24. Норма реакции генотипа. Модификационная изменчивость, ее адаптивное и эволюционное значение.

Норма реакции— способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака. Чем шире норма реакции, тем больше влияние среды и тем меньше влияние генотипа в онтогенезе. Один и тот же ген в разных условиях среды может реализоваться в несколько проявлений признака (фенов). В каждом конкретном онтогенезе из спектра проявлений признака реализуется только один. Аналогично один и тот же генотип в разных условиях среды может реализоваться в целый спектр потенциально возможных фенотипов, но в каждом конкретном онтогенезе реализуется только один фенотип. Под наследственной нормой реакции понимают максимально возможную ширину этого спектра: чем он шире, тем шире норма реакции. Фенотипическое значение любого количественного признака (Ф) определяется, с одной стороны, его генотипическим значением (Г), с другой стороны — влиянием среды. Термин введён в 1909 В. Иогансеном. Широкая норма реакции: большие изменения признаков, например, надоев молока у коров, коз, массы животных. Узкая норма реакции – небольшие изменения признаков, например, жирности молока, окраски шерсти. Фактически норма реакции — спектр возможных уровней экспрессии генов, из которого выбирается уровень экспрессии, наиболее подходящий для данных условий окружающей среды

Норма реакции генотипа: Наследуется не признак как таковой, а способность генотипа давать какой-нибудь признак в результате взаимодействия с условиями среды. Генотип реагирует на воздействие факторов внешней среды в определенном диапазоне. Поэтому каждый признак имеет несколько вариантов, несколько модификаций. Норма реакции - это диапазон модификационной изменчивости, пределы модификационной изменчивости. Фактически норма реакции — это размах, спектр модификаций, который может произвести генотип под влиянием внешних условий. Норма реакции генотипа — это пределы колебаний данного фактора среды, в которых возможна реализация генетической программы по данному признаку в виде какого-либо признака.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку Чарльз Дарвин. Особенности модификационной изменчивости – не передается по наследству, так как не затрагивает гены и генотип, имеет массовый характер (проявляется одинаково у всех особей вида), обратима – изменение исчезает, если вызвавший его фактор прекращает действовать. Например, у всех растений пшеницы при внесении удобрений улучшается рост и увеличивается масса; при занятиях спортом масса мышц у человека увеличивается, а с их прекращением уменьшается. Адаптивный характер модификационной изменчивости – приспособительная реакция организмов на изменения условий среды. Характеристика модификационной изменчивости: обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их; групповой характер; изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа; затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.

Значение модификаций.Модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер и в этом смысле имеет важное значение в эволюции. Обусловленные нормой реакции адаптивные модификации дают возможность организму выжить и оставить потомство в изменившихся условиях среды.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет также большое практическое значение, так как позволяет предвидеть и заранее планировать максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных. В частности, создание заведомо известных оптимальных условий для реализации генотипа обеспечивает их высокую продуктивность.

Значение модификационной изменчивости: Модификационная изменчивость увеличивает адаптированность организмов. Модификационная изменчивость позволяет нетолько выжить организмам, но и произвести потомство. Благодаря модификационной изменчивости популя-ция получает отсрочку элиминации до приобретения (в результате мутационного процесса, или потока генов, или рекомбинации генетических вариантов) нужного изменения признака, позволяющего успешно выживать и давать размножающееся потомство.

№ 25 Мутационная изменчивость. Ее эволюц роль. Классифик мутаций по изменению генома и адаптивному значению.

Мутационная изменчивость - это изменчивость самого генотипа. Мутации — это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Основные положения мутационной теории разработаны Г. Де Фризом в 1901—1903 гг. и сводятся к следующему: 1) Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков. 2) В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение. 3)Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными. 4) Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей. 5)Сходные мутации могут возникать повторно. 6) Мутации ненаправленны (спонтанны), т. е. мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.

Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом, при котором клетка сохраняет способность к самовоспроизведению, обусловливает наследственное изменение признаков организма. По характеру изменения генома, т. е. совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом, различают генные, хромосомные и геномные мутации. Генные, или точковые, мутации— результат изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК в пределах одного гена. Такое изменение в гене воспроизводится при транскрипции в структуре иРНК; оно приводит к изменению последовательности аминокислот в полипептидной цепи, образующейся при трансляции на рибосомах. В результате синтезируется другой белок, что ведет к изменению соответствующего признака организма. Существуют разные типы генных мутаций: это дупликации(повторение участка гена), вставки (появление в последовательности лишней пары нуклеотидов), делеции ("выпадение одной или более пар нуклеотидов), замены нуклеотид-ных пар (AT -><-ГЦ; AT -><-; ЦГ; или AT -><-ТА), инверсии (переворот участка гена на 180°). Эффекты генных мутаций чрезвычайно разнообразны. Большая часть из них фенотипически не проявляется, поскольку они рецессивны

Геномные мутации - это мутации, которые приводят к добавлению либо утрате одной, нескольких или полного гаплоидного набора хромосом. Разные виды геномных мутаций называют гетероплоидией и полиплоидией . Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Н-р, у растений довольно часто обнаруживается явление полиплоидии - кратного изменения числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный набор хромосом n в клетках повторяется не 2, как у диплоидов, а значительно большее число раз (3n, 4п, 5п и до 12n). Полиплоидия - следствие нарушения хода митоза или мейоза: при разрушении веретена деления удвоившиеся хромосомы не расходятся, а остаются внутри неразделившейся клетки. В результате возникают гаметы с числом хромосом 2n.

Хромосомные мутации (аберрации) характеризуются изменением структуры отдельных хромосом. При них последовательность нуклеотидов в генах обычно не меняется, но изменение числа или положения генов при аберрациях может привести к генетическому дисбалансу, что пагубно сказывается на нормальном развитии организма. Различают внутрихромосомные, межхромосомные и изохромосомные аберрации. Внутрихромосомные аберрации — аберрации в пределах одной хромосомы. К ним относятся делеции, инверсии и дупликации. Делеция — утрата одного из участков хромосомы (внутреннего или терминального), что может стать причиной нарушения эмбриогенеза и формирования множественных аномалий развития. Инверсия — встраивание фрагмента хромосомы на прежнее место после поворота на 180°. В результате нарушается порядок расположения генов. Дупликация — удвоение (или умножение) какого-либо участка хромосомы.

Значение мутаций для эволюции, селекции и медицины. Основы понимания роли М. в эволюции были заложены в 20-х гг. 20 в. работами советского генетика С. С. Четверикова, английских учёных Дж. Холдейна и Р. Фишера и американского учёного С. Райта, положивших начало развитию эволюционной генетики. Было показано, что все наследственные изменения, служащие материалом для эволюции, обязаны М. (комбинативная изменчивость, возникающая путём образования новых сочетаний генов при скрещивании, в конечном счёте, тоже есть следствие М., обусловливающих генетические различия скрещивающихся особей). В отличие от модификаций, М. не являются однозначной реакцией на вызывающее их воздействие: один и тот же мутагенный фактор приводит к возникновению разнообразных М., затрагивающих те или иные признаки организма и изменяющих их в разных направлениях. Поэтому сами по себе М. не имеют адаптивного характера. Однако постоянно возникающие у любого вида живых существ М., многие из которых к тому же длительно сохраняются в популяции в скрытом виде (рецессивные Мутации), служат резервом наследственной изменчивости, который позволяет естественному отбору перестраивать наследственные признаки вида, приспосабливая его к меняющимся условиям среды (изменению климата или биоценоза, переселению в новый ареал и т. п.). Т. о., адаптивность эволюционных изменений — следствие сохранения естественным отбором носителей тех М. и их сочетаний, которые оказываются полезными в данной обстановке. Мутационная изменчивость играет роль главного поставщика наследственных изменений. Именно она является первичным материалом всех эволюционных преобразований. Одним из распространенных видов мутаций, имеющий важное значение в эволюции растений, является полиплоидия. Хромосомные мутации также играют важную эволюционную роль. Прежде всего необходимо указать на удвоение генов в одной хромосоме. Именно благодаря удвоениям генов в процессе эволюции накапливается генетический материал. Нарастание сложности организации живого в ходе исторического развития в значительной степени опиралось на увеличение количества генетического материала.

№ 26 Закон гомологичных рядов наслед-ой изменч-ти Н. И. Вавилова Его значение. Методы селекции жив и раст.

ГОМОЛОГИЧЕСКИХ РЯДОВ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ЗАКОН устан. параллелизм в наследств, изменчивости организмов. Сформ Н. И. Вавиловым в 1920. Изучая изменчивость признаков у видов и родов злаков и др. семейств, Н. И. Вавилов обнаружил, что: 1. Виды и роды, генетически близкие между собой, харак-тся тождественными рядами наслед изменчивости с такой правильностью, что зная ряд форм для одного вида, можно предвидеть нахождение тождественных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды, тем полнее тождество в рядах их изменчивости. 2. Целые семейства растений в общем характ-ся опред циклом изменчивости, проходящей через все роды, составляющие семейство». Хотя исходно закон касался изменчивости у растений, Н. И. Вавилов указывал на применимость его к животным. Теоретич. основой гомологии рядов фе-нотипич. измен-ти у близких таксономич. групп является представление о единстве их происхождения путём дивергенции под действием естеств. отбора. Поскольку общие предки существующих ныне видов обладали определ., спепифич. набором генов, то и их потомки должны обладать, таким же набором генов. Учитывая, что каждый ген может мутировать в разных направлениях (множеств, аллелизм) и что мутационный процесс имеет ненаправленный характер, естественно предполагать, что спектр изменений одинаковых генов у особей близких видов будет сходным.

Селе́кция — наука о методах создания и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных. Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает раст или жив с интересующими его признаками. До XVI—XVII в. отбор происходил бессознательно.Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени. Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно.

Селекция растений. Основные методы селекции вообще и селекции растений в частности — отбор и гибридизация. Для перекрестноопыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. Т. о. получают, н-р, новые сорта ржи. Эти сорта не являются генетически однородными. Если же желательно получение чистой линии — то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками. Таким методом были получены многие сорта пшеницы, капусты, и т. п. Для закрепления полезных наследственных свойств необходимо повысить гомозиготность нового сорта. Иногда для этого применяют самоопыление перекрестноопыляемых растений. При этом могут фенотипически проявиться неблагоприятные воздействия рецессивных генов. Основная причина этого — переход многих генов в гомозиготное состояние. эффект гетерозиса: гибриды первого поколения обладают высокой урожайностью и устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, которые получаются при скрещивании не только разных линий, но и разных сортов и даже видов. В селекции растений широко применяется экспериментальная полиплоидия, так как полиплоиды отличаются быстрым ростом, крупными размерами и высокой урожайностью. В сельскохозяйственной практике широко используются триплоидная сахарная свекла, четырехплоидные клевер, рожь и твердая пшеница, а также шестиплоидная мягкая пшеница.

Селекция животных. Селекция животных имеет некоторые особенности: для них хар-но только половое разм-ие; в основном очень редкая смена поколений (у большва животных через несколько лет); кол-во особей в потомстве невелико. Поэтому в селек-ой работе с жив важное значение приобретает анализ совокупности внешних признаков, или экстерьера, хар-ого для той или иной породы. Одомашнивание животных. Главным фактором одомаш служит искус-ый отбор организмов, отвечающих требованиям человека. Одомаш привело к ослаблению действия стабил-го отбора, что резко повысило уровень измен-ти и расширило его спектр. При этом одомаш-ие сопровождалось отбором, вначале бессознательным (отбор тех особей, которые лучше выглядели, имели более спокойный нрав), затем осознанным, или методическим. Методич-ий отбор направлен на формирование у животных определенных качеств, удовлетворяющих человеку. Отбор и типы скрещивания. Отбор родительских форм и типы скрещивания животных проводятся с учетом цели, поставленной селекционером. Это может быть целенаправленное получение определенного экстерьера, повышение молочности, жирности молока, качества мяса и т. д. В селекционной работе с животными применяют в основном два способа скрещивания: аутбридинг и инбридинг. Аутбридинг, или неродственное скрещивание между особями одной породы или разных пород животных, при дальнейшем строгом отборе приводит к поддержанию полезных качеств и к усилению их в ряду следующих поколений. При инбридинге в качестве исходных форм используются братья и сестры или родители и потомство (отец—дочь, мать—сын, двоюродные братья—сестры и т. д.). При этом гомозиготизация по генам, контролирующим изучаемый признак, происходит тем быстрее, чем более близкородственное скрещивание используют при инбридинге. Однако гомозиготизация при инбридинге, как и в случае растений, ведет к ослаблению животных, снижает их устойчивость к воздействию среды, повышает заболеваемость.

№ 27. Биотехнологические (б/т) процессы в пищ промыш-ти. Использование дрожжей бактерий, водорослей и микроскопич. грибов в производстве кормового белка.

Б/т - комплексная дисциплина. Наука о методах и технологиях производства, транспортировки, хранении и переработки продукции с использованием обычных растений, жив-х, микро организмов (м/о) в естеств и искусств средах.

К важным отраслям биоиндустрии относят некоторые отрасли пищевой промыш-ти (выращивание дрожжей, водорослей, бакт для получения белков, витаминов, фермен; сельское хоз-во (клонирование и селекция сортов растений, произ-во биоинсектицидов); фармацевт пром-ть (разработка вакцин, синтез гормонов); экологию (защита окруж среды (очистка сточных вод, переработка хоз отходов).

Биотехнология также принята создавать современ технологии для синтеза полимеров, искуст-х приправ, для получения метанола, этанола, водорода и др.

Разделы: микробиол синтез (получ продуктов с испол-м трансгенных и нетранс-х м/о) , экология б/т, биоэлектроника (создание биосенсоров для контроля биопроцессов в орган),

протоинженерия (изуч св-ва прир белков на генном уровне), медиц б/т, б/т кормопроиз-ва, пищевая б/т, генная инженерия.

Получение кормовых белков. Исполь-ся м/о, имеющие преимущ-ва: высокое содержание сухой массы (60%), высокая интенсив-ть синтеза белков, несложная технология культив-ия.

кормовые дрожжи. испол-т как источник белка в германии при культив-ии пивных дрожжей (сахоромицеты).Дрожжи выращ-т на древесине, отходах. Сырье измельч, подвергают кислотному гидролизу. При это образ-ся моносахариды, на к-х выращ-т м/о. Род кандида толуропсис сахаромиксис испол-т глубинную ферментацию при перемешивании. Растут быстро.Культу-ая жид-ть отдел-ся фильров-м. Далее культ. жид-ть конценрт-т на сепараторе.дрож. массу подверг-т механ., термич, ультразвук обработке, чтобы разрушить клет стенку. Далее массу упаривают до 10 % влажности. Недостатки: содер-ся токсич-ие в-ва (до 6 %) пурин и пиримидин основания.

Белковые концентраты бактерий. испол-т более 30 видов бакт. содер-ие белка до 80 %. они наращ-т биомассу быстрее и в них сод-ся больше серосодержащих аминокислот (аргинин, серин). Источ-и углерода могут служить газообразные прод-ы, нисшие спирты и водород. При испол. метана смесь подают в ферментер струйного типа. М/о рода милококкус. После окончания ферментации бакт осажд-т на ферментаторе. Получают массу, к-ую подвет мех и ультразвук обработке, высуш-ии. Взрывоопас в-во. При культив на метаноле испол псевдомонос и метиломонос. Недост: большое сод-ие пурин-х и пиримид основ.

Кормовые белки водорослей. испол одноклет водоросль хлорелла, сценодесмус, сине-зел водор рода спирулина, способные синтез-ть белки из углекс газа и воды, минерал в-в при исполь энергии солн света.

