- •1. Биология как наука, содержание, методы исследования. Значение биологии для медицины. Фундаментальные свойства
- •3. Клетка - элементарная и генетическая структурно-функциональная единица живого. Прокариотические и
- •4. Клетка как открытая система. Организация потоков веществ, энергии и информации в клетке. Специализация и интеграция клеток многоклеточного организма.
- •5. Клеточный цикл, его периодизация. Митотический цикл и его механизмы. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.
- •6. Особенности морфологического и функционального строения хромосомы. Гетеро- и эухроматин. Кариотип и идиограмма хромосом человека. Характеристика кариотипа человека в норме и патологии.
- •8. Размножение - универсальное свойство живого, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений. Эволюция размножения. Формы размножения.
- •9. Гаметогенез. Мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика.
- •10. Оплодотворение. Партеногенез (формы, распространенность в природе). Половой диморфизм. Биологический аспект репродукции человека.
- •15. Закономерности наследования при моногибридном скрещивании. Дигибридное и полигибридное скрещивание. Общая
- •16. Независимое комбинирование неаллельных генов и его цитологические основы.
- •18. Сцепление генов. Кроссинговер. Метод соматической гибридизации клеток и его применение для картирования генов
- •19. Наследование признаков человека, сцепленных с полом.
- •20. Взаимодействие неаллельных генов: комплиментарность, эпистаз, гипостаз, эффект положения, модифицирующее действие генов, полимерия.
- •21. Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках: пенетрантность, экспрессивность, плейотропность, генокопии.
- •23. Молекулярное строение гена у прокариот и эукариот. Уникальные гены и повторы на нити днк. Цитоплазматическая
- •2. Посттранскрипционные процессы (процессинг).
- •4. Посттрансляционные процессы.
- •24. Классификация генов: гены структурного синтеза рнк, регуляторы. Свойства генов (дискретность, стабильность,
- •25. Экспрессия генов в процессе биосинтеза белка. Регуляция экспрессии генов у прокариот и эукариот.
- •27. Формы изменчивости: комбинативная, мутационная. Их значение в онтогенезе и эволюции. Хромосомные мутации:
- •29. Мутационная изменчивость. Классификация мутаций. Мутация в половых и соматических клетках. Понятие о
- •30. Репарация генетического материала. Фотореактивация. Темновая репарация. Мутации, связанные с нарушением
- •31. Биология развития. Жизненные циклы организмов как отражение их эволюции. Онтогенез и его периодизация. Прямое
- •34. Эмбриональная индукция. Дифференциация и интеграция в развитии. Роль наследственности и среды в онтогенезе.
- •35. Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном периоде.
- •36. Биологические и социальные аспекты старения и смерти. Теории старения. Молекулярные и клеточные проявления
- •37. Регенерация как свойство живого к самообновлению и восстановлению. Физиологическая регенерация, ее биологическое значение.
- •38. Репаративная регенерация и способы ее осуществления. Проявление регенеративной способности в филогенезе. Соматический эмбриогенез. Аутосомия.
- •41. Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто- алло- и гетеротрансплантация. Трансплантация жизненно важных
- •42. Биологические ритмы. Классификация биоритмов. Мультиосцилляторная модель регуляции биологических ритмов.
- •43. Жизнь тканей и органов вне организма. Значение метода культуры тканей в биологии и медицине. Клиническая и
- •44. Раздражимость. Анабиоз. Гипотермия.
- •45. История становления эволюционной идеи. Сущность представления ч. Дарвина о механизме органической эволюции. Современный период синтеза дарвинизма и генетики.
- •46. Понятие о биологическом виде. Реальность биологического вида. Популяционная структура вида. Генетическая структура популяции. Правило Харди-Вайнберга.
- •49. Микро- и макроэволюция. Характеристика механизмов, лежащих в основе эволюционных процессов и их результат.
- •50. Типы, формы, правила эволюции групп. Принципы эволюции органов.
- •51. Филогенез скелета, покровов тела позвоночных.
- •52. Филогенез нервной, эндокринной систем хордовых.
- •53. Филогенез кровеносной системы, эволюции сердца, пороки развития сердца человека. Развитие артериальных дуг. Пороки магистральных сосудов.
- •54. Филогенез половой системы / связь выделительной системы с половой /.
- •55. Филогенез пищеварительной и дыхательной систем.
