Лекции по "Биологии"

Дрейф генов.

В тихом океане стоял атолл Пенгелан. В 1927 году там жили 1000 человек, после  эпидемии брюшного тифа, завезенного  исследователями, осталось лишь 30 человек. В 2005 году – уже 2000 жителей. У 5% жителей  наблюдается цветовая слепота (ахромотоксия), аутосомно-рецессивное заболевание. Вывод: 1 человек из 20 имел этот ген – эффект родоначальника.

В Финляндии некоторые аутосомно-рецессивные  заболевания (например, нефротический  синдром) встречаются чаще, чем в  других частях планеты. Финляндия представляет собой огромный изолят из-за большого количества озер и прочих преград, что приводит к усилению частоты встречаемости редких заболеваний.

В Туркмении живет племя,  в 1850 году оно насчитывало 1000 человек. На 2005 год – 20000. они страдают от своеобразного ожирения и врожденной катаракты. Дети рождаются с весом более 5 килограммов, к 5 месяцам достигают 15 килограммов. Все эти люди изначально произошли из 4 семей.

В США хорея Генингтона была завезена 3 мя англичанами. В настоящее время  больны 7000 людей – проявился эффект родоначальника.

В Юго-западной части Тихого океана есть королевство Тонга. Все жители произошли от одной семьи. Люди страдают от сахарного диабета и ожирения.

Побережье Югославии и остров Млет – специфический кератоз (аутосомно-рецессивное заболевание). Ладони, стопы имеют уплотнения. Высок процент близкородственных браков.

Разрабатываются теории общественного  здоровья.

Примитивное	Собирательство, охота, полуоседлый  образ жизни, группа около 20 человек - изолят	Выживание под угрозой насильственной смерти. Средняя продолжительность жизни 20-25 лет. Младенческая смертность – 50%. Основные причины: травмы, голод, ранняя женская смертность.
Постпримитивное	Земледелие, 50-500 человек	Болезни, голод. Средняя продолжительность  жизни – 20-30 лет. Смертность детей – 20%. Основные причины смерти: малярия, брюшной тиф, зоонозы, авитаминозы, гельминты.
Квазимодерное	2/2 XIX века Россия, Центральная и Южная Америка, страны Азии и Европы	В начале периода продолжительность  жизни мужчин – 35-55 лет, женщин – 39-60. сейчас – 60-65 лет младенческая смертность составляет 15-50 на 1000 новорожденных. Причины смерти: рак, отравления, травмы.
Модерное	2/2 ХХ века	Средняя продолжительность жизни 75-79 лет. Младенческая смертность 8-10 на 1000. основные причины смерти – сердечно-сосудистые заболевания и рак.
Постмодерное	Следует ожидать	Продолжительность жизни – 82-85 лет. Младенческая смертность 5 на 1000. смерть – от старости.

 

 

 

Выделяют географические подтипы общественного здоровья.

1. Арктический (высокоширотный) – заболевания  в основном вызваны физическими факторами: низкой температурой, высокой влажностью, ветром, обморожением. Часты простуды, нарушения сердечно-сосудистой системы во время магнитных бурь. Гипоксия. Короткие ноги. Полнота, нос и подбородок уменьшены.
2. Таежно-лесной.
3. Аридный (пустыни и полупустыни) – малая масса тела, поверхность испарения велика.
4. Субтропический.
5. Тропический. Биологические факторы  - инфекционные и инвазионные заболевания, ядовитые растения, животные, заболевания сердечно-сосудистой системы.
6. Горный. Мощная грудная клетка, усилен эритропоэз. Большая детская смертность. Онкологические заболевания и заболевания сердечно-сосудистой системы.

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ №19

Эволюция систем органов.

 

1. Эволюция пищеварительной системы.
2. Эволюция иммунной системы.
3. Эволюция эндокринной системы.
4. Эволюция дыхательной системы.

 

Пищеварительная система.

С 1880 по 1950г господствовала теория Мечникова. Она была дополнена Иордановым. Пищеварение эволюционирует от внутриклеточного (простейшие) до полостного неклеточного (высшие животные). Пищеварительная первичная кишка формируется у кишечнополостных животных – гаструляция. Кишечнополостные относятся к первичноротым, бластопор у них функционирует всю их жизнь.

Иглокожие и хордовые относятся к вторичноротым. Бластопор у них зарастает, а через некоторое время на противоположном конце появляется впячивание, превращающееся в дальнейшем в ротовую бухту и вторичный рот. Чуть позднее на месте бластопора прорывается анальное отверстие.

