Основы биологии

Ноосфера по В.И.Вернадскому - биосфера, преобразованная трудом человека и измененная научной мыслью. Биосфера, как утверждал В.И.Вернадский, должна перейти в ноосферу, т.к. познавая законы природы и развивая технику, человечество должно придавать ей черты новой, более высокой организованности. При этом человечество становится мощной силой, сравниваемой по воздействию с геологической силой.

Билет № 9

Предмет, задачи, методы генетики. Этапы развития генетики. Роль русских ученых (Н.И.Вавилов, Н.К.Кольцов, А.С.Серебровский, С.С. Четвериков, С.Н.Давиденков) в развитии генетики. Борьба материализма и идеализма в истории генетики.

Метод секвенирования нуклеотидной последовательности ДНК. Генетическая дактилоскопия. Роль и значение для современной биологии и медицины, перспективы.

Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде. Взаимодействие социального и биологического в периоды детства, молодости, зрелости и старости.

Генетика-наука, изучающая наследственность и изменчивость, а также закономерности передачи наследственных признаков от поколения к поколению.

Наследственность - это способность организмов сохранять и передавать особенности своего строения, функции и развития своему потомству.

- это свойство организмов, обеспечить материальную и функциональную преемственность в ряду поколений, а также характер индивидуального развития при постоянно меняющихся условиях среды.

Генотип - совокупность всех генов одного организма. Известный советский генетик М.Е.Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов - совокупность всех признаков организма.

Родоначальником генетики считают австрийского ученого- монаха Грегора Менделя. Применил гибридологический метод, результатом проведенных исследований явилось открытие закономерностей наследования.

Томас Морган исследовал дигибридное скрещивание для двух признаков.

Методы исследования: гибридологический анализ - система скрещиваний, которая позволяет проследить в ряду поколений закономерности наследования и изменения признаков.

Цитологический, близнецовый, онтогенетический (проявление действия генов в онтогенезе) и другие. Широко применяются математическая статистика и анализ.

Н.И.Вавилов (1887-1943 гг.) изучая мутации у родственных видов, установил закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости. Этот закон позволяет предсказать наличие определенного признака у разных родов одного семейства, если его другие роды имеют данный признак.

Изучение наследственных заболеваний у человека свидетельствуют о том, что нередко сходное фенотипическое проявление болезни бывает, обусловлено несколькими различными мутациями. Это явление впервые было описано в 30-х гг. С.Н.Давиденковым и названо генетической гетерогенностью наследственных заболеваний.

Современная генетика включает в себя несколько дисциплин:

Цитогенетика занимается изучением материальных основ наследственности.

Онтогенетика исследует действие генов и их проявления в ходе индивидуального развития организма.

Биохимическая генетика концентрирует свое внимание на механизмах передачи различных типов метаболических процессов в ряду поколений. Ее частью является иммуногенетика, которая изучает наследственную обусловленность иммунных свойств тканей и органов.

Медицинская генетика занимается проблемами, как ранняя диагностика наследственных заболеваний, методы предупреждения их развития и т.п.

Селекция связана с выведением новых пород животных и сортов растений с нужными человеку свойствами.

2. Методы секвенирования - определения нуклеотидной последовательности ДНК. В настоящее время полностью определена последовательность нуклеотидов многих генов б - и в - глобулиновых цепей гемоглобина, некоторых полипептидных гормонов (инсулина, гормона роста, хорионического соматотропина, пролактина). Интенсивно изучают нуклеотидные последовательности генов актинов, тубулинов, интерферонов. Этими исследованиями установлена высокая степень генетического полиморфизма, который часто не проявляется фенотически. Методы молекулярной генетики позволяет не только определять нуклеотидную последовательность в отдельных фрагментах ДНК, соответствующих структурным генам, но и размножать (клонировать) эти гены и получать в большом количестве белки с помощью рекомбинантных молекул ДНК, образующиеся при включении ДНК эукариотических генов. С помощью методов генной инженерии стало возможным получение в больших количествах некоторых первичных генных продуктов на основе человеческих генов. Это определяет перспективы терапии наследственных болезней, обусловленных дефицитом нормального продукта гена в человеческом организме, связанных с генными мутациями.

Генетическая дактилоскопия - это молекулярно-генетический метод обнаружения ДНК. Какие хромосомы за какие свойства человека отвечают.

3.Постнатальный (постэмбриональный) онтогенез начинается с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек и продолжается вплоть до смерти живого организма. Этот период сопровождается ростом. Он может быть ограничен определенным сроком или длиться в течение всей жизни.

Различают два основных типа постэмбрионального развития:

-прямое развитие;

- развитие с превращением или метаморфозом.

В случае прямого развития молодая особь мало, чем отличается от взрослого организма и ведет тот же образ жизни, что и взрослые (наземные позвоночные).

При развитии с метаморфозом из яйца появляется личинка, порой внешне совершенно не похожая и даже отличающаяся по ряду анатомических признаков от взрослой особи. Часто личинка ведет иной образ жизни по сравнению с взрослыми организмами (бабочки и их личинки гусеницы). Она питается, растет и на определенном этапе превращается во взрослую особь, этот процесс сопровождается весьма глубокими морфологическими и физиологическими преобразованиями. В большинстве случаев организмы не способны размножаться на личиночной стадии. Аксолотли - личинки хвостатых земноводных амбистом - способны размножаться, при этом дальнейший метаморфоз может и не осуществляться вовсе. Способность организмов размножаться на личиночной стадии называется неотенией.

