Лекции по "Биологии"

Можно привести следующие примеры  генетических свойств. Хорея Гентингтона  – наследственное заболевание, «танец», поражает ЦНС, у больных также нарушена пространственная ориентация. Другой пример, дауны бывают благожелательными, ласковыми, подражают действиям здоровых людей

Итак, важные свойства поведенческих реакций:

1. поведение подвержено действию естественного отбора;
2. поведенческие признак возникают из анатомии, морфологии и физиологии животного  неотделимы о них;
3. формы поведения обычно адаптивны и часто могут передаваться либо генетически, либо в результате обучения;
4. у многих биологических видов существуют определенные формы поведения.

 

Если организм не смог адаптироваться на поведенческом уровне, он делает это на биохимическом уровне. Биохимическая  адаптация очень сложна, наиболее характерна для растений, т.к. животному  проще мигрировать.

Процесс адаптации бывает по времени:

- эволюционная адаптация;

- акклиматизация;

- немедленная адаптация.

Эволюционная адаптация – длительный процесс, приобретение новой генетической информации, изменяется генотип, следовательно, изменяется и фенотип. Для своего завершения подобная адаптация требует многих поколений.

Акклиматизация – адаптации, которые происходят в процессе жизни в естественных условиях.

Акклимация – адаптации, происходящие в искусственных условиях.

Происходит в течение нескольких часов – лет (зима – лето). Смена часовых поясов, перевод времени.

Немедленная адаптация сопровождается почти мгновенной адаптивной реакцией (психогенное воздействие, переход из тепла в холод). Кратковременная реакция.

Любая адаптация возникает в  результате взаимодействия генетических факторов и факторов внешней среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клеточное звено адаптации.

 Генетический аспект гомеостаза рассматривают с 3 позиций:

- гомеостаз генотипа;

- гомеостаз организма как целого. Контроль за единством генотипа  всего организма. Поддержание  гомеостаза осуществляется при гибели видоизмененных клеток.

- гомеостаз популяции. Закон  генетической стабильности в  популяции.

В поддержании гомеостаза участвуют  различные системы.

Нервная сигнализация – основной инструмент передачи и оценки сигналов из внутренней и внешней среды.

Гормоны принимают участие в регуляции гомеостаза. Регулируют обмен веществ, воды, белков, липидов, углеводов, энергии, электролитов. Контролируют работу всех органов, в том числе почек, печени, ЦНС.

Иммунная система защищает постоянство внутренней среды организма от факторов 2-х групп:

- микроорганизмов и экзогенных  факторов с признаками чужеродной  генетической информацией;

- соматических мутаций. Достаточно  изменений в 1-2 генах, чтобы  сработала иммунная система.

 

Из-за бурного развития трансплантологии остро встал вопрос о трансплантационном иммунитете.

Трансплантология – медико-биологическая наука, изучающая вопросы заготовки, консервирования и пересадки органов и тканей.

Трансплантационный иммунитет – своеобразная реакция организма на трансплантацию, проявляющаяся в отторжении пересаженных органов и тканей.

 

Классификация терминов (Вена, 1967 год).

Трансплантат – пересаживаемая ткань или орган.

Реципиент – тот, кому пересаживается орган или ткань.

Донор – тот, от кого берут трансплантат.

Аутотрансплантация – пересадка тканей и органов в пределах одного организма (в таком случае говорят об аутотрансплантате)

 Изотрансплантация (изотрансплантат) -  пересадка тканей и органов между организмами, идентичными по генетическим признакам.

Аллотранспланация (аллотрансплантат) -  пересадка тканей и органов между организмами одного биологического вида.

Ксенотрансплантация (ксенотрансплантат) – пересадка тканей и органов между организмами разных биологических видов.

Эксплантация (эксплантат) – пересадка небиологического материала.

Комбинированная пересадка  (комбинированный трансплантат).

 

Остро стоят 2 проблемы: сохранение органов  и тканей с их неизмененными свойствами. Другая проблема – преодоление трансплантационного  иммунитета.

