Un organism animal se dezvoltă pentru un anumit timp în corpul mamei sau în ou. Prin urmare, putem observa dezvoltarea animalelor doar din momentul nașterii lor. Vițeii sau mânjii se nasc văzători, acoperiți cu blană, iar la câteva ore după naștere pot merge independent. Sunt foarte drăguți și arată exact ca părinții lor. (Fig. 45). Animalele se hrănesc cu laptele mamei pentru o perioadă de timp, după care încep să consume singure alimente. Odată cu vârsta, corpul lor devine mai mare, dar vor deveni adulți (maturi) abia după câțiva ani.
Un pui care tocmai a ieșit dintr-un ou este acoperit cu puf și în câteva ore începe să alerge și să se hrănească singur. El va deveni adult într-un an.
Se numește dezvoltarea în care un organism nou-născut seamănă cu un animal adult direct .
În caz contrar, se dezvoltă fluturi, gândaci sau broaște. Oul eclozează creatură vie, complet diferiti de parintii lor. Din momentul nașterii și până la apariția semnelor unui animal adult, apar transformări complexe. Să ne uităm la asta folosind exemplul fluturelui alb de varză, care este destul de comun în Ucraina. (Fig. 46).
În primul rând, femela adultă depune ouă pe plante. Fiecare ou eclozează într-o larvă numită omizi . Ea mănâncă activ frunze de plante, în special iubește frunzele de varză și le poate mânca complet, lăsând doar venele. Omida crește rapid, crescând în dimensiune, așa că trebuie să naparească de mai multe ori - să-și renunțe la acoperirea prea strânsă. Timpul trece și omida lacomă nu se mai hrănește și rămâne nemișcată păpuşă . La prima vedere, pupa pare fără viață. De fapt, în interiorul acestuia au loc schimbări, care culminează cu formarea unui fluture adult. După ce pupa se deschide, fluturele își întinde aripile, care se usucă repede, și zboară spre cer. Fluturele adult se hrănește cu nectarul florilor, promovând astfel polenizarea încrucișată a plantelor.
Atât omida, cât și pupa nu seamănă deloc cu un fluture. Această dezvoltare a animalelor se numește indirect . Material de pe site
La broaște, dezvoltarea indirectă începe cu apariția unui mormoloc din ou ( orez. 17). De asemenea, nu arată ca un animal adult. Mormolocul respiră prin branhii și trăiește numai în apă. La început, nu are deloc membre, dar are o coadă, cu ajutorul căreia se mișcă. În timp, apar membrele posterioare, apoi membrele anterioare cresc. Coada se scurtează și dispare complet în momentul în care animalul ajunge pe uscat. În loc de branhii, se formează plămânii, pe care animalul îi folosește pentru a respira pe uscat.
Creșterea și dezvoltarea sunt caracteristice numai ființelor vii. Acest lucru îi deosebește de natura neînsuflețită.
1. Dezvoltare directă- dezvoltare în care organismul în curs de dezvoltare este identic ca structură cu organismul adult, dar este de dimensiuni mai mici și nu are maturitate sexuală. Dezvoltare în continuare asociată cu creșterea dimensiunii și dobândirea maturității sexuale. De exemplu: dezvoltarea reptilelor, păsărilor, mamiferelor.
2. Dezvoltare indirectă(dezvoltare larvară, dezvoltare cu metamorfoză) - organismul în curs de dezvoltare diferă ca structură de organismul adult, este de obicei mai simplu ca structură, poate avea organe specifice, un astfel de embrion se numește larvă. Larva se hrănește, crește și, în timp, organele larvare sunt înlocuite cu organe caracteristice organismului adult (imago). De exemplu: dezvoltarea unei broaște, a unor insecte, a diverși viermi. Dezvoltare postembrionarăînsoţită de creştere.
Biletul numărul 26. Natura biosocială a omului ca o reflectare a ierarhiei determinate evolutiv a naturii vii. Semnificația moștenirii biologice umane în conditii moderne viaţă.
Pe planetă, printre alte creaturi, oamenii au un loc unic, care se datorează dobândirii lor în procesul de antropogenizare a unei calități deosebite - o esență socială. Aceasta înseamnă că nu mai sunt mecanismele biologice, ci în primul rând structura socială, inteligența, producția și forța de muncă care asigură supraviețuirea, așezarea la nivel mondial și chiar cosmic și bunăstarea umanității. Socialitatea, însă, nu pune în contrast oamenii cu restul naturii vii. Persoana rămâne inclusă în sistem lumea organică. Această lume s-a conturat și s-a dezvoltat în cea mai mare parte a istoriei planetei, indiferent de factorul uman de altfel, la un anumit stadiu al dezvoltării ei a dat naștere acestui factor; Umanitatea constituie o componentă unică, dar integrală a biosferei. Proeminentul patolog rus I.V Davydovsky a scris că naturalețea și legalitatea bolilor provin din proprietățile de bază ale vieții, și anume din cele universale și cea mai importantă proprietate organisme - se adaptează la condițiile de mediu în schimbare. În opinia sa, completitudinea unei astfel de adaptări este integralitatea sănătății.
Biletul nr. 27 Gametogeneza sau dezvoltarea preembrionară este procesul de maturare a celulelor germinale sau gameților. Deoarece în timpul gametogenezei specializarea ovulelor și spermatozoizilor are loc în direcții diferite, de obicei se disting oogeneza și respectiv spermatogeneza. Gametogeneza este prezentă în mod natural în ciclu de viață o serie de protozoare, alge, ciuperci, spori și gimnosperme, precum și animale multicelulare. În unele grupuri, gameții sunt reduse secundar (marsupial și bazidiomicete, plante cu flori). Procesele de gametogeneză au fost studiate în cele mai multe detalii la animalele multicelulare.
Gametogeneza
(de la gamet și greacă geneza - origine), procesul de dezvoltare și formare a celulelor germinale - gameți. G. gameții masculini (spermatozoizi, spermatozoizi) se numesc spermatogeneză, gameții feminini (ouă) - oogeneză. La animale și plante, metabolismul are loc diferit, în funcție de locul meiozei în ciclul de viață al acestor organisme.
La animalele multicelulare, reproducerea are loc în organe speciale - gonade sau gonade (ovare, testicule și gonade hermafrodite) și constă din trei etape principale: 1) reproducerea celulelor germinale primare - gametogonia (spermatogonie și oogonie) printr-o serie de mitoze succesive, 2) creșterea și maturarea acestor celule se numesc acum gametocite (spermatocite și ovocite), care, ca și gametogonium, au un set complet (în mare parte diploid) de cromozomi. În acest moment, are loc principalul eveniment de germinare la animale — diviziunea gametocitelor prin meioză, ducând la reducerea (înjumătățirea) a numărului de cromozomi din aceste celule și transformarea lor în celule haploide (vezi Haploide) — spermatide și ootide; 3) formarea spermatozoizilor (sau spermatozoizilor) și a ovulelor; în acest caz, ouăle sunt îmbrăcate cu o serie de membrane germinale, iar spermatozoizii dobândesc flageli care le asigură mobilitatea. La femelele din multe specii de animale, meioza și formarea ouălor sunt finalizate după ce spermatozoizii au pătruns în citoplasma ovocitului, dar înainte de fuziunea nucleelor spermatozoizilor și a oului.
La plante, metabolismul este separat de meioză și începe în celulele haploide - în spori (în plante superioare- microspori și megaspori). Din spori se dezvoltă generația sexuală a plantei - un gametofit haploid, în organele genitale ale cărui - gametangie (masculin - anteridii, femele - arhegonie) prin mitoză, apar Gimnosperme și angiosperme, în care spermatogeneza are loc direct în microsporii germinați. - celula polenică. În toate plantele cu spori inferiori și superiori, G. în anteridii este diviziunea celulară repetată, în urma căreia formarea număr mare spermatozoizi mobili mici. G. în arhegonie - formarea unui, două sau mai multe ouă. La gimnosperme și angiosperme, reproducerea masculină constă în divizarea (prin mitoză) a nucleului celulei polenului în generativ și vegetativ și în divizarea ulterioară (tot prin mitoză) a nucleului generator în două celule de spermatozoizi. Această diviziune are loc în tubul de polen în germinare. Germinarea feminină în angiosperme este separarea unei celule ou prin mitoză într-un sac embrionar cu 8 nuclee. Principala diferență dintre ginecologia la animale și plante: la animale combină transformarea celulelor din diploid în haploid și formarea gameților haploizi; la plante, germinația se reduce la formarea gameților din celulele haploide.
