Учебно-исследовательская работа

Темы рефератов:

1. Синдром экологической дезадаптации

2. Антимутагены – факторы защиты генома

Литература

Основная литература:

1. Биология [Текст] / под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – Т. 1,2.

2. Биология: руководство к практическим занятиям [Текст]: учебное пособие для студентов стоматологического факультета / под ред. В.В. Маркиной. – М.: Гэотар-Медиа, 2010. – 448 с.

Дополнительная литература:

1. Мутагенные факторы окружающей среды [Электронный ресурс] // Биофайл. Научно-информационный журнал. http://biofile.ru/bio/4230.html

Генетика старения Цель занятия

Ознакомиться с известными в настоящее время генетическими механизмами старения, оценить их фенотипические проявления, выявить признаки старения на всех уровнях структурной организации, изучить гипотезы старения.

Задания в тестовой форме

Выберите один правильный ответ:

1. Максимальная продолжительность жизни - это признак

5. видовой

6. индивидуальный

7. популяционный

8. биогеоценотический

2. Зависимость продолжительности жизни от длительности эмбрионального периода у животных

9. обратно пропорциональная

10. не изучена

11. одинаковая

12. прямо пропорциональная

3. Зависимость продолжительности жизни от возраста достижения половой зрелостиу животных

13. не выявлена

14. прямо пропорциональная

15. обратно пропорциональная

16. различная

4. Процент конкордантности по продолжительности жизни выше у

17. дизиготных близнецов

18. двух родных братьев

19. монозиготных близнецов

20. пяти родных сестер

5. На продолжительность жизни влияет

21. изоляция географическая

22. гетерозис

23. инбридинг

24. изоляция социальная

6. Причина снижения продолжительности жизни при синдроме Марфана

25. арахнодактилия

26. повышенный уровень адреналина

27. высокий рост

28. подвывих хрусталика

7. Продолжительность жизни коррелирует с продолжительностью жизни

а) матери

б) бабок и прадедов

в) отца

г) обоих родителей

8. Один из механизмов генетического контроля процесса старения

а) плейотропия

б) неполное доминирование

в) гетерозис

г) инбридинг

9. Один из механизмов генетического контроля процесса старения

а) полное доминирование

б) кодоминирование

в) накопление мутаций

г) популяционные волны

10. Один из механизмов генетического контроля процесса старения

а) полигенное наследование признаков

б) неполное доминирование

в) эффект положения

г) аутбридинг

Эталоны ответов: 1б, 2г, 3б, 4в, 5б 6б, 7г, 8а, 9в, 10в.

Информационный блок

По данным В.Н. Ярыгина [1], старение представляет собой всеобъемлющий процесс, охватывающий все уровни структурной организации особи - от макромолекулярного до организменного. Этим, а также тем, что главным биологическим результатом старения является прогрессивное повышение вероятности смерти, объясняется использование в исследованиях по генетике старения такого обобщающего показателя, как продолжительность жизни в пострепродуктивном периоде, наследуемость которого, собственно, и изучается.

Ряд наблюдений легли в основу достаточно распространенной точки зрения о наследуемости продолжительности жизни и, следовательно, наличии генетического контроля или даже особой генетической программы старения.

Во-первых, максимальная продолжительность жизни ведет себя как видовой признак. При этом она положительно связана с такими важными эволюционно закрепленными показателями биологии вида, как длительность эмбрионального периода и возраст достижения половой зрелости (табл. 1).

Таблица 1. Максимальная продолжительность жизни, длительность эмбрионального периода и возраст достижения половой зрелости у различных видов млекопитающих животных.

Во-вторых, величины продолжительности жизни у однояйцевых близнецов более близки (конкордантны), чем у разнояйцовых. Попарные различия по этому показателю составляют в среднем 14,5 года для первых и 18,7 года для вторых. Сходная картина наблюдается при сопоставлении колебаний длительности жизни среди лабораторных животных одной линии и различных линий. Так, у мышей получены линии с продолжительностью жизни от 120 до 700 сут.

