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.

К хромосомным относятся болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом.

Генные болезни – это большая группа заболеваний, возникающих в результате повреждения ДНК на уровне гена (фенилкетонурия).

30. Репарация генетического материала. Фотореактивация. Темновая репарация. Мутации, связанные с нарушением репарации и их роль в патологии.

Репарация генетическая — процесс устранения генетических повреждений и восстановления наследственного аппарата, протекающий в клетках живых организмов под действием специальных ферментов.

Фоторепарация заключается в расщеплении ферментом, активируемым видимым светом, циклобутановых димеров, возникающих в ДНК под действием ультрафиолетового излучения.

Темновая репарация, в отличие от фотореактивации, универсальна. Она устраняет различные структурные повреждения ДНК, появляющиеся в результате разнообразных радиационных и химических воздействий. Способность к темновой репарации обнаружена у всех клеточных систем и организмов.

Биологическое значение репарации ДНК заключается в резком снижении частоты мутаций, большинство которых оказываются летальными и полулетальными или же снижающими жизнеспособность организмов, вызывающими аномалии и обусловливающими тератогенез. Благодаря репарации ДНК повышается устойчивость генотипа организма к повреждающим агентам (мутагенам).

Инициация и прогрессия опухоли являются следствием повреждений ДНК. Это обстоятельство обусловливает чрезвычайно важную роль механизмов репарации ДНК. Особенно наглядны в этом отношении некоторые наследственные синдромы (пигментная ксеродерма, синдром Линча и др.), при которых механизмы репарации неполноценны. У таких больных развиваются множественные опухоли различных тканей.

Биология развития

31. Биология развития. Жизненные циклы организмов как отражение их эволюции. Онтогенез и его периодизация. Прямое и непрямое развитие.

Биология развития изучает способы генетического контроля индивидуального развития и особенности реализации генетической программы в фенотип в зависимости от условий. Под условиями понимают различные внутриуровневые и межуровневые процессы и взаимодействия: внутриклеточные, межклеточные, тканевые, внутриорганные, организменные, популяционные, экологические. Биология развития стремится выяснить степень и конкретные пути контроля со стороны генома и одновременно уровень автономности различных процессов в ходе онтогенеза.

Исследователи начала XIX в. впервые стали обращать внимание на сходство стадий развития эмбрионов высших животных со ступенями усложнения организации, ведущими от низкоорганизованных форм к прогрессивным.

Развитие эволюционной идеи в последующем позволило объяснить сходство ранних зародышей их историческим родством, а приобретение ими все более частных черт с постепенным обособлением друг от друга – действительным обособлением соответствующих классов, отрядов, семейств, родов и видов в процессе эволюции.

Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, осуществляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворение половые клетки родителей. В ходе реализации наследственной информации в процессе онтогенеза у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические физиологические и биохимические свойства – фенотип.

Важнейшим событием онтогенеза является возможность осуществления полового размно­жения. Онтогенез можно разделить на три периода: дорепродуктивный, репродук­тивный и пострепродуктивный. В дорепродуктивном периоде особь не способна к размножению. В этом периоде происходят наиболее выраженные структурные и функциональные преобразования, реализуется основная часть наследственной ин­формации, организм обладает высокой чувствительностью ко все­возможным воздействиям.

В репродуктивном периоде особь осуществляет функцию поло­вого размножения, отличается наиболее стабильным функциони­рованием органов и систем, а также относительной устойчивостью к воздействиям.

Пострепродуктивный период связан со старением организма и характеризуется ослаблением или полным прекраще­нием участия в размножении.

Дорепродуктивный период подразделяется на 4 периода: эмбриональный, личиночный, метаморфоз и ювенильный. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начина­ется с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. Эмбриональный период отличается выражен­ностью процессов преобразования зиготы в организм, способный к более или менее самостоятельному существованию. Личиночный период в типичном варианте наблюдается в разви­тии тех позвоночных, зародыши которых выходят из яйцевых оболочек и начинают вести самостоятельный образ жизни, не достигнув дефинитивных (зрелых) черт организации. Метаморфоз состоит в превращении личинки в ювенильную форму. В процессе метаморфоза происходят такие важные морфо-генетические преобразования, как частичное разрушение, пере­стройка и новообразование органов. Ювенильный период начинается с момента завершения метамор­фоза и заканчивается половым созреванием и началом размноже­ния.

32. Общая характеристика эмбрионального развития: предзиготный период, оплодотворение, зигота, дробление, гаструляция, гисто- и органогенез. Зародышевые оболочки. Взаимоотношение материнского организма и плода. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа.

В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек. У большинства позвоночных он включает стадии (фазы) дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза.