- •56. Индивидуальное и историческое развитие. Биогенетический закон. Филогенез как процесс эволюции онтогенезов,
- •59. Понятие о расах и видовое единство человечества. Современная классификация и распространение человеческих рас.
- •60. Учение о биосфере. Границы, структура и функции биосферы. Основные положения теории в. И. Вернадского и ее
- •61. Человек и биосфера. Ноосфера – высший этап эволюции биосферы. Биотехносфера. Медико-генетические аспекты
- •62. Определение науки экологии. Среда как экологическое понятие. Факторы среды. Экосистема, биогеоценоз,
- •63. Предмет, задачи и методы изучения экологии человека. Биологический и социальный аспекты адаптации населения к
- •68. Жизненные циклы паразитов. Чередование поколений и феномен смены хозяев. Промежуточные, основные, резервуарные и дополнительные хозяева. Понятие о био- и геогельминтах.
- •69. Трансмиссивные и природно-очаговые заболевания. Понятие об антропонозах и зоонозах. Учение академика е. Н.
- •70. Тип Простейшие. Классификация. Характерные черты организации. Значение для медицины.
- •72. Малярийные плазмодии. Систематика, морфология, цикл развития, видовые отличия. Борьба с малярией. Задачи
- •75. Тип Плоские черви. Классификация. Филогенез гельминтов. Характерные черты строения. Схема очага биогельминта.
- •76. Аскарида, власоглав, острица, анкилостомиды, угрица кишечная, ришта, филярии, трихинелла. Систематика,
- •77. Тип Круглые черви. Классификация. Филогенез гельминтов. Характерные черты строения. Схема очага геогельминта.
- •79. Тип Членистоногие. Классификация, характерные черты организации представителей классов Паукообразных и
9. Гаметогенез. Мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика.
Гаметогенез. Сперматозооны обладают способностью к движению, чем в известной мере обеспечивается возможность встречи гамет. По внешней морфологии и малому количеству цитоплазмы сперматозооны резко отличаются от всех других клеток, но все основные органоиды в них имеются.
Типичный сперматозоон имеет головку, шейку и хвост. На переднем конце головки расположена акросома, состоящая из видоизмененного комплекса Гольджи. Основную массу головки занимает ядро. В шейке находятся центриоль и спиральная нить, образованная митохондриями.
При исследовании сперматозоонов под электронным микроскопом обнаружено, что протоплазма головки его имеет не коллоидное, а жидкокристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоонов к неблагоприятным влияниям внешней среды. Например, они в меньшей степени повреждаются ионизирующей радиацией по сравнению с незрелыми половыми клетками.
Размеры сперматозоонов всегда микроскопические. Наиболее крупные они у тритона — около 500 мкм, у домашних животных (собака, бык, лошадь, баран) — от 40 до 75 мкм. Длина сперматозоонов человека колеблется в пределах 52—70 мкм. Все сперматозооны несут одноименный (отрицательный) электрический заряд, что препятствует их склеиванию. Число сперматозоонов, образующихся у жи-вотнчх, колоссально. Например, при половом акте собака выделяет их около 60 млн., баран — до 2 млрд. жеребец около 10 млрд., человек — около 200 млн.
Для некоторых животных характерны атипичные сперматозооны, строение которых весьма разнообразно. Например, у ракообразных они обладают выростами в виде лучей или отростков, у круглых червей имеют форму шаровидных или овальных телец и т. д.
Процесс формирования половых клеток (гамет) известен под общим названием гаметогенсза. Он характеризуется рядом весьма важных биологических процессов и протекает несколько по-разному при созревании сперматозоонов (сперматогенез) и яйцеклеток (овогенез).
Гаметогенез. Сперматогенез. Семенник состоит из многочисленных канальцев. На поперечном разрезе через
каналец видно, что в нем имеется несколько слоев клеток. Они представляют собой последовательные стадии развития сперматозоонов.
Наружный слой (зона размножения) составляют сперматогонии — клетки округлой формы; у них относительно большое ядро и значительное количество цитоплазмы. В период эмбрионального развития и после рождения до полового созревания сперматогонии делятся путем митоза, благодаря чему увеличиваются число этих клеток и сам семенник. Период интенсивного деления сперматогонии называется периодом размножения (рис. 3.4). После наступления половой зрелости часть сперматогониев также продолжает делиться митотически и образовывать такие же клетки, но некоторые из них перемещаются в следующую зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Здесь происходит значительное возрастание размеров клеток за счет увеличения количества цитоплазмы. В этой стадии они называются первичными сперматоцитами.
