвет – северного пояса, узкий нос и
высокая спинка носа у жителей Аляски,
Гренландии).
В. П. Казначеев выделил три типа
адаптивного поведения – индивидуального
реагирования на факторы среды:
- «спринтер»
- «стайер»
- «микс»
«жаворонки», «голуби», «совы» - адаптации
биологических ритмов человека на
освещенность, проявляются в активности
головного мозга и других систем в разное
Сущность формирования
экотипов
Адаптации к социальным
факторам
Адаптации к биологическим
факторам
Пища как экологический
фактор
время суток.
Благодаря присутствию в популяции
индивидуумов с разными стратегиями и
адаптациями, популяция в целом приобретает
большую устойчивость к действию разных
средовых факторов.
Приобретается в процессе общения,
воспитания, обучения, усвоения норм
поведения, образования, трудовой
деятельности, формирования сознания.
Нарушение социальной адаптации – причины
стрессов, инфарктов, инсультов, психических
расстройств, депрессии, самоубийств,
асоциальных поступков, алкоголизма,
наркомании.
Человек использует разные виды растений и
животных как источник пищи, минеральных
элементов, витаминов, кислорода, для
удовлетворения эстетических потребностей.
В отсутствии растений развивается
«зрительный голод» (пески, тундра).
Адаптации – обязательное присутствие
нескольких индивидуумов или домашних
животных.
Влияет на процессы роста, скорость полового
созревания, минерализации костей, объем и
функцию головного мозга, развитие
мышечной массы (масаи-скотоводы выше
кукуя на 7-8 см, обе популяции обитают в
одном регионе Африки).
Тема: Экология человека. Медицинская экология.
Выделение в
самостоятельную
науку
Объект изучения
В Кливленде (СГИЛ) в 1986 г.
Главный предмет
изучения
Общественное здоровье, эндемические болезни,
причина их возникновения, распространение, меры
борьбы и профилактики.
Человек как биологический вид, группы населения,
объединенные на основе какого-либо фактора: общей
территории, образа жизни, профессии, характера
питания.
Экологические болезни – обусловленные действием
определенного экологического фактора.
Эндемические
болезни
Встречаются в определенных районах Земли и
связаны с геохимическими аномалиями территорий:
повышенным или сниженным содержанием
химических элементов в почве, воде.
- эндемический зоб (гипотиреоз) – недостаток йода
(Армения, Голландия, Финляндия, Москва,
Подмосковье)
- гипоплазия эмали (кариес)- недостаток фтора
(север, Сибирь, Дальний Восток)
- флюороз эмали – избыток фтора (Молдова, Юговосток Украины, Красногорск (Московская область),
Урал)
- анемии, гематит, остеодистрофии – недостаток
кобальта
- нервно-психические расстройства – избыток свинца
(горные районы Швейцарии)
- Уровская болезнь или болезнь Кашина-Бека
(хондродистрофия, короткопалость, деформация
суставов, задержка умственного развития) – избыток
стронция, марганца, фосфатов на фоне недостатка
кальция (районы Читинской и Амурской областей)
- борные энтериты – избыток бора
- подагра – избыток меди
- запаздывание полового развития, массивность
скелета, пикническое телосложение – избыток
ванадия и недостаток титана
- низкий рост, астеническое сложение (исследование
врачей в Белоруссии) – недостаток в почве
алюминия, железа, калий, хрома, кобальта при
повышенном содержании кремния и меди
- арсенозы – рак кожи – избыток мышьяка
(Аргентина, Китай, Япония, Мексика)
-гастриты, язвы, поражение кишечника – избыток
железа в воде (Московская область)
- болезнь Альцгеймера (поражение головного мозга с
потерей памяти) – провоцирует повышенное
содержание алюминия в воде
- мочекаменная болезнь – избыточное количество
фосфатов, карбонатов в воде («жесткая вода»)
Болезни дезадаптации Связаны с истощением резервных возможностей
организма в условиях, при которых значения
экологических факторов резко отличаются от
оптимальных. Примером является развитие
«синдрома полярного напряжения» у людей,
акклиматизированных к условиям Крайнего Севера.
Через 7-8 лет развиваются социопатии: психические
расстройства, наркомании, алкоголизм,
самоубийства, выкидыши, возрастает число
злокачественных, иммунных, сердечно-сосудистых
заболеваний. Показатель общей смертности
увеличивается в 2.5 раза.
Болезни дезадаптации развиваются у людей,
длительное время находящихся в более тесном
контакте и неоптимальных условиях среды
(подводные лодки, космические корабли,
экспедиции).
Болезни цивилизации
также являются
болезнями
дезадаптации
К ним относят все неинфекционные заболевания,
связанные с физическим и эмоциональным
напряжением, сменой часовых поясов, нарушением
биоритмов, гиподинамией, перенаселенностью,
множественными анонимными контактами,
влиянием артеприродной среды и техносферы.
К ним относятся: гипертония и все сердечнососудистые заболевания, нарушения
кровообращения и инсульты, остеодистрофии,
иммунопатии, хронические болезни органов
пищеварения, дыхания, выделения, бесплодие,
анемии, злокачественные болезни, неврозы,
психические расстройства.
Заболевания,
связанные с
загрязнителями
окружающей среды
Классификация
загрязнителей
Источники загрязнителей – предприятия,
добывающие и перерабатывающие,
производственные, фабричные, транспорт и сами
люди.
Физические
Световые, шумовое, тепловое, электромагнитное,
радиоактивное, радиационное.
Химические
Тяжелые металлы, пестициды, нитраты, диоксиды,
фреоны, отдельные химические элементы,
органические растворители и летучие органические
вещества.
Физико-химические
Аэрозоли
Информационные
Судьба загрязнителей
в экосистемах
различна
Пути поступления
загрязнителей в
организм человека
Действие
загрязнителей в
организме
Действие отдельных
загрязнителей
Средства медиа, плейеры и др. источники.
Биологические
Биогенные, микробиологические, антибиотики и
другие вещества, мертвые тела, выделения человека,
синантропных животных.
1. быстрое разрушение под действием
абиотических факторов, кратковременность
воздействия, восстановление экосистемы
2. накопление в геологических оболочках Земли,
возможность включения в круговорот под
влиянием человека (пластик при сгорании
выделяет токсичное вещество)
3. включение в биогенные круговороты,
попадание в организм человека и животных
1. через кожу и слизистые оболочки
2. через пищеварительную систему
3. через дыхательную систему (самый опасный,
т.к. нет расщепляющих ферментов,
естественных защитных барьеров, огромная
площадь всасывания и число поступлений –
12-16 в минуту)
1. синергизм – усиление действие одного
загрязнителя другим
2. суммация – аддитивность
3. антагонизм – ослабление влияния одного
загрязнителя другим
4. накопление в определенных тканях
Ртуть (метилртуть и этилртуть) – попадает через
легкие, кожу, пищеварительную систему.
Особо токсична: поражает печень, почки, селезенку,
мозг, проникает в молоко матери, через плаценту к
плоду.
В 1956 г в Японии в районе реки Агано
зарегистрирована болезнь Миномата: поражение
ЦНС, расстройство речи, слуха и зрения, уродство
новорожденных. Результат биологического
накопления ртути в рыбе и моллюсках.
Небольшие концентрации ртути попали с фабрики в
реки и море.
Кадмий
Заболевание «итай-итай» в Японии в 1996 г. вызвано
попадание кадмия на рисовые поля, а затем с
мидиями – к человеку. Нарушение нервной системы,
апатия, размягчение костей, поражение почек.
Хром
Поражает верхние дыхательные пути, вызывает
аллергические реакции, рак, расстройство психики.