Gameții (din grecescul ?????? - soție, ??????? - soț) sunt celule de reproducere care au un set haploid (unic) de cromozomi și participă la reproducerea gametică, în special sexuală. Când doi gameți fuzionează în timpul procesului sexual, se formează un zigot, care se dezvoltă într-un individ (sau un grup de indivizi) cu caracteristicile ereditare ale ambelor organisme parentale care au produs gameții.
La unele specii, este, de asemenea, posibil ca un singur gamet (ou nefertilizat) să se dezvolte în organism - partenogeneză.
Morfologia gameților și tipurile de gametogamie
Morfologia gameților diverse tipuri este destul de divers, în timp ce gameții produși pot diferi în setul de cromozomi (dacă specia este heterogametică), dimensiune și mobilitate (capacitatea de a se mișca independent), în timp ce dimorfismul gametic la diferite specii variază mult - de la absența dimorfismului sub formă de izogamie până la manifestările sale extreme sub formă de oogamie.
Izogamie
Dacă gameții care fuzionează nu diferă morfologic unul de celălalt ca mărime, structură și compoziție cromozomală, atunci aceștia se numesc izogameți sau gameți asexuați. Astfel de gameți sunt mobili, pot purta flageli sau pot fi ameboizi. Izogamia este tipică pentru multe alge.
Anizogamie (heterogamie)
Gameții capabili de fuziune variază în mărime, microgameții mobili poartă flageli, macrogameții pot fi fie mobili (multe alge), fie imobili (macrogameții multor protiști nu au flageli).
Gameții unei specii biologice capabili de fuziune diferă brusc în mărime și mobilitate în două tipuri: gameți masculini mici și mobili - spermatozoizi - și gameți feminini mari imobili - ouă. Diferența de mărime a gameților se datorează faptului că ouăle conțin o cantitate suficientă de nutrienți pentru a asigura primele diviziuni ale zigotului în timpul dezvoltării sale în embrion.
Gameții masculini - spermatozoizi - ai animalelor și a multor plante sunt mobili și poartă de obicei unul sau mai mulți flageli, cu excepția gameților masculini ai plantelor cu semințe - spermatozoizii - lipsiți de flageli, care sunt livrați în ou în timpul germinării tubului polenic, precum și ca spermatozoizi fără flageli (spermatozoizi) de nematozi și artropode.
Deși spermatozoizii poartă mitocondrii, în oogamie numai ADN-ul nuclear este transmis de la gametul masculin la zigot ADN-ul mitocondrial (și în cazul plantelor, ADN-ul plastidului) este de obicei moștenit de zigot numai din ou.
Biletul nr. 28. Moștenirea neconvențională (amprenta genomică, disomie uniparentală, expansiunea repetărilor trinucleotidelor, moștenirea mitocondrială).
EXTENSIUNEA FRAGMENTELOR DE TRINUCLEOtide este o afecțiune patologică: o variantă a unei mutații genetice caracterizată prin apariția repetăților trinucleotidelor „fără sens” în ADN, ceea ce poate duce la dezorganizarea funcționării ADN-ului sau la sinteza unei proteine patologice care se acumulează în celule, ceea ce duce la moartea celulei. Ea stă la baza unui număr de boli (boala Huntington, boala Kennedy, degenerescenta spinocerebeloasă etc.), a căror severitate depinde de numărul de repetări trinucleotide. Caracteristica generală acest grup de boli - un debut mai devreme și o creștere a severității manifestărilor lor clinice de la o generație la alta, ceea ce reflectă de obicei o creștere a numărului de repetări trinucleotide (fenomen de anticipare). ÎN în ultima vreme Există un alt tip de moștenire - mitocondriale. Mitocondriile sunt transferate cu citoplasma ouălor. Spermatozoizii nu au mitocondrii, deoarece citoplasma este eliminată în timpul maturizării celulelor germinale masculine. Un ou conține aproximativ 25.000 de mitocondrii. Fiecare mitocondrie conține un cromozom inel. Mutații genetice găsit în ADN-ul mitocondrial în atrofia nervului optic Leberaf, miopatiile mitocondriale și oftalmoplegia progresivă. Bolile cauzate de acest tip de ereditate se transmit în mod egal de la mamă la fiice și fii. Tații bolnavi nu transmit boala nici fiicelor, nici fiilor.
Imprimarea genomică este un proces epigenetic în care expresia anumitor gene are loc în funcție de părintele din care provine alela genei. Acesta este un proces neereditabil care nu este supus moștenirii mendeliane. Amprentarea genelor determină exprimarea alelelor genetice derivate de la mamă în cazul genelor H19 sau CDKN1C și de la tată în cazul genei IGF2. Amprentarea unor gene în genom a fost demonstrată pentru insecte, mamifere și plante cu flori.
Amprentarea genelor are loc prin procesul de metilare a ADN-ului. Dacă din anumite motive imprimarea nu funcționează, poate duce la tulburări genetice(de ex. sindromul Prader-Willi).
Disomia uniparentală, adică moștenirea ambelor copii ale unui întreg cromozom sau ale unei părți din acesta de la un părinte (în absența materialului genetic corespunzător de la celălalt părinte), este o excepție de la principiile mendeliane ale moștenirii. Este rar și provoacă, de exemplu, sindromul Prader-Willi și sindromul Angelman.
Rolul disomiei în patologie este în mare măsură agravat de imprimarea genomică, ceea ce duce la exprimarea inegală a copiilor materne și paterne ale genei.
Un posibil mecanism de disomie este eliminarea unui cromozom suplimentar la un făt cu trisomie în stadiile incipiente ale embriogenezei. Boala se manifestă atunci când un cromozom suplimentar care provine dintr-un gamet normal este eliminat.
Disomia uniparentală a fost descrisă în fibroza chistică, unde ambele alele mutante sunt moștenite de la același părinte. În astfel de cazuri, disomia imită moștenirea autosomal recesivă.
La 20-30% dintre pacienții cu sindrom Prader-Willi, care au un cariotip normal conform studiilor citogenetice, disomia cromozomului matern 15 este detectată prin metode biologice moleculare. Cromozomul 15 patern este absent la astfel de pacienți.
Se crede că disomia uniparentală este cauza întârzierii creșterii intrauterine, retardului mental și microcefaliei. Aceste ipoteze nu au fost încă confirmate de studiile biologice moleculare.
Biletul nr 29 SM. nr. 2
Biletul nr. 30
Fenotip - (din cuvântul grecesc phainotip - dezvălui, dezvălui) un set de caracteristici inerente unui individ într-un anumit stadiu de dezvoltare. Fenotipul se formează pe baza genotipului, mediat de o serie de factori de mediu. La organismele diploide, genele dominante apar în fenotip.
Fenotipul este un set de caracteristici externe și interne ale unui organism dobândite ca urmare a ontogenezei (dezvoltarea individuală)
În ciuda definiției sale aparent stricte, conceptul de fenotip are unele incertitudini. În primul rând, majoritatea moleculelor și structurilor codificate de materialul genetic nu sunt vizibile în aspectul extern al organismului, deși fac parte din fenotip. De exemplu, acesta este exact cazul grupelor de sânge umane. Prin urmare, definiția extinsă a fenotipului ar trebui să includă caracteristici care pot fi detectate prin proceduri tehnice, medicale sau de diagnostic. O extensie suplimentară, mai radicală, poate include comportamentul învățat sau chiar influența organismului asupra mediuși alte organisme. De exemplu, conform lui Richard Dawkins, diga unui castor, la fel ca dinții săi incisivi, poate fi considerat un fenotip al genelor castorului.
Fenotipul poate fi definit ca „realizarea” informațiilor genetice către factorii de mediu. Într-o primă aproximare, putem vorbi despre două caracteristici ale fenotipului: a) numărul de direcţii de îndepărtare caracterizează numărul de factori de mediu la care este sensibil fenotipul - dimensiunea fenotipului; b) „distanţa” de îndepărtare caracterizează gradul de sensibilitate a fenotipului la un factor de mediu dat. Împreună, aceste caracteristici determină bogăția și dezvoltarea fenotipului. Cu cât fenotipul este mai multidimensional și cu atât este mai sensibil, cu atât fenotipul este mai departe de genotip, cu atât este mai bogat. Dacă comparăm un virus, o bacterie, un ascaris, o broască și un om, atunci bogăția fenotipului din această serie crește.