Третий период развития мужских гамет называется периодом созревания. В этот период происходят два быстро наступающих одно вслед за другим деления. Из каждого первичного сперматоцита сначала образуются два вторичных сперматоцита, а затем четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. Деление клеток во время периода созревания сопровождается перестройкой хромосомного аппарата (происходит мейоз; см. ниже). Сперматиды перемещаются в зону, ближайшую к просвету канальцев, где из них формируются сперматозооны.
У большинства диких животных сперматогенез происходит лишь в определенные периоды года. В промежутках между ними в канальцах семенников содержатся лишь сперматогонии. Но у человека и большинства домашних животных сперматогенез происходит в течение всего года.
Овогенез. Фазы овогенеза сопоставимы с таковыми при сперматогенезе. В этом процессе также имеется период размножения, когда интенсивно делятся овогонии — мелкие клетки с относительно крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. У млекопитающих и человека этот период заканчивается еще до рождения. Сформировавшиеся к этому времени первичные овоциты сохраняются далее без изменений многие годы. С наступлением половой зрелости периодически отдельные овоциты вступают в период роста клетки, увеличиваются, в них накапливаются желток, жир, пигменты. В цитоплазме клетки, в ее органоидах и мембранах происходят сложные морфологические и биохимические преобразования. Каждый овоцит окружается мелкими фоликулярными клетками, обеспечивающими его питание.
Далее наступает период созревания, в процессе которого происходят два последовательных деления, связанных с преобразованием хромосомного аппарата (мейоз). Кроме того, эти деления сопровождаются неравномерным разделением цитоплазмы между дочерними клетками. При делении первичного овоцита образуется одна крупная клетка — вторичный овоцит, содержащая почти вся цитоплазму, и маленькая клетка, получившая название первичного полоцита.
При втором делении созревания цитоплазма снова распределяется неравномерно. Образуется один крупный вторичный овоцит и вторичный полоцит. В это время первичный полоцит также может разделиться на две клетки. Таким образом, из одного первичного овоцита образуются один вторичный овоцит и три полоцита (редукционные тельца). Далее из вторичного овоцита формируется яйцеклетка, а полоциты рассасываются или сохраняются на поверхности яйца, но не принимают участия в дальнейшем развитии. Неравномерное распределение цитоплазмы обеспечивает яйцеклетке получение значительного количества цитоплазмы и питательных веществ, которые потребуются в будущем для развития зародыша.
У млекопитающих и человека периоды размножения и роста яйцеклеток проходят в фолликулах. Зрелый фолликул заполнен жидкостью, внутри него находится яйцеклетка. Во время овуляции стенка фолликула лопается, яйцеклетка попадает в брюшную полость, а затем, как правило, в маточные трубы. Период созревания яйцеклеток протекает в трубах, здесь же происходит оплодотворение.
У многих животных овогенез и созревание яйцеклеток совершаются лишь в определенные сезоны года. У женщин обычно ежемесячно созревает одна яйцеклетка, а за весь период половой зрелости — около 400. Для человека имеет существенное значение тот факт, что первичные овоциты формируются еще до рождения и затем сохраняются всю жизнь и лишь постепенно некоторые из них начинают переходить к созреванию и дают яйцеклетки. Это значит, что различные неблагоприятные факторы, которым подвергается в течение жизни женский организм, могут сказаться на их дальнейшем развитии; ядовитые вещества (в том числе никотин и алкоголь), попадающие в организм, могут про никнуть в овоциты и в дальнейшем зызвать нарушения нормального развития будущего потомства.
Мейоз. Как известно, в ядрах соматических клеток все хромосомы парные, набор хромосом двойной (2n), диплоидный. В процессе созревания половых клеток происходит редукционное деление (мейоз), при котором число хромосом уменьшается, становится одинарным (n), гаплоидным. Мейоз (гр. meiosis - уменьшение) происходит во время гаметогенеза. Этот процесс совершается во время двух следующих одно за другим делений периода созревания, называемых соответственно первым и вторым мейотическими делениями. Каждое из этих делений имеет фазы, аналогичные митозу: в интерфазе I (по-видимому, еще в период роста) происходит удвоение количества хромосомного материала путем редупликации молекул ДНК.
Из всех фаз наиболее продолжительна и сложна по протекающим в ней процессам профаза I. В ней различают 5 последовательных стадий.