Медь
Мутаген, аллерген, вызывает расстройство нервной
системы.
Бензопрен
Содержится в сигаретном дыме, в дыме коптилен, в
жареных продуктах. Является канцерогеном.
Полихлорированные и полибромированные
дифенилы – отравление маслом
В Японии в 1968 г – болезнь «юшо» - поражение
нервной системы, желудочно-кишечного тракта,
селезенки, почек, злокачественные новообразования,
мертворождения.
Нитрозамины (красители) - канцероген
Винилхлорид (полиэтиленовые упаковки) –
канцероген
Нитрозометил (мочевина) –канцероген
Пути превращения
1. выведение в неизменном виде через кожу,
загрязнителей в
органы пищеварения, дыхания, выделения,
организм
ротовую полость
2. нейтрализация
3. накопление, аккумуляция в разных органах и
тканях
129 131
I , I – в щитовидной и паращитовидных
железах
S35 – в коже
Cs, Co – в почках, печени
Sr, Ba, K, Zn – в яичниках
C14 – в костях
4. превращение в мутагены, аллергены,
канцерогены
Последствия действия
1. отравление, смерть
загрязнителей
2. снижение продолжительности жизни, раннее
старение
3. снижение репродуктивной функции
4. повышение заболеваемости
5. синдром хронической усталости
6. десинхронозы
7. дизбактериозы
8. злокачественные опухоли
9. аллергии, снижение иммунитета,
аутоиммунные болезни
10.тератогенное действие
11.эмбриотоксическое действие
ЛЕКЦИЯ № 25.
Тема: Основы медицинской паразитологии. Паразитизм как
экологическое явление
Основоположник
В руководстве «Общая паразитология» 1941 г.
экологической школы Описывает взаимоотношения паразита и хозяина на
паразитологов в
уровне популяций. Указывает на связь популяции
России В.А. Догель
паразита с динамикой популяции хозяина в
пространстве и во времени, с условиями его жизни,
характером питания, средой обитания.
Экологический
подход к изучению
паразитизма
характеризует
работы Е.Н.
Павловского
Паразитизм –
вторичное явление в
эволюции.
Происхождение
паразитизма.
Адаптации к
паразитическому
Автор учения о природной очаговости
трансмиссивных болезней.
Представление о двойной среде обитания
паразита. Онтосфера – среда 1ого порядка,
пораженный орган – биотоп. Окружающая среда
хозяина – среда 2ого порядка.
По существу паразитизм это экологические
взаимоотношения между двумя видами, при
которых один вид (паразит) физически и
физиологически зависит от другого вида (хозяина)
в течение всего или определенной части своего
жизненного цикла.
В основе паразитизма разные формы
биотических связей в экосистемах: хищничество,
синойкия, комменсализм.
Доказательства: факультативные паразиты,
непатогенные формы паразитов.
Паразитизм возник при: а) расширении
источников питания (у насекомых – самки
питаются кровью, самцы – соками растений); б) при
случайном заглатывании яиц, личинок
свободноживущих видов. (Некоторые паразиты,
например, угрица кишечная, имеют два пути
развития: свободноживущий и паразитический.)
Облегчают паразиту выживание, расселение,
смену хозяев, завершение жизненных циклов.
Форма тела, органы внедрения и фиксации,
образу жизни.
Взаимодействие
паразита и хозяина
на уровне организма.
специальные покровы с антиферментным
действием, антигенная маскировка, анаэробный тип
дыхание, особенности секретов слюнных желез с
антикоагуляционным или анестезирующим
действием, иммунная маскировка, высокая
плодовитость, способность к партеногенетическому
и бесполому размножению.
Главные адаптации: модифицирование
поведения хозяина, синхронизация жизненных
циклов паразита и хозяина.
Влияние паразита на организм хозяина:
- отравление токсическими продуктами,
механическое повреждение (пенетрация, закупорка,
прободение);
- ворота для вторичной инфекции:
- использование питательных веществ и
витаминов хозяина – следствие анемия,
авитаминозы;
- внутриутробное заражение и уродства плода;
- воспалительные и аллергические реакции.
Реакции хозяина на паразита зависят от;
- генетической конституции (серповидноклеточная анемия и плазмодий);
- состояния иммунной системы хозяина (СПИД,
лечение кортикостероидами,
иммунодеприсантами);
- адаптации организмов хозяина и паразита
друг к другу в процессе совместного филогенеза.
Первоначально возникшая система «паразит хозяин» характеризуется антагонизмом – крайне
выраженными реакциями со стороны паразита и
хозяина. В процессе коэволюции антагонизм
сглаживается. Паразит приобретает механизмы
противостояния иммунной системе хозяина
(инкапсулирование, внутриклеточное
паразитирование, антигенную маскировку);
- возраста, питания, сопутствующих
заболеваний;
- заражение одним или несколькими видами
паразитов. Паразитирование нескольких видов
паразитов (паразитоценоз) сопровождается
конкурентными отношениями, снижением
плодовитости, уменьшением размеров,
перекрестным иммунитетом).
Реакции хозяина: иммунологические (
эозинофилия, антителообразование, фагоцитоз);
клеточные (увеличение внутриклеточных
структур); ферментативные; образование капсул.
Взаимоотношение
паразита и хозяина
на уровне популяции
Особенности отношений в системе «паразит –
хозяин»:
- более низкий уровень организации паразита,
меньшие размеры, меньшая продолжительность
жизни, но большая продуктивность жизни.
Численность популяции паразита всегда превышает
численность популяции хозяина, т.е. даже
непатогенный паразит может в короткий срок
вызвать гибель популяции хозяина, однако этого
практически не происходит, благодаря:
а) перерассеянному распределению паразита в
популяции хозяина, при котором большое число
особей паразитов сосредоточено в небольшом
числе особей хозяина;
б) реакции паразита на гиперзараженность
популяции хозяина. При гиперинвазии популяции
хозяина снижаются: продукция яйцеклеток
паразитов, приживаемость в организме хозяина,
скорость роста, удлиняется жизненный цикл.
Взаимоотношения
популяций хозяина и
паразита можно
рассматривать как
фактор
естественного
отбора
Паразиты в экосистеме:
- консументы второго и третьего порядков,
обязательные участники биогеоценозов.
Являются стабилизаторами численности
популяции хозяина и численности собственных
популяций. Из популяции хозяина элиминируются
особи с ослабленной сопротивляемостью к
паразиту, а из популяции паразита со слабой
адаптацией к хозяину (т.е. с повышенной
агрессивностью).
В человеческих популяциях эта роль ослаблена
социальными факторами (профилактическими
мероприятиями, лечением, уничтожением
паразитов).
Человек – идеальный
хозяин для
паразитов.
Распространению паразитов по планете
способствуют:
-демографический взрыв – увеличение
численности популяций людей;
- широкое расселение по планете;
- контакт с новыми зоонозными системами;
- разнообразные источники пищи (мясо
животных, моллюсков, рыб, ракообразных);
- урбанизация способствует увеличению
численности механических и специфических
переносчиков;
Некоторые виды профессий (шахтёры,
рисоводы, рыбаки, охотники, рабочие боен,
мясокомбинатов, меховых предприятий);
- миграция населения;
Бесконтрольная акклиматизация животных.
Тема: Основы медицинской паразитологии.
(ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Онтогенез
паразитов сложнее
онтогенеза
свободноживущих
форм
Жизненный цикл
Паразита
Инвазионная форма
Способы заражения
окончательного или
Онтогенез паразита характеризуется сложным
метаморфозом с несколькими личиночными
стадиями, обитающими в разных средах, а также
сменой хозяев.