культив-т в спец бассейнах открытого типа либо в естеств-х усл-х в щелочных озерах. Недост: плотная целлю-ая обол водор-й, треб дополн обраб-ки. Содер белков 55 %, спирулина - 65 %.Белки хорошо сбалансир по аминокис-му составу, много ненасыщ АК, мало токсич в-в. Белковая масса из кл-к водор - й поступает в произ-во в виде суспензии, сухого порошка. Процесс отделения клеток водор от воды очень трудоемко. эти белки после очистки можно добав как добавка к рациону людей.

Белки грибов. сырьем для выращ грибоа служат растит отходы, лигнин, гемицелл-за. По питат св-ам белки приближ. к белкам мяса, сои. Раньше испол грибы корич-ой и белой глины из родов Строфария, Плевротис. Сейчас испол-т штаммы термофил-х гриьовпеницилум, аспергилум, триходерма. В белках грибов много витам-в, усвояемых липидов. недост: медленный рост биомассы по сравн с раст. источником углерода для промышл выращ грибов служит растит отходы,содерж клетчатку, а также торф и навоз.

Субстрат предвар подгот-т, исполь ферментат гидролиз. Получ моносах, культив-т в посевных аппаратах открытого типа. Грибной мицелий отделяют от культуральной жид-ти, разруш и высуш до 10 % влажн-ти и испол как биодобавка. Сыр корфор (гриб пениццилум роквефорти). В Великобрит создан пищ продукт - микопротеин, аналог мяса. Белки грибов хорошо перевар-ся в организме жив-х, и их испол в качестве кормовой добавки, чем кормоые дрожжи.

Белки трав и др раст-й. Имеют сбалансир АК состав.Метод разраб в 1773 г. Это метод путем отжатия соков. Сорвем м-ды заключ в отделении точкис аромат соедин от токсич сока.

1942 г-первый соврем метод в России, получ первый белковый концентра провитамин акаротин. Его испол для обраб раненных.

Технол: измельч растит массу, отжимают сок, коакуляция сока, раздел коакулята на зеленую массу и корич сок, консер-ие белково- витам пасты.

Получ 3 вида кормов: белковый коагулят, фермент сок, остатки растит матер-ла в виде жома.

№ 28. (1) Применение биотехнол процессов для решения проблем окруж среды. Биотрансформ ксенобиотиков. Получение биогага, этанола, преобраз солн энергии. Очистка сточных вод.

Экологич б/т - это новейший подход к охране и сохранению окр среды. Передмет экол б/т составляют применение методов для решения проблем окр среды, таких как, переработка отходов, очистка воды, устранение загрязнений. Рост городов привел к серьезным экол проблемам. Многие созданные чел-и в-ва не разлаг-ся м/о, поэтому треб-т более усоверш-х технологий. Обычно для утилизации отходов примен комплексы м/о со спец приборными усройствами.

Билтрансформация ксенобиотиков. Ксенобиотики - чужеродные в-ва, попадая в организм чел и жив подверг-ся различной биотрансформации: окислению, восстан, гидролизу и др. Биотрансф-ия чужеродных в-в под д-м м/о и ферментов протек в воде и почве. Но изучение этих процессов в почве затруднено из-за адсорбции ксенобиотиков, м/о и ферментов на частицах почвы. Усиойчивость многих ксенобиот-в в биосфере высока: альдрин и хлоран - до 15 лет, диэльдрин - до 25 лет. Некот поллютанны, подвергаясь распаду, могут образ-ть более устой-ые и токсич в-ва. Среди ксенобиот, вносимых чел-м в биосферу, есть производные нафталина и салициловой к-ты.

Биометаногенез.

Экол чистую энергию можно получить путем преобраз солн энергии в электр-ю с помощью солнечных коллекторов, биогаза. Биогаз - это смесь из 65 % метана , 30 % углек газа, 1 % сероводорода, и незнач примесей азота, кислорода, водорода. В основе получ биогаза лежит процесс метанового брожения, или биометаногенез - процесс превращения биомассы в энергию. сущ- т 3 стадии биометаноген: 1) ферментат гидролиз белков, липидов, полисах. Также участ-т м/о бродильщики, к-ые фермент-т моносах-ды. 2) ацидогенез. Уч-т две группы м/о: ацетогенные (м/о фермент-т моносах, спирты, орган к-ты с образ водор, углек газа и НМС) и гомоацетатные м/о усваивают водород и углек газ через стадию образ ацетил -КоА и превращ его в низкомолек к-ты, в основном ацетат. 3) из разложив отходов образ метан. Он можнт синтез-ся через стадию восстан-ия углек газа молекулярным водородом.

4 H + CO ----- CH + H O 3H+CO-----CH + H O

Особое место в утилизации отходов занимает метановое сбраживание. Оно помогает получить из местного сырья биогаз как локальный источник энергии, также улучшить качество органич удобрения и очистить окр среду от загрязн. Метановые бактерии раздел на мезо- (30- 40 С) и термофильные (50-60 С). Использ след бакт: лактобациллус ацидофилус, бактероидес юниформис, клостридиум, мктановые бактерии из родов метанококус, метаногениум.

Для получения биогаза можно испол отходы с/х, испорченные продукты, жидкие отходы сахарных заводов, сточные воды городов и спиртовых заводов.

Преобразование солнечной энергии.

Возрастающий дефицит ископаемых топливных ресурсов предполагает созд-е и внедрение возобновл-х источников энергии и сырья за счет биосистем: раст. и фототрофных м/о, к-ые перераб солн энергию в энергию хим связей. примен биосистем способно обеспечить свыше 15 % произ-ва энергии для экономич развитых стран. Приразложении воды, осущ-ое суспензией хлореллы с образ кислорода дает до 140 л газа с 1квад метра освещаемой повер-ти в сутки. Одной из особен-1 фотосиньеза яв-ся уменьшение эффек-ти преобраз солн энергии при высоких значениях интенсивности света. разраб-ы системы, эффективно поглощающие световой поток и обогащенные реакционными центрами по отношению к пигменту.

Очистка сточных вод.

Яв-ся важной проблемой б/т. Дл я произ-ва хим, целл-бум, энергет прмыш-ти, черной и цветной металлургии тратится огромное кол-во воды. Большая их часть возвращается обратно в реки в виде сточных вод. выдел след-ие типы загряз-ия повер-х и сточных вод: механич (относ к повер-и видам загрязн с пом-ю механ примесей), жимич (присут в воде орган и неорган в-в токсич и нетоксич д-ия), биологич (обусловлено наличием в воде разнообр патоген м/о, грибов, водорос), радиоактивное. Сточные воды нефтеперераб заводов сод-т нефтепродукты, аммиак, фенолы и др. Нагретые сточные воды теплоыми электростанц вызыв тепловое загряз.

Методы очистки: механ, хим, физ-хим и биолог). 1)механ м-д (из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удал-т механ примеси. Грубодисперстные частицы улавлив решетками, ситами, нефтеловушками..), 2) дим м-д (в сточные воды добав различ хим реагенты, к-ые вступают в р-ию с загрязн-ми и осаждают их в вмде нераствор осадков, 3) физ-хим м-д (испол-т для удаления расвор-х неорганич примесей. Вкл-л электролиз, окисл, сорбция, ультразвук...), 4) биолог м-д ( основан на испол закономер б/х и физиолог самоочищения рек и др водоемов. Для чточных вод испол биофильтры, биолог пруды и аэротенки. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона, в к-х очистка проис=т с пом-ю активного ила из бактерий и микроскоп жив-х, к-ые бурно развив в этих сооруж-х. Бактерии склеиваются в хлопья, выделяют в среду ферменты, разруш орган загрязн.

№ 28. (2) Классиф продуктов биотехнол процесса. Первичные и вторичные метаболиты. Получ АБ.

Спектр продуктов, образ-ся методами б/т, широк и разнообразен. целевыми прод-ми биотехнолог производств могут быть интактные кл-ки. одноклеточные организмы испол-ся для получения биомассы, яв-ся источником кормового белка. Клетки, особенно в иммобилизов-м сост-ии выступают в роли биологич катализаторов для процессов биотрансф-ии. Процессами биотрансформации наз-т реакции превращения исходных орган-х соед-ий (предшественников) в целевой продукт с помощью клеток живых орган-в или ферментов, выделенных из них. Продуктами биотехнолог производств яв-ся природные макромолекулы - белки, ферменты, полисахариды, полиэфиры, выделенные из кл-к м/о, тканей, органов раст и жив-х. По отношению к процессу роста низкомолекул продукты дел-ся на первичные (необходимы для роста кл-к. К ним относ стректурные единицы биополимеров, ннуклеотиды, моносахариды, витаминвы и др соед. Микробные кл-ки изначально не произв-т избыток первичных прод-в. Испол-т спец штаммы м/о с нарушениями синтеза этих продуктов) и вторичные метаболиты (Антибиотики, пигменты, токсины - не треб для выживания кл-ки и образ-ся по завершении фазы их роста. Эти в-ва служат защитой кл-ки. м/о походят фазу быстрого роста, во время к-ой синтез вторичных подуктов незначителен. По мере замедления роста, из-за истощения некот-х питат-х в-в, клетка переходит в состояние идиофазы и в этот период синтез-ся вторичные метаболиты). Фитонциды - АБ растений.

получение вторичных метаболитов. Биосинтез втор метаб фазоспецифичен и происходит по завершении стадии роста, в идиофазе, благодаря чему их еще назыв-т идиолитами. Ведущее место по объему произ-ва заним-т антибиотики. к числу АБ относ важнейшие противомикробные и противоопухолевые препараты. К АБ относ низкомолекул эффекторы изначально природного проис-ия, способные подавлять рост живых кл-к. Известно, что АБ могут уч-ть в процессах детоксикации вредных метаболитов, контрол-ть некот-е стороны обмена в-в и целые процессы развития.

Получ пеницилина. Бензилпеницилин.

основан на культивации гриба пенициллум хризогениум. В кл-х гриба данный АБ синтез из альфа - кетоглутаровой кислоты, к-ая соед-сьс ацетилкоферментом-А при участии ферм гомоцитратсинтетазы превращ в гомоцитрат, затем в альфа-аминоадипиновую кислоту (яв-ся предшест-м АБ). Из этой к-ты образ бензилпеницилиг и лизин (как побочный эффеки). Лизин тормозит выход АБ. Поэтому,чтобы повысить концентр, нужно пост убирать культуральную жид-ть, чтобы понизить актив-ть лизина.. Куцльтив глубинно, в стерил усл-х, от 7-10 дней. Далее культурал жид-ть отделяют фильтрованием (ротационный фильтр). Бензилпеницилн раствор в органич раствор-х, раздел м-дом ионнообменный хроматографии и поддают на испаритель. Т.о, получают суспензию. Далее ее промывают, провод перекристализацию, фракционирование на ионнообменных смолах, высуш-т и получают сравнительно неочищ-й препарат (натриевая или калиевая соль бензилпеницилина). Для получения чистого пениц соль покаливают, центиф-т, провод сушку под вакуумом и образ прокаиновая соль бензилпениц. выход до 50 г/л.

Получение новых аналогов пениц.

Связан с измен природноацильной группы и сохан ядра пеницил-на - 6-АПК (аминопеницилановой к-ты).

Получение ампицилина.

в прмыш-ти 6-АПК получ гидролизом бензилпениц-на с пом-ю фемента пеницилиназы бактерии Клайвера цитрофера при рН=8, темпер - 50 С. Раствор 6-АПК добав в д ыерментер, где размнож-ся бактерии рода Псевдомонос меланогениус. Туда добав предшеств-к фенилглицин. рН=5, фермент ацилаза превращ 6-АПК в ампицилин.

№ 29. Биоиндустрия ферментов. Источники и технология культивир м/о. иммобилизов ферменты, клетки и их значение.

Ферменты сохраняют свои уникальные св-ва (эффективность, специф-ть действия) вне клеток, поэтому их широко примен на практике.Ф. нах-т примен в текстил, кожевенной, целл-бум промыш. Для выделения Ф. испол-ся те природные обьекты, в к-х содер-ие искомого энзима сост-т не менее 1 %. Практически неогранич-ый источник Ф.- м/о (бактерии, грибы, дрожжи).

Источники и технология культивирования м/о. Для произ-ва посевного мат-ла испол исходный штамм продуцентов, получ-ый из лаборат-х чистых культур, к-ые выращ разными спос-ми.

Поверхностный метод - сост в культив-ии м/о на поверх-ти увлажненных стерилизов-х отрубей, размещенных в кюветах, к к-м иногда добавляют солодовые ростки, древесные опилки. Инкубир-т в спец-м термостате.

Глубинный метод - примен ферментеры из нержавеющей стали, снабженные приспособл-м для перемешивания и подачи в жид питат-ю среду стерильного воздуха. Это более эконом-й метод.

Поточный метод - наиболее прогрессивный, т к обеспечив непрерывную подачу в ферментер как питат среды так и посевного мат-ла. Размнож-е м/о и биосинтез Ф. регулир-ся по мере поступления пит среды в ферментер.

Питат среды бывают в зависим от состава: синтетические (сост-т из определ-го по кач-му и колич-му составу набору индивид-х в-в) и комплексные (входят различные природ продукты, чаще отходы пищевых произ-в).

Выделение и очистка Ф: трудоемкая и дорогостоящая процедура. Если Ф. можно испол в неочищ-м виде, то его не очищают. Неочищ-е фермент-ые препараты. получ путем высушив в мягком режиме кул-ры м/о вместе с остатками питат среды. Для получ очищен Ф. исход-1 мат-л измельчают вплоть до разрушения субклеточных стркутур. Для этого испол спец мельницы.

Иммобилизованные фементы- Это Ф., искуственно связанные с нерастворимым носителем, но соханяющие свои каталит-е св-ва. Их пеимущ-ва: легко отдел от реакционной среды, могут испол многократно, обеспечив непрерывность каталит-го процесса, долговечны, стабильны. Иммобилизация ведет к изменению св-в Ф: субстатной специф-ти, устойчивости, зависим-ти активности от параметов среды.

Носителями для ИФ. Идеальный носитель д б нерастворим, выокая хим и биолог стойкость, гидофил-ть, пониц-ть как для ферм-в так и для коферм-в, продуктов реакции. Носители делятся на орган и неорган. Орган сами дел-ся на 2 класса: природные (белковые, полисахвар-ые, липидные) и синтетич (полиамидные, полиэфирные). К преимущ прир носит относ доступность, полуфункц-ть, к недост-м - высокая стоимость. Синтет носит облад механ прочностью. Некоторые м. б . произведены в разных физич формах (трубы, волокна, гранулы).

Носители неорган природы: примен матер-ы из стекла, глины, керамики. Преимущ- легкость регенерации, можно придавать любую форму и получать любую степень пористости.

Методы иммобил-ии Ф. Сущ-и 2 метода: 1)без возникнов ковал связи м/у Ф. и носит-м (физич м-д) и 2) с образ ковал связи (хим м-д).

Физ м-ды: осущ посредством адсорбции Ф на неаствор носителе путем включения энзимов впоры поперечносшитого геля, в полупрониц стрек-ры. Виды: адсорбция Ф на нераствор насителе, иммобил -я Ф путем вклюя в гель.

Химия м-ды: ообраз новых ковал связей между Ф и носителем. Этот способ обеспеч прочную и необрат связь и часто сопровож-ся стабилизацией молекулы энзима. Виды: иммобил-ия Ф на носит-х, облад-х гидроксогруппами, аминогруппами, сульфгидрильными группами (сульфгидр группы носител и Ф легко окисл-ся с образ-м дисульфидных связей под д-и кислорода воздуха.

