35. Биологические ритмы на различных уровнях организации. Медицинское значение хронобиологии

Биологические ритмы – регулярно повторяющиеся изменения интенсивности биологических процессов. Биологические ритмы обнаружены у всех живых существ, они наследственно закреплены и являются факторами адаптации организмов.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. К физиологическим относят, например, ритмы давления, биения сердца, частота дыхания.

К экологическим относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы.

Суточным колебания подвержены, например, ритм клеточных делений; содержания различных веществ в тканях и органах: глюкозы, натрия и калия в крови, гормонов роста и др. Например, многие животные впадают в спячку или совершают миграции задолго до наступления холодов.

Наука о биологических ритмах (хронобиология) имеет большое значение для медицины. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической природы (лекарственным средствам). Это стало основой для раз-вития хронофармакологии – изучения действия лекарств в зави-симости от времени введения.

Физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в полдень и ночью, существенно отличаются. Стоматологи, например, знают, что чувствительность зубов к боли максимальна к 18 часам, поэтому все наиболее болезненные процедуры они стремятся выполнить утром.

У каждого человека в течение дня работоспособность меняется. Установлено, что период активности это с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. К 14 часам и вечернее время работоспособность снижается. Одни люди успешно справляются с работой с утра и в первой половине дня (их называют «жаворонками»), другие вечером и даже ночью (их называют «совы»).

Хронобиология разрабатывает рекомендации режима активности человека, связанных с учетом психологических особенностей «сов», «жаворонков», сменой часовых поясов, работой в ночное время.

Новые направления в хронобиологии, а именно: хронодиагностика, хронотерапия и хронопрофилактика учитывают биологические ритмы при профилактике, диагностике и лечении заболеваний.

21. Оплодотворение, биологическое значение. Партеногенез, его формы. Гиногенез и андрогенез. Половой диморфизм, его генетическое, морфологическое значение, эндокринное и поведенческое выражение.

Оплодотворение

Процесс слияния мужской и женской половых клеток, приводящий к образованию зиготы, которая дает начало новому организму, называется оплодотворением. Собственно процесс оплодотворения начинается с момента контакта сперматозоида и яйцеклетки. В момент такого контакта плазматическая мембрана акросомального выроста и прилежащая к ней часть мембраны акросомального пузырька растворяются, фермент Некоторые рыбы приобретают необыкновенно яркую окраску, у самцов копытных отрастают рога, у некоторых обезьян – гривы, усы и борода. У птиц образуются совершенно невероятные наряды из перьев, отрастают гребни, набухают сережки. У некоторых видов эти изменения сохраняются в течение всей жизни, у других же подобные наряды служат признаки готовности к размножению и проявляются только в брачный сезон. Подобные ритуальные органы обнаруживаются у представителей любой другой группы животного мира. Таковы, в частности, броские, яркие отметины и экстравагантные, удлиненные, расширенные или причудливо вырезанные перья многих птиц, видоизмененные плавники рыб, меняющие окраску кожные «воротники» рептилий. Все эти «украшения» явно демонстрируются перед прочими особями своего вида, перед самкой или соперником за счет специфических форм демонстративного поведения. С приближением сезона размножения под воздействием половых гормонов, животные начинают демонстрировать свои половые признаки. Они поднимают и опускают хохлы, распускают хвосты, как, например, павлины, производят множество ритуальных движений, в общих чертах весьма похожих у представителей разных таксономических групп. Очевидно, в ходе эволюции и сами украшения, и способы их показа развивались параллельно. Демонстрирование этих сигнальных структур несет жизненно важную информацию, которая указывает другим особям на половую принадлежность демонстрирующего животного, на его возраст, силу, право собственности на данный участок местности и т. д.гиалуронидаза и другие биологически активные вещества, содержащиеся в акросоме, выделяются наружу и растворяют участок яйцевой оболочки. Чаще всего сперматозоид полностью втягивается в яйцо, иногда жгутик остается снаружи и отбрасывается. С момента проникновения сперматозоида в яйцо гаметы перестают существовать, так как образуют единую клетку — зиготу. Ядро сперматозоида набухает, его хроматин разрыхляется, ядерная оболочка растворяется, и он превращается в мужской пронуклеус. Это происходит одновременно с завершением второго деления мейоза ядра яйцеклетки, которое возобновилось благодаря оплодотворению. Постепенно ядро яйцеклетки превращается в женский пронуклеус. Пронуклеусы перемещаются к центру яйцеклетки, происходит репликация ДНК, и после их слияния набор хромосом и ДНК зиготы становится «2n 4c». Объединение пронуклеусов и представляет собой собственно оплодотворение. Таким образом, оплодотворение заканчивается образованием зиготы с диплоидным ядром.