Совокупность всех стадий его онтогенеза и
способов передачи от одного хозяина к другому.
Окончательный (дефинитивный) хозяин организм, в котором паразит размножается
половым путем.
Промежуточный – организм, в котором паразит
существует в личиночной стадии или размножается
бесполым путём. Он обеспечивает: заражение
окончательного хозяина, смену среды обитания,
размножение на личиночной стадии, расселение
паразита, выживание популяции в случае гибели
половозрелых форм.
Резервуарный хозяин (окончательный или
промежуточный) – организм, в котором
накапливается и длительное время живёт и часто
размножается паразит. Облегчает заражение
окончательного хозяина.
- стадия паразита, попадающая в хозяина:
вегетативная, циста, спороциста.
Способы заражения человека:
- алиментарный;
- трансмиссивный: а) инокуляция, б)
промежуточного
хозяина
Понятие инвазии
Медицинская
паразитология
Задачи медицинской
паразитологии
Антропонозные,
зоонозные,
антропозоонозные
паразитарные
болезни
контаминация;
- гемотрансфузионный;
- трансплацентарный;
- контактный (прямой и непрямой);
- активное внедрение;
- воздушно-капельный.
Заболевания, вызванные паразитами животного
происхождения – инвазии. Они вызывают
обширную группу болезней человека и животных.
Изучает паразитических представителей
животного мира и вызываемые ими заболевания.
Частные разделы:
- протозоология изучает паразитических
представителей подцарства Простейшие и
протозоонозы;
- гельминтология – паразитических червей и
гельминтозы;
- медицинская арахноэнтомология изучает
паразитических членистоногих, вызываемые ими
заболевания и их роль в распространении
различных возбудителей болезней человека и
животных.
Изучение:
- морфофункциональных особенностей
паразитов для идентификации;
- экологии паразитов, их распространение,
среду обитания;
- жизненных циклов паразитов, их хозяев,
способов заражения, локализации в органах
хозяина;
- возможностей уничтожения и уменьшения
численности паразитов в природе, уменьшение
риска заражения, снижение уровня паразитарных
болезней.
Многие паразиты адаптировались к
определенному виду хозяев. Такие паразиты
моноспецифичны.
Заболевания, вызываемые паразитом,
специфичным только для человека, называются
антропонозными (лямблиоз, малярия, энтеробиоз,
аскаридоз, трихоцефалез).
Неспецифические паразиты человека и
животных вызывают антропозоонозные
заболевания (описторхоз, фасциолёз, токсоплазмоз,
шистосомоз). Они требуют больших затрат на
лечение, на диагностику и профилактику их у
человека и животных.
Зоонозы характерны только для животных.
Требуют изучения (по отношению к домашним
животным, возможности перехода в антропонозы).
Трансмиссивные
заболевания
Особая группа паразитарных и инфекционных
болезней, возбудители которых передаются с
помощью специфических кровососущих
переносчиков (насекомых или клещей).
Облигатно трансмиссивные, факультативно
трансмиссивные.
Специфический переносчик часто является
резервуаром возбудителя, в котором возбудитель
сохраняется в вирулентном состоянии длительное
время (палочки чумы в организме блохи до 1 года),
размножается, проходит определенный цикл
развития.
Специфический переносчик может
одновременно быть механическим переносчиком
другого возбудителя (на лапках и туловище).
Природно-очаговые
заболевания
Учение о природно-очаговых заболеваниях
создано академиком Е.Н. Павловским.
Природно-очаговые болезни характеризуются
циркуляцией возбудителя в природе независимо от
человека.
Главный признак природного очага территориальность, связь с определёнными
климатическими, почвенно-грунтовыми условиями,
ландшафтом, определёнными сообществами
беспозвоночных и позвоночных. Каждый ландшафт
позволяет предполагать очаги определенных
заболеваний (тайга – энцефалитов, пустыня –
лейшманиозов, озера Африки – шистосомозов,
трипаносомозов).
Компоненты
природного очага
- возбудитель, переносчик и естественный
резервуар – дикое животное, в котором длительное
время сохраняется возбудитель.
Очаговость определяется распространенностью
переносчика и резервуара, поэтому многие
очаговые заболевания эндемичны – встречаются
только в определенных районах (южноафриканский трипаносомоз, пендинская язва,
африканская сонная болезнь).
Многие природно-очаговые заболевания
встречаются в разных природно-климатических
зонах, имеют много резервуаров (описторхоз,
дифиллоботриоз, трихинеллёз).
Валентность
природного очага
Ограниченность
распространения
некоторых
паразитарных
болезней
Антропургический
очаг
Многие
паразитарные и
трансмиссивные
заболевания имеют
два очага:
природный и
антропургический
Необходимость
изучения природных
очагов
паразитарных и
трансмиссивных
болезней
Активность (опасность передачи возбудителя)
характеризуется сезонной периодичностью, когда
возрастает численность переносчика и резервуаров
(весенне-летний энцефалит, летняя лихорадка).
Человек заражается, попадая в природные очаги
(в походах, экспедициях, освоении новых
территорий, черте углеразработок).
связана с другими факторами. Например,
малярия (нет естественного резервуара), но
ограничена среднегодовой температурой (половое
размножение плазмодия прекращается при
температуре ниже 60С, у японского энцефалита не
ниже 210С).
Связан с человеком, домашними животными и
животными, обитающими рядом с человеком
(крысами, мышами). Они являются синантропными
резервуарами.
Это свидетельствует о динамичности очагов и
возможности их перехода друг в друга. Как
правило, антропургические – производные
природных, но возможны вторичные формирования
природных, как иррадиации антропургических.
Знания особенностей природных и
антропургических очагов – залог профилактики
болезней. Обязательны выявление резервуаров,
больных людей, животных, уничтожение мышей и
крыс. Вакцинация людей, направляющихся в
области очагов, использование мер
индивидуальной защиты.
Борьба с переносчиками и природными
резервуарами – не реальна, может разрушить
биосферу.
Урбанизация
приводит к
перемещению очагов
Распашка, вырубка, осушение болот приводят
иногда к уничтожению очагов, но чаще к
перемещению их вглубь природных экосистем. К
расселению переносчиков и резервуаров в новые
места (немалярийных комаров, таёжных клещей в
Подмосковье).
ЛЕКЦИЯ № 26
Тема: Медицинская паразитология. Протозоология.
Функция
пищеварительной
системы
Стадии развития
Медицинское
значение
подцарства
Простейшие
Простейшие,
обитающие в
пищеварительной
системе
Простейшие,
обитатели тонкого
кишечника
Тело состоит из одной клетки со всеми
особенностями эукариотических клеток и со
специфическими органоидами, необходимыми для
выполнения функции.
Клетка является целым организмом, способным
к движению, питанию, размножению, защите,
выделению и т.д.
В жизненном цикле большинства простейших
выделяют стадию трофозоита и стадию цисты с
плотной оболочкой и замедленным обменом
веществ.
Размножение: половые процессы - коньюгация
и копуляция, бесполое – простое деление,
схизогония, спорогония.
Имеют представители типов Саркожгутиковые,
Инфузории и Споровики. Они паразитируют в
разных органах, тканях, полостях организма,
многие являются внутриклеточными паразитами.
Заболевания, вызываемые паразитическими
простейшими – протозоонозы.
Простейшие, обитающие в полости рта.
Ротовая амёба Entamoeba gingivalis Кл.
Саркодовые, комменсал, обнаруживается в зубном
налёте, десневых карманах, нёбных миндалинах у
100% людей с пародонтозом и хроническим
гингивитом, гайморитом, флегмоной,
остеомиелитом. Только вегетативные формы.