Иммобил-ия клеток. При испол таких кл-т отпадает необх-ть выделения и очистки фермен-х преп-в. В промыш-ти чаще испол-т покоящиеся кл-ки. Для подавления иммобил-ии кл-к раст-й испол дефицит фитогормонов, а рост кл-ти бактерий тормозит антибиотики. ИК м/о примен для биотрансформации органич соед-й, гидролиза ряда сложных эфиров.

Примен-е ИФ и ИК:

1) получ глюкозофруктозных сиропов (для получ тонизир напитков, консервир фруктов, кондит изделий); 2) получ эль-аспарагиновой к-ты (аспараг к-та примен в кач-ве пищевой добавки - подсластитель и усилитель вкуса), 3) получ эль-яблочной к-ты (ябл к-та - заменитель лимоной в продуктах питания и лекарс преп-х. Ябл к-ту получ испрл-я иммобил-ые в полиакриламидном геле клетки, содерж фумаратгидрогеназу.

Биосенсоры на основе ИФ помогают выполнить десятки быстрых и точных анализов при диагностике забол-1, контрол-ть содер-ие вредных в-в (инсектицидов, пестицидов, удобрений) в пищ продуктах и в воздухе.

№ 30. Биотехнолог рекомбинат ДНК. Получ инсулина, соматотропина, интнрферона методами генной инженерии.

Используя технологию рекДНК проводят тонкие б/х исслед-ия структуры и функции белков, осуществ детальный хим анализ генетт мат-а. К важным методам рекДНК относят:1) специфич-ое расщепление ДНК реструкцирующими нуклеазами, что позволяет ускорять выделение различных генов и манипуляции с ними. 2) гибридизация нуклеиновых кислот, позвол-ая с большой генетт точностью выявить специфич-ие нуклеотидные последоват-ти на основе их способ-ти связывать комплементарные основания. 3) клонирование ДНК (суть- выделение ДНК-фрагмента в самореплицирующийся генетт аппарат (плпзмиду или вирус), к-ый испол-т для трансформации бактерий). 4) генетич инженерия, позвол получать модифициров версии генов и затем внедрять их в кл-и или оргпнизмы.

Технология рекДНК оказала существ-ое воздействие на всю клет биологию (опред строения и функций не толькл белков, но и индивид-х доменов, получать многие белки.

В б/т рекДНК испол обычно 2 метода: химич и фермент. Оба метода надежны, результативны.Химич процедура расщепления ДНК выпол-ся одновременно для 4-х одинаковых проб с испол-м хим агентов, расщепл ДНК по отдельным нуклеотидам (Т, Ц, Г, А).

Энзимат метод основан на энзиматич-и ведении нуклеотида, терминирующего полинуклеотидную цепь. Синтез молекулы ДНК в присут затравки (праймера) и небо-го кол-ва одного из таких модифициров-х нуклеотида приподит к образов-ию фрагментов ДНК в виде «лесенки».

ДНК-зонд – одноцепочечная молекула ДНК, использ-ая в качестве меченого индикатора. Примен-ся для поиска родственных генов.

Конструиров рекДНК

Сущность генетич инженерии сводится к целенаправленному конструированию генетт систем вне организма с послед-м ведением их в живой организм. При этом рекДНК становятся составной частью генет аппарата реципиентного организма и они приносят в него новые генеи и физиолого-биохим св-ва, полезные для человека. Отн. Синтез аминокислот и белков, гормонов, ферментов, витам и др.

Получение инсулина. Инсулин-гормом ПЖЖ, регулир углеводный обмен и поддерживает нормальный уровень сахара в крови. Инсулин – небольшой глобулярный белок, содерж 51 АК остаток и сост-ий двух полипептидных цепей, связанных между собой дисульфидными момтиками. Синтез-ся он в виде одноцепочечного предшеств-ка – препроинсулина. Для получения 100 г кристалл-го инсулина необх-мо 800-100 кг исходного сырья (обычно ПЖЖ КРС и свиней).

В 1989 г У. Гилберт с сотрудниками выделили мРНК инсулина из опухоли бета-клеток ПЖЖ крысы и спомощью обратной транскриптазы получили с нее кДНК. Полученную кДНК встроили в плпзмиду, в среднюю часть гена пеницилиназы. Рекомбинантная плазмида содержала информацию о стр-ре проинсулина. В рез-те трансляции мРНК в кл-х синтез-ся гибридный белок. Содер-ий последов-ти пенициллина и проинсулина, к-ый выщепляли из такого белка трипсином.

Синтез соматотропина. Соматотропин секретир-ся передней долей гипофиза. Впервые он был выделкен и очищен в 1963 г из гопофиза. Его недост приводит к забол – гипофизарной карликовости. В наст время ГРЧсинтез-ся разными методами генетт инженерии в спец счконструиров-х кл-х бактерий. Биосинтез ГРЧ из 191 АК остатка был осущ-н в 1979 г Д Герделем.

Огромный интерес предс-т выделение и синтез полипептида, обладающего биолог атив-ю гипоталамического релизинг-фактора соматотропина (СТГ-РФ). Введение этого фактора способно конпенсировать недост гормона. Наличие СТГ-РФ и самого гормона очень важно для успешноголечения заб-й, обуслов недост этого гормона и ряда патол заб-й (некот формы диабеда, регенерация тканей после ожогов и др).

Получение интерферонов. Интерфероны были открыты в 1957 г в национ интитуте медий исслед-й в лондоне как фактор устойч-ти к вирусной инфекции. Было установлено, что кл-ки, подвергн-е воздей-ию вируса выделяли в среду фактор, способный придавать сведи мкл-м устой-ть к вир инфек-м: они как бы препят-ли размнож-ю вирусов в кл-е и был назван интерфероном. Сущ-т 3 группы интерф-в: 1) альфа-И образ при возд-ии вирусов на лейкоциты, 2) бета-И появ-ся при возд-ии вирусов на фибробласты, 3) гамма- И. продуцир-ый Т-лимф-ми в отсеет на возд-ие бактер-ми и вирус-ми антигенами. Все И. (кроме альфа –И) гликопротеины, они представ собой типичные глобулярный белки; видоспецифичны. Ниболее широко изв-ы альфа –И. И. широко испол-ся для лечения разл-х тяж-х заб-й – острого вирусного гепетта, рассеянного склероза, миеломы идр.

И. традиц-но извлекают из крови чел. (из 1 л крови можно выд-ть всего 1 мкг И, т. Е. примерно одну дозу для инъекции).

Наиболее перспективный метод – биосинтез И. с помощью негет-ки сконструиров-х м/о. Имеются тркдности: в смеси мРНК, констру-й различные белки, содержание кодирующих интерферон мало-всего около 0, 1%. Установлено, что И. синтез-ся в клетке сначало в виде предшеств-в, содер-их на эн-конце полипептидной цепи сигнальный пептид, к-ый затем отщепл-ся и в рез-те образ-ся зрелый И., облад-й полной биолог актив-ю.

№ 31. Генная инженерия растений. Получение трансгенных растений на основе вирусов растений, бинарных, промежуточныз векторов. Метод биобаллистики.

Генная,или генетическая инженерия – это совокупность биотехнологических методов, позволяющих создавать синтетические системы на молек- биолог уровне. Генная инж дает возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК (рекДНК,) вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки .Задачи генной инженерии: – придание устойчивости к ядохимикатам (н-р, к определенным гербицидам); 

– придание устойчивости к вредителям и болезням (н-р, Bt-модификация); – повышение продуктивности (н-р, быстрый рост трансгенного лосося); – придание особых качеств (н-р, изменение химического состава).

 

Методы генной инженерии

Методы ГИ основаны на получении фрагментов исходной ДНК и их модификации. Для получения исходных фрагментов ДНК разных организмов используется несколько способов: получение фрагментов ДНК из прир материала путем разрезания исходной ДНК с помощью специф-их нуклеаз (рестриктаз), прямой хим синтез ДНК, н-р, для создания зондов, синтез комплементарной ДНК (кДНК) на матрице мРНК с использованием фермента обратной транскриптазы (ревертазы). Определение нуклеотидного состава фрагментов ДНК по классической методике производится с помощью радиоактивных зондов – молекул ДНК с заранее известной структурой, в состав которых входят радиоактивные изотопы фосфора или водорода. Если структура выделенного фрагмента хотя бы частично комплементарна структуре зонда, то происходит ДНК-ДНК-гибридизация, и на микрофотографии препарата появляется засветка от радиоактивного изотопа. В настоящее время для определения нуклеотидных последовательностей ДНК широко используют флуоресцентные метки.  Выделенные участки ДНК встраивают в векторы переноса ДНК. Векторы ДНК – это небольшие молекулы ДНК, способные проникать в другие клетки и реплицироваться в них. В состав вектора ДНК входит не менее трех групп генов: 1 Целевые гены, которые интересуют экспериментатора. 2Гены, отвечающие за репликацию вектора, его интеграцию в ДНК клетки-хозяина и экспрессию требуемых генов.3. Гены-маркеры (селективные, репортерные гены), по деятельности которых можно судить об успешности трансформации (например, гены устойчивости к антибиотикам или гены, отвечающие за синтез белков, светящихся в ультрафиолетовом свете). В качестве векторов часто используют плазмиды (кольцевые молекулы ДНК прокариотических клеток), а также ДНК вирусов. Вновь образованные фрагменты ДНК называют рекомбинантными.

 

Для внедрения векторов в прокариотические или эукариотические клетки используют различные способы: 

1. Биотрансформация. Используются векторы, способные сами проникать в клетки. Частным случаем биотрансформацииявляется агробактериальная трансформация.

2. Микроинъекции. Используются, если клетки, подлежащие трансформации, достаточно крупные (н-р, икринки, пыльцевые трубки). 3. Биобаллистика (биолистика). Векторы «вбивают» в клетки с помощью специальных «пушек».

 

Для получения трансгенных растений используются плазмиды - кольцевые ДНК, способные передаваться от бактерий в клетки растений и встраиваться в ДНК растения. При этом, для передачи плазмид с нужными генами вовнутрь этих бактерий используются другие плазмиды, способные передаваться уже и от бактерий к бактериям.

Вся работа с трансгенными растениями направлена на коренное изменение методов традиционной селекции – желаемые признаки получаются благодаря введению нужных генов непосредственно в растение вместо длительной работы по скрещиванию различных линий. Растения имеют одно важное преимущество перед животными: возможна их полная регенерация in vitro из недифференцированных соматических тканей с получением нормальных, способных давать семена, растений. Одна из почвенных бактерий – Agrobacterium tumefaciens. Такая бактерия, как и многие другие, содержит плазмиды. Одна из них, названная Ti-плазмида (от английского сокращения «опухоль индуцирующая»), и оказалась опухолеродным агентом для клеток зараженного растения.

Ti-плазмида состоит из нескольких функционально различных участков ДНК. Наиболее важную роль играет участок Т-ДНК, который переносится в клетку зараженного растения и встраивается в ее хромосому. Там находятся гены синтеза фитогормонов u1080 и опинов. Фитогормоны ауксин и цитикинин подавляют дифференцировку опухолевых растительных клеток и переводят их в состояние деления, а опины используются бактерией как источник углерода, азота и энергии. Другими участками ДНК в Ti-плазмиде являются tra-область, где локализованы гены, контролирующие коньюгацию бактерий, и ori-область, продукты которой обеспечивают размножение плазмиды в бактериальной клетке. Еще один важный локус ДНК называется vir-область; там содержатся гены, ответственные за перенос Т-ДНК в растительную клетку и встраивание ее в хромосому. Вероятность заражения и опухолевой трансформации значительно возрастает, если у растения имеются ранки или повреждения наружного слоя клеток. Бактерии прорастают в ткани растения, живут и размножаются в межклеточном пространстве, не проникая в клетки. Необходимо также отметить следующие достоинства использования методов на основе применения Ti-плазмиды. Во-первых, круг растений – хозяев Агробактерии чрезвычайно широк, включая практически все двудольные растения. Во-вторых, встроенная в геном растения Т-ДНК наследуется как простой доминантный признак по законам Менделя. Ri-плазмида (Ri plasmid, root inducing plasmid) - Плазмида бактерии Agrobacterium rhizogenes, способная перемещаться в клетки корней высших растений, встраиваться в их ядерную ДНК и индуцировать избыточное разрастание их корней. Биобаллистика- Метод получения трансгенных клеток, при котором клетки-мишени бомбардируются покрытыми ДНК металлическими частицами (вольфрамовыми или золотыми). Если повреждения клеток-мишеней не являются необратимыми, ДНК интегрируется в эти клетки с высокой частотой. Метод успешно используется для трансформации клеток животных, растений и грибов и даже внутриклеточных органелл (митохондрий).

№ 32. Основы клет инжен-ии растений и жив-х. Типы культур клеток и тканей раст. клониров жив-х.

Клет инженерия - одно из наиболее важных направлений в биотехнологии. Она основа на использовании изолирован культуры клеток или тканей эукариотич органов, а также на тотипотентности (т. е. способности любой соматич кл-ки полностью реализовать свой потенциал развития). Это позволило решить ряд практич и теорет задач (вз/д клеток в тканях, морфогенез, механизм появления раковых кл-к и др.). Буроное развитие КИ приход на 50 гг прошлого века, хотя попытки выращивания изолиров кусочков ткани были сделаны гораздо раньше (Фехтинг, Рехингер). Наст развитие метода кул-ры тканей и клеток высших растений началось в 1932 г с работ фран уч Готре. В 1955 г Скугом и Миллером открыты фитогормоны (цитокинины и ауксины).

Методы и условия культивирования тканей и клеток раст. Методы и усл-я культив наиболее разраб для семенных раст. Требования: 1) асептика - соблюдение стерил условий. М/о, к-ые попадают в питат среду выделяют токсины, ингибир рост и приводящие кул-ру к гибели. стерил условия созд в ламинарном боксе или асептич комнатах. Раст ткани сами по себе могут служить источником заражения, т к на их поверх всегда наход эпифитная микрофлора. Для ее удаления примен поверх стерилизацию. 2) питат среды - испол многокомпонент питат среды. В состав среды обязат должны входить макро - и микроэл-ты, углеводы, витамины, фитогормоны. Углеводы необход в кач-ве питат компон-та, т к большинство каллусных кл-к лишены хлорофилла и не способны к автотрофному питанию. Ауксины вызывают дедиференцировку кл-к эксплантанта, цитокинины индуцируют клет деление.Среда Мурасиге и Скуга самая универсальная. 3) физич факторы: све, темпер, влажность, аэрация. Свет - в кач-ве источ света испол люминисцентные лампы. Оптимум 1000 Люкс. Слишком низкая (300) или высокая (3000-10000) освещ подавляет рост. Темпер - оптимум 26 С. Аэрация - особенно важно снабжение возд культив-х кул-р в больших объемах ферментеров. Влажность - оптимум 60-70 %.

Типы культур клеток и тканей. В зависимости от способа, условий культив-ия, происхожд можно выделить неск-ко типов кл и тк. Если культив происх поверх-но на агаризованной питат среде, то образ каллус ткань. Калл тк может различ по плотности: рыхлая имеет сильно оводненные клетки, легко распад на небольшие группы кл-к, м б испол для получения суспензионной кул-ры. Ткань средней плотности - характ хорошо выраженными меристематическими очагами, в ней легко инициир-ся процессы органогенеза. У плотных КТ различ зоны редецированного камбия и трахеидоподобных эл-в. Также культив и в жид питат среде, так называемое глубинное культив. Большой интерес представ культура одиночных кл-к. ЕЕ примен в клет селекции для отбора гибридных кл-к и их клонирование. Однако культив одной или неск-х кл-к связано с определ трудностями. Одиночные кл-и живут, но не дел-я в тех усл-х, к-ые разраб для нормал роста и размнож каллусной ткани. Поэтому разраб спец методы: 1)метод ткани-няньки - кондиционирубщий фактор выделяется находящимися рядом с одиночной кл-й кусочками ткани - няньки, 2) метод "кормящего слоя" - кондиц фактор выделяют активно делящиеся кл-ки суспензионной кул-ры того же вида раст, что и одиночная кл-ка. 3) кондицион-ие среды - осущ путем добав в нее питат среды, отфильтров от интенсивно делящихся клеток. 4) метод культив-я одиночных кл-к - осущ в микрокапле, т е в очень малом объеме богатой питат среды.

