Вопрос 6: Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов.

Ф. Жакоб и Ж. Моно выдвинули в 1961 году гипотезу оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы. Один из них - структурный ген, содержит информацию о расположении аминокислот в молекуле белка фермента, другие выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов – гены – регуляторы. Структурные гены располагаются рядом и образуют блок – оперон. Они программируют синтез ферментов. Кроме того в оперон входят участки, относящиеся к процессу включения транскрипции. Вся группа генов одного оперона функционирует одновременно, поэтому ферменты одной цепи реакции либо синтезируются все, либо не синтезируется ни один из них. В самом начале структуры оперона находится ген – оператор, который включает и выключает структурные гены. Оператор контролирует ген – регулятор. Ген-регулятор кодирует синтез белка-репрессора. Репрессор в активной форме блокирует транскрипцию, считывание генетической информации прекращается и весь оперон выключается. До тех пор, пока репрессор связан с геном-оператором, оперон находится в выключенном состоянии.  При переходе в неактивную форму ген-оператор освобождается, происходит включение оперона и начинается синтез соответствующей РНК с последующим процессом синтеза ферментов.  Оперонная система представляет собой один из механизмов регуляции синтеза белка.

Дифференцировка клеток и избирательная активность генов.

До стадии бластулы все клетки тотипотентны – стволовые. Со временем тотипотентность снижается и появляются полипотентные (способны превращаться только в определенную ткань). У взрослых особей также сохраняется часть стволовых клеток.

В ядрах дифференцированных клеток большинство генов находится в репрессивном состоянии, число же активно работающих генов различно в различных тканях и органах на разных стадиях развития.

У эукариот существует путь регулирования генной активности – одновременное групповое подавление активности генов в целой хромосоме или ее большем участке. Это осуществляется белками-гистонами.

Вопрос 7: Организм как саморегулирующаяся система. Гомеостаз, гомеорез, гомеоклаз. Гипотеза эргон/хронона. Хроногенетика. Концепция волчка и онтогенез. Здоровье и болезнь в свете дефиниций гомеостаз, биоритмы, адаптация, биологический возраст.

Гипотеза эргон/хронон.

Luigi Gedda: «Ген имеет не только способность самокопироваться (ergon), но и способен к этому в определенное время и конечное число раз (chronon)».

Здоровье – система биоритмов, находящаяся в гармонии, взаимной синхронизации между собой и условиями внешней среды.

Биологический возраст – объективное состояние организма комплексно оцененное по уровню надежности клеток и тканей и систем.

Гомеостаз – сложившаяся в ходе эволюции уравновешенная и сбалансированная система организма, направленная на поддержание относительного постоянства внутренней среды.

Гомеоклаз – гомеостаз стареющих организмов.

 Гомеорез – поддержание постоянства в развивающихся системах.

Хроногенетика – специальная область исследований, направленная на изучение закономерности развертывания генетической программы во времени.

Адаптация (позднелат. adaptatio — прилаживание, приспособление, от лат. adapto — приспособляю), процесс приспособления строения и функций организмов (особей, популяций, видов) и их органов к условиям среды. Вместе с тем любая А. есть и результат, т. е. конкретный исторический этап приспособительного процесса — адаптациогенеза, протекающего в определённых местообитаниях (биотопах) и отвечающих им комплексах видов животных и растений (биоценозах).

Человеческий организм представляет собой полностью саморегулирующуюся систему, которая ориентирована на восстановление нарушенных функций и поддержании продолжительности жизни.

В 1980 Губиным Г.Д. была выдвинута концепция, согласно которой циркадианная организация живой системы, все амплитудно-фазовые отношения испытывают изменение в онтогенезе. Весь организм представляется с точки зрения концепции волчка в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами с последующим, на более поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов спирали, а так же идущими процессами сдвига акрофаз.

Вопрос 8: Онтогенез, второй закон термодинамики и энтропия.

Онтогенез – последовательные изменения структурно-функциональной организации, основанные на генетических процессах.

Энтропия – функция состояния, изменение которой равно теплоте подведенной или отданной системой в обратимом процессе деленной на температуру , при которой осуществлялся процесс.

Второй закон термодинамики для закрытых систем.

Энтропия возрастает – система стремится самопроизвольно перейти из менее вероятного в более вероятное состояние. Организм же является открытой системой.

В процессе онтогенеза происходит упорядочивание организма, а следовательно уменьшение энтропии.

Вопрос 9: Реализация принципа системности в онтогенезе. Целостность онтогенеза. Ассимиляция и диссимиляция – их сущность. Различия на разных этапах онтогенеза.

Организм развивается как целостная система в единстве с условиями среды. В его развитие можно выделить 3 фактора детерминирующих развитие:

1) Генетические. Запрограммированы в ядре. В любой клетке большинство генов репрессировано и только часть из них депрессируется. Условно гены можно разделить на 3 группы: функционирующие во всех клетках (гены, кодирующие структуры, общие для всех клеток), функционирующие в тканях одного вида, специфичные для каждого вида клеток, обеспечивающие их морфологию и функции.

2) Взаимодействие частей зародыша. Начинается с того, что возникают различные виды клеток за счет неоднородности цитоплазмы в яйцеклетке. От этого зависит дальнейшая дифференцировка. Дальнейшее усложнение в строении и формировании частей тела достигается благодаря взаимодействию между клетками. Онтогенез на этом этапе развития направляется взаимодействием между частями организма, также влияющими на реализацию генотипа в различных частях зародыша.

3) Внешние для зародыша. Могут быть различные факторы физической и химической природы . Н-р: изменение температуры, действие лучистой энергии. Даже кратковременное их действие имеет существенное значение в формировании организма.

Диссимиляция – энергетический обмен. Распад, расщепление органического вещества. Органические вещества, составляющие основу живой материи отличаются от неорганических сложным строением и большим запасом энергии. Идет с выделением энергии.

Ассимиляция – пластический обмен. Образование сложных веществ из более простых. Идет с затратой энергии.