Комменсал питается лейкоцитами и бактериями.
Только вегетативные формы, цист не образуют.
Заражение алиментарным путем, при поцелуе.
Trichomonas tenax (п/кл. Жгутиковые)
грушевидная форма тела, четыре жгутика на
переднем конце, ундулирующая мембрана.
Комменсал. Обитает в кариозных полостях, в
криптах миндалин, утяжеляет течение хронических
болезней полости рта. Цист не образует. Заражение
алиментарным путем при поцелуях, использовании
общих зубных щёток, посуды, с капельками
мокроты при чихании и кашле.
Лямблия тонкокишечная Lamblia intestinalis –
Простейшие,
возбудитель лямблиоза, п/Кл. Жгутиковые. Форма
обитатели толстой тела грушевидная, два аксостиля, 8. Трофозоиты и
кишки
цисты. Пиноцитоз. Присасывается к поверхности
клеток 12-ти перстной кишки. В цисте 4 ядра и
аксостили. Способ заражения - алиментарный,
инвазионная форма – цисты. Механические
переносчики – мухи. Лабораторная диагностика –
обнаружение цист в фекалиях и трофозоитов в
содержимом 12-ти перстной кишки.
Простейшие,
обитающие в
половых органах
Дизентерийная амёба Entamoeba histolitica
(п/кл. Саркодовые), возбудитель амёбиаза. В
жизненном цикле несколько стадий:
а) мелкая (малая) вегетативная форма комменсал, питается бактериями, грибками.
Образует цисты четырёхядерные;
б) крупная (большая) вегетативная форма
подвижная, выделяет протеолитический фермент,
вызывает образование глубоких язв в стенке
кишечника, эритрофаг, попадает в кровоток.
Осложнение – абсцессы в печени, головном мозге,
легких, поперечнополосатой мускулатуре;
в) тканевая форма – меньше крупной, питается
только пиноцитозом, обнаруживается в глубине
язв, во внутренних органах, не инцистируется;
г) цисты свидетельствуют о хроническом
паразитоносительстве.
Инвазионная стадия – цисты. Способ заражение
алиментарный. Механические переносчики цист.
В тонком кишечнике из цист выходит 8
просветных (малых вегетативных форм).
Локализуются в слепой и поперечной ободочной
кишке. Диагностика: обнаружение цист и
вегетативных форм в фекалиях.
Кишечная амёба Entamoeba coli – комменсал,
распространена повсеместно, обитает в толстом
кишечнике.
Существует в виде двух вегетативных форм
большой и малой и форме цисты.
В цисте 8 ядер. Крупнее дизентерийной.
Патогенность не доказана. Предполагается
причастность к тропическим язвенным колитам.
Простейшие,
обитающие в лёгких
Условно патогенные
паразиты
Почвенные амёбы –
факультативные
паразиты человека
Балантидий кишечный (кл. Инфузории)–
возбудитель балантидиоза.
Может жить в кишечнике длительное время как
комменсал, питаясь бактериями. Но иногда
внедряется в стенку кишечника, вызывая глубокие
гнойные язвы с перфорацией и перитонитом.
Выделяет гиалуронидазу, попадает в кровоток,
вызывает образование абсцессов в печени. Легких.
Вегетативные формы малая и большая. Малая
инцистируется, большая нет, образует скопления в
стенках кишечника. Способ заражения
алиментарный. Резервуар крысы и свиньи.
Влагалищная трихомонада Trichomonas
vaginalis – возбудитель трихомоноза (п/кл.
Жгутиковые). Грушевидная форма тела, аксостиль,
выступающий из клетки, 4 жгутика на переднем
конце, ундулирующая мембрана.
Трофозоит питается лейкоцитами и
эритроцитами, Цист не образуют. Обитает в уретре
мужчин и женщин, во влагалище и канале шейки
матки. Вызывает воспалительные процессы.
Заражение прямым и непрямым контактным
способом (инструменты, перчатки). Диагностика –
обнаружение вегетативных форм в мазках.
Пневмоциста карнини Pneumocystis carnini
(кл. Споровики) – возбудитель пневмоцистоза.
Только трофозоит. Бесполое размножение –
деление клетки пополам; а затем – спорогония.
Клетка увеличивается, превращаясь в спороцист,
внутри которого формируется 8 спор. Паразитирует
на альвеолярном эпителии. Возможны закупорки
бронхов. Заражение – воздушно-капельным путем.
У 1 -10% обнаруживается как комменсал. У
остальных заболевание напоминает пневмонию, но
с мокротой не выделяется. Диагностика затруднена,
обычно устанавливается при аутопсии.
У детей летальный исход до 50%, больных
СПИДом до 70%.
Простейшие,
Лабораторная диагностика –
обитающие в
иммунологические методы. Распространен
тканях, не образуют повсеместно. Резервуары свиньи, многие
цист
домашние и дикие животные.
Dientamoeba fragilis паразитирует в нижнем
отделе тонкого кишечника. Цист не образует,
трофозоиты прикрепляются к яйцам остриц,
осуществляя аутоинвазию и заражение других
людей. Вызывает диспепсические явления.
Лейшманиозы
Очень опасны, т.к. у 7них и человека нет
взаимных адаптаций друг к другу. Часты летальные
исходы.
Амёбы рода Negleria обитают в пресных
грязных водоёмах, трофозоит подвижный, имеет
два жгутика. Цисты в неблагоприятных условиях.
Заражение при купании через полость носа.
Через ольфакторную пластинку проникают в
полость черепа, вызывая острый менингоэнцефалит
с летальным исходом. Часто поражает детей.
Амёбы рода Acantamoeba
Амеба Гартмана Hartmanella hyalina обитает в
почве, илистых прудах, озерах, бассейнах,
кондиционерах, фильтрах, в носоглотке людей с
хроническими заболеваниями легких. Образует
устойчивые цисты.
Способы заражения: алиментарный, воздушнокапельный, через носоглотку при купании,
контактный через кожу и роговицу.
Клиническая картина разнообразна: язвы
роговицы, гранулёмы в лёгких, среднем ухе, мозге,
слизистой желудка, менингоэнцефалит с летальным
исходом. В гранулах цисты и трофозоиты.
Малярийные плазмодии – возбудители
малярии. Класс Споровики. Отряд кровеспоровики
– Haemosporidia. Род Plasmodium, виды: P. ovale и
P. Vivax – возбудители 3-х дневной малярии, P.
malaria – 4-х дневной, P. falciparum – тропической.
Распространение ограниченное – тропический и
субтропический климатические пояса. Антропоноз
с ограниченным распространением.
Бесполое поколение трофозоиты, мерозоиты,
шизонты. Спороцисты.
Половое – гаметы, зигота, ооциста, спороцисты.
Способ заражения человека трансмиссивный,
специфический переносчик – самка малярийного
комара рода Анофелес. Инвазионная стадия спорозоит. Человек – промежуточный хозяин, в
котором проходят циклы бесполого размножения
тканевый и эритроцитарный.
Спорозоиты – клетки печени, схизогонии
каждые 6 – 9 суток – клетки селезенки, эндотелия
кровеносных сосудов. В результате схизогонии в
каждой клетке 10.000 – 50.00 тканевых мерозоитов
– эритроцитарный цикл: форма кольца, юного,
амебоидного, зрелого и делящегося мерозоита шизогония – 8 – 18 мерозоитов, разрушение
эритроцитов – лихорадка – поражение новых
эритроцитов. Эритроцитарный цикл продолжается
72 часа у P. malaria, 48 у P. vivax.