Дробление — ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый период эмбрионального развития, который присутствует в онтогенезе всех многоклеточных животных и приводит к образованию зародыша, называемого бластулой (зародыш однослойный). При этом масса зародыша и его объем не меняются, то есть они остаются такими же, как у зиготы, а яйцо разделяется на все более мелкие клетки — бластомеры. После каждого деления дробления клетки зародыша становятся все более мелкими, то есть меняются ядерно-плазменные отношения: ядро остается таким же, а объем цитоплазмы уменьшается. Процесс протекает до тех пор, пока эти показатели не достигнут значений, характерных для соматических клеток. Тип дробления зависит от количества желтка и его расположения в яйце. Если желтка мало и он равномерно распределен в цитоплазме (изолецитальные яйца: иглокожие, плоские черви, млекопитающие), то дробление протекает по типу полного равномерного: бластомеры одинаковы по размерам, дробится все яйцо. Если желток распределен неравномерно (телолецитальные яйца: амфибии), то дробление протекает по типу полного неравномерного: бластомеры — разной величины, те, которые содержат желток — крупнее, яйцо дробится целиком. При неполном дроблении желтка в яйцах настолько много, что борозды дробления не могут разделить его целиком. Дробление яйца, у которого дробится только сконцентрированная на анимальном полюсе «шапочка» цитоплазмы, где находится ядро зиготы, называется неполным дискоидальным (телолецитальные яйца: пресмыкающиеся, птицы). При неполном поверхностном дроблении в глубине желтка происходят первые синхронные ядерные деления, не сопровождающиеся образованием межклеточных границ. Ядра, окруженные небольшим количеством цитоплазмы, равномерно распределяются в желтке. Когда их становится достаточно много, они мигрируют в цитоплазму, где затем после образования межклеточных границ возникает бластодерма (центролецитальные яйца: насекомые).

Гаструляция — гаструла формируется в результате инвагинации клеток. В ходе гаструляции клетки зародыша практически не делятся и не растут. Происходит активное передвижение клеточных масс (морфогенетические движения). В результате гаструляции формируются зародышевые листки (пласты клеток). Гаструляция приводит к образованию зародыша, называемого гаструлой.

Первичный органогенез — процесс образования комплекса осевых органов. В разных группах животных этот процесс характеризуется своими особенностями. Например, у хордовых на этом этапе происходит закладка нервной трубки, хорды и кишечной трубки.

В ходе дальнейшего развития формирование зародыша осуществляется за счет процессов роста, дифференцировки и морфогенеза. Рост обеспечивает накопление клеточной массы зародыша. В ходе процесса дифференцировки возникают различно специализированные клетки, формирующие различные ткани и органы. Процесс морфогенеза обеспечивает приобретение зародышем специфической формы.

При эмбриональном развитии многих животных вокруг зародыша образуются особенные временные оболочки, существующие лишь в течение эмбрионального периода и не участвующие в построении органов животного. Оболочки эти могут быть или кутикулярные, образующиеся как продукт выделения эктодермы (или бластодермы) зародыша, или же клеточные; в последнем случае они образуются обыкновенно в виде складок наружного З. листа. Как примеры последних, можно привести З. оболочки трех высших классов позвоночных животных: пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Когда тело зародыша начинает отделяться от желточного мешка, наружный слой стенок последнего образует вокруг зародыша складку, которая подымается над зародышем, покрывая его все более и более от периферии к центру, и срастается наконец своими краями над спиною зародыша. Два листа складки после срастания ее краев образуют над зародышем две оболочки: внутреннюю водную оболочку (см.), или амнион (amnion), и наружную - серозную (см. рис. при ст. Зародышевые листы). Амнион до конца эмбрионального развития остается в соединении со стенкой тела зародыша на небольшом протяжении брюшной стороны, где эктодерма и париетальный мезодермический листок зародыша переходят в соответствующие, но обратно расположенные, слои амниона. В полости амниона накопляется водянистая, содержащая белок и соли жидкость (liquor amnii), в которой зародыш как бы плавает (см. Водная оболочка). Серозная оболочка, непосредственно прилегающая к желточной перепонке яйца, обособляется первоначально лишь над амнионом и зародышем, но мало-помалу отделяется и от желтка и окружает наконец все яйцо. Образование З. оболочек при эмбриональном развитии составляет отличительную черту высших позвоночных сравнительно с низшими, у которых таких оболочек нет.

33. Механизмы формирования многоклеточного организма: пролиферация, миграция, дифференцировка, компетенция, детерминация, специализация. Явление ооплазматической сегрегации.

Инвагинация — происходит путем впячивания стенки бластулы в бластоцель; характерна для большинства групп животных.

Деляминация (характерна для кишечнополостных) — клетки, находящиеся снаружи, преобразуются в эпителиальный пласт эктодермы, а из оставшихся клеток формируется энтодерма. Обычно деляминация сопровождается делениями клеток бластулы, плоскость которых проходит «по касательной» к поверхности.

Иммиграция — миграция отдельных клеток стенки бластулы внутрь бластоцеля.

• Униполярная — на одном участке стенки бластулы, обычно на вегетативном полюсе;

• Мультиполярная — на нескольких участках стенки бластулы.

Эпиболия — обрастание одних клеток быстро делящимися другими клетками или обрастание клетками внутренней массы желтка (при неполном дроблении).

Инволюция — вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружного пласта клеток, который распространяется по внутренней поверхности остающихся снаружи клеток.