Роль эндокринных желез в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде очень велика. Важен гормон соматропин, выделяемый гипофизом с момента рождения до подросткового периода. Гормон щитовидной железы - тироксин - играет очень большую роль на протяжении всего периода роста. С подросткового возраста рост контролируется стероидными гормонами надпочечников и гонад. Из факторов среды наибольшее значение имеют питание, время года, психологические воздействия.

Билет № 10

1.Кодирование и реализация биологической информации в клетке. Кодовая система ДНК и белка.

2.Генная инженерия. Биотехнология. Задачи, методы. Достижения, перспективы.

3.Определение науки экологии. Среда как экологическое понятие, факторы среды. Экосистема, биогеоценоз, антропоценоз. Специфика среды жизни людей.

1. Первично все многообразие жизни обусловливается разнообразием белковых молекул, выполняющих в клетках различные биологические функции. Структура белков определяется набором и порядком расположения аминокислот в их пептидных цепях. Именно эта последовательность аминокислот в пептидных цепях зашифрована в молекулах ДНК с помощью биологического (генетического) кода. Для шифровки 20 различных аминокислот достаточное количество сочетаний нуклеотидов может обеспечить лишь триплетный код, в котором каждая аминокислота шифруется тремя стоящими рядом нуклеотидами.

Генетический код - это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательного расположения нуклеотидов в и-РНК.

Св-ва ген. кода:

1) Код триплетен. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, называется триплетом или кодоном.

2) Код вырожден. Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (исключение метиотин и триптофан)

3) Код однозначен - каждый кодон шифрует только 1 аминоксилоту

4) Между генами имеются «знаки препинания» (УАА,УАГ,УГА) каждый из которых означает прекращение синтеза и стоит в конце каждого гена.

5) Внутри гена нет знаков препинания.

6) Код универсален. Генетический код един для всех живых на земле существ.

Транскрипция - это процесс считывания информации РНК, осуществляемой и-РНК полимеразой. ДНК - носитель всей генетической информации в клетке, непосредственного участия в синтезе белков не принимает. К рибосомам - местам сборки белков - высылается из ядра несущий информационный посредник, способный пройти поры ядерной мембраны. Им является и-РНК. По принципу комплементарности она считывает с ДНК при участии фермента называемого РНК - полимеразой. В процессе транскрипции можно выделить 4 стадии:

1) Связывание РНК-полимеразы с промотором,

2) инициация - начало синтеза. Оно заключается в образовании первой фосфодиэфирной связи между АТФ и ГТФ и два нуклеотидом синтезирующей молекулы и-РНК,

3) элонгация - рост цепи РНК, т.е. последовательное присоединение нуклеотидов друг к другу в том порядке, в котором стоят комплементарные нуклеотиды в транскрибируемой ните ДНК,

4) Терминация - завершения синтеза и-РНК. Промотр - площадка для РНК-полимеразы. Оперон - часть одного гена ДНК.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Мономеры, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения, включающие одно из четырех азотистых оснований: аденин (А) или тимин (Т), цитозин (Ц) или гуанин (Г), пятиатомный сахар пентозу - дезоксирибозу, по имени которой получила название и сама ДНК, а также остаток фосфорной кислоты. Эти соединения носят название нуклеотидов.

2.ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ, или технология рекомбинантных ДНК, изменение с помощью биохимических и генетических методик хромосомного материала - основного наследственного вещества клеток. Хромосомный материал состоит из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Биологи изолируют те или иные участки ДНК, соединяют их в новых комбинациях и переносят из одной клетки в другую. В результате удается осуществить такие изменения генома, которые естественным путем вряд ли могли бы возникнуть. Методом генной инженерии получен уже ряд препаратов, в том числе инсулин человека и противовирусный препарат интерферон. И хотя эта технология еще только разрабатывается, она сулит достижение огромных успехов и в медицине, и в сельском хозяйстве. В медицине, например, это весьма перспективный путь создания и производства вакцин. В сельском хозяйстве с помощью рекомбинантной ДНК могут быть получены сорта культурных растений, устойчивые к засухе, холоду, болезням, насекомым-вредителям и гербицидам.

Методы генной инженерии:

- метод секвенирования - определение нуклеотидной последовательности ДНК;

- метод обратной транскрипции ДНК;

- размножение отдельных фрагментов ДНК.

Современная биотехнология -- это новое научно-техническое направление, возникшее в 60--70-х годах нашего столетия. Особенно бурно она стала развиваться с середины 70-х годов после первых успехов генно-инженерных экспериментов. Биотехнология, в сущности, не что иное, как использование культур клеток бактерий, дрожжей, животных или растений, метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ. Биотехнология на основе применения знаний и методов биохимии, генетики и химической техники дала возможность получения с помощью легко доступных, возобновляемых ресурсов тех веществ и которые важны для жизни и благосостояния.

3. Экология - наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Природа, в которой обитает живой организм, является средой его обитания. Факторы среды, которые воздействуют на организм, называют экологическими факторами:

- абиотические факторы - факторы неживой природы (температура, свет, влажность);

- биотические факторы - взаимоотношения между особями в популяции и между популяциями в природном обществе;

- антропогенный фактор - деятельность человека, приводящая к изменению среды обитания живых организмов.

Фотопериодизм - общее важное приспособление организмов. Так, весенние удлиняющиеся дни вызывают активную деятельность половых желез.

В 1935 г. английский ботаник А.Тесли ввел понятие «экосистема»- исторически сложившиеся открытые, но целостные и устойчивые системы живых и неживых компонентов, имеющие односторонний поток энергии, внутренние и внешние круговороты веществ и обладающие способностью регулировать все эти процессы.