Genomul - întregul set material ereditar cuprinse în setul haploid de cromozomi ai celulelor unui anumit tip de organism. Asigură formarea caracteristicilor de specie ale organismelor în timpul ontogenezei lor. Genotipul este un ansamblu de gene formate în timpul reproducerii sexuale în timpul procesului de fertilizare prin combinarea genomilor a două celule părinte, constituția genetică a unui organism, care este totalitatea tuturor înclinațiilor ereditare ale celulelor sale conținute în lor. set de cromozomi- cariotip. Fenotip - specii și proprietăți morfologice, fiziologice și biochimice individuale în întreaga dezvoltarea individuală. Rolul principal în formarea fenotipului este informații ereditare cuprinse în genotip. Împreună cu aceasta, rezultatul programului ereditar (în genotip) depinde de condițiile în care se desfășoară acest proces. În cazul heterozigozității, dezvoltarea acestei trăsături va depinde de interacțiunea genelor alelice. Dominanța este o interacțiune a genelor alelice în care manifestarea uneia dintre alele (A) nu depinde de prezența celeilalte (A’) în genotip. Această alelă este dominantă, a doua este recesivă (exemplu: grupa sanguină). Dominanță incompletă - fenotipul heterozigoților BB’ diferă de fenotipul homozigoților pentru ambele alele (BB, BB’B’) prin manifestarea intermediară a trăsăturii. Acest lucru se întâmplă pentru că o alela capabila sa formeze o trasatura normala se gaseste la heterozigoti in doza dubla de BB, iar la homozigoti BB'. Genotipurile diferă prin expresivitate (gradul de exprimare a trăsăturii). Exemplu: boli la om care se manifestă clinic la heterozigoți și se termină cu moartea la homozigoți. Codominanța - fiecare dintre alele își manifestă efectul, rezultând o versiune intermediară a trăsăturii (Grupa sanguină, alele care formează individual 2 și 3 grupe sanguine, împreună formează 4). Excluderea alelică este un tip de interacțiune a genelor alelice într-un genotip. De exemplu, inactivarea uneia dintre alelele de pe cromozomul X contribuie la faptul că diferite alele se manifestă fenotipic în diferite celule ale corpului, mozaic al cromozomului funcțional.
Biletul nr. 31. Homeostazia genetică și mecanismele de asigurare a acesteia la diferite niveluri de organizare a vieții.
HOMEOSTAZA genetică este capacitatea unei populații de a menține un echilibru dinamic al compoziției genetice, ceea ce asigură viabilitatea acesteia. Sistemele homeostatice au următoarele proprietăți:
Instabilitatea sistemului: testează cum se poate adapta cel mai bine. Luptă pentru echilibru: toate interne, structurale și organizare functionala sistemele ajută la menținerea echilibrului Imprevizibilitatea: efectul rezultat al unei anumite acțiuni poate fi adesea diferit de ceea ce era de așteptat.
Mecanisme de homeostazie: Feedback Când are loc o modificare a variabilelor, există două tipuri principale de feedback, sau feedback, la care sistemul răspunde: Feedback negativ, care este exprimat într-o reacție în care sistemul răspunde într-un mod care inversează direcția. a schimbarii. Deoarece feedback-ul servește la menținerea constantă a sistemului, permite menținerea homeostaziei. De exemplu, când concentrarea dioxid de carbon crește în corpul uman, un semnal vine la plămâni pentru a le crește activitatea și a expira mai mult dioxid de carbon. Termoregularea este un alt exemplu de feedback negativ. Când temperatura corpului crește (sau scade), termoreceptorii din piele și hipotalamus înregistrează schimbarea, declanșând un semnal de la creier. Acest semnal, la rândul său, provoacă un răspuns - o scădere a temperaturii (sau creșterea feedback-ului pozitiv, care se exprimă prin creșterea modificării variabilei). Are efect destabilizator și, prin urmare, nu duce la homeostazie. Feedback-ul pozitiv este mai puțin frecvent în sistemele naturale, dar are și utilizările sale. De exemplu, în nervi pragul potenţialul electric determină generarea unui potenţial de acţiune mult mai mare. Coagularea sângelui și evenimentele de naștere sunt alte exemple de feedback pozitiv. Sistemele robuste necesită combinații ale ambelor tipuri de feedback. În timp ce feedback-ul negativ permite revenirea la o stare homeostatică, feedback-ul pozitiv este folosit pentru a trece la o stare complet nouă (și poate mai puțin dorită) de homeostazie, o situație numită „metastabilitate”. Astfel de schimbări catastrofale pot apărea, de exemplu, cu o creștere a nutrienților în râurile cu apă limpede, ducând la o stare homeostatică de eutrofizare ridicată (creșterea excesivă a algelor din albia râului) și turbiditate.
Biletul nr. 32 Procesul sexual și evoluția formei sale, caracteristicile gameților. Medicament zigot. Sarcina de hemofilie
Biletul nr. 33 Transcriere și îmbinare alternativă
Biletul nr. 34, 47. Ritmuri biologice și factori de mediu. Cronobiologie și cronomedicină, conceptul de desincronizare.
Cronobiologie(din „Chrono”, „Chronos” - „timpul”) - un domeniu al științei care studiază fenomenele periodice (ciclice) care apar în organismele vii în timp și adaptarea lor la ritmurile solare și lunare. Aceste cicluri sunt numite ritmuri biologice (BR) Cercetarea cronobiologică include, dar nu se limitează la, lucrări în domeniile anatomiei comparate, fiziologiei, geneticii, biologiei moleculare și biologiei comportamentale a organismelor. Alte aspecte includ studiul dezvoltării, reproducerii, ecologiei și evoluției speciilor.
Descriere: Sincronizarea nivelului și duratei activității biologice cu factorii externi la organismele vii are loc în timpul multor procese biologice semnificative. Se întâmplă
· la animale (mâncare, dormit, împerechere, iernare, migrare, regenerare celulară etc.),
· la plante (miscarile frunzelor, fotosinteza etc.).
Cel mai important ritm din cronobiologie este ritmul circadian, ciclul de aproximativ 24 de ore al proceselor fiziologice la plante și animale. (Cuvântul „circadian” provine din latină - „circa” înseamnă „despre”, „aproximativ”, iar „dias” - „zi”, „zi”, adică „circadian” sau „circadian” înseamnă „circadian”) .
Există și alte cicluri importante:
· infradian, pe termen lung, cum ar fi ciclurile anuale de migrare sau reproducere întâlnite la unele animale sau ciclul menstrual uman.
ritmuri ultradiene, cicluri scurte, cum ar fi ciclul de somn REM de 90 de minute la om, ciclul nazal de 4 ore sau ciclul de producție de hormon de creștere de 3 ore.
Ritmurile periodice observate în mod obișnuit la animalele marine urmează deseori trecerea de (aproximativ) 12 ore de la maree înaltă la maree scăzută și înapoi. Cronomedicina este un domeniu al medicinei care folosește ideea de ritmuri biologice, care sunt studiate în cadrul cronobiologiei. Ritmurile biologice sunt manifestări ritmice ale structurii temporale a corpului, prin urmare cronomedicina nu se limitează doar la ritmurile biologice, ci încearcă să ia în considerare întreaga „structură temporală a corpului” ca un întreg Cronomedicina (ca și cronobiologia în sine) este o zonă tânără de cercetare interdisciplinară care este în curs de a deveni . În cronomedicină se folosesc metode de prelucrare matematică a seriilor de timp, care sunt folosite pentru a analiza manifestările ritmice ale proceselor fiziologice ale organismului. (dezvoltarea conceptelor teoretice) și matematică (elaborarea metodelor analiză matematică manifestări ritmice).Desincronoză (din latinescul de- - un prefix care înseamnă îndepărtare, iar greaca synchronos - simultan) - o schimbare a diferitelor funcții fiziologice și mentale ale corpului ca urmare a perturbării ritmurilor circadiene ale sistemelor sale funcționale. Cauzele D.: nepotrivirea ritmurilor funcționale ale corpului cu citirile senzorilor de timp externi, de exemplu, în timpul zborurilor transmeridionale, zboruri pe distanțe semnificative în direcția latitudinală; nepotrivire persistentă în faza ritmului somn-veghe (muncă în ture de seară și noapte); parțial sau absență completă aparate de timp obișnuite. Semne de D.: somn slab, pierderea poftei de mâncare, iritabilitate, scăderea performanței, apatie, letargie. Durata acestor tulburări este de la 1 la 14 zile.