Оплодотворение — необратимый процесс, то есть однажды оплодотворенное яйцо не может быть оплодотворено вновь.

В зависимости от количества особей, принимающих участие в половом размножении, различают: перекрестное оплодотворение — оплодотворение, в котором принимают участие гаметы, образованные разными организмами;самооплодотворение — оплодотворение, при котором сливаются гаметы, образованные одним и тем же организмом (ленточные черви). 2. Для развития будущего организма женские и мужские гаметы должны встретиться и слиться друг с другом. Этот процесс называется оплодотворением, а оплодотворенная яйцеклетка – зиготой. Наиболее просто происходит оплодотворение у водных организмов. Особи противоположного пола выделяют гаметы в воду, где те находят друг друга и сливаются. Это наружное оплодотворение. Для повышения вероятности встречи гамет эти организмы вырабатывают их в очень большом количестве. Например, луна-рыба мечет до 300 млн икринок. Наружное оплодотворение характерно для гидры, для многих рыб, лягушек.

Более прогрессивный способ – внутреннее оплодотворение, при котором слияние гамет происходит в теле материнской особи. Вероятность встречи гамет при внутреннем оплодотворении увеличивается, поэтому такие организмы вырабатывают значительно меньше яйцеклеток, с большим запасом питательных веществ. Такой способ размножения характерен для насекомых, ящериц, змей, птиц, зверей.

3. В результате оплодотворения образуется ...Зигота.

4. Необходимым условием оплодотворения является способность сперматозоида продвигаться вперед и проникать сквозь оболочку яйцеклетки.

КОРОТКО:

1.продолжение вида

2.для рыб оплодотворение икры, внутренние для млекопитающих

3.зигота(оплодотворенная яйцеклетка)

4.наличие мужской и женской половой клетки,т. е. яйцеклетка и сперматозоид

. Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии мужских и женских половых клеток, происходящих обычно из разных организмов, образуется новый организм, несущий признаки отца и матери. При образовании половых клеток в мейозе возникают гаметы с разным сочетанием хромосом, поэтому после оплодотворения новые организмы могут сочетать в себе признаки обоих родителей в самых различных комбинациях. В результате этого происходит колоссальное увеличение наследственного разнообразия организмов

Партеногенез

Партеногенезом называется развитие организма из неоплодотворенной яйцеклетки. Встречается у ряда видов растений, беспозвоночных и позвоночных животных, кроме млекопитающих, у которых партеногенетические зародыши погибают на ранних стадиях эмбриогенеза. Партеногенез может быть искусственным и естественным.

Партеногенез чаще встречается у низших животных. У более высокоорганизованных его иногда удается вызвать искусственно, воздействием каких-либо факторов на неоплодотворенные яйцеклетки. Впервые его вызвал в 1885 г, русский зоолог А. А. Тихомиров у тутового шелкопряда

Искусственный партеногенез вызывается человеком путем активизации яйцеклетки воздействием на нее различными веществами, механическим раздражением, повышением температуры и т.д.

При естественном партеногенезе яйцо начинает дробиться и развиваться в эмбрион без участия сперматозоида, только под влиянием внутренних или внешних причин. Различают соматический и генеративный партеногенез. При генеративном, или гаплоидном, партеногенезе зародыш начинает развиваться из гаплоидной яйцеклетки (трутни пчел). При соматическом, или диплоидном партеногенезе зародыш начинает развиваться из диплоидной клетки: 1) или с диплоидного овоцита (мейоз не происходит), 2) или с клетки, образовавшейся в результате слияния двух гаплоидных ядер (мейоз происходит) (тли, дафнии, одуванчики).