В 1942 г. советский академик В.Н.Сукачев сформулировал понятие «биогеоценоз» - открытая природная система, состоящая из живых и неживых компонентов, занимающая территорию со сравнительно однородным растительным сообществом и характеризующаяся определенным потоком энергии, круговоротом веществ, движением и развитием.

Лес, поле, луг - это экосистема. Но когда характеристика леса и его тип конкретизуется определенным растительным сообществом (ельник - черничник, сосняк - брусничник) - это биогеоценоз.

Среда обитания человека представляет собой переплетение взаимодействующих естественных и антропогенных экологических факторов, набор которых различается в разных природно-географических и экономических регионах планеты.

Билет №11

Половое размножение у простейших. Конъюгация и копуляция.

Роль РНК И ДНК в передаче наследственной информации. Основные этапы: транскрипция, процессинг, трансляция.

Формы биотических связей в природе. Паразитизм как биологический феномен.

К типу Простейшие относят организмы, тело которых состоит из одной клетки, функционирующей как целый организм.

Простейшие могут размножаться бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется путем простого и множественного деления. Для многих групп простейших свойственен половой процесс - копуляция и конъюгация. При конъюгации происходит слияние ядер разных клеток, а при копуляции сливаются целые клетки (в этом плане клетка простейших аналогична гамете многоклеточных).

Амеба размножается только путем деления надвое. Бесполое размножение плазмодия осуществляется в теле человека, а половой процесс - в малярийном комаре рода анофелес. Для инфузории характерен половой процесс по типу конъюгации. Две инфузории соединяются «ротовыми» сторонами, между ними возникают анастомозы. В каждой клетке макронуклеус (тип ядра) растворяется, а микронуклеус мейотически делится. Образуется 4 ядра, 3 из которых растворяются, а оставшееся ядро делится митотически. Одно из образовавшихся ядер мигрирует к партнеру, второе сливается с пришедшим ядром, при этом восстанавливается диплоидность микронуклеуса. Клетки расходятся, а образовавшееся ядро делится, образуется микро - и макронуклеус. Позже макронуклеус путем эндомитоза восстанавливает свою полиплоидность. В результате конъюгации происходит рекомбинация генетического материала инфузорий.

2.Значение нуклеиновых кислот очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса в цитоплазму и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой клетке. Белки обуславливают большинство свойств и признаков клеток.

Существуют два типа кислот: ДНК и РНК.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Мономеры, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения, включающие одно из четырех азотистых оснований: аденин (А) или тимин (Т), цитозин (Ц) или гуанин (Г), пятиатомный сахар пентозу - дезоксирибозу, а также остаток фосфорной кислоты. Эти соединения носят название нуклеотидов.

РНК (рибонуклеиновая кислота), так же как и ДНК представляет собой полимер, мономерами которого служат нуклеотиды. Азотистые основания те же самые, что входят в состав ДНК (аденин, гуанин, цитозин), четвертое - урацил - присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК содержат вместо дезоксирибозы другую пентозу - рибозу. В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

Известны двух - и одно цепочечные молекулы РНК. Двухцепочечные РНК служат для хранения и воспроизведения наследственной информации у некоторых вирусов, т.е. у них выполняется функции хромосом. Одноцепочечные РНК осуществляют перенос информации о последовательности аминокислот в белках от хромосомы к месту их синтеза и участвуют в процессах синтеза.

Экспрессия генов - реализация информации, записанной в генах, осуществляемой в два этапа: транскрипция, трансляция.

Транскрипция - синтез РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. В результате возникает 3 типа РНК: матричная (мРНК), рибосомная (рРНК), транспортная (тРНК).

Стадии транскрипции:

1). Инициация - образование нескольких начальных звеньев РНК.

2). Элонгация - продолжается дальнейшее расплетение ДНК и синтез РНК по кодирующей цепи.

3). Терминация - когда полимераза достигает терминатора (точки отсчета транскрипции), она немедленно отщепляется от ДНК, локальный гибрид ДНК-РНК разрушается и новосинтезированная РНК транспортируется из ядра в цитоплазму. Транскрипция заканчивается.

Трансляция - синтез полипептидной цепи с использованием мРНК в роли матрицы. В трансляции участвуют все три основных типа РНК: м-, р -, тРНК. мРНК является информационной матрицей; тРНК «подносят» аминокислоты и узнают кодоны мРНК; рРНК вместе с белками образуют рибосомы, которые удерживают мРНК, тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи.

Процессинг - совокупность биохимических реакций, при которых пре-РНК укорачиваются, подвергаются химическим модификациям, в результате которых образуются зрелые РНК. В этом процессе участвует четвертый тип РНК - малая ядерная РНК (мяРНК).

3.Существуют две основные формы межвидовых взаимодействий: антибиоз и симбиоз.

Антибиоз- невозможность существования двух видов организмов, основанная на конкуренции, прежде всего за источники питания (сапрофитные бактерии и плесневые грибы).

Симбиоз- сожительство (греческое):

- мутуализм - отношения между организмами разных видов полезны настолько, что раздельное существование невозможно (человек и микрофлора кишечника). Дисбактериоз - гибель нормальных бактерий и усиленное размножение бактерий, нечувствительных к антибиотику, и микроскопических грибов, которые могут явиться причиной заболевания;

- комменсализм - форма симбиоза, при которой один вид использует остатки или излишки пищи другого, не причиняя ему видимого вреда (непатогенная ротовая и кишечная амеба в пищеварительной системе человека);

- хищничество - пищевые взаимодействия при отсутствии пространственных взаимодействий;

- паразитизм - форма межвидовых взаимоотношений, при которой один вид использует другой как источник питания и среду обитания (истинный, ложный,, облигатный, факультативный).