Общая харак-ка каллусных кл-к. КК имеет свой цикл развития, аналог циклу всех др клеток: деление, растяжение, дифференц-ка, старение, отмирание. Кривая роста КТ также имеет характер S-образной кривой (ростовая кривая Сакса). и вкл пять фаз: 1) латентная или лаг-фаза (подгот к делению), 2)фаза эксоненциального роста (логарифм) - увелич массы каллуса., 3)линейная - пост скорость роста каллус массы, 4)фаза замедленного роста - интенсив делекния кл-к резко сниж-ся, 5)стационарная - масса каллуса не увелич, т к начавшееся отмирание кл-к еще конпенсир-ся за счет их деления.

Клонирование жив-ых. Клони́рование — точное воспроизведение какого-либо объекта любое требуемое количество раз. Объекты, полученные в результате клонирования (каждый по отдельности и вся их совокупность) называются клоном. Естественное клонирование животных и растений часто происходит в результате бесполого и вегетативного размножения, а также в результате амейотического партеногенеза. Искусственное клони́рование живо́тных и расте́ний — новый вид человеческой деятельности, возникший в конце XX-го начале XXI-го века, состоящий в воспроизведении старых и создании новых биологических организмов, связанных с изучением генома, предполагающий вмешательство в его структуру, нацеленный (кроме научных) на решение множества практических задач. Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза. Использование технологии клонирования предполагает уникальную возможность получать фенотипически и генетически идентичные организмы, которые могут быть использованы для решения различных теоретических и прикладных задач, стоящих перед биомедициной и сельским хозяйством. В частности, использование клонирования могло бы способствовать изучению проблемы тотипотентности дифференциированных клеток, развития и старения организмов, злокачественного перерождения клеток. Благодаря технологии клонирования предполагается появление ускоренной генетической селекции и тиражирования животных с исключительными производственными показателями. Клонирование животных возможно с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo подобно тому, как в природе появляются однояйцевые близнецы. Клонирование животных достигается в результате переноса ядра из дифференцированной клетки в неоплодотворённую яйцеклетку, у которой удалено собственное ядро (энуклеированная яйцеклетка) с последующей пересадкой реконструированной яйцеклетки в яйцевод приёмной матери. В окончательном виде проблема клонирования животных была решена группой Вильмута в 1997, когда родилась овца по кличке Долли — первое млекопитающее, полученное из ядра взрослой соматической клетки: собственное ядро ооцита было заменено на ядро клетки из культуры эпителиальных клеток молочной железы взрослой лактирующей овцы.

№ 33. Биотехнология и безопасность. Надежды и опасения.

Биотехнология как наука и особенно ее центральная часть — биоинженерия — развивается быстрыми темпами во всем мире. Ее достижения в больших масштабах используются во многих отраслях народного хозяйства. Вместе с тем вмешательство ученых в структуру генома, молекул ДНК и генов вызывает серьезное беспокойство в обществе. Проблемы безопасности биотехнологических исследований при получении генетически модифицированных организмов сегодня привлекают внимание все более широких слоев как научной, так и гражданской общественности.

Обсуждаются проблемы биобезопасности в биотехнологии и биоинженерии при создании генетически модифицированных организмов (ГМО). Рассматриваются различные аспекты биобезопасности при работе на генетическом, клеточном, тканевом и организменном уровнях. Описаны возможные отрицательные последствия встраивания в ДНК рецилиентной клетки донорского чужеродного гена. Большое внимание уделено критериям, показателям и методам оценки биобезопасности ГМО и качества получаемых из них продуктов.

Модификация генетических структур с целью направленного совершенствования биологических объектов затрагивает коренные механизмы формирования важнейших свойств живых организмов — наследственности, изменчивости, энерго- и массообмена, адаптации и устойчивости, продуктивности и качества. Серьезное беспокойство людей во многих странах Западной Европы и мира, в том числе и в России, вызывает то обстоятельство, что последствия такого вмешательства не всегда могут быть точно и своевременно выявлены и спрогнозированы. Движение защитников природы и человека против использования генетически модифицированных растений, животных, микроорганизмов и вирусов становится заметной общественной силой, которая может оказать отрицательное влияние на темпы развития биотехнологии и прежде всего ее стратегического ядра — биоинженерии как науки и резко уменьшить экономический эффект от использования результатов и достижений этих исследований.

Каковы же научные  основы  гарантии дальнейшего безопасного развития биотехнологии и биоинженерии? О понятии безопасности. Природные, техногенные и другие факторы оказывают постоянное и значительное воздействие на человека и окружающую его среду обитания. Эти воздействия могут быть положительными и отрицательными. Наука, общество, государство должны разрабатывать и эффективно использовать системы мер по защите человека и окружающей среды от вредных воздействий любых опасных факторов. Из этого важнейшего положения вытекает общее понятие о безопасности человека, общества, государства, цивилизации, под которым понимается устойчивое состояние защищенности жизненно важных интересов личности и самой жизни человека, общества и государства от внешних и внутренних угроз. Главнейшим объектом безопасности является человек с его потребностями, правами и здоровьем. Безопасность человека не может быть обеспечена без защиты безопасности среды его обитания и жизнедеятельности, а также общества, в котором он живет. Одним из основных принципов безопасности является взаимная ответственность человека, общества и государства. Достижение безопасности — это результат действия системы, предполагающей приведение в действие мер, адекватных угрозам жизненно важных интересов.

Экологические аспекты генной инженерии

Известно, что потребление природных энергетических ресурсов во всем мире намного превосходит процессы восстановления запасов полезных горючих ископаемых. Понятно, что необходимы поиски новых нетрадици-

онных решений. Одним из наиболее перспективных направлений является использование биомассы зеленых растений, которые являются консервантами солнечной энергии. Всего 2% биомассы растений используется для пищи

человека и на корм животных, остальное количество в 20 раз превышает годовое потребление энергии полезных ископаемых. Иными словами, конверсия растительной биомассы в энергию может помочь решить энергетические

проблемы. Традиционный способ применения растений для получения тепла – сжигание – крайне малоэффективен,реализуется только 10% энергозапасов, при этом окружающая среда загрязняется дымом, а в атмосфере накапливается СО2. Альтернативой является конверсия биомассы в биогаз и биоэтанол с помощью генно-модифицированных микроорганизмов. При этом реализуется 50–80% потенциальной энергии, без загрязнения атмосферы, без вредных отходов. Отходы такого производства служат высококачественным удобрением. Основным продуцентом здесь являются метаногенные бактерии из царства Архей, подцарства Эвриархеот. Принцип действия установки по получению биогаза, или метантенка, следующий: при высокой температуре и отсутствии молекулярного кислорода происходит сбраживание органических веществ разнообразной микрофлорой, в результате чего обра-

зуется водород и углекислота. Далее за дело берутся метанообразующие археи, которые используют эти газы для «карбонатного дыхания», получая необходимую для жизни энергию и выделяя метан:

4Н2 + СО2 → СН4 + Н2О.

Еще одна беда, стоящая перед человечеством – загрязнения земель и водоемов нефтью и нефтепродуктами. Подобные загрязнения занимают огромные площади вокруг мест добычи нефти, нефтеперерабатывающих предприятий и портов. Нередко причинами экологических бедствий становятся аварии на судах, особенно танкерах, когда нефтью загрязняются акватории и берега рек и морей. Методы генной инженерии активно используются для разработки штаммов-деструкторов, способных быстро разлагать массивные скопления нефтепродуктов.

№ 34. Физиология вегетативной нерв системы. Симпатит и парасим иннервация внутр.

органов. Расположение нейронов.

Вегетативная нервная система (синонимы: ВНС, автономная нервная система, ганглионарная нервная система, органная нервная система, висцеральная нервная система, чревная нервная система,) — часть нервной системы организма, комплекс центральных и периферических клеточных структур, регулирующих функциональный уровень внутренней жизни организма, необходимый для адекватной реакции всех его систем. ВНС— отдел нервной системы, регулирующий деятельность внутренних органов, желез внутренней и внешней секреции, кровеносных и лимфатических сосудов. Под контролем автономной системы находятся органы кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения, размножения, а также обмен веществ и рост. Фактически эфферентный отдел ВНС осуществляет нервную регуляцию функций всех органов и тканей, кроме скелетных мышц, которыми управляет соматическая нервная система.

Выделение автономной (вегетативной) нервной системы обусловлено некоторыми особенностями ее строения. К этим особенностям относятся следующие: очаговость локализации вегетативных ядер в ЦНС; скопление тел эффекторных нейронов в виде узлов (ганглиев) в составе вегетативных сплетений; двухнейронность нервного пути от вегетативного ядра в ЦНС к иннервируемому органу. Автономную нервную систему разделяют на симпатическую, парасимпатическую и метасимпатическую части. В симпатической части отростки спинномозговых нейронов короче, ганглионарные длиннее. В парасимпатической системе, наоборот, отростки спинномозговых клеток длиннее, ганглионарных короче. Симпатические волокна иннервируют все без исключения органы, в то время как область иннервации парасимпатических волокон более ограничена. Автономная (вегетативная) нервная система подразделяется на центральный и периферический отделы. Центральный отдел: парасимпатические ядра 3, 7, 9 и 10 пар черепных нервов, лежащие в мозговом стволе (краниобульбарный отдел), ядра, залегающие в сером веществе трех крестцовых сегментов (сакральный отдел); симпатические ядра, расположенные в боковых рогах тораколюмбального отдела спинного мозга. Периферический отдел: вегетативные (автономные) нервы, ветви и нервные волокна, выходящие из головного и спинного мозга; вегетативные (автономные, висцеральные) сплетения; узлы (ганглии) вегетативных (автономных, висцеральных) сплетений;

Вегетативные узлы (ганглии): входят в состав симпатических стволов (есть у большинства позвоночных, кроме круглоротых и хрящевых рыб), крупных вегетативных сплетений брюшной полости и таза, располагаются в области головы и в толще или возле органов пищеварительной и дыхательной систем, а также мочеполового аппарата, которые иннервируются вегетативной нервной системой.]

Рефлекторная дуга. В рефлекторной дуге ВНС эфферентное звено состоит не из одного нейрона, а из двух, один из которых находится вне ЦНС. В целом простая вегетативная рефлекторная дуга представлена тремя нейронами. Первое звено рефлекторной дуги — это чувствительный нейрон, тело которого располагается в спинномозговых узлах и в чувствительных узлах черепных нервов. Второе звено рефлекторной дуги является эфферентным, поскольку несет импульсы из спинного или головного мозга к рабочему органу. Этот эфферентный путь вегетативной рефлекторной дуги представлен двумя нейронами. Эффекторный нейрон представляет собой третий нейрон вегетативной рефлекторной дуги. Тела эффекторных (третьих) нейронов лежат в периферических узлах ВНС (симпатический ствол, вегетативные узлы черепных нервов, узлы внеорганных и внутриорганных вегетативных сплетений). Отростки этих нейронов направляются к органам и тканям в составе органных вегетативных или смешанных нервов.

Общее значение вегетативной регуляции. ВНС приспосабливает работу внутренних органов к изменениям окружающей среды. ВНС обеспечивает гомеостаз (постоянство внутренней среды организма). ВНС также участвует во многих поведенческих актах, осуществляемых под управлением головного мозга, влияя не только на физическую, но и на психическую деятельность человека.

Роль симпатического и парасимпатического отделов. Симпатическая нервная система активируется при стрессовых реакциях. Для неё характерно генерализованное влияние, при этом симпатические волокна иннервируют подавляющее большинство органов. Парасимпатическая стимуляция одних органов оказывает тормозное действие, а других — возбуждающее действие. В большинстве случаев действие парасимпатической и симпатической систем противоположно.

Влияние симпатического отдела: На сердце — повышает частоту и силу сокращений сердца. На артерии — сужает артерии. На кишечник — угнетает перистальтику кишечника и выработку пищеварительных ферментов. На слюнные железы — угнетает слюноотделение. На мочевой пузырь — расслабляет мочевой пузырь. На бронхи и дыхание — расширяет бронхи и бронхиолы, усиливает вентиляцию легких. На зрачок — расширяет зрачки.

№ 35. Высшая нервная деят-ть. Условные рефлексы. Динамич стереотип.

Высшая нервная деятельность (ВНД) — это деятельность коры больших полушарий головного мозга и ближайших к ней подкорковых образований, обеспечивающая наиболее совершенное приспособление (поведение) высокоорганизованных животных и человека к окружающей среде. В работе русского физиолога И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863) впервые была высказана мысль о связи сознания и мышления человека с рефлекторной деятельностью головного мозга. Эта идея была экспериментально подтверждена и развита академиком И. П. Павловым, который по праву является создателем учения о высшей нервной деятельности. Ее основой являются условные рефлексы.

Безусловные и условные рефлексы. Все рефлекторные реакции организма на различные раздражители И. П. Павлов подразделил на две группы: безусловные и условные. Безусловные рефлексы —это врожденные рефлексы, передаваемые по наследству от родителей. Они являются видовыми, относительно постоянными и осуществляются низшими отделами ЦНС — спинным мозгом, стволом н подкорковыми ядрами головного мозга. Безусловные рефлексы (например, сосательный, глотательный, зрачковый рефлексы, кашель, чихание и др.) сохраняются у животных, лишенных больших полушарий. Они образуются в ответ на действие определенных раздражителей.

В изменчивых условиях окружающей среды сохранение жизнедеятельности организма и приспособительное поведение осуществляется благодаря образованию условных рефлексов с обязательным участием коры больших полушарий головного мозга. Они не являются врожденными, а образуются в течение жизни на базе безусловных рефлексов под воздействием определенных факторов внешней среды. Условные рефлексы строго индивидуальны, т. е. у одних особей вида тот или иной рефлекс может присутствовать, у других — отсутствовать.

Образование и биологическое значение условных рефлексов. Условные рефлексы образуются в результате сочетания безусловного рефлекса с действием условного раздражителя. Для этого необходимо соблюдение двух условий: 1) действие условного раздражителя должно обязательно несколько предшествовать действию безусловного раздражителя (для образования у собаки условного слюноотделительного рефлекса на звонок нужно, чтобы он начал звонить за 5—30 с до подачи корма и некоторое время сопровождал процесс еды); 2) условный раздражитель должен неоднократно подкрепляться действием безусловного раздражителя. Биологическое значение условных рефлексов в жизни человека и животных огромно, так как они обеспечивают их приспособительное поведение — позволяют точно ориентироваться в пространстве и времени, находить пищу (по виду, запаху), избегать опасности, устранять вредные для организма воздействия. С возрастом число условных рефлексов возрастает, приобретается опыт поведения.