Часть мерозоитов – гамонты, которые должны
попасть в окончательного хозяина. Половой цикл в
окончательном хозяине самке комара рода
Анофелес. В желудке комара – гаметогенез –
женские и мужские гаметы (бичи) – слияние –
оокинета - внедряется в стенку желудка – ооциста –
спороциста – спорогония – 20.000 спорозоитов,
разрыв спороцисты – слюнные железы – заражение
человека.
Трипаносомозы
Вызываются разными видами лейшманий мелких внутриклеточных паразитов листовидной
формы. В клетках человека и животных
амастигонтные – безжгутиковые формы, в
специфическом переносчике – моските жгутиковые
– промастиготные формы. Способ заражения –
трансмиссивный, инокуляция.
Лейшманиозы зарегистрированы в 76
государствах Азии, Африки, Южной Европы,
Центральной и южной Америки. В России
ежегодно регистрируется завозные случаи,
особенно после туристических поездок в районы
субтропического и тропического климата.
Различают три клинические формы
лейшманиозов:
- кожный,
- кожно-слизистый,
- висцеральный.
Кожный лейшманиоз:
1. сельский остронекротизирующий с природной
очаговостью, возбудитель L. Major. Через 2 – 3
недели на месте укуса язва 1 – 10 см в
диаметре. Через 6 месяцев характерный рубец
Токсоплазмоз
Африка, окраины городов. Средняя Азия.
Природная очаговость. Естественные
резервуары грызуны: песчанка большая,
полуденная, краснохвостая, травяная крысы.
2. Городской поздноизъязвляющийся,
возбудитель Д. tropica, антропонозный
резервуар – больной человек. Течение
медленное, язва через 1 – 2 месяца 1 – 1,5 см –
через год рубец (болезнь Боровского). Ср.
Азия, Аравийский полуостров.
3. Эфиопский кожный лейшманиоз, возбудитель
L. Aephiopica (Кения, Эфиопия). Поражает
открытые части тела. Течение медленное, язвы
заживают через 3 года. Природный очаг.
Естественные резервуары крупные грызуны даманы, лазающие по деревьям и скалам.
4. Мексиканский лейшманиоз, возбудитель L.
tropica mexicana – длительные незаживающие
язвы. Южная Америка, Аргентина, Венесуэла,
Перу, Бразилия, Боливия, Уругвай, Парагвай,
Колумбия.
Диагностика – микроскопирование соскобов из
язв или бугорков, могут обнаруживаться в
макрофагах.
Кожно-слизистый лейшманиоз, возбудитель
Д. brasiliensis. Из кожных бугорков возбудители
проникают в носоглотку, гортань, мягкое небо,
половые органы по кровеносной системе.
Некрозы. Захватываются макрофагами.
Природный очаг. Резервуары дикие грызуны:
агути. Хомяки. Южная Америка.
Висцеральный лейшманиоз
1. индийский лейшманиоз взрослых – калаазар (черная болезнь), L. donovani.
Антропургический очаг. Резервуар человек.
Узелок на месте укуса, лихорадка, поражение
клеток печени, селезенки, лимфатических узлов,
красного костного мозга, анемия, лейкопения,
тромбоцитопения. Истощение, летальный исход.
Резервуар – собаки.
Диагностика – микроскопия пунктатов
лимфатических узлов и красного костного мозга.
2. Средиземноморский детский лейшманиоз,
возбудитель L. infantum. Два очага: природный
(шакалы, лисы, гиены), антропургический -
собаки.
Заболевания, вызываемые паразитом
удлиненной формы с извилистой ундулирующей
мембраной.
Антропозоонозы. Специфический переносчик
муха це-це.
Трипаносома гамбийская – возбудитель
африканской сонной болезни с антропургическим
очагом.
Резервуары: собаки, свиньи.
Заболевание длится около 5-ти лет: мышечная
слабость, депрессия, истощение, ночью возбуждение, летальный исход.
Диагностика – исследование мазков крови и
спинномозговой жидкости.
Трипаносома родезийская – имеет природный
очаг. Специфический переносчик – другой вид
мухи це-це, размножающийся в зарослях около
водоемов. Естественные резервуары копытных –
антилоп. Протекает более остро, смерть от
сердечной недостаточности.
Антропозооноз.
Трипаносома crusi – возбудитель
американского трипаносомоза – болезни Чагаса.
Способна к внутриклеточному паразитизму в
виде амастиготных округлых форм. Поражает
макрофаги кожи. Клетки миокарда, мышц,
нейроглии. В крови приобретает прмастиготную
жгутиковую форму. Специфический переносчик
триатомовый (поцелуйный) клоп. Способ
заражения - контаминация – втирание в рану
испражнений клопа с возбудителем.
Резервуары антропургического очага: собаки,
кошки, свиньи, крысы.
Резервуары природного очага: броненосцы,
опоссумы, обезьяны, крысы.
Диагностика – мазок крови, введение крови
больного морским свинкам, иммунодиагностика.
Trypanosoma brucei brucei – возбудитель
трипаносомоза. В Эфиопии была паразитом
крупного рогатого скота и антилоп. В настоящее
время обнаружена у человека (трипаносомоз),
освоила нового хозяина.
Возбудитель токсоплазмоза Токсоплазма
гондии (Toxoplasma gondii) , п/кл. Кокцидии.
Внутриклеточный паразит полулунной формы,
на переднем заостренном конце – коноид (орган
внедрения).
Основной хозяин кошки и животные семейств
Кошачьих (рысь, тигр, оцелот).
Паразитирует в клетках кишечника, где
протекает половой цикл: образование гамет оплодотворение – ооциста. Ооциста с одним
споробластом выделяется с фекалиями и во
внешней среде через 1 – 5 дней спороциста
делится на две спороцисты со спорозоитами.
Зрелые ооцисты, спороцисты со спорозоитами –
инвазионная стадия для промежуточных хозяев:
человека, мышей, всех домашних животных и
птиц, а также других кошек. Способы заражения:
алиментарный и контактный через трещины
кожи.
Кошки и животные семейства кошачьих могут
одновременно являться и промежуточными
хозяевами. В их клетках образуются мерозоиты и
цисты. Ими заражение человека возможно только
при обработке шкур животных, после их гибели
(наиболее частая локализация цист – головной
мозг).
В организме промежуточных хозяев
спорозоиты проникают из кишечника в кровь,
затем в клетки головного и красного костного
мозга. Быстро размножаются с образованием
ложных цист (тахизоиды).
Через несколько поколений тахизоидов
образуются истинные тканевые цисты,
содержащие несколько сотен медленно
размножающихся мерозоитов - брадизоитов.
Заражение человека возможно мерозоитами
при употреблении сырых яиц, некипяченого
молока, термически не обработанного мяса
птицы и домашних животных.
Возможно трансплацентарное заражение
плода.
Возможно гемоперфузионное заражение при
пересадке лейкоцитарной массы.
Хроническое течение болезни: головные боли,
болезненные увеличенные лимфатические узлы,
боли в суставах, увеличение печени, расширение
миокарда.
Острые формы:
а) тифоподобная: озноб, лихорадка, розовая
сыпь на коже;
б) острый менингоэнцефалит;
в) глазная: ретинит, воспаление сетчатки.
Диагностика: микроскопия мазков из пунктата
лимфатических узлов и миндалин,
иммунодиагностическое исследование – кожные
пробы с токсоплазмином.
Лекция № 27
Тема: Медицинская паразитология. Гельминтология. Тип
плоские черви. Класс сосальщики
Медицинская
гельминтология
Изучает паразитических червей человека и
животных и вызываемые ими гельминтозы.