По времени контакта : временные, постоянные (стационарные, периодические).

По их локализации в организме хозяина: эктопаразиты (кровососущие насекомые и клещи), эндопаразиты (паразиты, обитающие в полостных органах, связанных с внешней средой (аскарида), и паразиты тканей внутренней среды (малярийный плазмодий)).

Билет № 12

Клетка как открытая биологическая система. Организация потоков вещества, энергии, информации и интеграция клеток многоклеточного организма. Биологически активные вещества, синтезируемые в клетке и их значение для медицины.

Полное и неполное сцепление генов. Понятие о генетических картах хромосом. Метод соматической гибридизации хромосом и его применение для кариотипирования хромосом человека.

Плоские черви. Систематика, морфология, основные представители, значение.

Клетка - открытая система, поскольку ее существование возможно только в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Жизнедеятельность клетки обеспечивается процессами, образующими три потока: информации, энергии, веществ.

Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макро молекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). Позже полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуру, и используется в качестве катализаторов или структурных белков. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях - и хлоропластов.

Поток энергии обеспечивается механизмами энергообеспечения - брожением, фото - или хемосинтезом, дыханием. Дыхательный обмен включает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот, использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы - химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, регуляторную. Анаэробный гликолиз - процесс бескилородного расщепления глюкозы. Фотосинтез - механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ.

Дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ, объединяющего метаболические пути расщепления и образования углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.

Биологически активные вещества - гормоны, ферменты, адреналин, серотонин и т. д.

Сцепленные гены - это гены, лежащие в одной хромосоме, наследуются вместе. Все гены в одной хромосоме образуют группу сцепления. Анализирующее скрещивание - это скрещивание изучаемого организма с формой, имеющей рецессивный гомозиготный генотип и соответственно образующей только один тип гамет с рецессивными аллелями. Гомологичные хромосомы образующие на первой стадии мейоза перекресты, способные обмениваться отдельными участками в результате возникающих разрывов и последующих рекомбинаций. Это явление названо кроссинговером (аллели из гомологичных хромосом меняются друг с другом местами). Процесс обмена участками между гомологичными хромосомами приводит к генетической рекомбинации особей, образующихся из гамет с новым сочетанием аллелей называют рекомбинантными. Чем дальше друг от друга на хромосоме расположены гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер и тем выше процент появляющихся рекомбинантных особей. На этом явлении основано построение генетических карт - определение последовательности расположения генов в хромосоме и примерного расстояния между ними. Нарушение сцепленного наследования родительских аллелей в результате кроссинговера позволяет говорить о неполном сцеплении в отличии от полного сцепления, наблюдаемого у самцов дрозофилы.

Гибридизация соматических клеток основана на слиянии совместно культивируемых клеток разных типов, образующих гибридные клетки со свойствами обоих родительских видов. Используются клетки от разных людей, а также от человека и других животных (мыши, крысы, морской свинки, обезьяны и т.д.). Гибридные клетки, содержащие два полных генома, при делении обычно «теряют» хромосомы одного из видов. Например, в гибридных клетках «человек - мышь» постепенно утрачиваются все хромосомы человека. Можно получать клетки с желаемым набором хромосом, что дает возможность изучать сцепление генов и их локализацию в определенных хромосомах. Можно изучать механизмы первичного действия и взаимодействия генов, регуляцию генной активности. Они позволяют судить о генной активности. Это позволяет судить о генетической гетерогенности наследственных болезней, изучать их патогенез.

Тип плоские черви включает три основных класса: ресничные (молочная планария), сосальщики (печеночный сосальщик) и класс ленточные черви (бычий цепень). Два последних класса - паразитические формы.

Трехслойные многоклеточные животные.

Двусторонняя симметрия тела.

Тело их вытянуто в длину и сплющено в спинно-брюшном направлении.

Передвижение с помощью сокращений кожно-мускульного мешка.

Не имеют полости тела.

Пищеварительный канал состоит из эктодермальной передней кишки, или глотки и эндодермальной средней, замкнутой слепо. Анального отверстия нет. У паразитов пищеварительная система полностью редуцирована.

Нервная система состоит из парного мозгового ганглия и идущих от него в заднюю часть тела нервных стволов, соединенных кольцевыми перемычками.

Кровеносная и дыхательная системы отсутствуют.

специальные органы выделения.

Половая система гомафродитна и очень сложна.

Обычно имеются личиночные стадии.

Билет №13

Мутационная изменчивость, классификация мутаций по уровню поражения наследственного материала. Мутация в половых и соматических клетках, примеры.

Регенерация как свойство живого к самообновлению и самовосстановлению. Физиологическая регенерация. Ее биологическое значение.

Круглые черви. Классификация. Особенности организации, важнейшие представители. Значение для медицины.

Изменчивость - способность организмов изменять свои признаки и свойства. Мутации - качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа.

- Мутации - внезапные скачкообразные изменения наследственных факторов.

- Представляют собой стойкие изменения наследственного материала.

- Качественные изменения не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины

- Представляют собой ненаправленные изменения генотипа - они могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и безразличными для данных условий существования организма.

-Могут повторяться.

Возникающие мутации могут передаваться по наследству в ряду поколений.