Если развитие яйцеклетки происходит без участия ядра сперматозоида (некоторые рыбы, круглые черви), то такая разновидность партеногенеза называется гиногенезом. При гиногенезе яйцеклетка стимулируется к развитию сперматозоидом мужской особи, пусть даже другого вида. Потом сперматозоид бесследно рассасывается в цитоплазме яйцеклетки, которая начинает развитие. В результате появляются однополые популяции, состоящие из одних самок. Гиногенез описан у мелкой тропической рыбки моллиенезии, нашего серебряного карася (икра его развивается при стимуляции спермой карпа, гольяна и других, одновременно нерестящихся рыб, в этом случае при дроблении зиготы отцовская ДНК разрушается, не оказывая влияния на признаки потомства), а также у некоторых саламандр. Его можно вызвать искусственно, воздействуя на зрелые икринки спермой, убитой рентгеновским облучением. В потомстве, естественно, получаются точные генетические копии самок.Однако именно сперматозоид стимулирует начало дробления яйцеклетки, хотя и не оплодотворяет ее.

Если развитие яйца происходит только за счет генетического материала сперматозоидов и цитоплазмы яйцеклетки, то в этом случае говорят об андрогенезе. Этот тип развития может осуществляться в том случае, если ядро яйцеклетки погибает еще до оплодотворения, а в яйцеклетку попадает не один, а несколько сперматозоидов (тутовый шелкопряд) При андрогенезе, наоборот, ядро яйцеклетки не развивается. Развитие организма идет за счет двух слившихся ядер сперматозоидов, попавших в нее (естественно, в потомстве получаются только одни самцы). Советский ученый Л. Астауров получил андрогенетических самцов тутового шелкопряда, оплодотворив спермой нормального самца яйцеклетки, ядра в которых были убиты облучением или высокой температурой. Совместно с В. А. Струнниковым он разработал методы искусственного получения андрогенетического потомства у тутового шелкопряда, что имеет большое практическое значение, так как гусеницы-самцы дают при образовании коконов больше шелка, чем самки.

Все же у высших животных партеногенетическое развитие чаще всего не идет до конца и развивающийся зародыш в конце концов погибает. Но некоторые виды и породы позвоночных более способны к партеногенезу. Например, известны партеногенетические виды ящериц. В последнее время была выведена порода индеек, неоплодотворенные яйца которых с высокой вероятностью проходят развитие до конца. Любопытно, что при этом потомство получается мужского пола (обычно при партеногенезе получаются самки). Загадка разгадывается легко: если, например, у человека и дрозофилы набор половых хромосом у женского пола XX (две хромосомы X), а у мужского XУ (хромосомы X и У), у птиц наоборот - самец имеет две одинаковые хромосомы 22, а у самки хромосомы разные (ХУ2). Половина неоплодотворенных яиц имеет одну хромосому XУ, половина - 2. В развивающейся партеногенетической яйцеклетке число хромосом удваивается. Полово́й диморфи́зм (от др.-греч. δι- — два, μορφή — форма) — анатомические различия между самцами и самками одного и того же биологического вида, исключая различия в строении половых органов. Половой диморфизм может проявляться в различных физических признаках

Размер. У млекопитающих и многих видов птиц самцы более крупные и тяжёлые, чем самки. У земноводных и членистоногих самки, как правило, крупнее самцов.

Волосяной покров. Борода у мужчин, грива у львов или бабуинов.

Окраска. Цвет оперения у птиц, особенно у утиных.

Кожа. Характерные наросты или дополнительные образования, такие как рога у оленевых, гребешок у петухов.

Зубы. Бивни у самцов индийского слона, более крупные клыки у самцов моржей и кабанов.