Гельминты относятся к типам Плоские и
Круглые черви. В настоящее время число из видов
достигает 250, наиболее часто встречаются 33 вида.
- Форма тела
- Покровы, наружный слой которого
метаболически активная оболочка с
антиферментным действием (тегумент).
Кутикула – плотная многослойная, эластичная,
нерастяжимая оболочка.
- Органы фиксации: присоски, хоботок с
крючьями, ботрии, кутикулярные губы с мелкими
зубчиками, крыловидные придатки с режущим
наружным краем, ножевидные пластинки,
волосовидный передний конец тела.
- Анаэробный тип дыхания.
- Способность тегумента всасывать питательные
вещества (у ленточных червей).
- Высокая репродуктивная способность.
- Способность к партеногенетическому
размножению личинок (у сосальщиков).
- Модификация поведения хозяина.
Общая
характеристики
сосальщиков
Половозрелые
стадии мариты
дают начало
Класс Сосальщики тип Плоские черви
Плоское листовидное тело с двумя присосками
на переднем конце тела. Паренхима.
Гермафродитизм. Очень сложная половая система.
Сложные циклы развития с одним или двумя
промежуточными хозяевами, часто со сменой
среды обитания.
В цикле – чередование бесполого и полового
поколений. Окончательные хозяева – позвоночные
ларвальным
личиночным
и человек. Промежуточные – моллюски, рыбы,
членистоногие.
Из яйца выходит личинка мирацидий с
ресничками, светочувствительным глазком и
буравящим аппаратом. Она находит
промежуточного хозяина, в котором превращается
в спороцисту – мешок с зародышевыми клетками.
Благодаря которым она размножается
партеногенетически с образованием
многоклеточных редий, так же способных к
партеногенетическому размножению и генерации
церкариев. Церкарии покидают тело моллюска и
попадают во второго промежуточного хозяина,
преобразуясь в метацеркарий, либо
инцистируются, покрываясь плотной оболочкой.
Большинство трематод обитает в
пищеварительной системе человека, однако могут
паразитировать и в легких и в венах брюшной
полости. Большинство сосальщиков совершает
миграцию по кровеносной системе человека,
поэтому трематодозы сопровождаются большой
интоксикацией.
Многие трематодозы характеризуются
природной очаговостью и эндемичностью.
Печёночный
сосальщик Fasciola
hepatica
Сосальщики с одним промежуточным
хозяином
Возбудитель фасциолёза. Тело листовидное 3,5
- % см. Половая, пищеварительная, выделительная
системы разветвлены. Окончательные хозяева
человек и травоядные млекопитающие.
Паразитирует в печени и желчным ходах.
Промежуточный хозяин – малый прудовик,
брюхоногий, пресноводный моллюск, в теле
которого развиваются личиночные стадии
(спороциста, редии, церкарии). Церкарии
покидают тело моллюска, инцистируются,
превращаясь в адолескариев. Последние оседают
на подводных растениях около берега. Заражение
происходит алиментарным путем при
употреблении огородной зелени, поливаемой
водой из зараженного водоёма, реже при купании.
В тонком кишечнике личинки освобождаются
от оболочек, пробуравливают стенку кишечника,
выходят в брюшную полость, откуда мигрируют в
При употреблении
сырой печени
заражённого
животного в
фекалиях
обнаруживаются
транзитные яйца, не
вызывают
фасциолёза
печень и желчные ходы.
Диагностика на основе обнаружения крупных
овальных яиц с крышечкой в фекалиях.
Печеночный
сосальщик
гигантский Fasciola
gigantica
Отличается от обычного только размерами до
7,5 см. Фасциолёз протекает более тяжело.
Распространен в ЮГО-Восточной Азии,
Узбекистане, на Гавайских островах.
Возбудитель фасциолопсидоза. Размеры
крупные до 7,5 см, но пищеварительная система не
разветвленная. Промежуточный хозяин пресноводные брюхоногие моллюски.
Окончательные - человек, домашние и дикие
свиньи. Заражение при употреблении в пищу
плодов водяного ореха и водяного каштана с
осевшими на них инцистированными церкариями.
Распространён в Южной и Юго-Восточной Азии.
Кровяные
сосальщики
шистосомы
Возбудитель
мочеполового
шистосомоза
Schistosoma
haematobium
Вызывают шистосомозы. Раздельнополы. На
брюшной поверхности широкого плоского
листовидного самца – желобок, в котором
располагается шнуровидная самка. Присоски
выражены плохо, т.к. паразитирует в венах без
фиксации.
Промежуточные хозяева – пресноводные
моллюски разных видов, в теле которых
развиваются личиночные стадии: мирацидий,
спороцисты I и IIого порядка, церкарии.
Церкарии покидают тело моллюска и активно
внедряются в окончательного хозяина через
покровы (одежда не является препятствием). При
массовом внедрении церкариев возникают
церкариозы (покраснение, зуд, отёчность, сыпь
кожи, в тяжелых случаях пневмония).
Яйца снабжены шипиками, через которые
выделяются ферменты, растворяющие ткани
хозяина для выхода в полости, сообщающиеся с
внешней средой.
Длина самца 1,5, самки 2,0 см. Поверхность
тела мелкобугристая. Паразитирует в венах
мочевого пузыря, вызывает острые и хронические
циститы, полипоидные разрастания, камни,
предрасположенность к раку мочевого пузыря.
Возможно распространение яиц по кровеносным
сосудам в мозг и легкие.
При диагностике обнаруживаются яйца в моче.
Встречается в Африке, Индии. В эндемических
очагах 25% зараженного населения.
Шистосома Мэнсона
Schistosoma mansoni
Шистосома
японская
Schistosoma
japonicum
Возбудитель кишечного шистосомоза
паразитирует в венах толстого кишечника, в
воротной вене. Вызывает колит, поллиноз толстой
кишки, диспепсические явления, венозный застой
и цирроз печени, асцит.
Окончательные хозяева: человек, обезьяны,
собаки, грызуны.
Распространение: Египет, Мадагаскар,
Экваториальная Африка, Бразилия, Венесуэла,
Южная Америка, Юго-Западная Африка.
Диагностика: яйца в фекалиях.
Возбудитель японского шистосомоза.
Поверхность тела гладкая без шипиков.
Окончательные хозяева: человек, обезьяны,
грызуны, собаки, копытные и др. домашние и
дикие плотоядные животные. Паразитирует в
венах кишечника, но известны случаи заноса яиц в
головной мозг, легкие, спинной мозг, глаза.
Распространение природно-очаговое
заболевание в странах Дальнего Востока: Япония,
Китай, Таиланд, Тайвань, Филлипины.
Диагностика: яйца в фекалиях.
Сосальщикик с двумя промежуточными
хозяевами
Второй промежуточный хозяин замыкает
жизненный цикл, облегчает заражение
окончательного хозяина, накапливает в теле
метацеркарии. Второй промежуточный, как
правило, используется в пищу окончательным.
Кошачий сосальщик
Opisthorhis felineus
Длина тела 10 13 мм. Два крупных семенника в
заднем конце тела. Паразитирует в желчных
протоках, желчном пузыре, протоках
поджелудочной железы. Окончательные хозяева:
человек, кошка, собаки, лисицы, норки, ондатры.
Первый промежуточный хозяин пресноводный
моллюск-битиния (заглатывает яйца). Второй –
рыбы семейства карповых: линь, лещ, язь,
плотва, уклейка. Церкарии внедряются в рыбу
через отверстие в боковой линии или
заглатываются.
Человек заражается описторхозом, употребляя
в пищу термически необработанную рыбу.