В ходе ооплазматической сегрегации формируются те региональные особенности цитоплазмы, которые как бы намечают, «преформируют» на химическом уровне план строения будущего организма. В основу формирования этого плана лежит образование так называемых полярных градиентов распределения биологически активных веществ.

Полярный градиент — это неравномерное распределение вещества вдоль оси зародыша с постепенным падением его концентрации от одного полюса к другому.

34. Эмбриональная индукция. Дифференциация и интеграция в развитии. Роль наследственности и среды в онтогенезе. Критические периоды развития. Тератогенные факторы среды.

Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, осуществ­ляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворение половые клетки родителей. В ходе реализации наследственной информации в процессе онтогенеза у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства, иными словами — фенотип. Ведущая роль в формировании фенотипа принадлежит наслед­ственной информации, заключенной в генотипе организма. При этом простые признаки развиваются как результат определенного типа взаимодействия соответствующих аллельных генов.

Наряду с этим результат реализации наследственной программы, заключенной в генотипе особи, в значительной мере зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. Факторы внешней по отношению к генотипу среды могут способствовать или препят­ствовать фенотипическому проявлению генетической информации, усиливать или ослаблять степень такого проявления

Совокупность внутриорганизменных факторов, влияющих на реализацию наследственной про­граммы, обозначают как среду 1-го порядка. Особенно большое влияние на функцию генотипа факторы этой среды оказывают в период активных формообразовательных процессов, прежде всего в эмбриогенезе. С другой стороны, выделяют понятие окружающей среды, или среды 2-го порядка, как совокупности внешних по отношению к организму факторов.

Критические периоды: зигота, имплантация, роды.

Периоды наибольшей чувствительности к повреждающему действию разнообразных факторов получили название критических, а повреждающие факторы — те­ратогенных.

Причиной нарушения развития зачатка является большая чувствительность его в данный момент к действию патогенного фактора, чем у других органов.

П.Г. Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процес­сом имплантации зародыша, второй — с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека — на конец 1-й —начало 2-й недели. Второй критический период продолжается с 3-й по 6-ю неделю. По другим источникам, он включает в себя также 7-ю и 8-ю недели. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза.

Действие тератогенных факторов во время эмбрионального (с 3 до 8 нед) периода может привести к врожденным уродствам. Чем раньше возникает повреждение, тем грубее бывают пороки.

Факторы, оказывающее поврежденное воздействие, не всегда представляют собой чужеродные для организма вещества или действия. Это могут быть и закономерные действия среды, обеспе­чивающие обычное нормальное развитие но в других концентрациях с другой силой, в другое время (кислород, питание, температуру, соседние клетки, гормоны, индукторы, давление, растяжение, электрический ток и проникающее излучение).

35. Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде.

С момента рождения новой особи начинается период постэмбрионального развития организма.

Онтогенез можно разделить на три периода: дорепродуктивный, репродук­тивный и пострепродуктивный. В дорепродуктивном периоде особь не способна к размножению. В этом периоде происходят наиболее выраженные структурные и функциональные преобразования, реализуется основная часть наследственной ин­формации, организм обладает высокой чувствительностью ко все­возможным воздействиям.

В репродуктивном периоде особь осуществляет функцию поло­вого размножения, отличается наиболее стабильным функциони­рованием органов и систем, а также относительной устойчивостью к воздействиям.

Пострепродуктивный период связан со старением организма и характеризуется ослаблением или полным прекраще­нием участия в размножении.

Дорепродуктивный период подразделяется на 4 периода: эмбриональный, личиночный, метаморфоз и ювенильный. Личиночный период в типичном варианте наблюдается в разви­тии тех позвоночных, зародыши которых выходят из яйцевых оболочек и начинают вести самостоятельный образ жизни, не достигнув дефинитивных (зрелых) черт организации. Метаморфоз состоит в превращении личинки в ювенильную форму. В процессе метаморфоза происходят такие важные морфо-генетические преобразования, как частичное разрушение, пере­стройка и новообразование органов.

Ювенильный период начинается с момента завершения метамор­фоза и заканчивается половым созреванием и началом размноже­ния.

Рост – это увеличение общей массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров организма. Несмотря на возникающие факторы, особь стремится достичь типичного видового размера. Это явление называется эквифинальностью.

36. Биологические и социальные аспекты старения и смерти. Теории старения. Молекулярные и клеточные проявления старения. Понятие о биологическом возрасте. Причины и механизмы старения. Проблемы долголетия.

Существуют две точки зрения на причину старения:

• Старение – генетически заложенный процесс

• Старение – результат разрушения организма как следствие неизбежного действия сдвигов, возникающих в процессе жизни

Для старения характерны:

• Неодинаковая выраженность в органах (гетерохромность)

• Развитие разных возрастных изменений с разной скоростью (гетерокинетичность)

• Все возрастные изменения делятся на три типа:

• Функции, снижающиеся с возрастом (сократительная способность сердца, зрение)

• Функции, не изменяющиеся с возрастом (физиологические показатели крови, мембранный потенциал)

• Функции, повышающиеся с возрастом (активность некоторых ферментов)

Проявления старения: