4. Клеточные механизмы гомеостаза.

Считается, что регуляторные механизмы клеток возникли еще на заре эволюции и наследственно закрепились в виде ингибирующих реакций. При этом УУ и ОУ совме­щены в одной клетке.

ДНК —> транскрипция —> трансляция — белок–фермент —> продукт

(ген) ферментативной реакции

А + В Р (продукт, который может ингибировать активность фермента)

Тканевой уровень (надклеточный).

На этом уровне регуляции УУ и ОУ находятся в разных клетках, которые обмени­ваются между собой сигналами. Так, тканеспецифические ингибиторы пролиферации клеток (кейлоны) управляют пролиферацией, ростом тканей с помощью отрицатель­ной обратной связи.

4. Системные механизмы гомеостаза:

Говоря о системном уровне гомеостаза, имеется в виду сохранение постоянства внутренней среды организма за счет функционирования нервной, эндокринной и им­мунной систем организма.

• нервная система

является организатором всех процессов, которые происходят во внутренних средах ор­ганизма, а также при взаимодействии организма с окружающей средой.

В процессе эволюции живых существ проявилась отчетливая тенденция к центра-

ли­зации управления. При этом между различными уровнями гомеостатического

регули­рования существует четкая иерархическая взаимосвязь. Наверху этой иерархической лестницы стоит ЦНС, точнее КБП.

КБП —►подкорковые образования —► эндокринная система —► клетки

внутриклеточные реакции.

ССС ОДС ПС ВС

КБП (УУ) воспринимает раздражитель (входной сигнал), который поступает из внешней и внутренней среды. КБП оценивает эти сигналы и дает команды клеткам, тканям, органам, главным образом, через эндокринные железы. Эти железы выраба– ты­вают гормоны, они с кровью достигают ОУ и влияют на ферментные системы клетки. На системном уровне УУ и ОУ находятся даже в различных органах.

• эндокринная система

высшим центром регуляции эндокринных функций является гипоталамус, который посредством нейромедиаторов руководит работой других желез (гипофиз, половые, кора надпочечников).

Свое действие на клетки гормоны оказывают двумя путями: либо изменяют актив­ность генов, либо изменяют скорость биохимических реакций.

• иммунная система

Иммунитет – способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки генетически чужеродной информации.

Иммунная система – совокупность всех лимфоидных органов и скопления лимфо­идных клеток (тимус, селезенка, лимфоузлы, пейеровы бляшки, лимфоциты перифе­рической крови).

Особенности иммунной системы.

• генерализована по всему организму

• лимфоциты в составе крови постоянно циркулируют по организму

• клетки вырабатывают белки–антитела (иммуноглобулины) в ответ на проникно­вение антигенов (белки и полисахариды)

Центральная фигура иммунитета – лимфоциты. Они образуются в ККМ из стволовых клеток и поступают на дифференцировку либо в тимус (Т-лимфоциты), либо диффе­ренцируются прямо в костном мозге (В-лимфоциты).

Т-лимфоциты действуют на поступающие в организм чужеродные клетки и ткани, а также уничтожают собственные мутантные клетки (в организме происходит 10⁶ му­таций в день). Значит, Т-лимфоциты отвечают за реализацию клеточного (трансплан­тационного) иммунитета. В-лимфоциты отвечают за гуморальный иммунитет, они вы­рабатывают антитела в ответ на проникновение антигенов в организм. Антителами яв­ляются иммуноглобулины: G, М, A, D, Е.

Иммуноглобулины (гликопротеиды) делятся на 5 классов (по массе и функциям).

JgG– основные эффекторные молекулы иммунитета, проходит через плаценту

JgМ – иммунитет против кишечных инфекций (антимикробный)

JgА – содержится в женском молоке, обеспечивает ранний местный иммунитет

JgD– рецепторы В-лимфоцитов

JgЕ – обеспечивает антиаллергические и противопаразитарные реакции.

Т.о. роль иммунной системы сводится к защите постоянства внутренней среды ор­ганизма от факторов двух основных групп:

1) микробы и экзогенные вещества 2) соматические мутации.

Иммунная система осуществляет специфическую защиту организма.

Однако в организме существует и система НЕ специфической защиты. Это кожа, сли­зистые оболочки, лизоцим слюны, фагоцитоз.

5. Структурные основы гомеостаза.

При этом имеют ввиду различные механизмы, которые обеспечивают сохранение постоянства структурной организации на всех уровнях организма (молекулярный, суб­клеточный, клеточный, тканевой, органный).

Структурная целостность организма обеспечивается физиологической и репаративной регенерацией.

Необходимо помнить, что в основе развития многих видов патологии лежат нару­шения структур организма – это первичное явление, а вторично – нарушение функции.

6. Адаптация. Роль нервной и эндокринной системы в ее обеспечении.

Если на организм действует какой-то фактор внешней среды, и организм сохраняет свою устойчивость, то говорят о том, что организм адаптировался к действию данного фактора.

Адаптация организма к тому или иному фактору среды формируется на основе гомеостатических механизмов. Причем при действии одного внешнего фактора включаются все гомеостатические механизмы.

Процесс адаптации не мгновенный, он происходит в течение определенного интервала времени и сопровождается определенной перестройкой организма.

Рассмотрим процесс адаптации на примере стресса.

фактор внешней среды —► мобилизация защитных сил организма —►

—►повышение резистентности организма —►

адаптация стадия истощения

Особую роль в адаптации организма к тому или иному внешнему фактору играет ЦНС и эндокринная система.

ЦНС (кора больших полушарий) воспринимает все раздражители (факторы), кото­рые действуют на организм, и вырабатывает управляющий сигнал. ЦНС посылает управляющий сигнал на различные системы организма (ССС, дых., пищ., выд.), но в первую очередь на эндокринные железы. Эндокринная система осуществляет кон­кретные реакции в организме, направленные на сохранение постоянства внутренней среды. Большое значение в адаптации организма имеет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система.

Гипоталамус выделяет особые вещества – релизинг-факторы, которые поступают в гипофиз. Гипофиз (передняя доля) вырабатывает АКТГ (адренокортикотропный), который воздействует на кору надпочечников и приводит к усиленному выбросу глюкокортикоидных гормонов.

Глюкокортикоидные гормоны воздействуют на различные звенья гомеостатических

механизмов (генетические, клеточные) и способствуют приспособлению организма к меняющимся условиям среды.

В адаптации большое значение имеет такой гормон гипофиза, как соматотропин (особенно в адаптации новорожденных).

Если на организм действует внешний фактор чрезвычайной силы (экстремальный), то может наступить истощение защитных сил организма, и организм в этих условиях не может сохранять постоянство внутренней среды. В этом случае говорят о том, что наступила стадия истощения (иначе это называют дистресс).

С биологической точки зрения, стресс – это очень полезная адаптивная реакция ор­ганизма на действие внешней среды. Но если человек длительное время испытывает дистресс, это приве­дёт к развитию заболевания.

4. Поведение как способ адаптации в среде обитания.

Организмы могут по–разному адаптироваться к меняющимся условиям среды. В не­которых случаях адаптируются путем изменения своего поведения.

Пример: сохранение t° тела грызунами в условиях изменяющейся t° окружающей среды. У грызунов очень несовершенна система терморегуляции. При Тt° окружаю­щей среды их движения замедляются, при ^ t° окружающей среды их движения стано­вятся более активны.

4. Гомеостатические механизмы организма в разные возрастные периоды.

Эмбриональный период. В этот период организм относительно изолирован от ок­ружающей среды за счет организма матери. Гомеостатические механизмы несовер­шенны. Факторы внешней среды действуют, прежде всего, на организм матери, а через него на плод. Выделяют особые критические периоды, когда организм плода наиболее чувствителен и уязвим для факторов среды.

1) имплантация 2) гисто–и органогенез 3) плацентация 4) роды

Плацента обладает избирательной проницаемостью, поэтому JgМ, обеспечиваю­щий иммунитет против кишечных инфекций – не проходит через неё, и плод и ново­рожденный в первые дни жизни беззащитен перед кишечными инфекциями.

У новорождённого и в детском возрасте гомеостатические механизмы в целом не­совершенны. Наиболее стабильно функционируют гомеостатические механизмы в пе­риод зрелости, когда сформированы и функционируют все органы и системы.

При старении организма надежность функционирования гомеостатических механиз­мов падает, вместе с этим падает устойчивость организма к факторам внешней среды.

4. Проблема трансплантации органов и тканей.

Трансплантология – сравнительно молодая отрасль науки, насчитывает около 150 лет. Она сформировалась и развивалась в рамках пластической хирургии. В России рождение этой науки связано с именем Н. И. Пирогова.

В зависимости от видовой принадлежности донора и реципиента различают:

1. Аутотрансплантация (аутогенная) – один и тот же организм является и донором, и реципиентом. Трансплантат называют аутотрансплантат.

2. Гомо (алло) трансплантация (гомогенная). Донор и реципиент – организмы одно­го вида (от человека к человеку). Трансплантат называют гомотрансплантат.

3. Гетеро, или ксенотрансплантация (ксеногенная). Донор и реципиент – организмы разных видов. Трансплантат называют гетеротрансплантат или ксеногенный трансплантат.

Типичный вариант пересадки органа или ткани – донор и реципиент генетически разнородные. Трансплантат – гомотрансплантат.

Редкий вариант – пересадка органа или ткани производится от одного монозиготного близнеца другому.

Экспериментальный вариант – осуществляется в пределах инбредных животных (чистые линии). Трансплантат называется – изотрансплантат или сингенный. Наиболее успешно протекает аутотрансплантация.

Технически в настоящее время хирурги могут пересаживать любой орган любому ор­ганизму, но после любой аллотрансплантации начинается отторжение трансплантанта.

В 1964г. П. Медавар доказал, что биологическая природа отторжения относится к ка­тегории иммунологических реакций.

При пересадке чужеродной ткани в организм поступают антигены, которые есть на всех клетках, их нередко называют трансплантационные антигены или антигены гис­тосовместимости. Организм реципиента осуществляет различные иммунные реакции, которые направлены на разрушение трансплантата, т.е. его отторжение.

Методы ослабления тканевой несовместимости.

1. подбор иммунологически совместимых пар. Для этого изучают антигенный со­став клеток донора и реципиента. И если они отличаются как можно меньшим числом антигенов, их используют для трансплантации. Изучают, прежде всего, систему АВО и систему антигенов на лейкоцитах. Эта система генов лейкоци­тарных антигенов, называется HLA (human lymphocyte antigens), и расположена она в 6 хромосоме (иногда в литературе их обозначают как главный комплекс гистосовместимости).

2. ослабление иммунологической активности реципиента. С этой целью вводят специальные вещества, которые подавляют иммунную систему реципиента. Эти вещества называют иммунодепрессанты.

• 6-меркаптопурин – подавляет активность всех групп Т-лимфоцитов, а также всех пролиферирующих клеток.

• циклоспорин А – циклический пептид из 11 аминокислот. Подавляет только Т-хелперы (есть препарат эффективнее циклоспорина А в 70 раз)

• глюкокортикоиды – подавляют иммунологические реакции. Вместе с тем по­бочные действия: гипертония, сахарный диабет, злокачественные опухоли.

3. Воздействие на трансплантат с целью ослабления его антигенной активности. Например, для пересадки печени можно использовать печень свиньи. Она подходит человеку по размерам и антигенному составу. Тем не менее, в зиготу, из которой будет получена свинья–донор, подсаживают человеческие гены, чтобы человече­ский организм скорее признал своей пересаженную свиную печень.

Пересадка печени – наиболее сложная и наиболее редко выполняемая процедура. Для человека оптимальна пересадка печени бабуина, геном которого на 90% совпадает с геном человека.

4. Биоритмы и их значение для человека.

Хронобиология – наука, изучающая ритмические процессы в биологических системах.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменени­ям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех жи­вых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

Биологические ритмы человеческого организма сформировались путём эволюцион­ных адаптаций к ритмическим колебаниям факторов среды (день – ночь, прилив –отлив, сезоны).

Механизмы, лежащие в основе биоритмов организмов – биологические часы.

Где в организме человека находятся биологические часы)?

• на уровне клетки: связь с распадом и синтезом веществ

• на уровне организма: связь с ЦНС и эндокринной системой

Наиболее изучены суточные (циркадные) ритмы. Интервал – 24 часа.

• максимальное выделение в кровь соматотропина и выделение поджелудочного сока в 12перстную кишку происходит в предутренние часы

• максимальное выделение в кровь половых гормонов происходит в 8 утра

• механизмы самоочищения организма активизируются в интервале 4-7 часов

• ощущение боли более мягкое в 16-18 часов

• анальгетики лучше принимать утром

• оптимальное время принятия алкоголя 18-20 часов

С учетом циркадного ритма людей разделяют на «сов», «жаворонков» и «голубей». Так как их работоспособность варьирует в течение суток, то многие исследователи ре­комендуют подбирать работу с учетом этих ритмов. Если человек «голубь», то пик ра­ботоспособности приходится на три часа дня. Если «жаворонок», то время наиболь­шей активности организма падает на полдень. «Совам» рекомендуется самую напря­женную работу выполнять в 5-6 часов вечера. Самую напряженную работу легче вы­полнять, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной ин­тенсивностью (у человека выявлено около 500 функций и процессов, подчиняющихся циркадным ритмам).

Сезонные циклы: у больных псориазом заболевание обостряется зимой, а как ле­том псориатрические бляшки либо уменьшаются в размерах, либо вообще исчезают.

Насильственная смена биоритмов ведёт к потере адаптации к условиям внешней среды.

Пример. При переводе часов на летнее время сильно страдают дети. И дело не только в том, что они становятся вялыми, раздражительными и сонливыми. Опаснее то, что увеличивается вероятность пробуждения ребенка в фазе быстрого сна.

Если будить мышей в фазе быстрого сна, то через 20 дней эксперимента они умира­ют, хотя продолжительность сна была достаточной. Если такой эксперимент провести со взрослыми людьми, то у них наступают психические расстройства.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ:

семинар-коллоквиум. "Индивидуальное развитие организмов (онтогенез)". Компьютерное тестирование.

1. Индивидуальное развитие (онтогенез). Жизненные циклы организмов. Развитие личиночное и прямое. Периодизация онтогенеза.

2. Предэмбриональный (предзародышевый) период развития. Стадии гамето­генеза. Изменения в овогенезе, связанные с ранним развитием зароды­ша.

3. Эмбриональный период развития, периодизация.

4. Оплодотворение и образование зиготы. Особенности оплодотворения у млекопитающих и человека.

5. Искусственное оплодотворение яйцеклетки животных и человека, биоло­гические и медицинские аспекты.

6. Общая характеристика дробления. Типы дробления, характерные для разных видов животных. Дробление и формирование бластулы у плацен­тарных млекопитающих.

7. Общая характеристика гаструляции. Особенности гаструляции у амфибий и птиц. Гаструляция у высших (плацентарных) млекопитающих.

8. Общая характеристика гисто- и органогенеза (образование тканей и органов).

9. Провизорные органы высших млекопитающих.

10. Молекулярно-генетические изменения раннего развития (периода зиготы и дробления), роль цитоплазматических факторов яйцеклетки.

11. Пролиферация клеток, рост.

12. Дифференцировка, молекулярно-генетические механизмы дифференцировки.

13. Морфогенез (формообразование), характеристика основных процессов, обуславливающих его.

14. Интеграция в развитии, целостность онтогенеза. Роль гормонов в ко­ординации процессов развития.

15. Роль наследственности и среды в эмбриональном развитии. Критические периоды развития. Нарушение эмбриогенеза. Тератогенные факторы. Влияние алкоголя.

16. Постэмбриональный онтогенез, его периодизация.

17. Дорепродуктивный период, его характеристика. Рост организма как важнейшая характеристика дорепродуктивного периода. Характер роста организма и отдельных его частей.

18. Генетический контроль роста. Роль нервной и эндокринной систем в регуляции процессов роста.

19. Формирование конституционных типов, типы телосложения.

20. Старение как продолжение развития. Програмные теории старения.

21. Старение как накопление ошибок в генетическом материале. Стохасти­ческие теории старения.