У кишечнополостных внутриполостное пищеварение замещается внутриклеточным. Пища поступает в рот, выделяются ферменты, пища измельчается, и клетки энтодермы захватывают питательные вещества.

Плоские черви.  У трематод есть рот с глоткой и 2 кишечные ветви (в виде трубочек или разветвленные), состоящие из переднего (эктодермальное происхождение) и среднего отделов (энтодермальное происхождение). Есть внутриклеточное и полостное пищеварение. Кишечник замкнут слепо.

Круглые черви. Появляется задний отдел (впячивание эктодермы). На заднем конце тела появляется анальное отверстие. Пища передвигается в одном направлении, что обеспечивает более качественное переваривание.

Кольчатые черви. В стенке кишки появляются мышечные структуры, возможна перистальтика.

Членистоногие. Кишечная стенка более дифференцирована. Появляются челюсти, исполняющие функцию измельчения пищи. Возникают также и пищеварительные железы, выделяемые ими ферменты, способствуют более качественному перевариванию пищи.

Круглоротые (миксины и миноги) – полупаразиты. Отсутствуют челюсти, вместо ротовой полости – ротовая воронка, на дне которой находится рот: язык с зубами на нем. Пищеварительная трубка не дифференцирована. Глотка пронизана жаберными щелями. Кишечник является непосредственным продолжением глотки. Печень возникает из выроста начального отдела средней кишки. Печень представляет собой ветвистую трубчатую железы. Возникает зачаток поджелудочной железы.

Рыбы. Ротовая полость, по краю которой располагаются зубы, зубная система - гомодонтная (все зубы имеют одинаковое строение и функции). Зубы гомологичны плакоидной чешуе хрящевых рыб. Есть примитивный язык – двойная складка. Желез в ротовой полости нет. За ротовой полостью располагается глотка, далее – пищевод, желудок  и кишечник, заканчивающийся анальным отверстием. Кишечник есть тонкий и толстый. Кишечник образует многочисленные петли. Есть печень, поджелудочная железа и желчный пузырь.

Амфибии. Ротовая полость и глотка перестают быть отдельными образованиями, образуется единая ротоглоточная полость. Имеются слюнные железы, секрет которых служит только для смачивания пищи, химическое же воздействие на пищу не оказывается. Гомодонтная зубная система. Имеются евстахиевы трубы, гортань, хоаны. Кишечник состоит из 2 отделов. Толстый кишечник открывается клоакой. Есть большая печень и поджелудочная железа.

Рептилии. Гомодонтная система зубов. Однако у некоторых представителей появляется дифференцировка зубов. Ротовые слюнные железы хорошо развиты, особенно подъязычные, губные, зубные. У ядовитых змей задняя пара зубных желез преобразована в ядовитые зубы. Строение пищевода и кишечника сохраняется то же. На границе тонкого и толстого кишечника есть небольшой слепой вырост. Длина кишечника гораздо больше, чем у амфибий, поэтому он образует многочисленные петли. Кишечник заканчивается клоакой.

Пищеварительный тракт млекопитающих начинается преддверием полости рта, предротовой полостью. Мясистые губы служат для захвата пищи, зубная система гетеродонтная. Для млекопитающих характерны хорошо развитые слюнные железы, наиболее крупными из которых являются околоушная, поднижнечелюстная, подъязычная.

1958г – после работ Уголева  добавлено мембранное пищеварение.  Расщепление пищи происходит  под действием ферментов, выбрасываемых  в полость их клеток – экзоцитоз.  Ферменты расщепляют крупные  молекулы и надмолекулярные комплексы, обеспечивая начальные этапы пищеварения. В тонком кишечнике полостное, мембранное и внутриклеточное пищеварение идут одновременно. Внутриклеточное пищеварение реализуется следующим образом: вн6утри  клетки питательные вещества гидролизуются ферментами в цитоплазме. В клетку обычно проникают ди - и олигомеры.

Мембранное пищеварение имеет  место на всех этапах развития живой  природы. Оно происходит в тонкой кишке человека и связано с  ферментами и мембранами клеток. Активные центры ферментов обращены в сторону кишки (водной фазы).

 

Филогенез иммунной системы.