Типы мутаций:

- по изменению генотипа:

а) генные,

б) хромосомные,

в) геномные

- по изменению фенотипа:

а) морфологические,

б) биохимические,

в) физиологические,

г) летальные и т.д.

- по отношению к генеративному пути:

а) соматические,

б) генеративные.

- по поведению мутации в гетерозиготе:

а) доминантные,

б) рецессивные.

- по локализации в клетке:

а) ядерные,

б) цитоплазматические.

- по причинам возникновения:

а) спонтанные,

б) индуцированные.

Соматические мутации - мутации в соматических клетках, передающиеся только потомкам этих клеток, т.е. не выходят за пределы данного организма. Например, могут стать причиной появления злокачественных новообразований (в основе лежит повреждение ДНК).

Генеративные мутации - мутации в наследственном материале гамет, которые становится достоянием следующего поколения, если такие гаметы участвуют в оплодотворении. Например, синдром Дауна, обусловленный трисомией по 21-й хромосоме.

Регенерация - процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Физиологическая регенерация - восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма.

Репаративная регенерация - восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и др., сходные с процессами, имеющими место в эмбриональном развитии.

Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Поддерживается структурный гомеостаз, обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Является проявлением свойства жизни, как самообновление (обновление эпидермиса кожи, эпителия слизистой кишечника).

Круглые черви - первичнополостные животные. У них развивается первичная полость тела, заполненная жидкостью и выполняющая роль гидроскелета. В первичной полости помещаются все внутренние органы. Пищеварительная система имеет сложное строение (задняя кишка и заднее отверстие) и выполняет моторную и железистую функции. Нервная система представлена в передней части нервным окологлоточным кольцом, от которого отходят нервные стволы, соединенные комиссурами. Отсутствует кольцевой мускулатуры и мезенхимной ткани, постоянство клеточного состава, отсутствие способности восстанавливать утраченные части тела. Более 25 тыс. видов (свободный и паразитический образ жизни).

- брюхоресничные;

- собственно круглые черви;

- волосатиковые;

- коловратки;

- скребни

Аскариды - аскаридоз.

Билет № 14

Комбинативная изменчивость. Ее значение в обеспечении генетического разнообразия людей. Система браков. Медико-биологические аспекты семьи.

Восстановительные процессы в организме, формы регенерации, стволовые клетки и проблемы трансплантации.

Сосальщики. Систематическое положение, цикл развития, пути заражения. Лабораторная диагностика, профилактика.

Комбинативная изменчивость возникает при свободных скрещиваниях в популяциях или при искусственной гибридизации. В результате рождаются особи с новыми сочетаниями признаков и свойств, которые отсутствовали у родителей. Комбинативная изменчивость, проявляющаяся в генотипическом разнообразии особей, повышает выживаемость вида в изменяющихся условиях его существования.

Система браков и медико-биологические аспекты семьи нужны для планирования семьи и рождения здоровых детей.

Регенерация - процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Физиологическая регенерация - восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма.

Репаративная регенерация - восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и др., сходные с процессами, имеющими место в эмбриональном развитии.

Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Поддерживается структурный гомеостаз, обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Является проявлением свойства жизни, как самообновление (обновление эпидермиса кожи, эпителия слизистой кишечника). Стволовые клетки - это клетки с особыми характеристиками, могут быть использованы как средства лечения при различных дегенеративных заболеваниях и при повреждениях органов. Стволовые клетки могут быть определены как клетки, способные к пролиферации, самоподдержанию, производству дифференцированных функционально способных «клеток потомства», свойственных тому органу, из которого они были получены.

ТКАНЕВАЯ НЕСОВМЕСТИМОСТЬ - явление, обусловленное генетическим своеобразием (уникальностью) каждой особи и заключающееся в отторжении органа или ткани, пересаженных от одного организма другому. Определяется различием в антигеном составе клеток донора и реципиента. Преодоление тканевой несовместимости лежит в основе успешной пересадки органов и тканей.

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ (на средневековой латыни transplantatio - пересаживание), пересадка органов и тканей человека и животных. Как хирургический метод известна с глубокой древности. Используется трансплантация кожи, мышц, нервов, роговицы глаза, жировой и костной ткани, костного мозга, сердца, почек и др. Особый вид трансплантации - переливание крови. При экспериментах на животных и в клинической медицине применяют ауто - (трансплантация собственных тканей), гомо-(трансплантация от донора того же вида) и гетеротрансплантацию (трансплантация от донора другого вида, например собаке от кролика). Проблемы трансплантации изучает трансплантология.

З. Сосальщики - это паразитические черви с плоским листовидным или удлиненным нерасчлененным телом. Оно покрыто плотной защитной оболочкой; ресничного эпителия нет. К телу хозяина черви прикрепляются с помощью присосок. Тип плоские черви, класс сосальщики.

Печеночный сосальщик - листовидное тело от 3 до 5 см с двумя присосками - ротовой и брюшной. На дне ротовой присоски находится рот, ведущий в глотку, от которой отходят 2 ветви средней кишки с многочисленными боковыми выростами. В жизненном цикле наблюдается смена хозяев. Взрослая гермафродитная особь живет в печени окончательного (основного) хозяина (овцы, крупного рогатого скота, свиньи, лошади, изредка человека). Питается в основном желчью, вызывая истощение или даже гибель хозяина. Оплодотворенные яйца паразита вместе с желчью поступает в кишечник хозяина, выводятся во внешнюю среду. В пресном водоеме, где через 15-25 дней из яйца выходит личинка, с помощью которых она плавает. В теле промежуточного хозяина - моллюска малого прудовика личинка внедряется с помощью буравящего стилета, проникает в печень. Образуется спороциста, в ней образуется личинка. Личинка в теле промежуточного хозяина дважды размножается партеногенетически. Покинув тело моллюска, личинка свободно плавает, прикрепляется к растениям, теряет хвост, одевается плотной оболочкой и превращается в цисту, внутри которой сохраняет свою жизненную способность. С зеленым кормом цисты попадают в организм домашних животных, первоначально в желудок, оболочка цисты растворяется и паразит проникает в кишечник, из него в желчные протоки печени, вырастает во взрослого сосальщика. Человек заражается ими при употреблении сырой воды из водоема, овощей и фруктов, вымытых в этой воде.

Ряд приспособлений: форма тела, размеры, покров (покрыт плотной оболочкой, выполняющей защитную роль от действия пищеварительных соков хозяина);присоски (ими червь прикрепляется к печени хозяина), продукты жизнедеятельности (ядовитые жидкие вещества) выделяются в организм хозяина, вызывая страшные страдания животных и человека от заболевания; наличие в жизненном цикле паразита кроме размножающегося половым путем гермафродитного поколения еще и партеногенетического размножения (без оплодотворения) у личинок можно рассматривать как приспособительный признак, обеспечивающий резкое повышение интенсивного размера.

Профилактика - уничтожение в местных водоемах малого прудовика (промежуточного хозяина) химическими средствами, лечебными препаратами - с взрослой формой этого паразита.

Диагностика - обнаружение яиц в фекалиях, моче или мокроте, аллергические пробы.

Билет № 15

1. Митотический цикл клетки. Характеристика периодов. Митоз, его биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации в медицине Клеточный цикл в опухолях.

2. Цитологический метод диагностики хромосомных нарушении человека. Биохимический метод.

3. Бычий цепень. Систематическое положение, морфология, цикл развития, лабораторная диагностика. Тениаринхоза.

Ответ 1. Митоз - тип деления клетки, при котором образуются дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и у материнской клетки.

Фаза	Процессы
Профаза	1. Хромосомы спирализуются, в результате чего становятся видимыми. 2. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. 3. Ядерная мембрана и ядрышко разрушаются. Центриоль удваивается.
Метафаза	4. Хромосомы располагаются по экватору клетки. Образуется веретено деления.
Анафаза	5. Центромеры делятся, и хроматиды (дочерние хромосомы) расходятся к полюсам клетки с помощью нитей веретена деления.
Телофаза	6. Вокруг разошедшихся хромосом образуется новая ядерная мембрана. 7. Исчезает веретено деления. Образуются две дочерние клетки.

Значение митоза: обеспечивает равномерное распределение хромосом между дочерними клетками.

С начала 60-х гг. появились новые взгляды на значение для старения и продолжительности жизни закономерностей клеточной пролиферации. На основании подсчета числа делений фибробластов, высеваемых в культуру ткани от эмбриона человека и от людей в возрасте 20 лет и выше, было сделано заключение о пределе клеточных делений (лимит Хейфлика), которому соответствует видовая длительность жизни. Показано, что фибробласты мыши способны удваивать свою численность 14--28 раз, цыпленка --15--35, человека--40--60, черепахи--72--114 раз. Проверка результатов, о которых идет речь, выявила, что представление об ограниченности числа клеточных делений в индивидуальном развитии является неточным.

В опухолях атипичные клетки делятся митотическим способом. В результате деления образуются идентичные измененной клетки. Деление происходит многократно. В итоге опухоль быстро растет.

Ответ 2. Цитогенетический (цитологический) метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека. Современный этап в применении цитогенетического метода связан с методом дифференциального окрашивания хромосом.

Применение цитогенетического метода позволяет изучать нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом, определять генетический пол организма, диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с изменением числа хромосом или с нарушением их структуры, изучать процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Применение: пренатальная диагностика хромосомных болезней, что дает возможность путем своевременного прерывания беременности предупредить появление потомства с грубыми нарушениями развития.

Материал: лимфоциты периферической крови, клетки костного мозга, фибробласты, клетки опухолей и эмбриональных тканей и др. Непременным требованием для изучения хромосом является наличие делящихся клеток.

В качестве экспресс-метода, выявляющего изменение числа половых хромосом, используют метод определения полового хроматина в неделящихся клетках слизистой оболочки щеки. Половой хроматин, или тельце Барра, образуется в клетках женского организма одной из двух Х-хромосом. Оно выглядит как интенсивно окрашенная глыбка, расположенная у ядерной оболочки. При увеличении количества Х-хромосом в кариотипе организма в его клетках образуются тельца Барра в количестве на единицу меньше числа хромосом. При уменьшении числа Х-хромосом (моносомия X) тельце Барра отсутствет.

В мужском кариотипе У-хромосома может быть обнаружена по более интенсивной по сравнению с другими хромосомами люминесценции при обработке их акрихинипритом и изучении в ультрафиолетовом свете.

Биохимическую диагностику наследственных нарушений обмена проводят в два этапа: отбирают предположительные случаи заболеваний, более точными и сложными методами уточняют диагноз заболевания. Применение: биохимических исследований для диагностики заболеваний в пренатальном периоде или непосредственно после рождения позволяет своевременно выявить патологию и начать специфические медицинские мероприятия, как, например, в случае фенилкетонурии.

