Доказательства единства органического мира на молекулярном, клеточном и других уровнях организации всего живого. Значение теории эволюции для развития медицины.

БИЛЕТ № 1

ДНК, участки с уникальными и повторяющимися последовательностями нуклеотидов, их функциональное значение.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, соединенных между собой по всей длине водородными связями. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК содержат дезоксирибозу, и азотистое основание. Каждая цепь ДНК представляет собой полинуклеотид, состоящий из десятков тысяч нуклеотидов.

Молекула РНК - полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров. Мономерами являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

В 1953г. – Уотсон и Крик, используя все известные на тот момент факты, публикуют 25 апреля в журнале Nature короткую статью. Им удалось убедительно доказать, что ДНК - это двойная спираль с комплементарными азотистыми основаниями.

Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК напоминает гибкую лестницу, закрученную вокруг воображаемой оси. Боковые стороны этой лестницы – чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, перекладины – комплементарные азотистые основания.

В 1950г. – Э. Чаргафф внес вклад в изучение структуры ДНК .В своем эксперименте он использовал чистую ДНК и разрушал ее на нуклеотиды, подсчитывая количество азотистых оснований. Он установил что у разных видов их различное соотношение.

Правила Чаргаффа (для ДНК):

Сумма пиримидиновых нуклеотидов равна сумме пуриновых: Пур = Пир

Содержание тимина равно содержанию аденина, а содержание гуанина равно содержанию цитозина: А=Т, Г=Ц.

Количество 6-аминогрупп равно количеству 6-кетогрупп: Г+Т = А+Ц.

Отношение А+Т \ Г+Ц видоспецифично.  

Биспиральная ДНК весьма жесткая молекула. Это свойство является единым принципом строения ДНК у всех живых организмов. Это говорит о монофилии животного и растительного мира.

 Число возможных вариаций ДНК бесконечно. Это объясняет разнообразность и уникальность животного мира.

Реакция на ДНК – реакция Фельгена: реактив Шиффа – фуксин-сернистая кислота (сиренево-фиолетовые глыбки в ядре).

Реакция на РНК – реакция Браше: реактив метиленовый зеленый - пиронин (малиново-красные гранулы в цитоплазме и окрашенные ядрышки).

В молекуле ДНК каждый нуклеотид входит лишь в какой-нибудь один кодон. Поэтому код ДНК неперекрывающийся. Кодоны располагаются друг за другом без перерыва. Так как кодонов возможно 64, то одни и те же аминокислоты могут кодироваться различными триплетами. Такой код называют вырожденным или избыточным.

Эволюция биосферы. Функции биосферы в развитии природы Земли и поддержания в ней динамических равновесий (окислительно-восстановительная, газообмен, концентрирование рассеянных в геосфере элементов, синтез и разложение органического вещества).

Эволюция биосферы на протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов: естественных геологических и климатических изменений на планете и изменений видового состава и количества живых существ в процессе биологи­ческой эволюции. На современном этапе в третичном периоде к ним присоединился третий фактор — развивающееся человече­ское общество.

Жизнь зародилась на Земле свыше 3 млрд. лет назад. Первыми живыми существами были анаэробы, которые получали энергию путем брожения. Питание та­ких примитивных организмов зависело от опускавшихся на дно водоемов органических веществ, синтезируемых в поверхностных слоях воды абиогенным способом.

Недостаток органических веществ создал давление отбора, при­ведшее к возникновению фотосинтеза. Прогрессивное увеличение кислорода в воде за счет жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и его диффузии в атмосферу вызнало изменения в химическом составе оболочек Земли, прежде всего атмосферы, что в свою очередь сделало возможным и развитие более сложно орган физованных живых форм и быстрое распространение Жизни по планете. Развитие механизма аэробного дыхания сделало возможным появление многоклеточных организмов.

В течение палеозойской эры живые существа не только заселили все моря, но и вышли на сушу. Развитие зеленых растений обеспечило образование больших количеств кислорода и органических веществ, что создавало благоприятные условия для последующей прогрес­сивной эволюции.

В середине палеозоя темпы потребления кислорода живыми организмами и расход его в абиотических процессах, а также темпы его образования сравнялись.

С появлением человеческого общества в развитии биосферы намечается переход от биогенеза, обусловленного факторами био­логической эволюции, к ноогенезу — развитию под влиянием ра­зумной созидательной деятельности человечества. Вернадский развивал материалистическое представление о ноосфере, представляя ее как нечто внешнее по отношению к биосфере, а как новый этап в развитии биосферы, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы.

Основные функции биосферы Земли следующие:

1. ОВР заключается в химическом превращении веществ в процессе жизнедеятельности организма.

2. Газообмен - поддержание постоянного обмена организмов с окружающей средой в процессе дыхания и фотосинтеза.