Первая и вторая сигнальные системы. Сигнальной системой называют совокупность процессов в нервной системе, которые осуществляют восприятие, анализ информации и ответную реакцию организма. Академик И. П. Павлов разработал учение о первой и второй сигнальных системах. Первой сигнальной системой он назвал деятельность коры больших полушарий мозга, которая связана с восприятием через рецепторы непосредственных раздражителей (сигналов) внешней среды, например световых, тепловых, болевых и т. д. Она является основой для выработки условных рефлексов, присущих как животным, так и человеку. В отличие от животных человеку как социальному существу свойственна еще вторая сигнальная система, связанная с функцией речи, со словом, слышимым или видимым (письменная речь). Вторая сигнальная система сформировалась у человека вследствие общественного образа жизни и коллективного труда и выступала средством общения.

Сон, его значение. Сон —специфическое состояние нервной системы, проявляющееся в выключении сознания, угнетении двигательной активности, снижении обменных процессов и всех видов чувствительности. Сон рассматривают как охранительное торможете, которое охватывает кору больших полушарий и позволяет нервным центрам восстановить свою работоспособность. И действительно, каждый человек после сна чувствует, что у него улучшилось самочувствие, восстановилась работоспособность, повысилось внимание. Однако сон — это сложный физиологический процесс, а не просто покой. Регистрация электрических потенциалов мозга — электроэнцефалограмм — позволила выявить две фазы сна: медленный и быстрый сон, характеризующиеся разными частотой и амплитудой колебаний электрической активности мозга. Фазы сна циклично сменяют друг друга. Один цикл длится примерно 1,5 ч, когда медленный сон на непродолжительное время (около 20 мин) сменяется быстрым сном. За ночь у взрослого человека цикл повторяется 4—6 раз. Именно во время медленного сна замедляются и значительно снижаются обменные процессы.

Динамический стереотип - выработанная строго зафиксированная система условных и безусловных рефлексов, которые последовательно чередуются. Для формирования ДС необходимо наличие внешнего стереотипа, т. е. определенной последовательности действия условных и безусловных раздражителей. В ответ на них в центральной нервной системе последовательно возникают очаги возбуждения, которые обеспечивают возникновение ДС. При формировании ДС происходят существенные энергозатраты, которые в дальнейшем окупаются за счет повышения эффективности работы нервной системы, т.к. после каждой реакции происходит автоматическая подготовка к последующей. Значение: за счет динамического стереотипа облегчается возникновение процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе, т. к. нейроны находятся в состоянии готовности; автоматическое выполнение различных действий.

№ 36. Нейрофизиологические корреляты сознания и речи.

Наиболее существенное изменение общего состояния, испытываемое нами в повседневной жизни, -постепенный возврат сознания при пробуждении (а также при выходе из наркоза, комы или после обморока). Сознание со всеми присущими ему нюансами -главный признак нашего существования. Сознание включает в себя такие важные для человека формы психической деятельности, как ощущения, восприятия, представления, мышление, внимание, чувства и волю. Речь играет важную роль в жизни человека. Она тесно связана со всеми психическими функциями-процессами. Высшее абстрактно-понятийное мышление невозможно без речи.

Сознание — специфически человеческая форма идеального отражения и духовного освоения действительности, она включает в себя и осознание человеком своей психической деятельности. При нормальном состоянии бодрствования сознание — это, прежде всего, проявление поведения человека. Сознание является содержанием жизненного опыта в каждый момент времени. В этом смысле сознание обращено внутрь человека и касается такой качественной стороны, как субъективные размеры жизненного опыта. С помощью сознания целенаправленно регулируются формы контакта человека с окружающим миром.

Нейрофизиологические корреляты сознания. Под нервными коррелятами сознания понимают совпадение паттернов активности (электрической или метаболической) между разделенными и расположенными на расстоянии друг от друга полями коры головного мозга при различных состояниях сознания. Например, сознание тесно коррелирует с состоянием сна и бодрствования, зрительным осознанием (синоним осведомленность) человека, а также вниманием, восприятием, памятью и мыслительными функциями мозга. Совпадение паттернов активности (электрической или метаболической) между распределенными полями коры головного мозга коррелирует с состоянием сознания и обуславливает индивидуальную форму отражения действительности (сознание) и способность осознавать психическую деятельность (самосознание).

Речь — исторически сложившаяся форма общения людей посредством языка. Речь и язык составляют сложное диалектическое единство. Речь осуществляется по правилам языка, и вместе с тем под действием ряда факторов (требований общественной практики, развития науки, взаимных влияний языков и др.). Ребенок усваивает язык в процессе общения со взрослыми и учится пользоваться им в речи. Высшее абстрактно-понятийное мышление невозможно без речи. Речевая деятельность имеет существенное значение для развития и других форм мышления (наглядно-действенного и наглядно-образного). Речь тесно связана и со всеми другими психическими функциями-процессами. Различают речь экспрессивную (моторную), предназначенную для коммуникации, или социального общения людей, и внутреннюю речь, «немую», используемую для решения мыслительных задач и внутреннего программирования. Внутренняя речь характеризуется своей фрагментарностью и краткостью по сравнению с экспрессивной внешней речью. Перевод человеком внутренней речи во внешнюю происходит путем синтаксического переструктурирования, т. е. перевода в синтаксически расчлененную, развернутую и понятую другим людям форму. Особо выделяют письменную речь, отличающуюся, во-первых, использованием письменной графики, а во-вторых, специфическими для нее синтаксическими конструкциями и функциональными стилями. Речь неразрывно связана с мышлением, памятью, сознанием, эмоциями.

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ)— график электрической активности головного мозга, получаемый в процессе электроэнцефалографии. Это исследование является ключевым в диагностике как самого заболевания эпилепсия, так и различных его проявлений (абсансов, локализации судорожного очага). ЭЭГ является первым и часто единственным неврологическим амбулатораторным исследованием, которое проводится при эпилептических приступах. Электроэнцефалограмма представляет собой запись суммарной электрической активности клеток полушарий мозга.

История ЭЭГ: Начало электроэнцефалографическим исследованиям положил В. В. Правдич-Неминский, опубликовав 1913 году первую электроэнцефалограмму записанную с мозга собаки. В своих исследованиях он использовал струнный гальванометр. Первая запись ЭЭГ человека получена австрийским психиатром Гансом Бергером в 1928 году. Он же предложил запись биотоков мозга называть «электроэнцефалограмма».

Альфа-ритм— ритм ЭЭГ в полосе частот от 8 до 13 Гц, средняя амплитуда 30-70 мкВ, могут однако наблюдаться высоко- и низкоамплитудные α-волны. Регистрируется у 85-95% здоровых взрослых. Лучше всего выражен в затылочных отделах. Наибольшую амплитуду α-ритм имеет в состоянии спокойного бодрствования, особенно при закрытых глазах в затемнённом помещении. Бета-ритм. Наиболее сильно этот ритм выражен в лобных областях, но при различных видах интенсивной деятельности резко усиливается и распространяется на другие области мозга. Так, выраженность β-ритма возрастает при предъявлении нового неожиданного стимула, в ситуации внимания, при умственном напряжении, эмоциональном возбуждении. Дельта-ритм. Возникает как при глубоком естественном сне, так и при наркотическом, а также при коме. Тета-ритм. Наиболее ярко тета-ритм выражен у детей (2-8 лет) Этот частотный диапазон способствует глубокой релаксации головного мозга, развитию интуиции, памяти, более глубокому и быстрому усвоению информации, пробуждению индивидуального творчества и талантов. В естественном состоянии эти ритмы доминируют во время фазы быстрого сна, полудремы. Именно в этом диапазоне частот в головном мозге достаточно энергии для усвоения больших объемов информации и быстрого сворачивания ее в долговременную память

№ 37. Физиология сердца.

Сроение. Сердце-это 4-х камерный полый мышечный орган. Располаг в грудной полости в основном слева от срединной плоскости. Размеры сердца сравнивают с размером кулака данного чел-а. в среднем масса 200-400 г. В сердце различают верхушку – это суженная часть, обращенная кпереди, книзу и влево, основание – это широкая часть, напрвл кверху, сзади; правый и левый края; поревхности (передняя или грудино-реберная, задняя или позвоночная, боковые или легочные, нижняя или диафрагмальная). На передней повер-ти имеются 2 борозды: венечная- она отделяет предсердие от желудочков, продольная- идет от венечной борозды до верхушки сердца и отделяет жулудочки др от др.

Внутр строение. Продольной перегородкой сердце делится на 2 половины: правую и левую. В правой нах-я правое предсердие и жел-к и течет венозная кровь, в левой половине – левое предсердие и жел и течет артериал кровь. В Правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены. На нижней стенке этого пресер имеется предсердножелуд отверстие, через него кровь поступает из предсердия в жел-к. В этом отверстии нпа-ся трехстворчатый клапан, к-ый препят-т обратному току крови из ПС в ЖЕЛ. Правый желудочек – отделен от левого межжелуд-й перегородкой. В переднем отделе имеется конус, переход в лкгочной ствол. В заднем отделе имеются трабекулы (мышечные образования),переход-ие в сосочковые мышцы, а от них отходят сухожилия мышцев, направл-ые к створкам клапанов. Левое предсердие имеет ушко, в него впадают 4 легочные вены (течет артериал кровь). В заднем отделе этого ПС имеется левое предс-желуд отверстие, в к-м нах-ся двухстворч-й клапан. Левый жел-к – в переднем отделе имеется конус (расширение) аорты, к-ый переходит в аорту.

Клапаны сердца. Различают 2 вида клапанов 1) створчатые (двух и трехстворч). Створка клапана соед-ся с сухожильными нитями, а они с сосос-ми мышцами. 2)полулунные (они нах-ся в месте выхода аорты и легочного ствола и препят току крови из этих сосудов в желки.

Строение стенки сердца. Стенка сердца сост из 3-х слоев: 1)внутренний (эндокард) - представ соединительно-тканную оболочку, выстилающую все полости сердца и образующая клапаны (из слоя плоского эпителия), 2)миокард - представ собой мышечный слой, значительно он выражен в левом жулу-е (попечно-полосатая тк), 3) эпикад - это фиброзно-серозная оболочка. Сердце заключено в околосердечную сумку - перикард. Между перикардои и эпикардом имеется небольшое пространство, это полость перикарда, содерж серозную жидкость.

Сердечный цикл. Сокращение скрдца наз-ся систолой, расслабление-диастолой. Серд цикл сост из 3 фаз: 1)систола предсердий (0,1 сек) – за счет сокращения мускулатуры вен давление в предсер стан выше, чем в желуд, созд-ся условия для открытия пресердно-жкелуд клапанов и кровь поступает в жел-ки;

2) систола желудочков (0,3 сек) – за счет того, что предсердие на-ся в расслабл состоянии давление в них сниж-ся до нуля и предсердно-желуд клан закрыв-ся. Прпоисх повыш давления в желуд-х, к-ая превышает давление в аорте и легочном стволе, открыв полулунные клапаны и кровь из желуд выбрас в эти сосуды. Теперь давл-е в аорте и лег стволе выше, чем в жел-х и полулун клапаны захлопыв-я.

3) общая пауза (0,4 сек) – во время этого периода сердце расслаб-ся. Весь сердечный цикл длится 0,8 сек.

Проводящая система сердца – сост из нескк-х узлов:

1. синусо-предсердный. Он нах-ся в стенке правого предсердия м/у верх полой веной и правым ушком,

2. предсердно-желуд-ый. Он нах-ся в стенке межпредсердной перегородки.

3. Пучок Гиса (предсер-желуд пучок). Он отходит от предыдущего узла одним стволом, далее пройдя через межпредсердную и межжелуд перегородки делится на две ножки, идущие к правому и левому жел-ку. Заканч пучок Гиса в толще мышц волокнами Пуркинье. Синусо – предсер узел яв-ся ведущим в деят-ти сердца, его наз-т водителем ритма. В нем возник импульсы, опред частоту серд сокращ. А два других узла яв-ся только передатчиками возбуж-ия.

Электрокардиограмма (ЭКГ) На ЭКГ различают зубцы P Q R S T. Зубей Р представ собой алгебраическую сумму электр потенциалов, возник при возбужд правого и левого желуд. Комплекс зубцов QRST отражает электр изменения, обуслов возбужд жулуд-в. Зубцы Q R S харак-т начало возбужд-я, а зубец T- конец. Интервал P-Q отражает время, необходимое для проведения вохбуждения от предсердия до жулудочка. Зубец отражает процессы реполяризации, т.е востановл нормального мембранного потенциала клеток миокарда.

Зубец P -работа предсердий, QRS- систола желудочков, ST и T- процесс реполяризации миокарда.

ЭКГ позвол оценить хар-р наруш проведения возбужд в сердце.

Ста́рлинга зако́н —физиологический закон, согласно которому сила сокращения волокон миокарда пропорциональна первоначальной величине их растяжения.

№ 38. Функционал-ая организация сосудистой системы. Регуляция кровообращения.

Кровообращение — движение крови по сосудистой системе (по артериям, капиллярам, венам). Кровообращение обеспечивает газообмен между тканями организма и внешней средой, обмен веществ, гуморальную регуляцию обмена, а также перенос образующегося в организме тепла. Кровообращение необходимо для нормальной деятельности всех систем организма. Для движения крови по сосудам необходима энергия. Основным ее источником является деятельность сердца. Часть кинетической энергии, получающейся при систоле желудочков, расходуется на передвижение крови, остальная энергия переходит в потенциальную форму и расходуется на растяжение стенок артериальных сосудов. Вытеснение крови из артериальной системы, непрерывный ток крови в капиллярах и передвижение ее в венозное русло обеспечиваются за счет артериального давления. Течение крови по венам обусловливается в основном работой сердца, а также периодическими колебаниями давления в грудной и брюшной полостях вследствие работы дыхательной мускулатуры и изменения внешнего давления на стенки периферических вен со стороны скелетных мышц. Немаловажную роль в венозном кровообращении играют венозные клапаны, препятствующие обратному току крови по венам.

Кровообращение регулируется многообразными рефлекторными механизмами, среди которых наиболее важными являются депрессорные рефлексы, возникающие при раздражении особых кардиоаортальных и синокаротидных рецепторных зон. Импульсация из этих зон поступает в сосудодвигательный центр и центр регуляции сердечной деятельности, лежащие в продолговатом мозге. Повышение давления крови в аорте и синусе сонной артерии приводит к рефлекторному снижению частоты импульсации в симпатических и усилению ее в парасимпатических нервах. Это ведет к уменьшению частоты и силы сердечных сокращений и снижению тонуса сосудов (в особенности артериол), что в конечном итоге приводит к падению артериального давления. Значительную роль в регуляции кровообращения играют рефлексы с хеморецепторных зон аорты. Адекватным раздражением для них являются изменения парциального давления кислорода, углекислоты и концентрации водородных ионов крови. Снижение содержания кислорода и повышение уровня углекислоты и водородных ионов вызывает рефлекторную стимуляцию работы сердца. Координация кровообращения осуществляется центральной  нервной системой

Серд-сосуд сист сост: из сердца и кровенос и лимфатич сосудов. Функция – снабжение кровью органы и ткани. Кровен сосуды – это артерии, вены, капилляры. Они образ круги кровообращ. Артерии – это сосуды, по к-м кровь течет от сердца к органам. Самая крупная артерия – аорта. Стенки артерий сост из 3 слоев: внутрен, средний, наружный. В сред им-ся коллаген и элластич волокна, к-ые обеспеч эластич и упругость артерий и не дают им спадаться. Типы артерий – эластич, мышечный (артерии верх и нижних конеч.), сменвнный (сонная артерия).

Вены – это сосуды, по к-м кровь течет от органов к сердцу. Стенка сост из 3 обол, нов средней меньше эласти волокон и мышечных кл-к, поэтому они менее упруги и легко спадаются. Вены снабжены клапанами. Клапаны – это полулунные складки внутренних оболочек. Они пропускают кровь в одном направлении к сердцу, препятс ее обратному току. Вен больше, чем артерий.