22. Процессы, ведущие к старению на генетическом, молекулярном, клеточ­ном, тканевом (органном) и системном уровнях организации.

23. Продолжительность жизни людей, проблемы долголетия.

24. Биологические аспекты смерти. Смерть клиническая и биологическая.

25. Регенерация: определение, сущность, классификация. Физиологическая регенерация, ее биологическая сущность.

26. Репаративная регенерация, ее биологическая сущность и характерные признаки.

27. Регенерация органов и тканей высокоорганизованных животных и чело­века, ее способы и масштабы. Значение регенерации для медицины.

28. Гомеостаз как свойство организмов сохранять постоянство внутренней среды. Понятие: внутренняя среда организма.

29. Генетические, клеточные, системные основы гомеостаза.

30. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении постоянства внут­ренней среды и адаптивных изменений.

31. Проблемы трансплантации органов и тканей.

32. Биоритмы и их значение для человека.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Биологический вид. Популяционная структура вида. Экологические и генетические характеристики вида и популяции. Процесс видообразования.

1. Политипическая концепция биологического вида. Вид как генетически изолированная система.

Согласно политипической концепции биологический вид имеет критерии:

1. Генетический критерий. Каждый вид характеризуется спецификой генофонда. Генофонд - совокупность генов организмов вида или совокупность генотипов орга­низмов вида. Специфика означает, что в генофонде вида имеется определенный со­став генов и определенная частота генов. Этот критерий включает и кариотип вида. Виды - это генетически изолированные системы, так как обмен генов между разны­ми видами невозможен, поскольку имеет место репродуктивная изоляция, заклю­чающаяся в не скрещиваемости особей данного вида с представителями других ви­дов. Если же происходит межвидовое скрещивание, то потомство, как правило, не­жизнеспособно или бесплодно. Также выделяют генетическую устойчивость в при­родных условиях, приводящую к независимости эволюционной судьбы.

2. Морфологический критерий включает особенности внешнего и внутреннего строения организмов вида.

3. Физиологический критерий рассматривает сходство процессов жизнедеятельно­сти у особей данного вида и, прежде всего сходство в размножении. Биохимический критерий учитывает особенности макромолекул белков у особей вида.

4. Географический критерий определяется ареалом вида.

5. Экологический критерий. Каждый вид занимает в природе определенную эколо­гическую нишу, то есть свое место в цепях питания в структуре биогеоценоза.

Вид - совокупность особей представляющих целостную систему, имеющую гене­тические, морфологические, физиологические, биохимические, географические и экологические критерии, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потом­ство.

2. Популяционная структура вида. Популяция: экологические и генетические характеристики.

Наименьшей единицей вида является популяция. Популяция – это совокупность особей одного вида длительно населяющая определенную часть ареала вида, относитель­но изолированная от подобных групп и способная к эволюции.

Экологически популяции характеризуется:

• ареалом (занимаемой территорией)

• природными условиями

• численностью особей

• возрастным и половым составом

• степенью подвижности особей.

Численность особей в популяции зависит от следующих факторов:

• деятельности человека

• экологической обстановки

• возраста, при котором достигается половая зрелость

• интенсивности размножения

• продолжительности жизни особей

Генетически популяция характеризуется генофондом популяции (аллелофондом). Он представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции. Генофонд популяции отличается:

1. генетическим разнообразием особей (мутации и комбинации)

2. генетическим единством (благодаря панмиксии источником генов для геноти­пов последующих поколений является весь генофонд популяции).

1. Механизмы формирования и факторы временной динамики генофонда популяции. Правило Харди-Вайнберга.

• из поколения в поколение частота генов и генотипов в популяции не изменяется,

если на популяцию не действуют мутации, миграции, естественный отбор, то есть сумма частот генов одного аллеля в данной популяции есть величина по­стоянная (p+q- 1 или 100%).

• сумма частот генотипов по одному аллелю в данной популяции есть величина

постоянная, а распределение их соответствует коэффициентам бинома Ньютона второй степени (р + 2pq+ q= 1 или 100%).

Допустим, в популяции присутствуют гены: “А” с частотой “р”, и “а” с частотой “q”.