3. Концентр. Фун-ия – заключается в биогенной миграции атомов, которые вначале концентрируются в живых организмах в процессе синтеза органических веществ, а после отмирания переходят в неживую среду.

Биоритмы. Регуляция циркадианных систем. Роль эпифиза и СХЯ в синхронизации биоритмов. Биоритмы и алкоголь. Теория и практика.

Биоритмы – регулярные качественные и обусловленные ими количественные изменения параметров жизнедеятельности на всех уровнях организации живого.

Эпифиз и супрахиазматические ядра гипоталамуса являются регуляторными центрами организма. Поэтому они играют главную роль в синхронизации (восстановлении) циркадианных ритмов.

Десинхронизация – состояние двух или более, ранее синхронизированных, ритмических переменных, переставших показывать те же частоты и акрофазные взаимоотношения и демонстрирующие изменение временных взаимосвязей.

Десинхроноз – патологическое состояние, вызванное внешней или внутренней десинхронизацией биоритмов.

БИЛЕТ № 2

Доказательства единства органического мира на молекулярном, клеточном и других уровнях организации всего живого. Значение теории эволюции для развития медицины.

Единство органического мира обеспечивает: Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет. Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование. Ядро − главная составная часть клетки (эукариот). Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т. Шваннаи М. Шлейдена (1839).

Современная клеточная теория включает следующие основные положения:

1. Клетка — единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет

2. Клетка — единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование

3. Ядро − главная составная часть клетки (эукариот)

4. Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток

5. Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток

Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток. Эволюция организмов – процесс приспособительного исторического развития живых форм на всех уровнях организации живого. В настоящее время успешное развитие некоторых областей медицины невозможно без использования принципов эволюционной теории. В первую очередь это касается эпидемиологии, медицинской генетики и вирусологии. Принципы эволюционной биологии позволяют установить механизмы появления и распространения инфекционных болезней, анализировать эволюцию устойчивости патогенных бактерий и вирусов к лекарственным средствам.

Гомеостатические реакции на изменение экологической ситуации. Виды конформисты и регуляторы. Правило Аллена и Бергмана. Экологическая дифференциация человечества. Проблемы адаптации человека на Севере. Экспедиционно-вахтовый способ организации труда. Медико-биологическая оценка.

Для большинства видов экологический оптимум биоло­гической активности ограничен жесткими рамками. Сохра­нение должного уровня биологической активности, несмот­ря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.

У видов-конформистов в ответ на смену экологической ситуации происходят изменения определенных структурных или физиологических параметров.

Виды-регуляторы противостоят колебаниям среды, под­держивая постоянство своей собственной среды.

Типичными конформистами являются холоднокровные животные, а регуляторами теплокровные, хотя в природе нет абсолют­ных конформистов или абсолютных регуляторов.

При внезапных отклонениях параметров среды от опти­мальных или среднемноголетних величин организм исполь­зует быстрые, но кратковременные поведенческие или фи­зиологические реакции, основанные на принципе обратной связи. Сохранение адаптации в течение длительного време­ни приводит к преходящим изменениям определенных фи­зиологических процессов в пределах нормы реакции орга­низма.

Согласно правилу Бергмана, размер тела животных теп­локровного вида с понижением темпера­туры среды увеличивается.

В соответствии с правилом Аллена в условиях жаркого климата у теплокровных животных наблюдается тенденция к увеличению размеров выступающих частей тела по срав­нению с особями того же вида, проживающими в районах с холодным климатом.

Существует 2 вида организации труда:

Вахтовый. Радиус доставки рабочих 10-100км

Экспедиционно-вахтовый. Радиус доставки 1000 км. Более опасный, смена часовых поясов.

Задачи медиков: изучение, людей при отправке, резервных возможностей организма. Биоритмологический подход

3. Многожгутиковые представители класса жгутиковых. Биология, пути заражения, патогенное значение, диагностика, профилактика заболеваний.

Клаас жгутиковые-характерно наличие 1 или нескольких жгутиков , служащих для передвижения. Гетеротрофы. Большинство обитает в морских и пресных водоёмах. Многи е перешли к паразитичпескому образу жизни. Медицинский интерес представляют жгутиковые, паразитирующие в организме человека. Trypanosoma brucei gambience, leishmania tropica, minor,mania,major. Профилактика таких заболеваний: уничтожение переносчиков (муха це-це), лекарственные препараты, предохраняющие заражение после укуса мухи.

Диагностика и патогенез: у больного трпипаносомозом наблюдается мышечная слабость, истощение, депрессия, сонливость.

БИЛЕТ № 3

Основные требования, предъявляемые к материальному субстрату, ответственному за наследственность. Реализация наследственной информации. Этапы синтеза белка. Пути транспорта синтезированного белка в клетке и за её пределами.