Капилляры – это мельчайшие кровеносные сосуды, через стенки к-х осущ-ся все обменные процессы м/у кровью и тканями. Они связ-т артерии с венами. Стенка капилл сост из одного слоя эндотелия.

Кровяное давление – это давление крови на стенки кровен сосудов. Оно измен в мм.рт. ст. Максим-ое (систолич) давление – 110-120, минимал (диастолич) – 70-80. Разность между максим и миним давл наз-ся пульсовым.

Артериал пульс – это периодич расширение и удлинение стенок артерий, обуслов поступлением крови в аорту при систоле левого жел-ка. Пульс опред путем пальпации лучевой артерии в нижней тритии предплечья.

Круги кровообращения. Малый круг – начин легочным стволом, к-й отходит от правого желуд и несет кровь в легкие. Выйдя из сердца легоч стол дел-ся на две ветви, к-ые идут к правому и левому легкому. В легких легоч артерия дел-ся на более мелкие артерии, зтем артериолы и капил-ы. В капилл кровь отдает углекис газ и обогащ кислор. Такая артер кровь по 4-м легочным венам поступ в левое предсер.

Большой круг – начин аортой из лев жел-ка. Аорта делится на крупные, средние и мелкие артерии. Они переходят в артериолы, а затем в капил-ы. Капил-ы прониз-т все органы и ткани организма. В них кровь отдает кислород и питат в-ва. А получ углек газ и продукты обмена. Такая венозная кровь по 2-м венам поступ в правое предсерд. По верхней полой вене кровь пост-т из верхней части тела, а по нижней из нижней части тела.

Лимфатическая система — часть сосудистой системы, дополняющая сердечно-сосудистую систему. Она играет важную роль в обмене веществ и очищении клеток и тканей организма. В отличие от кровеносной системы лимфатическая незамкнутая и не имеет центрального насоса. Лимфа, циркулирующая в ней, движется медленно и под небольшим давлением. В структуру лимфатической системы входят: лимфатические капилляры, лимфатические сосуды, лимфатические узлы, лимфатические стволы и протоки.

ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА, нефиксированная величина, характеризующая режимы ПОТОКА ЖИДКОСТИ. Для тела с плотностью r и линейными размерами l, передвигающегося со скоростью потока v, с коэффициентом вязкости n, число Рейнольдса Re = rvl/n. Низкие значения числа Рейнольдса указывают на ламинарное движение потока жидкости, т. е. движения слоями, которое хорошо описывается математически; при более высоких значениях поток становится турбулентным и сложным.

№ 39. Физиология эндокринной системы (общая характеристика)

Все жележы организма дел-ся на 2 группы: 1) железы, имеющие выводные протоки - эндокринные, они выпол внешнесекретор функции, 2) железы, не имеющие вывод протоков и выдел свой секрет в кровь, лимфу, цереброспинальную жид-ть - железы внешней секреции. Продукты д-ти внешней секреции наз-ся гормонами - это хим соед-ия, облад высокой биолог актив-ю, оказыв специф-ое д-ие на обмен в-в, рост и развитие организма.

Свойства гормонов: 1)дистантный харак-р - д-т на рсстоянии. Органы, на к-ые д-т гормоны, нах-ся далеко от места их образ-ия, 2)строгое специф д-ие, 3) высокая биолог атив-ть.

Функции гормонов: 1)регуляция функций орган-ма, 2)адаптир орг-м к измен-ся условиям внеш и внутр среды.

Гипофиз - центральная железа. Она регул д-ть др периферич-х желез. Он располаг в гипофиз ямке турецкого седла клиновидной кости черепа. Состоит из аденогипофиза, к-ый вкл-т переднюю долю, и нейрогипофиз, сост из задней доли.

Гормоны передней доли: гормон роста (соматотропин), пролактин, тереотропный гормон (тиреотропин), аденокортикотропный гормон (АКТГ), гонадотропные гормоны. Соматотропин - уч-т в регуляции оста, что обусл-но его способ-ю усиливать образ-ие белка в организме. Под его влиянием происх рост эпифизов длинных костей верх и нижн конеч в длину. При гиперфункции развив гигантизм, при гипо - карликовость.

Пролактин - способствует образ молока в альвеолах молочных желез. После родов усилив секрецию молока.

Тиреотропин - избират-но д-т на щитов жел-з, стимулирует ее функции.

АКТГ - стимул надпочечники, вызывает распад и тормозит образ белка в орган-е, снижает прониц-ть капил-в, оказывая противовоспалит д-ие.

Гонадотропные гормоны - фоликулостимулирующий (стимул рост фолукул в яичнике), лютеинизирующий (без этого гормона не происх овуляция и образ желтого тела), лютеинтропный (способ функционир желтого тела.

Гормоны средней доли - меланотропин (регулир пигментный обмен).

Гомоны задней доли - вазопрессин (увелич тонус артериол, усиливает обратное всасывание воды из канальцев почек в кровь - антидиуретический эффект. Недост гормона - несахарный диабет.

Окситоцин - действ-т на гладкую мускулатуру матки, усилив ее сокращ.

Эпифиз (шишковидное тело) - располаг в полости черепа в промежут мозгу. Выраб мелатонин (регул пигмент обмен), гломерулотропин (стимул выраб-ку альдостерона).

Щитовидная железа - располаг на передней повер шеи. Вырат тиротоксин, трийодтиронин, тирокальцитонин (снижает уровень кальция в крови). Функции этих горм: стимул рост организма, влияют на физич, психич, половое развитие, все виды обмена в-в. При гиперфункции разв "базедова болезнь", при гипофунк - кретинизм (карлик рост, короткая шея, психич, умств отстал).

Паращитовидная жел - распол на задней повер-ти железы в виде небол телец. Их 4. Выдел паратгормон, регулир уровень кальция и фосфора. При гипофункции может произ наруш зубов у лиц молодого возраста, судороги мышц.

Вилочковая железа - парный дольчатый орган, наход в грудной полости позади рукоятки грудины. Вещество железы сост из мелких долек, в к-х различ корковое и мозговое в-во. В корк в-ве много лимфоцитов, в мозг - имеются небол тельца, выраб гормон тимотин. Деят-ть железы прояв в основном в детском возр (11-15 лет). Функции: в дет возр до полового созрев эта железа тормозит развитие половых желез, контрол развитие и распред лимфоцитов.

Пожжелуд железа - выраб поджелуд сок, выраб островки Лангергарса, сост из 3-х компон: альфа, бета, гамма., выпол внутрисекр ф-ию (бета клетки выраб инсулин, альфа - стимул распад гликогена, тормозит его синтез. При гипофункции островков ПЖЖ прив к сахарному диабету.

Надпочечники - парные железы, располаг над верхними полюсами почек. Различ корковое и мозговое в-ва.

Гормоны коркового слоя:1)глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон, кортикостерон) - способ-т отложению гликогена в мышцах и печени, поддерж достат концентр глюкозы в крови, влияют на белковый обмен. 2)минералокортикоиды (альдостерон)- регулир водно-солевой обмен, регул тонус кровен сосудов, способ развит воспалит процессов. При недост этих горм происх усилен выдел с мочой натрия, кальция.

3)половые гормоны - способ развитию вторичных половых приз-в. При недост горм развив бол-нь "Бронзовая болезнь" или бол-ь Аддшона. Набл бронзовая окраска кожи. При гирерфук жел может наступить преждеврем половое разв.

Гормоны мозгового слоя: 1)адреналин (учащает ЧСС, раслабл стенки бронхов, расширяет зрачок, повыш работуспособ скелет мышц), 2)норадреналин (выпол роль медиатора - передатчика возбужд с нервных оконч-й на орган., 3)половые железы ( у женщ - яичники, у муж - яички. Выраб половых кл-к, выраб гормоны. Муж половые гормоны (андрогены), жен (эстрогены).

Прогестерон - выраб в желтом теле яичников. Он обесп нормальное протек беременности.

№ 40. Физиология иммунной системы

Иммунитет - это способ защиты организма от микробов, вирусов, паразитов и генетически чуждых клеток и веществ. Различают противомикробный, противорир, противопаразит, противоопухол, и др. Иммунитет осущ. разными мех-ми: неспецифич-ми (относ. кожа и слиз обол, выделит функции почек, печени, кишеч. Лимфат. узлы нейтар бактерии, относ также фагоцитоз) и специфич (обеспеч. лимфоцитами, к-ые создают специф гуморальный - образ антител и клеточный (образ иммунных лимфоц) иммунитет в ответ на действие антигенов.

Лимфоциты делятся на 3 группы: Т-лимф (тимусзависимые), В- лимф (бурсазавис) и нулевые.

Клетки купфера - фагоцитарные клетки, выстилающие, наряду с эндотелиальными, синусоидные капилляры печени (с. Эти клетки участвуют в фагоцитозе и защищают печеночные клетки от многих токсических влияний; они часто содержат фрагменты эритроцитов, частички, микроорганизмы и пигментированные гранулы, появляющиеся в результате разложения гемоглобина.;

Цитокины – эндогенные низкомолекулярные белковые регуляторы, принимающие участие в наиболее эффективном проявлении иммунного ответа. Цитокины в основном играют регулирующую роль в межклеточных взаимодействиях, активируя или, ингибируя активность определенных клеток.

Различают центральные и периферические органы кроветворения и иммунной защиты.

К центральным органам кроветворения и иммунной защиты у человека относятся красный костный мозг и тимус. В красном костном мозге образуются эритроциты, тромбоциты, гранулоциты и предшественники лимфоцитов. Тимус — центральный орган лимфопоэза. В периферических кроветворных органах (селезенка, лимфатические узлы, гемолимфатические узлы) происходят размножение приносимых сюда из центральных органов Т- и В-лимфоцитов и специализация их под влиянием антигенов в эффекторные клетки, осуществляющие иммунную защиту, и клетки памяти (КП). Кроме того, здесь погибают клетки крови, завершившие свой жизненный цикл. Костный мозг — центральный кроветворный орган, в котором находится самоподдерживающаяся популяция стволовых кроветворных клеток (СКК) и образуются клетки как миелоидного, так и лимфоидного ряда.

Антигены и иммуногены - это вещества, которые вызывают образование антител и могут вызывать иммунный ответ. Под иммуногенами понимают все соединения, которые могут быть распознаны адаптивной иммунной системой. Строго говоря, иммуногены — это такие вещества, которые вызывают ответ иммунной системы, в то время как антигены связываются с соответствующими антителами. Антигены, являются белками или полисахаридами и представляют собой структуры бактериальных клеток, вирусов, микроорганизмов. Липиды и нуклеиновые кислоты проявляют антигенные свойства в сочетании с белками. Антигены немикробного происхождения — это пыльца, яичный белок и белки трансплантатов тканей и органов, а также поверхностные белки клеток крови при гемотрансфузии. Аллергены — это вещества, вызывающие аллергические реакции.

Антитела - это белки сыворотки крови (иммуноглобулины - Ig) и других биологических жидкостей, которые вырабатываются в ответ на введение чужеродных органических веществ (антигенов). Антитела обладают способностью взаимодействовать с антигенами, вызвавшими их образование. После соединения с антителом антиген выводится из организма

Врождённый иммунитет — способность организма обезвреживать чужеродный и потенциально опасный биоматериал (микроорганизмы, трансплантат, токсины, опухолевые клетки, клетки, инфицированные вирусом), существующая изначально, до первого попадания этого биоматериала в организм. У врождённого иммунитета есть клеточный (фагоциты, гранулоциты) и гуморальный (лизоцим, интерфероны, система комплемента, медиаторы воспаления) компоненты. Местная неспецифическая иммунная реакция иначе называется воспалением.

Приобретённый иммунитет — способность организма обезвреживать чужеродные и потенциально опасные микроорганизмы (или молекулы токсинов), которые уже попадали в организм ранее. Представляет собой результат работы системы высокоспециализированных клеток (лимфоцитов), расположенных по всему организму. 

Различают активный и пассивный приобретённый иммунитет. Активный может возникать после перенесения инфекционного заболевания или введения в организм вакцины. Образуется через 1-2 недели и сохраняется годами или десятками лет. Пассивно приобретённый возникает при передаче готовых антител от матери к плоду через плацентуили с грудным молоком, обеспечивая в течение нескольких месяцев невосприимчивость новорожденных к некоторым инфекционным заболеваниям. Такой иммунитет можно создать и искусственно, вводя в организм иммунные сыворотки, содержащие антитела против соответствующих микробов или токсинов (традиционно используют при укусах ядовитых змей).

Вакцина́ция — введение антигенного материала с целью вызвать иммунитет к болезни, который предотвратит заражение, или ослабит его последствия. Антигеннымматериалом могут служить: живые, но ослабленные штаммы микробов; убитые (инактивированные) микробы; очищенный материал, такой как белки́ микроорганизмов; существуют также синтетические вакцины.

№ 41. Физиология пищеварения.

Это комплекс органов, приним уч-ии в пищевар. Сост из пищевой трубки (пищ канал), пищев железы.

Пищев канал - длина 8-10 м. Сост из полости рта, глотки, пищевода, желудок, тонкий и толстый кишечник. Пищевар железы - это печень, ПЖЖ, слюные железы. Полость рта - начальный отдел пищев канала. Она делится на предверие - изкая щель, стенками к-ой снаружи яв-ся губы и щеки, а изнутри десны, и собственная полость (твердое и мягкое нёбо). Язык - мышечный орган, покрытый слиз обол, на к-м имеются сосочки. Язык имеет кончик (верхушка), тело, корень. Функции - оценка пищи, перемеш пищи со слюной, передвижение пищи. Пищеварение в полости рта - пища подверг механ и химич обраб. Хим обработка - это возд-е на пищу ферментов слюны (амилаза и мальтаза). Глотка - имеет форму трубки. Ф-ии: дыхат (проводит воздух из полости носа в гортань), пищеварит, речеобразов-ая. Отделы глотки - носоглотка (сообщ с полостью носа - хоанами и со средним ухом через слуховую трубу), ротовой отдел, гортаноглотка (сообщ с гортанью и пищеводом). Желудок - расширенный отдел пищевар канала. Распол в брюшной полости. Отделы желудка - кардиальный, свод или дно, тело, привратниковый. Отверстие - входное (кардиальное) и выходное (привратниковое). Пищевар в желудке: д-т желуд сок - это прозрач, бесцвет жид-ть, сост из пепсина, химазина, липазы . В кислой среде расщепл белки лополипептидов, липаза расщепл иммульгиован жиры молока, химозин створаживает их. За сутки выдел до 2,5 л сока. Движения в жел возник за счет сокращ гладкой мускулатуры. Перестальтические движения, начиная с кардиальной жел-ка перемещают пищу к привратнику. Если привратник открыт, то содержимое жел пост в 12-ти перстную кишку.

Печень - самая крупная железа (1,5-2 кг). Распол в правом подреберье под куполом диафрагмы.Делится на правую большую и левую долю. На висцеральной повер-ти имеются 3 борозды: 2 продольные и поперечная. Печень образ печеночными кл-ми гепатоцитами. Между печон кл-ми долек расположены желчные капилляры.

ПЖЖ - масса 60-8- г. Удлиненной формы орган, распол позади желудка. Состоит из головки (входит в изгиб 12-ти перст кишки), тело, хвост (лежит поверх левой почки). Это трубчатоальвеолярная жел.

Тонкая кишка - в ней происх дальнейшие процессы переварив. и всасыв к-в в кровь. Распол в централ части брушной полости. Делится на безбружеичную часть - 12-ти пер кишку, и брыжеич часть - тощая и подвздошная кишка.