Для определения содержания в крови, моче или амниотической жидкости промежуточных, побочных и конечных продуктов обмена кроме качественных реакций со специфическими реактивами на определенные вещества используют хроматографические методы исследования аминокислот и других соединений.

Ответ 3. Бычий цепень (Тип Плоские черви; Класс Ленточные черви; ленточные черви, жизненный цикл развития которых не связан с водной средой; ленточные черви, жизненный цикл которых не связан с водной средой).

Бычий цепень (Taeniarrhyncnus saginatus) - возбудитель тениаринхоза, достигает в длину 4--10 м. На головке имеет только четыре присоски. Гермафродитные членики квадратной формы, матка в них не разветвляется, а яичник состоит из двух долей. Зрелые членики сильно вытянуты. Матка очень разветвлена, число ее боковых ветвей достигает 17--34 пар. Яйца содержат онкосферы, расположенные под тонкой прозрачной оболочкой, которая быстро разрушается. Онкосферы имеют три пары крючьев и толстую, радиально исчерченную оболочку. Диаметр онкосфер около 10 мкм. Тениаринхоз распространен повсеместно, где население употребляет в пищу сырое или недостаточно обработанное говяжье мясо.

Жизненный цикл бычьего цепня типичен. Основной хозяин только человек, промежуточный -- крупный рогатый скот. Характерной особенностью является способность члеников активно выползать из заднепроходного отверстия поодиночке. Корова, проглотив такие членики, становится промежуточным хозяином паразита. В ее мышцах формируются финны, называемые цистицери. Финна представляет собой пузырек, заполненный жидкостью, в котором находится сколекс. В мышцах финны могут сохранять жизнеспособность долгие годы. При поедании мяса такой коровы в желудке под действием кислой среды желудочного сока головка вывертывается, прикрепляется к стенке кишки и развивается новый цепень.

Диагностика проводится несложно -- при обнаружении зрелых члеников в фекалиях, так как членики имеют характерное строение.

Профилактика тениаринхоза заключается в охране пастбищ от заражения фекалиями человека.

Билет № 16

1. Методы изучения наследственности человека. Генеалогический и близнецовый методы, их значение для медицины.

2. Вши, блохи. Систематическое положение, морфология, развитие, эпидемиологическое значение, методы борьбы.

3. Предмет основы биологии человека и животных и его место среди других медико-биологических дисциплин для специалиста по медицинской аппаратуре.

Ответ 1. К методам, широко используемым при изучении генетики человека, относятся генеалогический, популяционно-статистический, близнецовый, метод дерматоглифики, цитогенетический, биохимический, методы генетики соматических клеток.

Генеалогический метод - составление и анализ родословных. При составлении родословных исходным является человек--пробанд, родословную которого изучают. Обычно это или больной, или носитель определенного признака, наследование которого необходимо изучить. При составлении родословных таблиц используют условные обозначения. Поколения обозначают римскими цифрами, индивидов в данном поколении--арабскими.

С помощью метода установляется наследственная обусловленность изучаемого признака, тип его наследования. При анализе родословных по нескольким признакам выявляется сцепленный характер их наследования, что используют при составлении хромосомных карт. Метод позволяет изучать интенсивность мутационного процесса, оценить экспрессивность и пенетрантность аллеля. Используется в медико-генетическом консультировании для прогнозирования потомства. Генеалогический анализ существенно осложняется при малодетности семей.

Близнецовый метод. Этот метод заключается в изучении закономерностей наследования признаков в парах одно- и двуяйцевых близнецов. Применение: изучение наследственности и изменчивости у человека для определения соотносительной роли наследственности и среды в формировании различных признаков, как нормальных, так и патологических, оценить эффективность действия на организм некоторых внешних факторов (лекарственных препаратов, обучения, воспитания).

Ответ 2. Вши (Класс Насекомые). К постоянным кровососущим паразитам человека из класса насекомых относятся только вши. Человек для них - единственный хозяин, поэтому и трансмиссивные заболевания, возбудителей которых переносят вши, являются типичными антропонозами.

Вши характеризуются выраженными адаптациями к эктопаразитизму: размеры их невелики, конечности снабжены аппаратом фиксации к коже, волосам и одежде, ротовой аппарат колюще-сосущего типа, цикл развития упрощен (развитие с неполным метаморфозом), все стадии жизненного цикла обитают и питаются на хозяине.

Человеческая и лобковая. Вид человеческая вошь представлен двумя подвидами: головная, платяная вошь. Зараженность лобковыми вшами - фтириаз.

Вши отличаются друг от друга морфологическими и физиологическими признаками и особенностями жизненного цикла. Самая крупная вошь -- платяная, размеры до 4,7 мм. Головная достигает длины 3 мм, а лобковая--не более 1,5 мм. Платяная и головная вши имеют четко отграниченные друг от друга головку, грудь и брюшко, а у лобковой грудь и брюшко слиты. Платяная вошь живет около 50, головная -- около 40, а лобковая --до 30 сут. Головная и платяная вши питаются кровью по 2--3 раза в сутки, а лобковая --почти постоянно малыми порциями. Самка платяной и головной вшей откладывает до 300 яиц за всю жизнь, лобковой --до 50. Яйца приклеиваются к волосам или нитям одежды- гниды, очень устойчивы.

Слюна вшей обладает токсическими свойствами, вызывает ощущение жжения и зуда. Лобковая вошь является только паразитом, а головная и платяная -- еще и специфическими переносчиками спирохет - возбудителей возвратного тифа, риккетсий - возбудителей эпидемического сыпного тифа, возбудителей волынской лихорадки.