Лептонема — стадия длинных, тонких, слабо спирализованных хромосом, на которых видны утолщения — хромомеры. Зигонема — стадия попарного соединения гомологичных хромосом, при котором хромомеры одной гомологичной хромосомы точно прикладываются к соответствующим хромомерам другой (это явление называется конъюгацией, или синапсисом). Пахинема — стадия толстых нитей. Гомологичные хромосомы соединены в пары — биваленты. Число бивалентов соответствует гаплоидному набору хромосом. На этой стадии каждая из хромосом, входящих в бивалент, состоит уже из двух хроматид, поэтому каждый бивалент включает в себя четыре хроматн-ды. В это время конъюгирующие хромосомы переплетаются, что приводит к обмену участками хромосом (происходит так называемый перекрест, или кроссинговер). Диплонема — стадия, когда гомологичные хромосомы начинают отталкиваться друг от друга, но в ряде участков, где происходит кроcсинговер, они продолжают быть еще связанными. Диакинез — стадия, на которой отталкивание гомологичных хромосом продолжается, но они еще остаются соединенными в биваленты своими концами, образуя характерные фигуры — кольца и кресты (хиазмы). На этой стадии хромосомы максимально спирализованы, укорочены и утолщены. Непосредственно после диакинеза ядерная оболочка растворяется.
В прометафазе I спирализация хромосом достигает наибольшей степени. Они перемещаются в области экватора. В метафазе I биваленты располагаются в направлении к противоположным полюсам и отталкиваются друг от друга. В анафазе I начинают расходиться к полюсам не хроматиды, а целые гомологичные хромосомы каж дои пары, так как в отличие от митоза центромера не делится и хроматиды не разъединяются. Этим первое мейотическое деление принципиально отличается от митоза. Деление заканчивается телофазой I.
Таким образом, во время первого ме-йотического деления происходит расхождение гомологичных хромосом. В каждой дочерней клетке уже содержится гаплоидное число хромосом, но содержание ДНК еще равно диплоидному их набору. Вслед за короткой интерфазой, во время которой синтеза ДНК не происходит, клетки вступают во второе мейотическое деление.
Прометафаза II продолжается недолго. Во время метафазы II хромосомы выстраиваются по экватору, центромеры делятся. В анафазе II сестринские хроматиды направляются к противоположным полюсам. Деление заканчивается телофазой II. После этого деления хроматиды, попавшие в ядра дочерних клеток, называются хромосомами.
Итак, при мейозе гомологичные хромосомы соединяются в пары, затем в конце первого мейотического деления расходятся по одной в дочерние клетки. Во время второго мейотического деления гомологичные хромосомы расщепляются и расходятся в новые дочерние клетки. Следовательно, в результате двух последовательных ме-йотических делений из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. В зрелых гаметах число хромосом и количество ДНК вдвое меньше, чем в соматических клетках.
При образовании как мужских, так и женских половых клеток происходят принципиально одни и те же процессы, хотя в деталях они несколько различаются.
Очень существенным отличием мейоза при овогенезе является наличие специальной стадии — диктиотены, отсутствующей при сперматогенезе. Она наступает вслед за диплонемой. На этой стадии мейоз в овоцитах прерывается на многие годы и переход к диа-кинезу наступает лишь при созревании яйцеклетки.
Значение мейотического деления заключается в следующем: 1. Это тот механизм, который обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом. Если бы не происходило редукции числа хромосом при гаметогенезе, то из поколения в поколение возрастало бы их число и был бы утрачен один из существенных признаков
каждого вида — постоянство числа хромосом.
2. При мейозе образуется большое количество различных новых комбинаций негомологичных хромосом. Ведь в диплоидном наборе они двойного происхождения: в каждой гомологичной паре одна из хромосом от отца, другая — от матери. При мейозе хромосомы отцовского и материнского происхождения образуют в сперматозоонах и яйцеклетках большое количество новых сочетаний, а именно 2n, где п — число пар хромосом. Следовательно, у организма, имеющего три пары хромосом, этих сочетаний окажется 23, т. е. 8; у дрозофилы, имеющей 4 пары хромосом, их будет 24. т. е. 16, а у человека — 223, что составляет 8388608.
3. В процессе кроссинговера также происходит рекомбинация генетического материала. Практически все хромосомы, попадающие в гаметы, имеют участки, происходящие как от первоначально отцовских, так и от первоначально материнских хромосом. Этим достигается еще большая степень перекомбинации наследственного материала. В этом одна из причин изменчивости организмов, дающей материал для отбора.