Длительное паразитирование вызывает
злокачественные новообразования в печени и
поджелудочной железе.
Диагностика: обнаружение яиц в фекалиях и
марит в содержимом 12-ти перстной кишки.
Заболевание эндемичное: Западная Сибирь,
бассейн рек Дона, Днепра, Днестра, Немана.
Природные очаги в Казахстане.
Клонорх
Clonorhis sinensis
Легочный сосальщик
Paragonimus
westermani
Длина тела 25 мм. Семенники ветвистые в
заднем отделе туловища. Возбудитель клонорхоза.
Распространен в Приморском и Хабаровском
краях. Локализуется у окончательного хозяина там
же, где кошачий. Второй промежуточный хозяин:
карповые, сельдевые и бычковые рыбы.
Окончательный хозяин человек и рыбоядные
млекопитающие.
Юго-Восточная Азия, Китай, Корея, Лаос,
Таиланд.
Возбудитель параганимоза. Форма тела
округлая, напоминает зернышко апельсина, длина
12 мм. Паразитирует в легких, покрывается
капсулой, но может попадать в головной мозг
(менингит, энцефалит, атрофия зрительного
нерва), очаговые пневмонии, пневмосклероз,
абсцессы, токсико-аллергические реакции,
размягчение мозга.
Первый промежуточный хозяин –
пресноводные брюхоногие моллюски, второй –
ракообразные.
Окончательный хозяин: человек, кошки, свиньи,
крысы, собаки.
Личинки совершают сложную миграцию из
кишечника человека в брюшную полость,
диафрагму, плевру, в легкие.
Диагностика обнаружение яиц в фекалиях и
мокроте.
Распространение по всему тропическому поясу
в Китае. Японии, Корее, на Дальнем Востоке, в
Приамурье.
Ланцетовидный
сосальщик
Dicrocoelium
lanceatum
Сосальщик
поджелудочной
железы
Eurythrema
pancreaticum
Metagonimus
yokogawai
Возбудитель дикроцелиоза. Похож по форме и
размерам тела на кошачьего, но крупные
семенники расположены в передней части тела.
Распространен повсеместно. Жизненный цикл
только на суше.
Первый промежуточный хозяин – наземный
брюхоногий моллюск из рода улиток Helicell или
Zebrina, второй – муравей.
Заражение человека случайное при
проглатывании муравья.
Окончательные хозяева травоядные животные –
крупный и мелкий рогатый скот. Требует лечения
и проведения профилактических работ.
Диагностика: обнаружение яиц в фекалиях,
марит в содержимом 12-ти перстной кишки.
Возбудитель эритрематоза. Тело расширено,
длиной 15 мм. Крупные присоски. Паразитирует в
протоках поджелудочной железы, вызывает
панкреатит. Первый промежуточный хозяин –
наземный моллюск Bradybaena, второй –
луговой кузнечик.
Заражение человека происходит при
употреблении термически не обработанных
кузнечиков.
Диагоностика: обнаружение яиц в фекалиях,
марит в содержимом 12-ти перстной кишки.
Возбудитель метагонимоза. Очень мелкий
сосальщик, 1- 1,5 мм, с телом покрытым
шипиками. Брюшная присоска сдвинута вправо.
Паразитирует в тонком кишечнике, вызывает
диспепсические расстройства, поносы. Первый
промежуточный хозяин – пресноводный
моллюск, второй – рыба из семейства карповых и
лососевых. Заражение с термически не
обработанной рыбой.
Диагностика: обнаружение яиц в фекалиях.
Лекция № 27
Тема: Медицинская арахноэнтомология
Классификация и
характерные
особенности типа
членистоногие
Арахноэнтомология.
Паукообразные,
характерные особенности
Медицинское значение
паукообразных
Надотряд клещи
Отряд паразитоформные
клещи
Иксодовые клещи
Наиболее распространенная группа животных,
включает 3 основных класса, каждый их
которых имеет медицинское значение.
Основные характерные особенности:
Сегментарное строение тела, разделенного на
три отдела – голова, грудь, брюшко; хитиновый
покров; членистые конечности,
дифференцированные по строению и
выполняемым функциям
Изучает паукообразных и насекомых.
Медицинская арахноэнтомология – их
медицинское значение.
Имеют различное расчленение тела, 4 пары
ходильных ног, 2 пары ротовых органов,
отсутствие усиков, воздушное дыхание –
легочные мешки и трахеи. Могут быть
паразитами человека – переносчиками и
возбудителями заболеваний (клещи);
ядовитыми (скорпионы и др.). Домашние клещи
вызывают аллергию и связанные с ней
заболевания.
Имеют несегментированное тело, ротовые
органы образуют ротовой аппарат (хелицеры) и
являются органами чувств (педипальпы),
развитие с метаморфозом: яйцо – личинка –
нимфа – имаго, у паразитических клещей в
цикле развития – от одного до трех хозяев.
Имеют основные характерные особенности
паразитов – дегенерация (слитые членики и
отделы, плохо развитая нервная система и
органы чувств,), сложные циклы развития со
сменой хозяев. Ротовые органы приспособлены
для сосания и прикрепления к телу хозяина.
Характерные особенности: выступающий
ротовой аппарат, хелицеры и гипостом
образуют хоботок, приспособления для
удержания на теле хозяина при сосании.
Характерна трансовариальная передача
возбудителей заболеваний в течение многих
поколений. Передача возбудителей зависит от
времени с момента присасывания клеща –
периодические отжимания форменных
Биологический прогресс
клещей
Аргазовые клещи
Отряд акариформные
клещи
Домашние клещи
Класс насекомые,
характерные особенности
Медицинское значение
элементов крови и заброс в кровь хозяина
плазмы с возбудителем. Возможно заражение
при раздавливании клещей и другими
способами. Важнейшие представители –
таежный и собачий клещи, переносчики разных
форм энцефалита, боррелиозов и др.
Резкое увеличение численности и,
соответтвенно, медицинского значения, связано
в основном с измененим климата,
заброшенными, некультивируемыми
сельхозугодьями, отсутствием должного
санитарного контроля и обработки зараженных
территорий акарицидными препаратами
Отсутствует щиток на спинной стороне,
ротовой аппарат на брюшной стороне, не
выступает, возможно многократное питание на
разных хозяевах, большая продолжительность
жизни. Представители: поселковый, переносчик
возвратного тифа.
Представители – краснотелковые клещи
(паразитируют личинки, имаго – в почве),
чесоточный зудень, железница угревая.
Являются возбудителями (чесотка и др.) и
переносчиками (риккетсиозы) заболеваний
человека
Не являются паразитами – ротовой аппарат
грызущего типа. Питание слущивающимся
эпителием, шерстью и др. Имеются группы
хищных клещей, поддерживающие
экологическое равновесие в этой группе
клещей. Токсичные продукты вызывают
аллергию, астму. Важность мер профилактики.
Разделенные голова, грудь, брюшко; 3 пары
ходильных ног; 1 пара усиков; 2 (1 у
двукрылых) пары крыльев, трахейное дыхание;
непрямое развитие с полным или неполным
метаморфозом.
Могут быть паразитами человека
(кровососущие насекомые, личиночные
паразиты). Переносчики заболеваний –
специфически при паразитировании
(трансмиссивные переносчики, инокулятивный
и контаминативный способы – трипаносома
африканская и американская, переносчики
сонной болезни и болезни Чагаса),
механические (мухи, тараканы – кишечные
инфекции). Возбудители заболеваний – миазы
(личиночные паразиты, вольфартова муха),
педикулез. Ядовитые (пчелы, шершни и др.), в
зависимости от индивидуальной
чувствительности к яду эффект существенно
различается. Положительное медицинское
значение имеют продукты пчеловодства (мед,
маточкино молочко и др.).