Профилактика - борьба с педикулезом, соблюдение правил личной гигиены, особенно в местах массового скопления людей. Из химических средств используют мази и шампуни, содержащие инсектициды, лекарственные препараты, применяемые внутрь и действующие через кровь, которой питаются эти паразиты. Наиболее эффективны короткая стрижка для уничтожения гнид и обработка белья в дезинфекционных камерах.

Блохи (Класс Насекомые, Отряд Блохи)- это временно сосущие паразиты, мелкие насекомые длиной от 1 до 5 мм. Паразитирование блох облегчается сплющенностью тела с боков, наличием на поверхности его большого количества щетинок, направленных остриями назад, и колюще-сосущим ротовым аппаратом. Задние конечности удлинены и служат для передвижения прыжками. Признак дегенерации- рудиментарные глаза и отсутствие крыльев. Развитие блох идет с полным метаморфозом.

Человеческая блоха и крысиная блоха предпочитают питаться кровью соответственно человека и крыс, легко переходят на другие виды животных. Крысиная блоха живет в норах крыс, человеческая -- в трещинах пола, за плинтусами и обоями. Здесь самки откладывают яйца, из которых развиваются червеобразные личинки, питающиеся разлагающимися органическими веществами, фекалиями взрослых блох. Через 3--4 недели они окукливаются и превращаются в половозрелых насекомых.

Человека блохи посещают ночью. Укусы болезненны, вызывают сильный зуд. Блохи- переносчики бактерий -- возбудителей чумы.

Борьба с блохами -- содержание жилых помещений и хозяйственных построек в чистоте, применение инсектицидов и различных средств борьбы с грызунами. Меры индивидуальной защиты, например репелленты, которыми пропитывают одежду и постельное белье.

Ответ 3.

Все методы диагностики основаны на биологических принципах.

Термин биология (от греч. биос --жизнь, логос -- наука) введен в начале XIX в. независимо Ж.-Б. Ламарком и Г. Тревиранусом для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. В настоящее время его используют и в ином смысле, относя к группам организмов, вплоть до вида (биология микроорганизмов, биология северного оленя, биология человека), биоценозам (биология арктического бассейна), отдельным структурам (биология клетки).

Современная биология представляет комплекс, систему наук.

Изучение закономерностей, процессов и механизмов индивидуального развития организмов, наследственности и изменчивости, хранения, передачи и использования биологической информации, обеспечения жизненных процессов энергией является основой для выделения эмбриологии, биологии развития, генетики, молекулярной биологии и биоэнергетики. Исследования строения, функциональных отправлений, поведения, взаимоотношений организмов со средой обитания, исторического развития живой природы привели к обособлению таких дисциплин, как морфология, физиология, этология, экология, эволюционное учение. Интерес к проблемам старения, вызванный увеличением средней продолжительности жизни людей, стимулировал развитие возрастной биологии.

Билет № 17

1. Генотип как целое. Ядерная и цитоплазматическая наследственность.

2. Понятие о виде. Реальность вида. Структура вида. Критерии вида.

3. Пути преодоления тканевой несовместимости. Искусственные органы. Клонирование организмов: за и против.

Ответ 1. При половом размножении в процессе оплодотворения объединяются геномы (Геномом называют всю совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного да организмов) двух родительских половых клеток, образуя генотип нового организма. Все соматические клетки такого организма обладают двойным набором генов, полученных от обоих родителей. Таким образом, генотип -- это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе -- кариотипе (Кариотип -- диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом и строением хромосом).

Наследственность -- это свойство живых организмов передавать свои признаки потомкам в поколениях. Этим обеспечивается преемственность и связь в популяциях между разными поколениями. Наследственность является одним из главных факторов эволюции. Материалом, обеспечивающим наследственность организмов, является ДНК, образующая конкретный генотип организма и генофонд популяции и вида в целом.

В процессе эволюции наследуются в целом генотипы, являющиеся носителями этих и других признаков. Основными носителями генов в клетке и организме эукариот являются хромосомы, состоящие из ДНК и белков. Хромосомы находятся в ядре, имеющем гаплоидный или диплоидный (реже полиплоидный) набор хромосом.

Некоторые признаки могут наследоваться без участия ядерного аппарата. Это касается так называемой цитоплазматической наследственности. Некоторые клеточные структуры (митохондрии, пластиды) имеют свою автономную кольцеобразную ДНК и способны делиться сравнительно автономно от клетки. Поэтому некоторые признаки, связанные с этими структурами (окраска плодов, цветков и листьев, высокая активность клеточного дыхания и ряд др.) могут передаваться дочерним поколениям, но только по материнской линии или при вегетативном размножении (так как спермин не несут пластид и последние передаются с клетками материнского организма). Совокупность генов, расположенных в цитоплазматических молекулах ДНК, называют плазмоном. Он определяет цитоплазматическую наследственность.

Ответ 2. В современной биологии видом называют совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических признаков, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих определенную территорию -- ареал. Вид -- это основная структурная и таксономическая единица в системе живой природы и качественный этап эволюции организмов. В настоящее время вид рассматривается как реально существующая в природе группа особей. Остальные систематические категории являются в известной мере производными вида, выделяемыми учеными на основании тех или иных признаков (роды, семейства и т.п.). Виды объединяются в таксономические категории более высокого ранга. Так, виды объединяются в роды, роды -- в семейства, семейства -- в отряды, отряды -- в классы, классы -- в типы.

Критерии вида -- совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому-либо виду.