Biletul numărul 35. Prevenirea boli ereditareşi boli cu predispoziţie ereditară. Diagnosticul prenatal, metodele și capacitățile sale.
Caracteristici limitate tratamentul bolilor ereditare și natura previzibilă a transmiterii genelor de la o generație la alta ne-au forțat să ne concentrăm pe prevenire, ca fiind cea mai fiabilă și mod eficient prevenirea acestor boli. Metodele preventive includ testarea genetică, consilierea genetică medicală și diagnosticul prenatal. Cea mai eficientă măsură pentru prevenirea bolilor ereditare este identificarea purtătorilor de mutații heterozigote, deoarece aceasta poate împiedica nașterea primului copil bolnav în familiile cu risc ridicat. Este posibil ca rudele pacientului să fie purtători heterozigoți de alele mutante, prin urmare, în cazurile în care acest lucru este posibil, ei sunt examinați mai întâi. Pentru bolile legate de sex, acest lucru se aplică rudelor de sex feminin - surorile, fiicele și mătușile probandului. Diagnosticul lor este deosebit de important, deoarece probabilitatea de a avea fii bolnavi în urmașii purtătorilor de mutații este foarte mare și nu depinde de genotipul soțului. În bolile autosomale recesive, jumătate dintre frații părinților și două treimi dintre frații sănătoși ai pacientului vor fi purtători heterozigoți ai mutației. Prin urmare, în acele familii în care identificarea moleculară a alelelor mutante este fundamental posibilă, este necesar să se examineze numărul maxim de rude ale probandului bolnav pentru a identifica purtătorii heterozigoți. Uneori, în familiile mari cu pedigree extins, este posibil să se urmărească moștenirea mutațiilor neidentificabile folosind metode indirecte de diagnostic molecular. Pentru bolile care sunt comune la anumite populații sau grupuri etnice și sunt cauzate de prezența uneia sau mai multor alele mutante predominante și ușor identificabile, este posibil să se efectueze screening total pentru purtarea heterozigotă a acestor mutații în rândul anumitor grupuri de populație, de exemplu, printre femeile însărcinate sau printre nou-născuți. Se crede că o astfel de screening este justificată din punct de vedere economic dacă procedura identifică alele care reprezintă cel puțin 90-95% din toate mutațiile unei anumite gene în populația studiată. Purtătorii de mutații identificați în timpul unor astfel de examinări constituie, de asemenea, un grup de risc, iar soții lor ar trebui ulterior testați în același mod. Cu toate acestea, chiar dacă mutația se găsește doar la unul dintre părinți, probabilitatea de a avea un copil afectat este puțin mai mare decât frecvența populației, dar, desigur, semnificativ mai mică de 25%. Valoarea exactă a acestui risc depinde de rata globală de mutație a genei corespunzătoare din populație. În astfel de familii (la cererea părinților), se poate face și diagnosticul prenatal și se poate urmări moștenirea alelei mutante. În absența acestei mutații la făt, prognosticul este considerat favorabil, indiferent de alele pe care copilul le primește de la al doilea soț.
Din punct de vedere preventiv, se recomandă împărțirea tuturor patologiilor ereditare în trei categorii:
1) mutații nou apărute (în primul rând aneuploidii și forme severe de mutații dominante);
2) moștenite de la generațiile anterioare (atât genetice, cât și cromozomiale);
3) boli cu predispoziție ereditară.
Există prevenirea primară a patologiilor ereditare și prevenirea secundară a patologiilor ereditare.
Prevenția primară se referă la măsurile care ar trebui să prevină conceperea sau nașterea unui copil bolnav.
Prevenirea mutațiilor nou apărute ar trebui redusă la reducerea ratei procesului de mutație. Acesta din urmă procedează intens.
Baza modernă pentru prevenirea patologiei ereditare este evoluția teoretică în domeniul geneticii umane și al medicinei, care au făcut posibilă înțelegerea:
1) natura moleculară a bolilor ereditare, mecanismele și procesele dezvoltării lor în perioada pre și postnatală;
2) modele de conservare a mutațiilor (și uneori de distribuție) în familii și populații;
3) procese de apariție și formare a mutațiilor în celulele germinale și somatice.
Diagnosticul prenatal- diagnosticul prenatal, in vederea depistarii patologiei in stadiul de dezvoltare intrauterina. Permite detectarea a peste 90% dintre fetușii cu sindrom Down (trisomie 21); trisomia 18 (cunoscut sub numele de sindrom Edwards) aproximativ 97%, mai mult de 40% din tulburările de dezvoltare cardiacă etc. Dacă fătul are o boală, părinții, cu ajutorul unui medic consultant, cântăresc cu atenție posibilitățile medicinei moderne și ale lor. în ceea ce priveşte reabilitarea copilului. Ca urmare familial ia o decizie cu privire la soarta copilului și decide dacă continuă sarcina sau întrerupe sarcina. Diagnosticul prenatal include, de asemenea, determinarea paternității în primele etape ale sarcinii, precum și determinarea sexului copilului.
Conceptul de dezvoltare postembrionară
După nașterea organismului, începe următoarea etapă a dezvoltării individuale. În biologie, se numește stadiul postembrionar sau postembrionar al ontogenezei (postembrioneză).
Definiția 1
Stadiul postembrionar de dezvoltare - Aceasta este perioada de dezvoltare a unui organism din momentul nașterii până la moartea acestuia.
Unii oameni de știință consideră postembriogeneza ca fiind perioada de la naștere până la debutul pubertății și capacitatea de a se reproduce. Dar multe organisme mor după stadiul de reproducere. Prin urmare, aceasta este mai mult o întrebare filozofică decât una științifică.
În etapa de post, corpul crește și se dezvoltă. Să ne amintim că creșterea este o creștere a dimensiunii corpului datorită metabolismului și diviziunii celulare, iar dezvoltarea este schimbările calitative în organism. Oamenii de știință disting două tipuri de postembriogeneză: directă și indirectă.
Dezvoltare postembrionară directă
Definiția 2
Tip direct de dezvoltare embrionară - acesta este un tip de dezvoltare individuală a organismelor în care individul născut ca întreg seamănă cu un adult („imago-like”).
Dezvoltarea directă are loc ca urmare a embrionării.
Definiția 3
Embrionizare - este un fenomen când perioada embrionară este prelungită datorită alimentației embrionului cu resursele corpului mamei sau cu nutrienții de rezervă ai oului.
Embrionizarea este comună reptilelor, peștilor, păsărilor și mamiferelor. Semnificație biologică Acest fenomen este că animalul apare (se naște sau eclozează) într-un stadiu superior de dezvoltare. Acest lucru îi crește capacitatea de a rezista factorilor de mediu. La mamiferele placentare, unele marsupiale, rechini și scorpioni, una dintre membranele embrionare fuzionează cu pereții părții extinse a oviductului (uterului) în așa fel încât nutrienții și oxigenul pătrund în embrion prin sângele mamei și produsele metabolice. sunt excretate. Procesul de naștere a unui astfel de embrion se numește naștere vie adevărată .
Definiția 4
Dacă embrionul se dezvoltă datorită substanțelor de rezervă ale oului în mijlocul corpului mamei și este eliberat de membranele oului în timp ce se află încă în pasajele reproductive ale femelei, atunci acest fenomen se numește ovoviviparitate .
Se observă la unele specii de șerpi, șopârle, pești de acvariu și gândaci de pământ.
Definiția 5
Dacă un embrion se dezvoltă într-un ou în afara corpului mamei și îl lasă în mediu, atunci acest fenomen se numește oviparitatea .
Este caracteristică majorității reptilelor, păsărilor, artropodelor, mamiferelor ovipare (ornitorincii, echidnei), etc. Dezvoltarea directă este caracteristică unor celenterate, viermi ciliați și oligoheți, crustacee, păianjeni, scorpioni, moluște, pești cartilaginosi, reptile și mamifere, păsări. .
Dezvoltare postembrionară indirectă
Definiția 6
Dezvoltare indirectă (metamorfoză) este un proces însoțit de modificări profunde ale structurii corpului, datorită cărora larva se transformă într-un adult (imago).
Procesele de metamorfoză au loc în mai multe etape succesive. La fiecare dintre aceste etape (faze), animalul are anumite trăsături caracteristice structura si functiile. Transformările pot fi complete sau incomplete (metamorfoză completă și incompletă).
Pentru insecte cu transformare completă În dezvoltare, se disting fazele de ou, larvă, pupă și imago (individ adult matur sexual). Aceștia sunt reprezentanți ai insectelor precum gândacii, fluturii, himenopterele și puricii. Faza pupală este de o importanță deosebită. În această etapă, apar schimbări radicale organele interne larvele și formarea țesuturilor și organelor unei insecte adulte.
La transformare incompletă Se disting fazele de ou, larvă asemănătoare adultului și adult. Metamorfoza incompletă este prezentă la ploșnițe, libelule, gândaci, ortoptere și păduchi.
Dezvoltarea indirectă este cunoscută la multe celenterate, plate, rotunde și anelide, majoritatea moluștelor echinoderme, peștilor osoși și amfibienilor.
Creștere și regenerare
În timpul dezvoltării postembrionare, organismele cresc. Acest proces, așa cum am menționat mai sus, are loc datorită schimbului de plastic. Este, de asemenea, caracteristic nivelului celular de organizare a viețuitoarelor. Creșterea celulară are loc în timpul interfazei.
Creșterea organismelor poate fi limitată sau nelimitată. Creștere limitată observat dacă un individ încetează să crească, atins orice dimensiune, dobândind capacitatea de a se reproduce. Este inerent tuturor organismelor unicelulare, artropode, păsări și mamifere.
În cazul în care creștere nelimitată are loc o creștere a dimensiunii și masei organismelor până la moartea lor. Acest fenomen este caracteristic pentru majoritatea plantelor superioare, algelor multicelulare, teniei și anelidelor, moluștelor, peștilor și reptilelor. În funcție de caracteristicile ontogenezei și de structura tegumentului corpului, creșterea nelimitată poate fi continuu si periodic. Creșterea organismelor vii depinde de caracteristicile eredității și este reglată la plante de fitohormoni, iar la animale de hormoni și neurohormoni.
Capacitatea de regenerare a organismului joacă un rol important în ontogeneză.
Definiția 7
Regenerare - aceasta este capacitatea organismului de a restabili corpul în părțile pierdute sau deteriorate ale corpului, precum și de a restabili întregul organism dintr-o anumită parte a acestuia.
Această proprietate este o calitate biologică generală și stă la baza proceselor de înmulțire vegetativă. Diferite grupuri de organisme vii au abilități diferite de a se regenera. Cu cât nivelul de organizare al organismelor este mai mare, cu atât capacitatea de regenerare este mai mică. La păsări și mamifere, această calitate este păstrată numai sub formă de vindecare a rănilor, fuziune osoasă și restaurare a anumitor celule și țesuturi.
În ontogeneza postembrionară se face distincția între perioada juvenilă și pubertală, precum și perioada bătrâneții, care se termină cu moartea.
Perioada juvenilă. Această perioadă (din lat. juvenilis- tânăr) este determinat de timpul de la nașterea organismului până la pubertate. Apare în moduri diferite și depinde de tipul de ontogeneză a organismelor. Această perioadă este caracterizată fie de dezvoltare directă, fie indirectă.
În cazul organismelor care se caracterizează prin dezvoltare directă (multe nevertebrate, pești, reptile, păsări, mamifere, oameni), cele eclozate din coji de ouă sau nou-născuți sunt asemănătoare formelor adulte, deosebindu-se de acestea din urmă doar prin dimensiuni mai mici, precum și ca subdezvoltarea organelor individuale și proporțiile corporale imperfecte (Fig. 30).
O trăsătură caracteristică a creșterii în perioada juvenilă a organismelor supuse dezvoltării directe este că există o creștere a numărului și dimensiunii celulelor, iar proporțiile corpului se modifică. Creșterea umană în diferite perioade ale ontogenezei sale este prezentată în Fig. 31. Creșterea diferitelor organe umane este neuniformă. De exemplu, creșterea capului se termină în copilărie, picioarele ating dimensiunea proporțională cu aproximativ 10 ani. Organele genitale externe cresc foarte repede între 12 și 14 ani. Se face o distincție între creșterea definită și nedefinită. O anumită creștere este caracteristică organismelor care încetează să crească la o anumită vârstă,
de exemplu insecte, mamifere, oameni. Creșterea nedefinită este caracteristică organismelor care cresc pe tot parcursul vieții lor, de exemplu, moluște, pești, amfibieni, reptile și multe specii de plante.
Orez. 30. Dezvoltarea directă și indirectă a organismelor din diferite specii
În cazul dezvoltării indirecte, organismele suferă transformări numite metamorfoze (din lat. metamorfoza - transformare).
Orez. 31. Creșterea și dezvoltarea în diferite perioade ale ontogenezei umane
Ele reprezintă modificări ale organismelor în timpul dezvoltării. Metamorfozele se găsesc pe scară largă la celenterate (hidra, meduze, polipi de corali), viermi plati (fasciola), viermi rotunzi (viermi rotunzi), moluște (stridii, midii, caracatițe), artropode (raci, crabi de râu, homari, creveți, scorpioni, păianjeni, acarieni). , insecte) și chiar la unele cordate (tunicate și amfibieni). În acest caz, se disting metamorfoze complete și incomplete. Cele mai expresive forme de metamorfoză sunt observate la insectele care suferă atât metamorfoză incompletă, cât și completă.
Transformarea incompletă este o dezvoltare în care un organism iese din cojile de ou, a cărui structură este similară cu structura unui organism adult, dar dimensiunea sa este mult mai mică. Un astfel de organism se numește larvă.
În timpul procesului de creștere și dezvoltare, dimensiunea larvelor crește, dar învelișul chitinizat existent previne o creștere suplimentară a dimensiunii corpului, ceea ce duce la năpârlire, adică îndepărtarea învelișului chitinizat, sub care există o cuticulă moale. Acesta din urmă se îndreaptă, iar acest lucru este însoțit de o creștere a dimensiunii animalului. După mai multe năpârliri, animalul ajunge la maturitate. Transformarea incompletă este tipică, de exemplu, în cazul dezvoltării ploșnițelor.
Metamorfoza completă este o dezvoltare în care o larvă este eliberată din cojile ouălor, semnificativ diferite
în structură de la indivizi adulţi. De exemplu, la fluturi și multe insecte larvele sunt omizi. Omizile sunt supuse naparlirii si pot napari de mai multe ori, apoi se transforma in pupe. Din acestea din urmă se dezvoltă forme adulte (imago), care nu diferă de cele originale. La vertebrate, metamorfoza are loc printre amfibieni și peștii osoși. Stadiul larvar se caracterizează prin prezența unor organe provizorii, care fie repetă caracteristicile strămoșilor, fie au o semnificație clar adaptativă. De exemplu, un mormoloc, care este forma larvară a unei broaște și repetă caracteristicile formei originale, este caracterizat printr-o formă asemănătoare peștelui, prezențași un cerc de circulație a sângelui. Caracteristicile adaptative ale mormolocilor sunt ventuzele și intestinele lungi. De asemenea, este caracteristic formelor larvare că, în comparație cu formele adulte, acestea sunt adaptate la viață în condiții complet diferite, ocupând o altă nișă ecologică și un loc diferit în lanțul trofic. De exemplu, larvele de broaște au respirație branhială, în timp ce formele adulte au respirație pulmonară. Spre deosebire de formele adulte, care sunt carnivore, larvele de broaște se hrănesc cu alimente vegetale.
Secvența evenimentelor din dezvoltarea organismelor este adesea numită cicluri de viață, care pot fi simple sau complexe. Cele mai simple cicluri de dezvoltare sunt caracteristice, de exemplu, mamiferelor, atunci când un organism se dezvoltă dintr-un ou fecundat, care produce din nou ouă etc. Ciclurile biologice complexe sunt cicluri la animale, care se caracterizează prin dezvoltare cu metamorfoză. Cunoștințele despre ciclurile biologice au semnificație practică, în special în cazurile în care organismele sunt agenți patogeni sau purtători de agenți patogeni la animale și plante.
Dezvoltarea și diferențierea asociate cu metamorfoza sunt rezultatul selecției naturale, datorită căreia multe forme de larve, cum ar fi omizile de insecte și mormolocii de broaște, sunt mai bine adaptate la mediu decât formele adulte mature sexual.
Pubertate. Această perioadă se mai numește și maturitate și este asociată cu maturitatea sexuală a organismelor. Dezvoltarea organismelor în această perioadă atinge maximul său.
Despre creșterea și dezvoltarea în perioada postembrionară mare influență au factori de mediu. Pentru plante, factorii decisivi sunt lumina, umiditatea, temperatura, cantitatea si calitatea nutrientilor din sol. Pentru animale, hrănirea adecvată este de o importanță capitală (prezența proteinelor, carbohidraților, lipidelor, sărurilor minerale, vitaminelor, microelementelor în furaj). Oxigenul, temperatura, lumina (sinteza vitaminei D) sunt de asemenea importante.
Creșterea și dezvoltarea individuală a organismelor animale sunt supuse reglării neuroumorale prin mecanisme de reglare umorală și nervoasă. Hormoni asemănători hormonilor au fost descoperiți în plante substanțe active, numite fitohormoni. Acestea din urmă afectează funcțiile vitale ale organismelor vegetale.
În celulele animale, în timpul proceselor lor de viață, se sintetizează substanțe chimic active care afectează procesele de viață. Celulele nervoase ale nevertebratelor și vertebratelor produc substanțe numite neurosecrete. Glandele de secreție endocrine, sau interne, secretă și substanțe numite hormoni. Glandele endocrine, în special cele legate de creștere și dezvoltare, sunt reglate de neurosecreții. La artropode, reglarea creșterii și dezvoltării este foarte bine ilustrată de efectul hormonilor asupra napârlirii. Sinteza secrețiilor larvare de către celule este reglată de hormonii care se acumulează în creier. O glandă specială din crustacee produce un hormon care inhibă năpârlirea. Nivelurile acestor hormoni determină frecvența năpârlirii. La insecte s-a stabilit reglarea hormonală a maturării ouălor și a diapauzei.
La vertebrate, glandele endocrine sunt glanda pituitară, glanda pineală, tiroida, paratiroida, pancreasul, glandele suprarenale și gonadele, care sunt strâns legate între ele. Glanda pituitară la vertebrate produce hormon gonadotrop, care stimulează activitatea gonadelor. La om, hormonul hipofizar afectează creșterea. Cu o deficiență, se dezvoltă nanismul cu un exces, se dezvoltă gigantismul. Glanda pineală produce un hormon care afectează fluctuațiile sezoniere ale activității sexuale a animalelor. Hormonul tiroidian influențează metamorfoza insectelor și amfibienilor. La mamifere, subdezvoltarea glandei tiroide duce la întârzierea creșterii și la subdezvoltarea organelor genitale. La om, din cauza unui defect al glandei tiroide, osificarea și creșterea sunt întârziate.
(piticism), pubertatea nu apare, se oprește dezvoltare mentală(cretinism). Glandele suprarenale produc hormoni care influențează metabolismul, creșterea și diferențierea celulelor. Gonadele produc hormoni sexuali care determină caracteristicile sexuale secundare. Îndepărtarea gonadelor duce la modificări ireversibile ale unui număr de caracteristici. De exemplu, la cocoșii castrați, creșterea pieptenului se oprește și se pierde instinctul sexual. Un barbat castrat capata o asemanare exterioara cu o femeie (barba si parul nu cresc pe piele, grasimea se depune pe piept si zona pelviana, se pastreaza timbrul vocii etc.).
Fitohormonii vegetali sunt auxinele, citochininele și giberelinele. Acestea reglează creșterea și diviziunea celulară, formarea de noi rădăcini, dezvoltarea florilor și alte proprietăți ale plantelor.
În toate perioadele de ontogeneză, organismele sunt capabile să restaureze părți ale corpului pierdute sau deteriorate. Această proprietate a organismelor se numește regenerare, care poate fi fiziologică şi reparatorie.
regenerare fiziologica - Aceasta este înlocuirea părților pierdute ale corpului pe parcursul vieții corpului. Regenerările de acest tip sunt foarte frecvente în lumea animală. De exemplu, la artropode este reprezentată de năpârlirea, care este asociată cu creșterea. La reptile, regenerarea se exprimă prin înlocuirea cozii și solzilor, la păsări - pene, gheare și pinteni. La mamifere, un exemplu de regenerare fiziologică este aruncarea anuală a coarnelor de către căprioare.
Regenerare reparatoare - Aceasta este restaurarea unei părți a corpului a unui organism care a fost ruptă violent.
Regenerarea de acest tip este posibilă la multe animale, dar manifestările sale variază. De exemplu, este comună în hidre și este asociată cu reproducerea acestora din urmă, deoarece întregul organism se regenerează dintr-o parte. În alte organisme, regenerarea se manifestă sub forma capacității organelor individuale de a se recupera după pierderea oricărei părți. La om, tesuturile epiteliale, conjunctive, musculare si osoase au o capacitate de regenerare destul de mare.
Plantele din multe specii sunt, de asemenea, capabile de regenerare. Datele de regenerare au mare valoare nu numai în biologie. Sunt utilizate pe scară largă în agricultură
, în medicină, în special în chirurgie. Bătrânețea ca etapă a ontogenezei.
Bătrânețea este penultima etapă a ontogenezei animale, iar durata acesteia este determinată
durata totală de viață, care servește ca o specie caracteristică și variază între diferitele animale. Bătrânețea a fost studiată cel mai precis la oameni. Există o varietate de definiții ale bătrâneții umane. În special, una dintre cele mai populare definiții este aceea că bătrânețea este acumularea de modificări succesive care însoțesc o creștere a vârstei unui organism și cresc probabilitatea de îmbolnăvire sau deces. Știința îmbătrânirii umane se numește gerontologie (din greacă. gero - bătrân, bătrân, logo-uri -
ştiinţă). Sarcina sa este de a studia modelele tranziției de vârstă între maturitate și moarte.
În cazul oamenilor, se distinge bătrânețea fiziologică; bătrânețe asociată cu vârsta calendaristică; și îmbătrânirea prematură cauzată de factori sociali și boli. În conformitate cu recomandările OMS, o persoană în vârstă trebuie considerată a avea aproximativ 60-75 de ani, iar vârsta - 75 de ani sau mai mult.
Bătrânețea umană este caracterizată de o serie de semne externe și interne.
Dintre semnele externe ale bătrâneții, cele mai remarcabile sunt scăderea netezimii mișcărilor, modificări ale posturii, scăderea elasticității pielii, greutatea corporală, fermitatea și elasticitatea mușchilor, apariția ridurilor pe față și alte părți ale corpul și pierderea dinților. Deci, de exemplu, conform datelor generalizate, o persoană la vârsta de 30 de ani pierde 2 dinți (ca urmare a pierderii), la 40 de ani - 4 dinți, la 50 de ani - 8 dinți și la 60 de ani - deja 11 dinti. Primul sistem de semnalizare suferă modificări vizibile (acuitatea organelor senzoriale este estompată). De exemplu, distanța maximă la care oameni sanatosi distingeți anumite sunete identice, la 20-30 de ani este de 12 m, la 50 de ani - 10 m, la 60 de ani - 7 m, iar la 70 de ani - doar 4 m Al doilea sistem de semnalizare se modifică și el (intonația vorbirii se schimbă, vocea devine înăbușită).
Printre semnele interne, în primul rând, ar trebui să menționăm semne precum dezvoltarea inversă (involuția) a organelor. Există o scădere a dimensiunii ficatului și a rinichilor, precum și a numărului
numărul de nefroni din rinichi (până la vârsta de 80 de ani, aproape jumătate), ceea ce reduce funcționalitatea rinichilor și afectează metabolismul apă-electroliți. Elasticitatea vaselor de sânge scade, perfuzia sângelui a țesuturilor și organelor scade, iar rezistența vasculară periferică crește. Sărurile anorganice se acumulează în oase, cartilajele se modifică (se calcifiază), iar capacitatea organelor de a se regenera scade. În celule apar modificări semnificative, diviziunea și restabilirea tonusului lor funcțional încetinește, conținutul de apă scade, activitatea enzimelor celulare scade, coordonarea dintre asimilare și disimilare este perturbată. În creier, sinteza proteinelor este perturbată, ducând la formarea de proteine anormale. Vâscozitatea crește membranele celulare, sinteza și utilizarea hormonilor sexuali sunt perturbate și apar modificări în structura neuronilor.
Modificări structurale apar în proteinele țesutului conjunctiv și în elasticitatea acestui țesut. Reacțiile imunologice sunt slăbite, iar posibilitatea reacțiilor autoimune crește. Funcțiile sistemelor endocrine, în special ale gonadelor, sunt reduse. Comportamentul altor semne la bătrânețe este prezentat în Fig. 32. Orez. 32. Modificări ale unor caracteristici umane odată cu vârsta:
1 - viteza impulsurilor nervoase; 2 - nivelul metabolismului bazal; 3 - indicele cardiac; 4 - nivelul de filtrare renală pentru insulină; 5 - volumele curente ale plămânilor; 6 - nivelul fluxului plasmatic în rinichi Dorința de a înțelege natura îmbătrânirii corpului există de mult timp. În Grecia Antică, Hipocrate credea că îmbătrânirea era asociată cu excesul de alimente și expunerea insuficientă la aer proaspăt. Potrivit lui Aristotel, îmbătrânirea este cauzată de consumul de energie termică de către organism. Importanța alimentelor ca factor de îmbătrânire a fost remarcată și de Galen. Dar
pentru o lungă perioadă de timp Nu existau suficiente date științifice pentru a înțelege obiectiv această problemă. Abia în secolul al XIX-lea. S-au înregistrat unele progrese în studiul îmbătrânirii și au început să apară teorii despre îmbătrânire. care provine din experimente efectuate chiar la mijlocul secolului înainte de ultimul de către Berthold (1849), care a arătat că transplantul de testicule de la un animal la altul este însoțit de dezvoltarea caracteristicilor sexuale secundare.
Mai târziu, fiziologul francez C. Brown-Séquard (1818-1894), pe baza rezultatelor injectării cu extracte din testicule, a susținut că aceste injecții produc un efect benefic și de întinerire. La începutul secolului al XX-lea. Există deja credința că debutul bătrâneții este asociat cu dispariția activității glandelor endocrine, în special a gonadelor. În anii 20-30. secolul XX Pe baza acestei convingeri, multe intervenții chirurgicale au fost făcute în diferite țări pentru a întineri bătrânii sau bătrânii. De exemplu, G. Steinach din Austria a legat cordoanele spermatice ale bărbaților, ceea ce a dus la încetarea secreției externe a gonadelor și se presupune că la o anumită întinerire. S.A. Voronov din Franța a transplantat testiculele de la animale tinere la cele bătrâne și de la maimuțe la bărbați, iar Tușnov din URSS a întinerit cocoșii prin injectarea lor cu histolizate ale gonadelor. Toate aceste operațiuni au dus la unele efecte, dar doar temporare. După aceste impacturi, procesul de îmbătrânire a continuat, și cu atât mai intens. La începutul secolului al XX-lea. a apărut teoria microbiologică a îmbătrânirii,
al cărui creator a fost I.I. Mechnikov, care a făcut distincția între bătrânețea fiziologică și cea patologică. El credea că bătrânețea umană este patologică, adică. prematur. Baza ideilor lui I.I Doctrina lui Mechnikov a ortobiozei (orthos - corecta, bios - viața), conform căreia principala cauză a îmbătrânirii este deteriorarea celulelor nervoase prin produsele de intoxicație formate ca urmare a putrefacției la nivelul intestinului gros. Prin dezvoltarea doctrinei unui stil de viață normal (respectarea regulilor de igienă, munca regulată, abținerea de la
obiceiuri proaste ), I.I. Mechnikov a propus, de asemenea, o modalitate de a suprima bacteriile intestinale putrefactive prin consumul de produse lactate fermentate. În anii 30 secolul XX s-a răspândit teoria despre rolul centralului sistemul nervos
(SNC) în îmbătrânire. Creatorul acestei teorii este I.P. Pavlov, care a stabilit rolul integrator al sistemului nervos central în funcționarea normală a organismelor. Adeptii lui I.P. Experimentele lui Pavlov pe animale au arătat că îmbătrânirea prematură este cauzată de șocuri nervoase și suprasolicitare nervoasă prelungită. formulat în anii 30. secolul XX A.A. Bogomolets (1881-1946). El credea că activitatea fiziologică a organismului este asigurată de țesutul conjunctiv (țesut osos, cartilaj, tendoane, ligamente și țesut conjunctiv fibros) și că modificările stării coloidale a celulelor, pierderea turgenței acestora etc. determină modificări legate de vârstă. în organisme. Datele moderne indică importanța acumulării de calciu în țesuturi conjunctive, deoarece contribuie la pierderea elasticității sale, precum și la îngroșarea vaselor de sânge.
Pentru abordări moderneÎnțelegerea esenței și mecanismelor îmbătrânirii se caracterizează prin utilizarea pe scară largă a datelor din biologia fizico-chimică și, în special, a realizărilor geneticii moleculare. Cele mai comune idei moderne despre mecanismul îmbătrânirii se rezumă la faptul că în timpul vieții, mutațiile somatice se acumulează în celulele corpului, în urma cărora are loc sinteza proteinelor defecte sau a legăturilor ADN nereparate cu proteinele. Deoarece proteinele defecte joacă un rol de dezintegrare în metabolismul celular, acest lucru duce la îmbătrânire. În cazul fibroblastelor cultivate, s-a demonstrat că proteinele și ARNm asociate cu celule vechi suprimă sinteza ADN-ului la fibroblastele tinere.
Există, de asemenea, o ipoteză cunoscută conform căreia îmbătrânirea este considerată a fi rezultatul modificărilor metaboliților mitocondriali cu disfuncția ulterioară a enzimelor.
La om, s-a demonstrat existența unor gene care determină momentul dezvoltării proceselor degenerative ereditare asociate cu îmbătrânirea. O serie de cercetători consideră că cauza îmbătrânirii este modificările sistemului imunologic de apărare al organismului, în special reacțiile autoimune la structurile corpului care sunt de importanță vitală. În cele din urmă, atunci când explică mecanismele îmbătrânirii, experții acordă o mare atenție daunelor proteice asociate cu formarea radicalilor liberi. În cele din urmă, o importanță se acordă uneori hidrolazelor eliberate după descompunerea lizozomilor, care distrug celulele.
Cu toate acestea, o teorie cuprinzătoare a îmbătrânirii nu a fost încă creată, deoarece este clar că niciuna dintre aceste teorii nu poate explica în mod independent mecanismele îmbătrânirii.
Moarte. Moartea este etapa finală a ontogenezei. Problema morții în biologie ocupă un loc aparte, deoarece sentimentul morții „... este complet instinctiv în natura umană și a fost întotdeauna una dintre cele mai mari preocupări ale omului” (I.I. Mechnikov, 1913). Mai mult decât atât, problema morții a fost și este în centrul atenției tuturor învățăturilor filozofice și religioase, deși filosofia morții în diferite vremuri istorice prezentate diferit. În lumea antică, Socrate și Platon au susținut nemurirea sufletului, în timp ce Aristotel a negat ideea lui Platon despre nemurirea sufletului și a crezut în nemurirea spiritului uman, care continuă să trăiască după moartea unei persoane. Cicero și Seneca au recunoscut și ei o viață viitoare, dar Marcus Aurelius a considerat moartea un fenomen natural care ar trebui acceptat fără plângere. În secolul al XVIII-lea I. Kant și I. Fichte (1762-1814) au crezut și ei într-o viață viitoare, iar G. Hegel a aderat la credința că sufletul este absorbit într-o „ființă absolută”, deși natura acestei „ființe” nu a fost dezvăluită. .
În conformitate cu toate învățăturile religioase cunoscute viața pământească Moartea unei persoane continuă chiar și după moartea sa și o persoană trebuie să se pregătească neobosit pentru această moarte viitoare. Cu toate acestea, oamenii de știință și filozofii care nu recunosc nemurirea au crezut și încă cred că moartea este, așa cum a subliniat I.I. Mechnikov, rezultatul natural al vieții unui organism. O definiție mai figurativă a morții este aceea că „...este o victorie clară a lipsei de sens asupra sensului, haosului asupra spațiului” (V. Solovyov, 1894).
Dovezile științifice sugerează că în organismele unicelulare (plante și animale), moartea ar trebui să fie distinsă de încetare.
cunoasterea existentei lor. Moartea este distrugerea lor, în timp ce încetarea existenței este asociată cu divizarea lor. În consecință, fragilitatea organismelor unicelulare este compensată de reproducerea lor. La plantele și animalele pluricelulare, moartea este în sensul deplin al cuvântului sfârșitul vieții organismului.
La om, probabilitatea decesului crește în timpul pubertății. În special în țările dezvoltate, probabilitatea decesului crește aproape exponențial după vârsta de 28 de ani.
Există moarte clinică și biologică a unei persoane. Moartea clinică se exprimă prin pierderea conștienței, încetarea bătăilor inimii și a respirației, dar majoritatea celulelor și organelor rămân încă în viață. Are loc auto-reînnoirea celulelor și peristaltismul intestinal continuă. Moartea clinică nu „atinge” moartea biologică, deoarece este reversibilă, deoarece este capabilă moarte clinică poate fi „reîntors” la viață. De exemplu, câinii sunt „reveniți” la viață după 5-6 minute, oamenii - după 6-7 minute de la debutul morții clinice. Moartea biologică se caracterizează prin faptul că este ireversibilă. Oprirea bătăilor inimii și a respirației este însoțită de încetarea proceselor de auto-reînnoire, moartea și descompunerea celulelor. Cu toate acestea, moartea celulară nu începe în toate organele în același timp. În primul rând, cortexul cerebral moare, apoi celulele epiteliale ale intestinelor, plămânilor, ficatului, celulelor musculare și inimii mor.
Măsurile de resuscitare (renaștere) a organismelor se bazează pe idei despre moartea clinică, care are o importanță excepțională în medicina modernă.
Dezvoltare postembrionară
Pot fi direct sau indirect(însoțită de metamorfoză (transformare)).
Cu dezvoltare directă organismul nou apărut este asemănător ca structură cu părintele și diferă de acesta doar prin mărime și dezvoltare incompletă organe.
Dezvoltare postembrionară directă:
Dezvoltarea directă este caracteristică oamenilor și altor mamifere, păsări, reptile și unele insecte.
În dezvoltarea umană se disting următoarele perioade: copilărie, adolescență, adolescență, tinerețe, maturitate, bătrânețe. Fiecare perioadă este caracterizată de o serie de modificări în organism.
Îmbătrânirea și moartea sunt ultimele etape ale dezvoltării individuale. Îmbătrânirea se caracterizează prin numeroase modificări morfologice și fiziologice, ducând la o scădere generală a proceselor vitale și a stabilității organismului. Cauzele și mecanismele îmbătrânirii nu sunt pe deplin înțelese.
Moartea pune capăt existenței individuale. Poate fi fiziologică, dacă apare ca urmare a îmbătrânirii, și patologică, dacă este cauzată prematur de unii. factor extern(rănire, boală).
Dezvoltare postembrionară indirectă:
Metamorfoză reprezintă o transformare profundă în structura corpului, în urma căreia larva se transformă într-o insectă adultă. În funcție de natura dezvoltării postembrionare la insecte, se disting două tipuri de metamorfoză:
incomplet(hemimetabolism), când dezvoltarea unei insecte se caracterizează prin trecerea a doar trei etape - faza de ou, larvă și adult (imago);
deplin(holometabolic), când trecerea larvei la forma adultă are loc în stadiul intermediar - stadiul pupal.
Un pui nascut dintr-un ou sau un pisoi nascut este asemanator cu animalele adulte din specia corespunzatoare. Cu toate acestea, la alte animale (de exemplu, amfibieni, majoritatea insectelor), dezvoltarea continuă cu modificări fiziologice ascuțite și este însoțită de formarea stadiilor larvare. În acest caz, toate părțile corpului larvei suferă modificări semnificative. Se schimbă și fiziologia și comportamentul animalelor. Semnificația biologică a metamorfozei este că în stadiul larvar organismul crește și se dezvoltă nu în detrimentul nutrienților de rezervă ale oului, dar se poate hrăni singur.
Din ou iese o larvă, de obicei mai simplă ca structură decât un animal adult, cu organe larvare speciale care sunt absente în stadiul adult. Larva se hrănește, crește și, în timp, organele larvare sunt înlocuite cu organe caracteristice animalelor adulte. Cu metamorfoza incompletă, înlocuirea organelor larvare are loc treptat, fără încetarea hrănirii active și a mișcării corpului. Metamorfoză completă include stadiul de pupă în care larva se transformă într-un animal adult.
La ascidie (tip cordate, subtip larva-cordate), se formează o larvă care are toate caracteristicile principale ale cordatelor: o notocordă, un tub neural și fante branhiale în faringe. Larva înoată liber, apoi se atașează de orice suprafață solidă de pe fundul mării și suferă metamorfoză: coada dispare, notocorda, mușchii și tubul neural se dezintegrează în celule separate, cele mai multe care sunt fagocitate. Tot ceea ce rămâne din sistemul nervos larvar este un grup de celule care dau naștere ganglionului nervos. Structura unui ascidian adult, care duce un stil de viață atașat, nu seamănă deloc cu caracteristicile obișnuite ale organizării cordatelor. Numai cunoașterea caracteristicilor ontogenezei face posibilă determinarea poziției sistematice a ascidianelor. Structura larvelor indică originea lor din cordate care au dus un stil de viață liber. În timpul procesului de metamorfoză, ascidianele trec la un stil de viață sedentar și, prin urmare, organizarea lor este simplificată.
Dezvoltarea indirectă este caracteristică amfibienilor
Larva unei broaște, un mormoloc, seamănă cu un pește. Înoată aproape de fund, împingându-se înainte cu coada, încadrată de o înotătoare, și respiră mai întâi cu branhii externe care ies în smocuri pe părțile laterale ale capului, iar mai târziu cu branhii interne. Are un cerc de circulație a sângelui, o inimă cu două camere și o linie laterală. Toate acestea sunt caracteristici structurale ale peștilor.
1 săptămână, lungimea corpului 7 mm – Eclozează din capsula mucoasă. Există branhii externe, o coadă, o gură cu fălci cornoase; sub deschiderea gurii glandele mucoase.
2 săptămâni, lungimea corpului 9 mm – Branhiile externe încep să se atrofieze, iar deasupra branhiilor interne se formează un opercul. Ochii sunt bine dezvoltați.
4 săptămâni, lungimea corpului 12 mm – Pierderea branhiilor externe și a glandelor mucoase. Squirterul se dezvoltă. Coada se extinde și ajută la înot.
Săptămâna a 7-a, lungimea corpului 28 mm – Apar mugurii membrelor posterioare.
9 săptămâni, lungimea corpului 35 mm – Membrele posterioare sunt complet formate, dar nu sunt folosite la înot. Capul începe să se extindă.
11-12 săptămâni, lungimea corpului 35 mm - membrul anterior stâng iese prin squirter, iar cel drept este acoperit de opercul. Membrele posterioare sunt folosite pentru înot.
13 săptămâni, lungimea corpului 25 mm – Ochii se măresc, gura se mărește.
Săptămâna 14, lungimea corpului 20 mm – Coada începe să se dizolve.
Săptămâna a 16-a, lungimea corpului 15 mm – Toate semnele larvare externe au dispărut. Broasca iese pe uscat.
Amfibienii cresc de-a lungul vieții, dar cu cât cresc mai în vârstă, cu atât cresc mai încet.
La pește, ouăle dau naștere unui alevin, care crește și se transformă într-un adult.
Viteza de metamorfoză depinde de cantitatea de hrană, temperatură și factori interni. De exemplu, o larvă de broaște - un mormoloc - se hrănește cu plante, iar o broască adultă - insecte. Mormolocul și omida diferă de formele adulte ca structură, aspect, stil de viață, alimentație.
Larvele de fluturi, numite omizi, au un corp alungit, crestat, asemănător viermilor cu capetele corpului tăiate. Piesele bucale ale omizilor, spre deosebire de cele ale insectelor adulte, roade. Glandele care se învârtesc se deschid pe buza inferioară, secretând o secreție care se solidifică în aer în fire de mătase. Pe piept, larvele, ca și adulții, au trei perechi de picioare articulate, dar le folosesc doar pentru a capta hrana și pentru sprijin. Pentru a muta omida, folosesc pseudopode abdominale cărnoase nesegmentate, pe tălpile cărora
Există cârlige mici. Marea majoritate a omizilor se hrănesc cu materie vegetală. Sunt foarte diverși în stilul lor de viață. Dezvoltare cu transformare completă.