12-ти перст кишка - распол за пилорической частью жел-ка. Делит на части - верхняя часть, горизон-ая (нижняя), восходящая, нисходящая. В этой кишке изливаются главные пищевар соки: поджелуд, кишечный, желчь. Здесь происх интенсивное пищев под д-м ПЖсока и желчи. Функции - выдел желчь, уч-т в обмене в-в, барьерная функция - кровь проходя через печень обезаражив.

толстая кишка имееи три отдела - 1)слепая кишка, 2)ободочная (восходящая, поперечная, нисходящая, прямая), 3)прямая.

прямая кишка - распол в полости малого таза.Она яв-ся конечной частью толстой кищки, открываясь задним проходом. В ней выдел - тазовая часть - ампула прямой кишки, заднепроходной анальный канал.

Желчный пузырь - грушевидной формы. Имеет дно, тело, шейку

Внутренний фактор Касла (гастромукопротеид) — комплексное соединение, состоящее из пептидов, отщепляющихся от пепсиногена при его превращении в пепсин, и мукоидов — секрета, выделяемого клетками слизистой оболочки желудка (мукоцитами). Мукоидная часть комплекса защищает его от гидролиза пищеварительными ферментами и утилизации бактериями кишечника; белковая часть определяет его физиологическую активность. Основная роль внутреннего фактора Касла заключается в образовании с витамином В12 лабильного комплекса, который всасывается эпителиальными клетками подвздошной кишки. Всасывание усиливается в присутствии ионовкальция, бикарбонатов и ферментов поджелудочной железы. В плазме крови витамин В12 связывается с белками плазмы, образуя белково-В12-витаминный комплекс, который депонируется в печени. Он усиливает кроветворную функцию костного мозга, а также функции нервной ткани и желудочно-кишечного тракта.

№ 42 Гомеостаз

ГОМЕОСТАЗ- свойство биологических систем сохранять относительную динамическую устойчивость параметров состава и функций. В основе Г. лежат динамические процессы, т.к. постоянство внутр среды постоянно наруш-ся. Весь комплекс процессов, напрвле-х на поддерж постоян-ва внутр среды - гомеокинез.

Рецепторы -специальные чувствительные образования, воспринимающие и преобразующие раздражения из внешней или внутренней среды организма и передающие информацию о действующем агенте в нервную систему Рецепторы характеризуются многообразием в структурном и функциональном отношениях.  Рецепторы делят на внешние, или экстероцепторы, и внутренние, или интерорецепторы. Экстероцепторы расположены на внешней поверхности тела животного или человека и воспринимают раздражения из внешнего мира (световые, звуковые, термические и др.). Интероцепторы находятся в различных тканях и внутренних органах (сердце, лимфатические и кровеносные сосуды, лёгкие и т.д.); воспринимают раздражители, сигнализирующие о состоянии внутренних органов (висцероцепторы), а также о положении тела или его частей в пространстве (вестибулоцепторы). Разновидность интероцепторов - проприорецепторы,расположенные в мышцах, сухожилиях и связках.

Терморецепторы - рецепторы, расположенные на кожной поверхности и во внутренних органах и служащие для контроля за температурными изменениями. Выделяют холодовые, с оптимумом чувствительности 28 - 38 градусов, и тепловые, с оптимумом 35 - 43 градуса. При этом кожные холодовые рецепторы представлены значительно большим количеством, чем тепловые, и располагаются они более поверхностно

волюморецепторы—чувствительные нервные окончания в различных органах и кровеносных сосудах, реагирующие на растяжение их стенок . Барорецепторы - это группа сенсорных рецепторов, относящаяся к интерорецепторам. Барорецепторы являются элементами сенсорных систем. Это высокоспециализированные периферические структуры сенсорных систем, воспринимающие изменение давления во внутренних органах и тканях организма. Хеморецепторы специализированные чувствительные клетки или клеточные структуры (например, нервные окончания), посредством которых организм животных и человека воспринимает химические раздражения, в том числе изменения в обмене веществ. Осморецепторы - концевые образования чувствительных нервов, реагирующие на изменение концентрации осмотически активных веществ, т. е. осмотического давления (ОД), в окружающей их жидкости. Осморецепторы имеются в различных органах и тканях животных (печень, поджелудочная и др.). Импульсы от Осморецепторы поступают в отделы центральной нервной системы, участвующие в регуляции водно-солевого обмена организма.

Гуморальная регуляция функций организма — древнейшая форма химического взаимодействия клеток организма, осуществляемая продуктами их обмена веществ, которые разносятся кровью по всему телу и оказывают влияние на Деятельность других клеток, тканей и органов. Нервная и гуморальная регуляция функций организма взаимосвязаны. На функциональное состояние нервной системы оказывают влияние активные химические вещества, циркулирующие в крови, например гормоны (от греч. «гормано» — побуждать). Но образование гормонов железами внутренней секреции и выделение их в кровь осуществляется под контролирующим влиянием нервной системы. В связи с этим следует говорить об едином механизме нервно-гуморальной регуляции функций организма.

        Теория функциональных систем, предложенная П.К.Анохиным, постулирует принципиально новый подход к физиологическим явлениям. Она изменяет традиционное "органное" мышление и открывает картину целостных интегративных функций организма. Любая функциональная система, согласно представлениям П.К.Анохина, имеет принципиально однотипную организацию и включает следующие общие, притом универсальные для разных функциональных систем периферические и центральные узловые механизмы. Функциональные системы строятся прежде всего текущими потребностями живых существ. Они постоянно формируются метаболическими процессами. Кроме того, функциональные системы организма могут складываться под влиянием специальных факторов окружающей организм среды. У человека это в первую очередь факторы социальной среды. Механизмы памяти также могут быть причиной формирования функциональных систем, особенно поведенческого и психического уровней.

Цетробежные пути - Совокупность аксонов нервных клеток в спинном и головном мозге, которые являются проводниками однородных импульсов, носит название проводящего пути. Все проводящие пути спинного и головного мозга подразделяются на афферентные (восходящие), или центростремительные, эфферентные (нисходящие), или центробежные, и сочетательные, или ассоциативные.

№43 Гипоталамус и его значение в нервной и гуморальной регуляции. Гипофиз.

Гипоталамус или подбугорье — отдел головного мозга, расположенный ниже таламуса, или «зрительных бугров», за что и получил своё название. Гипоталамус располагается спереди от ножек мозга и включает в себя ряд структур: расположенную спереди зрительную и обонятельную части. К последней относится собственно подбугорье, или гипоталамус, в котором расположены центры вегетативной части нервной системы. Гипоталамус контролирует деятельности эндокринной системы человека благодаря тому, что его нейроны секретируют нейрогормоны (вазопрессин и окситоцин), а также факторы, стимулирующие или угнетающие выработку гормонов гипофизом. Иными словами, гипоталамус, масса которого не превышает 5% мозга, является центром регуляции эндокринных функций.

В гипоталамусе залегают также нейроны, которые воспринимают все изменения, происходящие в крови и спинномозговой жидкости (температуру, состав, содержание гормонов и т.д.). Г. связан с корой большого мозга и лимбической системой. В Г. поступает информация из центров, регулирующих деятельность дыхательной и сердечно-сосудистой систем. В гипоталамусе расположены центры жажды, голода, центры, регулирующие эмоции и поведение человека, сон и бодрствование, температуру тела и т.д.

В гипоталамусе выделяют три нерезко разграниченные области: переднюю, среднюю и заднюю. В передней области Г. сосредоточены нейросекреторные клетки. В средней области Г., вокруг нижнего края III желудочка мозга, лежат серобугорные ядра дуговидно охватывающие воронку гипофиза. В задней области Г. расположены ядра, состоящие из рассеянных крупных клеток, среди которых находятся скопления мелких клеток. Значительна роль Г. в регуляции и координации функций вегетативной нервной системы. В регуляции функции ее симпатической части участвуют ядра задней области Г., а функции парасимпатической части вегетативной нервной системы регулируют ядра его передней и средней областей. Стимуляция передней и средней областей Г. вызывает реакции, характерные для парасимпатической нервной системы — урежение сердцебиений, усиление перистальтики кишечника, повышение тонуса мочевого пузыря и др., а раздражение задней области Г. проявляется усилением симпатических реакций — учащением сердцебиений. Гипо́физ (ни́жний мозгово́й прида́ток, питуита́рная железа́) — мозговой придаток в форме округлого образования, расположенного на нижней поверхности головного мозга в костном кармане, называемом турецким седлом[1], вырабатывает гормоны, влияющие на рост, обмен веществ и репродуктивную функцию. Является центральным органом эндокринной системы; тесно взаимодействует с гипоталамусом. Гипофиз состоит из двух крупных различных по происхождению и структуре долей: передней — аденогипофиза (составляет 70—80 % массы органа) и задней — нейрогипофиза. Вместе с нейросекреторными ядрами гипоталамуса гипофиз образует гипоталамо-гипофизарную систему, контролирующую деятельность периферических эндокринных желёз.

Нейрогипофиз (задняя доля гипофиза). Нейрогипо́физ состоит из нервной доли и воронки, соединяющей нервную долю со срединным возвышением. Нервная доля образована клетками эпендимы (питуицитами) и окончаниями аксонов нейросекреторных клеток паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса промежуточного мозга, в которых и синтезируются вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин, транспортируемые по нервным волокнам, составляющим гипоталамо-гипофизарный тракт, в нейрогипофиз. В задней доле гипофиза эти гормоны депонируются и оттуда поступают в кровь. При недостаточности нейрогипофиза развивается синдром несахарного диабета, при котором с мочой в день может теряться значительное количество воды (15л/сутки), так как снижается её реабсорбция в собирательных трубочках. Окситоцин во время беременности не действует на матку, так как под воздействием прогестерона, выделяемого жёлтым телом, она становится нечувствительной к данному гормону. Окситоцин способствует сокращению миоэпителиальных клеток, способствующих выделению молока из молочных желез. Аденогипофиз (передняя доля гипофиза) состоит из железистых эндокринных клеток различных типов, каждый из которых, как правило, секретирует один из гормонов. Органами-мишенями четырех гормонов передней доли гипофиза служат эндокринные железы, поэтому их называют тропными гормонами. Гипофизарные гормоны стимулируют определенную железу, а повышение уровня в крови выделяемых ею гормонов подавляет секрецию гормона гипофиза.

Промежуточная (средняя) доля гипофиза. У человека она представляет тонкую прослойку клеток между передней и задней долями, довольно глубоко заходящую в ножку гипофиза. Эти клетки синтезируют свои специфические гормоны — меланоцитстимулирующие и ряд других.

Задняя доля (нейрогипофиз). Задняя доля гипофиза) — эндокринный орган, аккумулирующий и секретирующий гормоны, которые синтезирутся в крупноклеточных ядрах переднего гипоталамуса и переходят по аксонам в заднюю долю гипофиза. К нейрогипофизарным гормонам у млекопитающих относятся: вазопрессин (или антидиуретический гормон, АДГ) и окситоцин (или оцитоцин), регулирующий родовой акт и секрецию молока грудными железами.

Функции гипофиза. В передней доле гипофиза соматотропоциты вырабатывают соматотропин, активирующий митотическую активность соматических клеток и биосинтез белка; лактотропоциты вырабатывают пролактин, стимулирующий развитие и функции молочных желез и жёлтого тела; гонадотропоциты — фолликулостимулирующий гормон (стимуляция роста фолликулов яичника, регуляция стероидогенеза) и лютеинизирующий гормон (стимуляция овуляции, образования жёлтого тела, регуляция стероидогенеза) гормоны; тиротропоциты — тиреотропный гормон (стимуляция секреции йодсодержащих гормонов тироцитами).

№ 44 Основные принципы сенсорных систем.

Сенсорная система — часть нервной системы, ответственная за восприятие. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей, ответственных за обработку полученных сигналов отделов головного мозга. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление. Рецепторное поле — это часть мира, на которую реагируют рецепторные органы и клетки. Например, часть мира, которую могут видеть глаза является рецепторным полем.

Сенсорные системы человека являются частью его нервной системы, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать ее в мозг и анализировать. Получение информации от окружающей среды и собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека. Все сенсорные системы состоят из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Сенсорные системы организованы иерархически, т. е. включают несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы — это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.

Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов.

Сенсорные системы человека обеспечивают: 1) формирование ощущений и восприятие действующих стимулов; 2) контроль произвольных движений; 3) контроль деятельности внутренних органов; 4) необходимый для бодрствования человека уровень активности мозга.

Ощущение представляет собой субъективную чувственную реакцию на действующий сенсорный стимул (например, ощущение света, тепла или холода, прикосновения и т. п.). Однородные сенсорные стимулы активируют одну из сенсорных систем и вызывают субъективно одинаковые ощущения, совокупность которых обозначается термином модальность. Самостоятельными модальностями являются осязание, зрение, слух, обоняние, вкус, чувство холода или тепла, боли, вибрации, ощущение положения конечностей и мышечной нагрузки. Внутри модальностей могут существовать разные качества, или субмодальности; например, во вкусовой модальности различают сладкий, соленый, кислый и горький вкус.

Сенсорное восприятие включает следующие этапы: 1) действие раздражителя на периферические рецепторы; 2) преобразование энергии стимула в электрические сигналы — потенциалы действия, возникающие в первичном сенсорном нейроне; 3) последующую переработку передаваемых сигналов на всех иерархических уровнях сенсорной системы; 4) возникновение субъективной реакции на раздражитель, представляющей собой восприятие или внутреннее

№45 Физиология выделительной системы

Относятся почки, продуктом выделения к-х яв-ся моча, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускат канал. Почки- парный орган, располож в пояничной области на задней стенке брушной полости. Имеют форму боба. Пояка- это сложная трубчатая железа (трубочки называются почечными (мочевыми) канальцами. Струк-ой единицей почки яв-ся нефрон. Он начин-ся почеч тельцем, вкл. клубочек кровен капилл, окруж двухслойной капсулой. От капсулы на-ся извитой (проксимальная часть канальца нефона). Каналец продол-ся в петлю нефрона (петля Генле). Дистал-ая часть впадает в прямую часть - собират. почеч. трубочка.

Мочеобразование: моча образ из плазмы крови, протекаеи через почки и яв-ся сложным продуктом деят-ти нефрона. Процесс сост-т из 3 этапов: клубочковая фильтр-я, канальц реабсорбция, канальц секреция. Клубоч фильтр - в капил-х клубочков почечного тельца проис-т фильтр-ия из плазмы крови воды со всеми растворен в ней в-вами. Образ-ся фильтрат, назыв-й первичной мочой (150-180 л). Эта моча сходна с плазмой крови, но не имеет белков .Процессу фильтрации обеспеч высокое давление в крови капилляра. Это связано с тем, что почеч артерия отходит от аорты. Канальцевая реабсорбция - в канальцах происходит обратное всасывание из первичной мочи в кровь воды, глюкозы, небол кол-ва мочевины. Образ конечная или вторичная моча. За сутки выдел 1,0 - 1,5 л конечной мочи. Обратное всасывание происходит активно и пассивно. Активно благодаря д-ти эпителия почечных канальцев при участии спец. фермент-х систем с затратой энергии. Активно реабсорб глюкоз, аминокислоты, соли натрия. Пассивная реабс происх без затрат энергии, за счет диффузии и осмоса. Это объясн-ся разницей между онкотич-м и гидроскопич-м давлением в капил-х канальцев. Пасс реабс вода, мочевина, хлориды. Канальц секреция - при учасимм специал ферментов и фермент систем проис-т активный транспорт некот-х в-в из кроаи в просвет канальцев (многие лекар в-ваконтрасные в-ва).