ЛЕКЦИЯ № 28.
Тема: Биосфера. Изменения в биосфере, вызванные человеком.
Понятие
«биосфера»
Введено австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г.,
который определил её как тонкую пленку жизни на
земной поверхности, в значительной степени
определяющую «лик Земли».
Под биосферой он понимал совокупность всех живых
организмов планеты.
Учение о биосфере
В. И. Вернадского
Целостное учение о биосфере создано В. И.
Вернадским и изложено в труде «Биосфера» 1926 г.
Биосфера по В. И. Вернадскому – совокупность живых
организмов и среды обитания, которая постоянно
подвергается их воздействию.
Типы веществ в
биосфере по В. И.
Вернадскому
- живое вещество
- биогенное – созданное или переработанное
организмами: нефть, уголь, торф, сланцы, битум,
известняк, доломит
- косное – без участия живых организмов: лава, песок
- биокосное (почва) – продукт совместного действия
живых организмов, неорганических веществ и
климатических факторов
- вещество космического происхождения
- радиоактивное вещество
- рассеянные атомы
Особенности
биосферы как
особой оболочки
Земли
- значительное количество воды
- поступление энергии Солнца
- поверхности раздела между атмосферой, литосферой
и гидросферой
Планетарная роль
живого вещества
Все живые организмы планеты по В. И. Вернадскому
представляют единое и целое живое вещество,
обладающее огромной геологической активностью.
Современное состояние биосферы – результат
деятельности живых организмов.
Оно распределено в биосфере неравномерно, образует
тонкую плёнку – биофильм – биокакамемму на
поверхностях раздела:
а) гидросферы и атмосферы
б) атмосферы и литосферы
в) литосферы и гидросферы
Функции живого
вещества в
биосфере
1. Энергетическая – трансформация солнечной
энергии в энергию химических связей,
аккумуляция её в виде запасов горючих веществ
2. Ускорение окислительно-восстановительных
процессов (ферменты)
3. Средообразующая – создает условия для
существования разных организмов,
восстанавливает значения экологических
факторов, благоприятные для жизнедеятельности
разных популяций и видов
4. Транспортная – перемещение биогенных
элементов по горизонтали (миграции, перелеты)
и по вертикали (рыбоядные птицы и
млекопитающие)
5. Деструктивная - разложение, минерализация
органических остатков
6. Концентрационная (биологическое накопление) –
накапливают вещества, рассеянные в природе.
Благодаря этой функции образуются мощные
отложения известняков, доломитов, кремнезема
7. Фильтрационная – чистота морских вод –
результат деятельности организмовбиофильтраторов
8. Осуществляет биогенный круговорот элементов
9. Поддерживает неравновесное состояние в
природе (разницу потенциалов, осмотического
давление, концентрации веществ, температур,
перемещение против силы тяжести и градиента
концентрации)
10.Поддерживает стабильность биосферы благодаря
существованию в разных формах
Структура
биосферы
I.
Горизонтальная (для суши)
Биогеофизическое царство  биогеографические
области (биорбисы): материковый блок, его крупные
части  природные пояса – биозоны (чеверный,
тропический, субтропический)  биомы (тайга,
саванна, джунгли, пустыни)  индивидуальные
ландшафты – биолокусы (особенности рельефа,
климата)  биогеоцентрические комплексы
(несколько биогеоценозов, объединенных потоками
веществ и энергии)  биогеоценоз – элементарная
экосистема с наименьшим круговоротом веществ на
однородной территории
II.
Вертикальная структура
Эубиосфера включает:
1. Гидробиосферу
а) фотосферу до 200 м глубины – энергия
света
б) дисфотосферу до 6000м – слой слабого
освещения
в) афотосферу свыше 6000м – свет отсутствует
2. Аэробиосферу
а) тропосферу – 50-300 м над поверхностью
Земли – наиболее продуктивная часть –
фитосфера
б) альтобиосферу – 9-17 км
в) парабиосферу – низкая температура,
космическое излучение
г) апобиосферу – слой без жизни (споры)
д) артебиосферу – освоенную человеком
3. Геобиосферу
а) террабиосферу – сфера наземных экосистем
совпадает с тропо- и альтобиосферой, эоловая
зона – экосистемы высокогорий
б) пезосферу – почва с ее обитателями
в) литосферу
 Гипотеррабиосфера – слой
интенсивного выветривания до 1 км в
высоту, нижняя граница – под почвой
 Теллуробиосфера – подземные пещеры,
водоемы с обитателями
 Гипобиосфера – область спор
 Метабиосфера - без жизни
Биогеохимические
циклы биосферы
Химические элементы, попавшие в живое вещество,
длительное время совершают миграцию в его пределах,
т.е. осуществляют биотический круговорот. Он имеет
вид кольца, направленного от автотрофов к
гетеротрофам и обратно.
В биогеохимическом круговороте выделяют 3 блока:
1. Обменный фонд с быстрой миграцией атомов –
живые организмы и мертвый органический
детрит
2. резервный фонд с медленной миграцией
элементов – доступные вещества гидросферы и
атмосферы
3. осадочный цикл – выход из круговорота немного
в литосферу (возврат в геохимические процессы
или деятельность человека)
В биосфере 8-9 уровней относительно самостоятельных
круговоротов: глобальные, региональные, местные.
Они частично пересекаются.
Современное
состояние
биосферы
Связано с огромной антропогенной нагрузкой и
увеличением численности людей:
 снижение продуктивности, уменьшение общей
биомассы
 снижение видового разнообразия и устойчивости
 возрастание однородности – гомогенизации
экосистем, повышение их энтропии
 снижение степени замкнутости
биогеохимических циклов
 ускорение круговорота веществ
 измельчение «средней» особи живого (крупные
животные и растения – раритеты)
 экологическое дублирование – исчезающий вид
заменяется другим, более мелким и
низкоорганизованным.
Заполнение экологических ниш паразитарными,
комменсальными формами
 разрушение природных экосистем
 накопление отходов – «кризис редуцентов»
Невозможность утилизации и разложения
полимеров
 загрязнение почвы, воды, воздуха продуктамизагрязнителями
 истощение всех природных ресурсов
Эволюция
биосферы
Началась с разделения неживого и живого веществ, с
формирования первых «биотоп – биоценозов».
Изначальные экосистемы хелиотропы – консументы –
редуценты давали избыток биогенов, накапливающихся
в первичном бульоне.
Автотрофы (фотосинтетики) увеличили приток энергии
в экосистемы, в результате количество продукции
превысило возможность редуцентов – накопление
ископаемых горючих веществ.
В меловом периоде сложился современный тип
биогеохимического круговорота: продуцентыконсументы-редуценты с управляющим звеном
консументов.
Он первоначально существовал в водной среде, а затем
распался на 2 подцикла: в пределах воды и суши. Затем
на более мелкие круговороты до биогеоценотических.
Ноосфера – сфера
разума
Понятие введено французским философом Э. Леруа в
1927 г. Он назвал ноосферой оболочку Земли,
включающую человека и все атрибуты его
деятельности.
Т. де Шарден понимал под ноосферой духовную
оболочку Земли, находящуюся над биосферой.
В. И. Вернадский рассматривал ее как новый этап
развития биосферы, в которой человек является самой
мощной геологической силой.
«Человеческая мысль» - не функция одного организма,
а всей биосферы.
Вернадский предполагал коэволюцию человека и среды
его обитания, возлагая надежды на развитие «разума
человечества».