Тогда: ♂ (p+q)х ♀ (p+q)= (p+q)²=р² + 2pq+ q²= 1 = 100%

Исходя из этого, можно рассчитать:

Р – частоту доминантных гомозигот в популяции (АА).

2pq – частоту гетерозигот в популяции (Аа).

q ² – частоту рецессивных гомозигот в популяции (аа). p+q=1

Условие проявления закона Харди-Вайнберга:

• Популяция должна быть достаточно большой.

• Должно быть свободное скрещивание особей.

• Должна быть равная плодовитость гомозигот и гетерозигот.

• Не должны действовать мутации, миграции и естественный отбор.

Популяции, которые отвечают этим условиям, называются идеальными или мен-

делевскими. В природе эти популяции не встречаются.

2. Популяция – элементарная единица эволюции. Изменение генофонда по­пуляции как первичное эволюционное явление.

Процесс видообразования начинается с изменения генофонда популяции, то есть с изменения частоты генов. Генофонд популяции изменяется под действием элемен­тарных эволюционных факторов: мутационного процесса, популяционных волн, изоляции и

естественного отбора.

а) мутационный процесс и генетическая комбинаторика

Изменения наследственного материала половых клеток в виде генных, хромо­сомных и геномных мутаций происходит постоянно. Особое место принадлежит генным мутациям. Они приводят к возникновению серий аллелей и, таким образом, к разнообразию содержания биологической информации. За счет мутантных аллелей формируется резерв наследственной изменчивости. Это создает условия для варьи­рования аллельного состава генотипов организмов в последующих поколениях пу­тем комбинативной изменчивости. Благодаря мутационному процессу поддержива­ется высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет исходный эле­ментарный эволюционный материал.

Вредные мутации возникают чаще, а полезные реже. Тем не менее, абсолютное количество полезных мутаций в пересчете на поколение или период существования вида может быть большим. Например, предположим, что за поколение в гено­фонде вида произойдет 10⁶ мутаций. Допустим, что одна полезная мутация прихо­дится на 1 млн. вредных мутаций. Тогда среди 10⁶ мутаций за одно поколение 10⁴ будет полезной.

Мутационный процесс, играя роль элементарного эволюционного фактора, про­исходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов. Генофонды популяций ис­пытывают непрерывное давление мутационного процесса. Это обеспечивает накоп­ление мутаций, несмотря на высокую вероятность потери в ряду поколений единич­ной мутации.

б) популяционные волны

Популяционные волны – колебания численности особей в природных популяци­ях.

При подъеме популяционной волны численность особей увеличивается, при этом усиливается миграция особей из одной популяции в другую. Две популяции могут сливаться в одну, в результате возникает популяция с новым генофондом.

При спаде популяционной волны численность особей уменьшается, при этом од­ни гены и генотипы исчезают полностью, другие остаются независимо от их биоло­гической ценности. При новом нарастании численности они повысят свою концен­трацию, что также изменит генофонд популяции.

в) изоляция

Изоляция – это ограничение свободы скрещивания (панмиксии) между популяция­ми одного вида.

Снижая уровень панмиксии, изоляция приводит к увеличению доли близкородст­венных скрещиваний, а это увеличивает гомозиготизацию популяции. Изоляция яв­ляется необходимым условием сохранения, закрепления и распространения в попу­ляциях генотипов повышенной жизнеспособности.

Изоляция бывает: географическая и биологическая

географическая изоляция связана с особенностями территории или с радиусами индивидуальной активности организмов.

Биологическая изоляция бывает:

• морфологической

• физиологической (особенности процессов жизнедеятельности),

• генетической (несовместимость гамет).

Значение изоляции: она закрепляет все то, что возникает под действием мутаци­онного процесса.

г) естественный отбор.

это сложный биологический процесс исключения из размножения генотипов с малой приспособительной ценностью, и сохранения благоприятных генных комби­наций разного масштаба. Таким образом, естественный отбор преобразует картину генотипической изменчивости, складывающуюся первоначально под действием случайных факторов, в биологически целесообразном направлении.

Движущий отбор (направленный), способствующий выживанию и размножению особей происходит при сдвиге значения признака в сторону его усиления или ослаб­ления.