     Коэффициент фильтрации - это мера гидравлической проводимости данного фильтрационного барьера (фильтра),показатель проводимости фильтрационного барьера для воды. Клиренс - в медицине (синоним коэффициент очищения) — показатель скорости очищения плазмы крови, других сред или тканей организма от какого-либо вещества в процессе его биотрансформации, перераспределения в организме и (или) выведения из организма. Клиренс примен для оценки выделительной и метаболической функции некоторых органов, величины регионарного кровотока, обмена ряда веществ Клиренс инулина.    Инулин полисахарид, который свободно фильтруется через фильтрационный барьер почечных телец, но не реабсорбируется в мочевых канальцах и не секретируется в мочевых протоках. Весь профильтровавшийся инулин экскретируется с мочой. 

Клиренс эндогенного креатинина (проба Реберга, скорость клубочковой фильтрации) - показатель эффективности работы почек по очищению крови от креатинина и выведению его с мочой. Фактически, данная проба показывает способность почек по очищению от вредных веществ. Клиренс креатинина - это объем плазмы крови, который очищается от креатинина за 1 минуту при прохождении через почки. Снижение клиренса креатинина свидетельствует о поражении почек.

Юкстагломерулярный, или околоклубочковый, аппарат является совокупностью клеток почки, регулирующей функции отдельного нефрона. Назван юкстагломерулярный аппарат так потому, что расположен вблизи клубочка, образуя треугольник: с двух сторон окружен афферентной и выходящей эфферентной артериолами, а с третьей — стенкой дистального извитого канальца. Такое расположение обеспечивает выполнение ключевых функций — регуляции потока почечной крови и уровня клубочковой фильтрации. Состоит из трех основных частей —macula densa, юкстагломерулярных и юкставаскулярных клеток.

Альдостерон — основной минералокортикостероидный гормон коры надпочечников у человека. У некоторых видов животныхосновным естественным минералокортикоидом является дезоксикортикостерон, а не альдостерон, но для человека дезоксикортикостерон относительно малоактивен. Минералокортикоиды вызывают усиление канальцевой реабсорбции катионов натрия, анионов хлора и одновременно усиливают канальцевую экскрецию катионов калия и повышают гидрофильность тканей (способность тканей удерживать воду), способствуют переходу жидкости и натрия из сосудистого русла в ткани.

Простогландины, гормоноподобные вещества, которые синтезируются почти во всех тканях организма, включая стенки кровеносных сосудов. Они участвуют в регуляции кровяного давления, сокращениях матки и ряде других физиологических процессов.

Кальцитриол является активным метаболитом витамина D3. Почечные эффекты гормона заключаются в стимуляции реабсорбции фосфата и кальция канальцевым эпителием. Эффекты кальцитриола на костную ткань связаны с прямой стимуляцией остеобластов и обеспечением костной ткани усиленно всасывающимся в кишечнике кальцием, что активирует рост и минерализацию кости. Недостаточность кальцитриола проявляется в виде рахита, т. е. нарушения созревания и кальцификации хрящей и кости у детей, либо остеомаляции, т. е. падения минерализации костей после завершения роста скелета. При этом сдвиги уровня кальция в крови и клетках обусловливают угнетение нейромышечной возбудимости и мышечную слабость.

№ 46. Физиология крови. Форменные элементы крови. свертывание крови.

Кровь - это комплекс жидкостей, к-ые омывают клеточные элементы и участвуют в обмене веществ тканей и органов. Кровь состоит из жидкой части - плазмы (55-58 %) и взвешанных в ней клеток (42-45 %)(форменных элементов): эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. В состав плазмы входят 92 % воды, сухой остаток (сост. из органич и неорганич. в-в). Органич. в-ва: белки (альбумины, глобулины, фибриноген), небелковые азотсодер-ие соед-ия (аминокислоты, мочевина, мочевая кислота, креатинин), ферменты.

К неорган. в-вам относ. катионы Na, K, Ca, Mg и анионы хлора, фосфорной кислоты и CO2. Объем крови в норме 6-8 % массы тела, или 4,5-6 л. кровь имеет слабо щелочную среду (7,4). Функции крови: 1)трансп-ая (переносит питат. в-ва, гормоны), 2)дыхател (связывание и перенос кислор и углек газа), 3) трофическая (или питат-ая, обеспеч организм питат в-вами), 4) экскреторная (уносит шлаки - мочевину, мочевую к-ту и др), 5)терморегуляторная (кровь охлаждает энергоемкие органы и согревает органы, теряющие тепло), 6) обеспечивает водно-солевой обмен между кровью и тканями), 7)защитная (обесп. иммунитет), 8) гуморальная регуляция (химич. в/д между всеми частями организма. Кровь переносит гормоны от клеток, где они образ. к другим клеткам).

Белки плазмы крови (альбумины и глобулины). Их значение велико. Они обуславливают онкотическое давление, к-ое определяет обмен воды между кровью и тканями; поддерж. pH крови, обеспечивают вязкость плазмы крови, учас-т в свертыв. крови, переносят ряд гормонов.

Онкотич. давление- это осмотическое давление, создаваемое белками (это их способность притягивать воду). В нем участ-т альбумины. Онкот. давл. играет важную роль в обмене воды между кровью и тканями, влияет на образование тканевой жид-ти, лимфы, мочи.

Форменные элементы. Эритроциты - красные кровяные тельца, не имеют ядра. Форма двояковогнутого диска, при поперечном разрезе напоминают гантели. Диаметр равен 7,2-7,5 мкм, толщина - 2,2 мкм. У муж содер. в среднем эритроц. 5 ∙ 10/л (5 000 000 в 1 мкл), у жен- 4,5 •10/л.

Гемоглобин - составная часть эритр., является дыхат ферментом и наход внутри эритр. По химич. стр-ре гемоглобин хромопротеид. Он состоит из из белка глобина и простетической группы гема. В молекуле содерж. одна молекула глобина и 4 молек гема. Гем в своем составе имеет атом железа. Гемоглобин синтезир. эритробластами и нормобластами костного мозга В норме Hb содержится в виде 3 физиологич соед-ий. Hb+ кислород = окси Hb. Окси Hb, отдавший кисл, называют восстановленным или дезокси Hb. Он находится в венозной крови. Карб Hb - это соединение Hb и углекисл газа. Карбокси Hb - соед-е Hb с угарным газом. Мет Hb - патолог соедин-е, при к-м железо из 2-х валент-го превращ-ся в 3-х валент-ое (прводит к смерти).

Лейкоциты- белые кровяные тельца. Играют важную роль в защите организма от микробов, вирусов, обеспеч иммунитет. Ле делят на 2 группы: гранулоциты(зернистые)- нейтрофилы, эозинофилы и базофилы и агранулоциты(незернистые)- лимфоциты и моноциты. Нейтрофилы - самая большая группа (50-75 %). От формы ядра делятся на юные, палочкоядерные и сегментоядерные. Основная функция- защита организма от проникновения микробов и их токсинов.

Эозинофилы (1-5%). Зернистость в их цитопл окрашив кислыми красителями.Их функция - разрушение токсинов белкового происхождения, чужеродных белков. Базофилы (0,1-1%). Продуцируют гистамин и гепарин. Гепарин препятствует свертыванию крови в очаге воспаления, а гистамин расширяет капилляры. Моноциты (2-10%). Обладают фагоцитарной и бактерицидной активностью. Участвуют в процессе воспаления и регенерации. Лимфоциты (20-40 %). Они центральное звено иммуной системы. Осуществ синтез защитных антител. Разделяются на 3 группы: Т-лимфоциты (тимусзависимые), В-лимфоциты (бурсазависимые) и нулевые.

Тромбоциты. это кровяные пластинки, не имеют ядра и образуются в красном костном мозге, путем распада мегакариоцитов. Продол-ть жизни 2-5 дней. Свойства: способны к фагоцитозу, способны склеиваться друг с другом, прилипать др. др. Функции: участвуют в свертывании крови, растворении кровяного сгустка.

Кроветворение. Это процесс образования и развития форменных элементов крови. Различают эритропоэз - образ эритр, лейкопоэз - образ лейкоц, тромбоцитопоэз - образ кровян пластинок. Эрит, гранулоц, моноциты и тромбоц развив к красном костном мозге, лимфоциты также еще образ в лимфотич узлах, селезенке, миндалинах.

Родонач клеткой эритропоэза яв-ся эритробласт, к-ый превращ в пронормобласт и нормобласт.Для образов эритр необходим витамин В12 и фолиевая кислота. срок жизни эритр 120 дней. Кроветворение регулир нервными и гуморал механ-ми.

Свертывание крови. или систеиа гемокоагуляции- сохраняет кровь в жидком состоянии и восстанавливает целостность путей ее циркуляции путем образования кровяных тромбов(пробок) в поврежденных сосудах.

Свертывание включает 3 фазы: образование протромбиназы, образ. тромбина, образ. фибрина.

Плазменные факторы: 1)фибриноген, 2)протромбин, 3)тканевый тромбопластин, 4)кальций, 5) и 6) проакцелерин и акцелерин, 7)конвертин, 8) антигемофильный глобулин А, 9)фыактор Кристмаса (треб. в 1 фазе гемокоагуляции), 10) фактор Стюарта-Пауэра (уч-т в формир. и входит в состав тканевой и кровяной протромбиназ), 11)плазменный предшественник тромбопластина, 12) фактор Хагемана (ативир-ся при контакте с чужеродной повер-ью -местом поврежд. сосуда. Яв-ся инициатором образ-ия кровяной протромбиназы и всего процесса гемокоагуляции), 13) фибринстабилизирующий (необх. для образования нераствор. фибрина "ай").

Эффект Вериго-Бора -- тканевая гипоксия вследствие снижения диссоциации оксигемоглобина в условиях снижения парциального давления СО2 в крови -- хорошо известен реаниматологам. При искусственной вентиляции легких, если переборщить с режимом вентиляции, этот эффект как раз и возникает. В первую очередь страдает ЦНС, одно из проявлений -- судорожный синдром

№ 47. Физиологии дыхания.

Систему органов дыхания сост легкие, воздухоносные пути: носовая полость, носоглотка, гортань, трахеи, бронхи. Воздухоносные пути - начин носовой полостью, к-ая раздел-ся костно-хрящевой перегородкой на правую и левую половины. В каждой из них наход извилистые носовые ходы, к-ые увелич внутреннюю поверх носовой полости. Из носа воздух проходит через внутренние ноздри, или хоаны, в глотку, где перекрещиваются пути пищеварительной и дыхательной систем. Пища проходит из глотки в желудок по пищеводу, а воздух идет дальше через гортань и трахею. Для того чтобы пища не попадала в гортань и трахею и не повреждала нежные оболочки, выстилающие эти органы, при каждом проглатывании пищи отверстие гортани прикрывается особым хрящом, называемым надгортанником. Гортань имеет вид воронки, стенки к-ой образ несколькими хрящами. Между хрящами гортани имеются слизистые складки - голосовые складки. Гортань иногда образующая видимый снаружи выступ - кадык) содержит голосовые связки - эпителиальные складки, которые при прохождении между ними воздуха вибрируют, производя звук. На уровне прикрепления первого ребра к грудине трахея разветвляется на два хрящевых бронха, идущих в легкие. Внутри легкого каждый бронх разветвляется на бронхиолы, которые в свою очередь повторно ветвятся на все более узкие трубочки, ведущие к концевым полостям - альвеолярным мешочкам. В стенках наиболее тонких бронхиол и альвеолярных мешочков находятся мельчайшие чашеобразные полости, называемые альвеолами, окруженные густой сетью кровеносных капилляров . Стенки альвеол тонки и влажны, что позволяет молекулам газов легко проходить через них в капилляры. По приблизительной оценке, общая поверхность альвеол, через которую могут диффундировать газы, составляет свыше 100 м2, т. е. в 50 с лишним раз больше поверхности кожи.

Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода. Дыхание осуществляет перенос О2 из атмосферного воздуха к тканям организма, а в обратном направлении производит удаление СО2 из организма в атмосферу. Различают несколько этапов дыхания: 1. Внешнее дыхание - обмен газов между атмосферой и альвеолами. 2. Обмен газов между альвеолами и кровью легочных капилляров. 3. Транспорт газов кровью - процесс переноса О2 от легких к тканям и СО2 от тканей - к легким. 4. Обмен О2 и СО2 между кровью капилляров и клетками тканей организма. 5. Внутреннее, или тканевое, дыхание - биологическое окисление в митохондриях клетки. Дыхательной средой для человека является атмосферный воздух, состав которого отличается постоянством. В 1 л сухого воздуха содержится 780 мл азота, 210 мл кислорода и 0,3 мл двуокиси углерода (табл. 1). Остальные 10 мл приходятся на инертные газы - аргон, неон, гелий, криптон, ксенон и водород.

Обмен газов в легких. Содержание газов во вдыхаемом и выдых воздухе неодиниково. Во вдых возд содер-ся почти 21 % кисл, около 79 % азота, примерно 0,03 % углек газа., небол кол-во водяных паов и инертных газов. Разное содер кисл и углек газа во вдых и выдых возд объясн обменом газом в легочных пузырьках. Конценр угл газа в венозных капилл-х легочных пузырьков гораздо выше, чем в возд, заполняющая легоч пузырьки. Угл газ из венозной крови поступает в легоч пуз-ки и во время выдоха выводится из организма. Кислород из легоч пуз-а проникает в кровь и вступает в хим соед-ие с гемоглобином. кровь из венозной превлащ в артер-ую. По легочным венам артер кровь поступает в левое предсердие, затем - в левый жел-е и в БКК. Обмен газов в тканях. Из капил-в БКК кисл пост в ткани. В артер крови кисл больше, чем в кл-х, поэтому он легко дуффкндирует в них и испол в окислит-х процессах. Углк газ из кл-к поступ в кровь. Т.о. в тканях органогв происх превращ артер крови в венозную. Венозная кровь по венам БКК поступ в правое предсерд, затем в правыйжел сердца, а оттуда в легкие.

Механизм вдоха - под влиянием импульсов, исходящих из дыхат центра (наход в продолговатом мозге) сокращ межреберные мышцы и дивфрагма. В рез этого ребра поднимаются, а диафрагма опускается. Объем груд клетки увелич, легкие астяг-ся, но давление воздуха внутри них понижается и воздух устрем-ся в легкие. Механизм выдоха - мышцы, участв в акте вдоха расслаб-ся, ребра опуск-я, а диафрагма подним-ся. Объем груд клетки умень, легкие сжимаются, но давление внутри них повыш-ся и воздух устрем наружу.

ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких (объём воздуха, который выходит из лёгких при максимально глубоком выдохе после максимально глубокого вдоха). РOвд - резервный объём вдоха(дополнительный воздух) - это тот объём воздуха, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обычного вдоха . РOвыд - резервный объём выдоха(резервный воздух) - это тот объём воздуха, который можно выдохнуть при максимальном выдохе после обычного выдоха. ЕВ - емкость вдоха - фактическая сумма дыхательного объёма и резервного объёма вдоха.

Спирография - один из наиболее важных методов диагностики дыхательной системы.  позволяет определять емкость входа, емкость выхода, максимальную произвольную вентиляцию, и т.д. Кроме того, современные спирометрические аппараты дают функциональную интерпретацию дыхательной функции. Рефлекс Геринга — Брейера контролирует глубину и частоту дыхания. У человека он имеет физиологическое значение при ды­хательных объемах свыше 1 л (например, при физической нагрузке). Штанге-Генча проба -  для оценки состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем, заключающаяся в определении максимальной продолжительности произвольной задержки дыхания после вдоха (проба Штанге) или после выдоха (проба Генча).