Некоторые животные, прежде всего рыбы, демонстрируют половой диморфизм только во время спаривания. Согласно одной из теорий, половой диморфизм выражен тем больше, чем различнее являются вклады обоих полов в уход за потомством. Также он является показателем уровня полигамии

Признаки, по которым отличаются особи разных полов делятся на первичные и вторичные. Первичные половые признаки это те, которые обеспечивают образование гамет и соединение их в процессе оплодотворения. У всех млекопитающих, в том числе собак, это половые железы (гонады), половые пути и наружные половые органы (гениталии). К вторичным половым признакам относят признаки и свойства организма, не обеспечивающие непосредственно процессы образования половых клеток, спаривания и оплодотворения, но играющие важную роль в половом размножении

Под влиянием половых гормонов внешний вид самцов, а у некоторых видов – самок, заметно преображаетсяНекоторые рыбы приобретают необыкновенно яркую окраску, у самцов копытных отрастают рога, у некоторых обезьян – гривы, усы и борода. У птиц образуются совершенно невероятные наряды из перьев, отрастают гребни, набухают сережки. У некоторых видов эти изменения сохраняются в течение всей жизни, у других же подобные наряды служат признаки готовности к размножению и проявляются только в брачный сезон. Подобные ритуальные органы обнаруживаются у представителей любой другой группы животного мира. Таковы, в частности, броские, яркие отметины и экстравагантные, удлиненные, расширенные или причудливо вырезанные перья многих птиц, видоизмененные плавники рыб, меняющие окраску кожные «воротники» рептилий. Все эти «украшения» явно демонстрируются перед прочими особями своего вида, перед самкой или соперником за счет специфических форм демонстративного поведения. С приближением сезона размножения под воздействием половых гормонов, животные начинают демонстрировать свои половые признаки. Они поднимают и опускают хохлы, распускают хвосты, как, например, павлины, производят множество ритуальных движений, в общих чертах весьма похожих у представителей разных таксономических групп. Очевидно, в ходе эволюции и сами украшения, и способы их показа развивались параллельно. Демонстрирование этих сигнальных структур несет жизненно важную информацию, которая указывает другим особям на половую принадлежность демонстрирующего животного, на его возраст, силу, право собственности на данный участок местности и т. д.

Половой диморфизм — явление общебиологическое, широко распространенное среди раздельнополых форм животных и растений. В некоторых случаях половой диморфизм проявляется в развитии таких признаков, которые явно вредны для их обладателей и снижают их жизнеспособность. Таковы, например, украшения и яркая окраска самцов у многих птиц, длинные хвостовые перья самца райской птицы, птицы-лиры, мешающие полету. Громкие крики и пение, резкие запахи самцов или самок также могут привлечь внимание хищников и ставят их в опасное положение. Развитие таких признаков казалось необъяснимым с позиций естественного отбора. Для их объяснения в 1871 г. Дарвином была предложена теория полового отбора[1]. Она вызывала споры ещё во времена Дарвина. Неоднократно высказывалось мнение, что это самое слабое место дарвиновского учения[