В-третьих, описаны наследственные болезни с ранним проявлением признаков старости и одновременно резким сокращением продолжительности жизни. Например, при синдроме Хатчинсона-Гилфорда (инфантильная прогерия, или постарение в детском возрасте) уже на первом году жизни отмечаются задержка роста, раннее облысение, морщины, атеросклероз. Половой зрелости такие субъекты, как правило, не достигают, и смерть наступает в возрасте до 30 лет. Для названного синдрома установлено аутосомно-рецессивное наследование.

В-четвертых, в лабораторных условиях путем близкородственных скрещиваний получены инбредные линии плодовой мухи и мыши, существенно различающиеся по средней и максимальной продолжительности жизни. Гибриды 1-го поколения от скрещивания родителей из разных короткоживущих линий (рис. 1) живут дольше родителей, что расценивают как явление гетерозиса.

Рис. 1. Явление гетерозиса, заключающееся в увеличении длительности жизни гибридов первого поколения от скрещивания плодовых мух из двух ко-роткоживущих линий: 1 - инбредная линия К; 2 - инбредная линия В; 3 - гибриды F₁ (В x К)

В-пятых, замечено, что среди плодовых мух особи, гомозиготные по аллелю зачаточных крыльев, имеют меньшую продолжительность жизни, чем мухи дикого типа (плейотропия). Потомки от скрещивания мутантов и мух дикого типа по рассматриваемому показателю проявляют единообразие и близки к последним. Среди гибридов 2-го поколения от скрещивания таких потомков между собой происходит расщепление по продолжительности жизни в отношении 3:1 (дикий тип: мутантный тип). Аналогично описанной мутации у мыши также обнаружено много примеров влияния отдельных генов на продолжительность жизни, причем в сторону ее снижения. Сходным примером у человека является мутация, приводящая к развитию синдрома Марфана и фенотипически проявляющаяся в дефектном развитии соединительной ткани: наряду с «паучьими» пальцами, подвывихом хрусталика, пороком сердца, повышенным выбросом в кровь адреналина такие субъекты отличаются сокращенной продолжительностью жизни.

В-шестых, для людей выявлена положительная связь между длительностью жизни родителей и потомков.

Приведенные материалы, свидетельствуя в пользу генетического контроля длительности жизни и старения, не дают ответа на важные вопросы о том, насколько велика сила этого контроля и через какие конкретные генетические механизмы он осуществляется. Представление о величине наследуемости продолжительности жизни получают, определяя коэффициент наследуемости. Он отражает меру сходства между родственниками по изучаемому признаку. По данным разных авторов, коэффициент корреляции между продолжительностью жизни детей и родителей составляет от 0,02 до 0,13, т.е. низок. Сходные цифры получены для мышей: 0,01-0,40. Родители и дети принадлежат к разным поколениям, а условия проживания меняются. С целью избежать занижения значений коэффициента корреляции за счет различий в условиях жизни сопоставляли продолжительность жизни братьев и сестер. В данном случае коэффициент корреляции оказался выше: 0,15-0,30. Однако и здесь значения существенно ниже тех, которые характеризуют признаки с высокой наследуемостью. К примеру, коэффициент наследуемости роста составляет около 0,70.

Данные по коэффициенту наследования долголетия полезно дополнить примерами, раскрывающими их биологический смысл. Так, если пронаблюдать 25-летних людей, предки которых жили либо достаточно мало, либо, наоборот, достаточно долго, то различие между этими группами по средней продолжительности жизни составит всего 2-4 года. Тем не менее существуют данные о некоторой связи между средней длительностью жизни предков и потомков, прослеживаемой до 70-летнего возраста (табл. 2).

Таблица 2. Связь между продолжительностью жизни предков и потомков

Изучение связи между продолжительностью жизни родителей и детей, достигших 20-летнего возраста, показало, что превышение родителями средней продолжительности жизни на 10 лет добавляет к жизни детей 1 год.