Разные методы консервации.

1) Охлаждение (недолговременное).

2) Замораживание.

3) Лиофилизации.

Заморозка может разорвать ткань, что приводит к гибели ткани. Но сперматозоиды  способны жить. Состояние анабиоза некоторых животных. Кровь заменяют криопротекторами, после разморозки производят обратную замену. Метод лиофилизации – заморозка высушиванием в воздухе. Хранение замороженных людей. Существуют банки тканей, банки органов на научной основе.

2 проблема более сложна. Живые  организмы многие миллионы лет  были индивидуальными т.к. одни индивиды не смешивались с другими, поэтому преодолеть эту проблему весьма сложно, но паразиты не отторгаются организмом. В трансплантологии сначала считали, что отторжение происходит из-за различного макроскопического и микроскопического строения тканей. Однако теперь выяснилось, что реципиент и донор различаются набором специфических белков и антигенов. Аллогенные и ксеногенные органы и ткани, содержащие трансплантационные гены, в организме вызывают защитную реакцию – выработку антител. Защита направлена на уничтожение пересаженных органов и тканей у реципиента и состоит из нескольких сложнейших иммунно-биологических реакций. Человек ощущает эти процессы с 7 дня, максимум процесса достигается на 14-21 сутки.

Преодоление тканевой несовместимости  – работа хирургов, иммунологов, физиологов и других специалистов. Целое медицинское направление  - иммунодепрессивная терапия – направлено на решение этой проблемы. Используют химические, физические   и биологические факторы воздействия на организм реципиента.

Физические методы – радиоактивное излучение, рентгеновские лучи.

Химические методы – введение препаратов, снижающих иммунитет. Они сильно влияют на жизненно важные органы.

Биологические методы – введение антитоксических сывороток, антибиотиков. Принцип действия -  нейтрализация трансплантационных антител. Наиболее перспективный метод.

В настоящее время пересаживают практически все: и органы, и ткани.

 

История трансплантологии в России.

1933 – Ю.воронов – первая в  мире пересадка почки.

1937 год – Демихов -  первая в СССР пересадка сердца собаке.

1946 – Демихов – пересадил  сердце и легкие собаке.

1948 – Демихов, Швековский –  пересадка печени собаке.

1954 – Демихов пересадил вторую  голову собаке.

1965 – Петровский – первая  успешная пересадка почки.

1986 – Шумаков – первая в СССР пересадка сердца человеку.(1967 – Кристиан Бернард – ЮАР – успешная пересадка сердца человеку).

1990 – Ерамишанцев – первая  в СССР пересадка печени человеку.

 

В Воронеже существует центр по пересадке  почек. В клинике Шарите в Германии ежегодно делаются 60-100 операций по пересадке печени.

В 2005 году в Англии произведена  успешная операция по пересадки печени от одного донора – ребенку и  взрослому человеку.

Несмотря на заслуги, трансплантология ограничена законодательством, кроме  того, многие органы являются «дефицитными».

 

Смерть у организмов состоит из 2-х этапов:

- клиническая смерть. Потеря сознания, прекращение дыхания, сердцебиения, отсутствие рефлексов, гомеостаз не нарушен и реанимация возможна.

- биологическая смерть. Прекращается обмен веществ, происходят аутолитические изменения, неупорядоченные биохимические реакции, идет нарушение гомеостаза.

Через 5-8 минут погибает кора больших  полушарий головного мозга. Через 24 часа – сердечная мышца,

Смерть – завершающий этап онтогенеза.

 

 

ЛЕКЦИЯ №16

Эволюция органического  мира. 

 

1. Определение эволюции.
2. Теории эволюции.
3. Биологический вид, его популяционная структура.
4. Действие элементарных факторов на популяцию.

 

В основе биологической эволюции лежат  процессы самовоспроизведения макромолекул и организмов.

Биологическая эволюция – необратимое  и направленное историческое развитие живой природы.

Биологическая эволюция сопровождается:

- изменением генетического состава  популяции;

- формированием адаптаций;

- образованием и вымиранием  видов;

- преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Возникает соответствие организмов и  внешней среды. Каждый может существовать и воспроизводить себе подобных только в среде, соответствующей ему.

1809 год – Жан Батист Ламарк  сосредоточил внимание на прогрессивном развитии организмов.

Принципы эволюции (по Ламарку)

1. Существование у организмов внутреннего стремления к самосовершенствованию.
2. Способность у организмов приспосабливаться к обстоятельствам, т.е. внешней среде.
3. Частые акты самозарождения.
4. Передача по наследству приобретенных признаков и черт.

 

Важная заслуга – 2 положение. Ламарк не смог доказать свою теорию, кроме  того отсутствовали эмпирические факты, подтверждающие его точку зрения. Позднее возник неоламаркизм.

К.Рувье развивал концепцию о возникновении органического мира из неорганического, о постепенном естественном изменении организмов, о формировании многообразия живых существ под влиянием изменения внешних условий, о наследственности и изменчивости как основных свойствах живых организмов.

Бекетов в 1854 году проводил исследование изменений у растений.

1858 год – Дарвин сделал предварительное сообщение о теории в Линнейском обществе. А.Уолрес сделал такие же выводы и написал письмо Ч.Дарвину, т.к. к моменту написания рукописи Уолресом, Дарвин уже напечатал часть трудов. Дарвин был не первым, кто предположил теорию всеобщей эволюции, но он доказал, что эволюция существует, а кроме того в природе существуют движущие силы эволюции.

24 ноября 1859 года была полностью  издана работа Дарвина «Происхождение  видов путем естественного отбора».

 

Постулаты теории Дарвина.

1. Окружающий мир не статичен, а постоянно развивается. Виды непрерывно изменяются, одни виды возникают, другие вымирают.
2. Эволюционный процесс происходит постепенно и непрерывно. Эволюционный процесс – это не совокупность отдельных скачков или внезапных изменений.
3. Сходные организмы происходят от общего предка и связаны узами родства.
4. Теория естественного отбора.

До 30-х годов ХХ века, когда появилась  теория синтетической эволюции, было много расхождений. Все теории можно разделить на 4 группы:

- монистические;

- синтетические;

- теория прерывистого равновесия;

- теория нейтральных мутаций.

Монистические теории объясняют эволюционные изменения действием одного фактора.

- эктогенетические – изменения  вызываются непосредственно средой.

- эндогенетические – изменения  контролируются внутренними силами, истинный ламаркизм.

- случайные события («случайности»)  – спонтанные мутации, рекомбинации.

- естественный отбор.

Синтетические теории объясняют эволюционные изменения действием многих факторов.

- большинство теорий ламаркистского  толка;

- поздние взгляды Ч.Дарвина;

- ранний этап «современного  синтеза»;

- современный этап.

1926г – Четвериков в «Экспериментальной  биологии» издал статью «О  некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Связал некоторые факты Дарвина.

1935г – И.И.Воронцов сформулировал  основные положения синтетической  теории эволюции (11 постулатов).

Синтетическая теория эволюции.

1. Наименьшей единицей эволюции является местная популяция.
2. Основным фактором эволюции является естественный отбор.
3. Эволюция носит дивергентный характер (конвергентная, параллельная).
4. Эволюция носит постепенный поэтапный характер (иногда скачкообразный).
5. Обмен аллелями и поток генов происходит только в пределах одного биологического вида.
6. Макроэволюция идет путем микроэволюции.
7. Вид состоит из множества соподчиненных единиц.
8. Понятие вида неприемлемо к формам, не имеющим полового размножения.
9. Эволюция осуществляется на основе изменчивости (т.н. тихогенез).
10. Таксон имеет монофилитические возможности (происходит от одного предка).
11. Эволюция непредсказуема.

 

 

Стало ясно, что элементарная единица  эволюции не один организм, а популяция. Установлено, что причина эволюции – не отдельный фактор, а взаимодействие между многими факторами, которые реализуются в результате естественного отбора.