Наличие морфофизиологических различий между особями мужского и женского пола проявляется в широком спектре соматических, физиологических и поведенческих различий. Его сущность в особенностях процессов воспроизведения и собственно размножения. В нём отражается природная целесообразность - наиболее оптимальный механизм в воспроизведении, когда на генетическом уровне происходит не просто копировка, но создаётся возможность биологического контроля и выбраковывания невыгодных и отбор более выгодных видовых качеств. При этом женский пол олицетворяет устойчивость, через него действует стабилизирующий отбор, а мужской пол несёт функции подвижного начала и создаёт поле для эволюционной изменчивости. Современная биология объясняет наличие половых различий на всех уровнях развития и функционирования организма, но вместе с тем наряду с взаимоисключающими свойствами (один и тот же индивид не может в норме одновременно обладать мужскими и женскими гениталиями) существует множество бисексуальных качеств, присущих особям обоего пола. Это верно для соматических и поведенческих свойств, которые часто не совпадают. Понятие полового диморфизма первоначально не различало генетической, гормональной, морфологической, поведенческой и психологической дифференцировки индивидов. Предполагалось, что все эти измерения совпадают и детерминируются одними и теми же причинами, а по телосложению индивида можно судить и о его гормональной конституции, и о его ориентации психосексуалъной. На самом деле половые различия в психике не обязательно совпадают с морфологическими, соматическими признаками. Различают половую идентичность, то есть первичную идентификацию индивида с соответствующим полом, и полодиморфическое, т. е. связанное с полом, поведение. Мальчики, как правило, более активны, чаще участвуют в силовых играх, возне и т. д. Им свойственны драчливость, соревнования. В то же время девочки больше играют в куклы, "дом", семейные отношения, охотнее ухаживают за младшими детьми и т. д. Полодиморфическим является общение со сверстниками: предпочтение партнёров своего или другого пола, стиль взаимоотношений в группе и т. д. Существенные половые различия наблюдаются также в способах заботы о своей внешности, в украшениях и т. д.; определённые, хотя и не всегда строго фиксируемые, половые различия отмечаются в познавательных процессах, скорости психических реакций, обучаемости, специфических интеллектуальных способностях и т. д., в сексуальных ориентациях, эротическом влечении к представителям того или иного пола. следует рассматривать как взаимообусловленность и дополнительность мужских и женских качеств, которые генетически направлены на формирование физического и психологического взаимовлечения мужчины и женщины, что в свою очередь объективно выражает необходимость оптимального физического и духовного воспроизведения человека. , как и всё структурно-функциональное содержание половой любви, имеет определённую направленность - воспроизводство через поколения. Поэтому всё привносимое в половые отношения культурой может соответствовать или не соответствовать природной направленности и поэтому должно подвергаться анализу: насколько те или иные нормы полового поведения соответствуют природе сексуальности человека, так как всякое несоответствующее ведёт либо к болезненным отклонениям, либо к последствиям, отражающимся на состоянии здоровья и судьбе детей. Половая мораль должна строиться и отражать не только опыт поколений, но и прогнозировать и отметать всё непригодное и поощрять всё необходимое, полезное. Отсюда вытекает искусственная ограниченность единой морали (для оценки полового поведения мужчин и женщин), в то время как двойная мораль соответствует правилам полового диморфизма и нуждается в возрождении и развитии ^

Половой диморфизм в телосложении и гормональном статусе.

Общие размеры и пропорции тела. Следует отметить, что половой диморфизм проявляется, прежде всего, в общих размерах тела. В различных популяциях Земного шара разница в длине тела составляет в среднем 9-10 см. Примерно так же отличается и вес тела. Вообще о природе полового диморфизма в размерах тела человека нет единого мнения. Высказывалась гипотеза о полигинном (полигамном) происхождении этого явления (от греч. polys – многий, gyne – жена, т.е. многоженство). Как известно, у многих видов млекопитающих, в том числе и приматов, самцы крупнее самок. У человека половой диморфизм может быть отражением потенциально полигинного взаимоотношения полов, однако в сообществах людей с полигинной брачной системой половой диморфизм даже слабее, чем в моногамных, практикующих единобрачие. Согласно другой точки зрения, бóльшая величина тела мужчин объясняется их преимущественным занятием охотой в палеолите, которое требовало значительной силы, но такая тенденция не прослеживается при сравнении сообществ современных охотников и собирателей, да и мустьерские охотники – (рассмотренные нами) неандертальцы – характеризовались скорее сглаженным половым диморфизмом в телосложении при малом росте. Высказывается так же мнение, что половой диморфизм является прямой генетической функцией увеличения размеров тела. Еще возможно, что выраженность полового диморфизма человека зависит от условий жизни: известно, что мужчины сильнее, чем женщины реагируют на неблагоприятные факторы среды. Половой диморфизм в пропорциях тела можно выявить разными способами, например, сравнением мужчин и женщин одинакового роста (как низкорослых, так и высокорослых). Такие исследования показали, что при одинаковой длине тела у мужчин выше отношение длины рук и ног, у них больше обхват грудной клетки, а ширина таза больше у женщин