Стабилизирующий отбор способствует выживанию и размножению особей со средним значением признака.

Разрывающий отбор (дизруптивный) способствует выживанию и размножению особей с разными фенотипами, с равной приспособленностью, в разных условиях среды.

3. Взаимодействие элементарных эволюционных факторов и их роль в соз­дании и закреплении изменений генетического состава популяций.

Мутационный процесс и генетическая комбинаторика обеспечивают высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Популяционные вол­ны также способствуют увеличению генетического разнообразия.

Изоляция закрепляет все то, что возникает под действием мутационного процес­са, а естественный отбор исключает из размножения генотипы с малой приспособи­тельной ценностью, и сохраняет благоприятные генные комбинации разного мас­штаба.

4. Генетико-автоматические процессы в популяции (дрейф генов).

Дрейф генов это изменение частоты аллелей в популяции из-за случайных при­чин, не обусловленных действием естественного отбора. Значение дрейфа генов: он приводит к изменению частоты аллелей в генофонде популяции. Аллели могут уда­ляться или закрепляться в генофонде, независимо от того, имеют они адаптивную ценность или нет. Он существенно влияет на генофонд малочисленных популяций.

5. Генетический полиморфизм. Адаптивный и балансированный полиморфизм.

Популяции состоят из сходных по фенотипу особей, но генотипы у них разные. Генетический полиморфизм - это существование в популяции более двух генетиче­ски разных форм. Причины полиморфизма: мутации и комбинативная изменчи­вость. Устанавливается генетический полиморфизм под действием естественного отбора. Генетический полиморфизм бывает Адаптационным и балансированным.

• адаптационный полиморфизм возникает, когда естественный отбор действует на 2 или больше генетически разные формы в разных условиях среды, которые периодически возникают. То есть отбор благоприятствует разным генотипам. Так, в популяциях двухточечных божьих коровок Adalia bipuncata при уходе на зимовку преобладают черные жуки, а весной - красные. Это происходит потому, что красные формы лучше переносят холод, а черные интенсивнее размножаются в летний период.

• балансированный полиморфизм возникает, если естественный отбор больше благоприятствует гетерозиготам, чем гомозиготам. Явление селективного пре­имущества гетерозигот называют сверхдоминантностью.

Значение генетического полиморфизма: он увеличивает резерв наследственной из­менчивости и обеспечивает лучшую приспосабливаемость к условиям среды. Он да­ет возможность популяции изменяться.

6. Генетический груз и его биологическая сущность.

Генетический груз популяции:

• сегрегационный груз (это все рецессивные гомозиготы со сниженной

жизне­способностью)

• мутационный груз (это все вредные мутации).

7. Адаптивный характер эволюционного процесса.

В ходе эволюционного процесса происходит выживание наиболее приспособлен­ных к условиям среды видов организмов. При этом если механизмы адаптации не позволяют организмам приспособиться к условиям среды, то они погибают, не ос­тавляя потомства.

8. Видообразование (микроэволюция). Пути видообразования.

Микроэволюция это процесс видообразования. Он происходит на уровне популя­ции, поэтому популяция - наименьшая единица эволюции. Начинается видообразо­вание с изменения генофонда популяции, т.е. с изменения частоты генов в популя­ции. Видообразование может быть постепенным и мгновенным.

Постепенное видообразование связано с постепенным расхождением популяции и превращением её в новый вид. К нему относятся:

• географическое видообразование, связанное с географической изоляцией популя­ций и превращением их в новые географические виды с не перекрывающимися ареалами. Иначе - аллопатрическое видообразование.

• экологическое видообразование, связанное с экологической изоляцией, приводя­щей к образованию новых экологических видов с перекрывающимися ареалами.

Мгновенное (симпатрическое) видообразование. Связано с хромосомными мута­циями, которые приносят изменения, благоприятные в данных условиях среды. Этот путь относительно быстрый и дает виды по морфофизиологическим показателям, близкие к исходному виду.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ:

Популяционная структура человечества. Действие эволюционных факторов и генетико-автоматических процессов в популяции людей, медико-генетические аспекты.