Эволюция живого мира состояла в  образовании таких форм жизни, которые  активно взаимодействуют с другими  живыми организмами. Биологические  организмы существуют в биотическом  окружении. Они взаимодействуют с другими организмами, в биоценозе существует круговорот.

Абиотические факторы менее  сильно воздействуют на организм. Эволюция живой материи привела к возникновению  динамической системы взаимозависимых  организмов, не могут существовать без биотического взаимодействия. Такие взаимодействия проявляются в  питании  и обмене веществ. Существует тенденция к усложнению связей. Современные многоклеточные организмы во многом утратили возможность синтезировать даже простые органические вещества, но научились добывать их в готовом виде. Это консументы (в том числе  человек). Жизнь основана на питании продуктами биосинтеза, создание которых осуществляется продуцентами (зеленые растения). Жизнь консументов напрямую зависит от биологической продуктивности растений и от развитости растениеводства. Растениеводство-  источник пищи и сырья для промышленности (в том числе фармацевтической промышленности). 40% лекарственных средств в мировой фармацевтической промышленности растительного происхождения, снижение продуктивности растений приводит к голоданию, недоеданию, ухудшению качества жизни, снижению производства и уровня общественного здоровья. Важнейший фактор, понижающий урожайность растений – микроорганизмы, грибы, бактерии. Они приспособлены к паразитизму на разных растениях, животных и человеке. Пандемия гриппа – «испанки» унесла жизни 20 млн. человек. Жертвы микробного паразитизма -  все живые организмы, в том числе и сами микробы.

Почему земле до сих пор не населена одними микроорганизмами?

Почему жестокий антагонизм между живыми существами не  привел к гибели живой материи еще на заре эволюции?

Почему эволюция не остановилась?

Ответы на эти и многие другие вопросы дает иммунология.

Иммунитет – невосприимчивость, устойчивость, резистентность, толерантность – способность организма противостоять агрессии со стороны других биологических видов.

1902 г. Мечников и Зильбер основали  учение об иммунитете.

«Иммунитет – это совокупность всех наследственных полученных и индивидуально  приобретенных организмом свойств, которые препятствуют проникновению и размножению микроорганизмов, вирусов и других патогенных объектов и действию выделяемых ими продуктов».

Наследственный иммунитет – свойства невосприимчивости, полученные от предков. Он определяется генотипом.

Индивидуальный иммунитет -  приобретенный иммунитет, который вырабатывается на протяжении жизни организма.

Выделяют следующие группы факторов иммунитета:

- фагоцитарные;

- конституциональные;

- лимфоидные.

Лимфоидные факторы – наследственная способность организмов создавать иммунитет.

Конституциональные – имеют  общебиологическое значение. Они  присутствуют у всех организмов независимо от таксономического положения.

У беспозвоночных и позвоночных  существует система фагоцитоза. У  растений и простейших подобная система отсутствует. Растения защищены только наследственными свойствами. Грибы и вирусы тоже не защищены. Только у позвоночных существует приобретенная невосприимчивость благодаря наличию лимфоидной системы. При этом защитные функции лимфатической системы осуществляются специфической активностью антител и иммуноглобулинов.

Антигены – любые вещества, удовлетворяющие  требованиям:

- индицируют образование соответствующих  антител при введении в организм;

- вступают в реакцию с молекулой  комплементарного иммуноглобулина.

Наибольшей антигенной активностью  обладают белки, меньшей – полисахариды и нуклеиновые кислоты. Существует большое количество антител.

Антитела вырабатываются комплексом органов:

- вилочковая железа;

- селезенка;

- кровь;

- пейеровы бляшки тонкого кишечника;

- костный мозг;

- сумка Фабрициуса (у птиц).

Изучение иммунитета производится на растениях. Восприимчивость генетически  детерминирована (доминантные и  рецессивные признаки). Более 50 лет  изучается иммунитет иммуногенетикой. 

 

Эндокринная система.

В любом организме вырабатываются соединения, разносящиеся по всему  организму, имеющие интегративную  роль. У растений есть фитогормоны, контролирующие рост, развитие плодов, цветов, развитие пазушных почек, деление  камбия и др. Фитогормоны есть у одноклеточных водорослей.

Гормоны появились у многоклеточных организмов, когда возникли специальные  эндокринные клетки. Однако химические соединения, играющие роль гормонов, были и раньше. Тироксин, трийодтиронин (щитовидная железа) обнаружены у цианобактерий. Гормональная регуляция у насекомых изучена плохо.