1)    Способность к самовоспроизведению – вещество должно обеспечить преемственность свойств в поколениях

2)    Уникальность – вещество должно иметь структуру, объясняющую существование миллионов видов и неповторимость.

3)    Специфичность – структура вещества должна предполагать синтез специфических белков.

Организмы обладают способностью передавать следующим поколениям свои признаки и особенности, т.е. воспроизводить себе подобных. Это явление наследования признаков основано на передаче из поколения в поколение наследственной информации. Материальным носителем этой информации являются молекулы ДНК.

 Передача наследственной информации от одного поколения клеток к другому, от одного поколения организмов к последующему обеспечивается некоторыми фундаментальными свойствами ДНК. Она удваивается в каждом поколении клеток и может неопределенно долго воспроизводиться без каких-либо изменений. Относительно редкие изменения наследственной информации также могут воспроизводиться и передаваться от поколения к поколению. информационная РНК, несущая сведения о первичной структуре белковых молекул, синтезируется в ядре. Пройдя через поры ядерной оболочки, иРНК направляется к рибосомам, где осуществляется расшифровка генетической информации - перевод ее с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот.

 Аминокислоты, из которых синтезируются белки, доставляются к рибосомам с помощью специальных РНК, называемых транспортными (тРНК). В клетке имеется столько же разных типов тРНК, сколько типов кодонов, шифрующих аминокислоты. На вершине каждого «листа» тРНК имеется последовательность трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в иРНК. Такая последовательность нуклеотидов в структуре тРНК называется антикодоном.

Для того чтобы аминокислота включилась в полипептидную цепь белка, она должна оторваться от тРНК. На втором этапе синтеза тРНК выполняет функцию переводчика с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот. Такой перевод происходит на рибосоме

Третий этап синтеза белка заключается в том, что фермент синтетаза присоединяет оторвавшуюся от тРНК аминокислоту к растущей полипептидной цепи. Информационная РНК непрерывно скользит по рибосоме, каждый триплет сначала попадает в первый участок, где узнается антикодоном тРНК, затем на второй участок. Сюда же переходит тРНК с присоединенной к ней аминокислотой, здесь аминокислоты отрываются от тРНК и соединяются друг с другом в той последовательности, в которой триплеты следуют один за другим 

Когда на рибосоме в первом участке оказывается один из трех триплетов, являющихся знаками препинания между генами, это означает, что синтез белка завершен. Готовая полипептидная цепь отходит от рибосомы.

 Процесс синтеза белковой молекулы требует больших затрат энергии. На соединение каждой аминокислоты с тРНК расходуется энергия одной молекулы АТФ.

Можно условно выделить два пути транспорта белка в клетке:

1. Из цитоплазмы в некоторые органеллы (ядро, пластиды, митохондрии)

2. Большой путь везикулярного транспорта из ШЭР через аппарат Гольджи к другим органеллам (лизосомы, пероксисомы) и через секреторные везикулы во внеклеточную среду.

Популяционная структура человечества. Люди как объект действия эволюционных факторов. Влияние мутаций, миграции, изоляции на генетическую конституцию людей. Дрейф генов. Специфика действия естественного отбора в человеческих популяциях (пример с серповидноклеточной анемией).

Особи любого вида распространены в своем ареале не равномерно, а отдельными устойчивыми скоплениями – популяциями. Популяция – совокупность особей одного вида, длительно населяющих определенное пространство и свободно скрещивающиеся между собой. Каждая популяция имеет свой ареал, возрастной и половой состав.

Популяции не свойственен единообразный генотип, она характеризуется генетической разнородностью. Приток нового генетического материала происходит так же путем миграции особей из одной популяции в другую. Мутации как правило не являются полезными, но они направлены на приспособление к условиям существования.

В генетике человека популяцией можно назвать группу людей, занимающих одну территорию и свободно вступающих в брак. Крупные популяции человека состоят из нескольких антропологических групп, отличающихся по происхождению и занимающих большую территорию.

Человечество характеризуется большим полиморфизмом. Сохраняется этот полиморфизм благодаря нейтральности этих признаков по отношению к жизнеспособности. Но полиморфизм в активности иммунной системы не является нейтральным.

Человечество несет в себе генетический груз возникших мутаций, среди которых немало рецессивных, летальных, полулетальных и ряда наследственных, проявляющиеся лишь в гомозиготном состоянии. Проблема генетического груза имеет большое значение для медицины. Для медико-генетичесих консультантов важно иметь представление о насыщенности генами наследственных болезней населения населяющих те или иные территории. Она важна для решения вопроса о роли факторов окружающей среды в мутационных процессах и в охране ее от загрязнения. В изменении генофонда человеческих популяций не последняя роль принадлежит миграциям. С ними связано разрушение прежних границ браков, появление смешанных браков. Миграции ведут к изменению состава генов в популяциях из которых население эмигрировало, и в тех, куда оно иммигрировало.