Шпаргалка по "Биологии"

К признакам  клинической смерти можно отнести:

• Отсутствие дыхания.
• Отсутствие сердцебиения.
• Генерализованная бледность или генерализованный цианоз.
• Отсутствие реакции зрачков на свет.

Биологическая смерть (или истинная смерть) представляет собой необратимое прекращение физиологических процессов в клетках и тканях. Под необратимым прекращением обычно понимается «необратимое в рамках современных медицинских технологий» прекращение процессов. Со временем меняются возможности медицины по реанимации умерших пациентов, вследствие чего, граница смерти отодвигается в будущее. С точки зрения учёных – сторонников крионики и наномедицины, большинство умирающих сейчас людей могут быть в будущем оживлены, если сейчас сохранить структуру их мозга.

К ранним признакам  биологической смерти относятся:

• Отсутствие реакции глаза на раздражение (надавливание)
• Помутнение роговицы, образование треугольников высыхания (пятен Лярше).
• Появление симптома «кошачьего глаза»: при боковом сдавлении глазного яблока зрачок трансформируется в вертикальную веретенообразную щель.

№10

Проблемы регенерации и трансплантации

Регенерация (от лат. regeneratio — возрождение) — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность.

Различают два вида регенерации: физиологическую и репаративную.

Восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных  структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма называют физиологической регенерацией. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией.

1. Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Благодаря физиологической регенерации поддерживается структурный гомеостаз и обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. С общебиологической точки зрения, физиологическая регенерация, как и обмен веществ, является проявлением такого важнейшего свойства жизни, как самообновление.

На внутриклеточном  уровне – восстановление субклеточных структур в клетках всех органов  и тканей (что очень важно для нервной ткани). На клеточном уровне обновление эпидермиса кожи и так далее.

Обновление производных  эпидермиса (волосы и ногти) происходит за счёт пролиферативной регенерации – то есть восполнение клеток за счёт их деления.

Физиологическая регенерация  присуща всем организмам.

2. Репаративная регенерация – регенерация после повреждения ткани или органа.

Она очень разнообразна по факторам, вызывающим повреждения, по объемам повреждения, по способам восстановления. Механическая травма, например оперативное вмешательство, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения, лучевые воздействия, голодание, другие болезнетворные агенты,— все это повреждающие факторы. Наиболее широко изучена регенерация после механической травмы.

Существует несколько  разновидностей или способов репаративной регенерации. К ним относят эпиморфоз, морфаллаксис, заживление эпителиальных  ран, регенерационную гипертрофию, компенсаторную гипертрофию.

Виды репаративной регенерации:

1. Эпителизация – заживление ран с нарушенным эпителиальным покровом.
2. Эпиморфоз – отрастание нового органа от ампутированной поверхности. В ней подразделяют:

• Регрессивная фаза начинается с заживления раны, во время которого происходят следующие основные события: остановка кровотечения, сокращение мягких тканей культи конечности, образование над раневой поверхностью сгустка фибрина и миграция эпидермиса, покрывающего ампутационную поверхность. Затем начинается разрушение остеоцитов на дистальном конце кости и других клеток. Одновременно в разрушенные мягкие ткани проникают клетки, участвующие в воспалительном процессе, наблюдается фагоцитоз и местный отек. Затем вместо образования плотного сплетения волокон соединительной ткани, как это происходит при заживлении ран у млекопитающих, в области под раневым эпидермисом утрачиваются дифференцированные ткани. Характерна остеокластическая эрозия кости, что является гистологическим признаком дедифференцировки. Раневой эпидермис, уже пронизанный регенерирующими нервными волокнами, начинает быстро утолщаться. Промежутки между тканями все более заполняются мезенхимоподобными клетками. Скопление мезенхимных клеток под раневым эпидермисом является главным показателем формирования регенерационной бластемы. Клетки бластемы выглядят одинаково, но именно в этот момент закладываются основные черты регенерирующей конечности.
• Затем начинается прогрессивная фаза, для которой наиболее характерны процессы роста и морфогенеза. Длина и масса регенерационной бластемы быстро увеличиваются. Рост бластемы происходит на фоне идущего полным ходом формирования черт конечности, т.е. ее морфогенеза. Когда форма конечности в общих чертах уже сложилась, регенерат все еще меньше нормальной конечности. Чем крупнее животное, тем больше эта разница в размерах. Для завершения морфогенеза требуется время, по истечении которого регенерат достигает размеров нормальной конечности.

При эпиморфозе не всегда образуется точная копия  удалённой структуры – такая  регенерация называется атипичной. В ней разделяют:

• Гиперморфоз – регенерация с частичным замещением ампутированной конечности.
• Гетероморфоз – появление иной структуры на местеутраченой (появление конечности вместо глаз у членестоногих).
• Избыточная регенерация – образование дополнительных структур (появление у планарии второй головы)

3. Морфолаксис – регенерация путём перестройки регенерирующего участка (Примером служит регенерация гидры из кольца, вырезанного из середины ее тела, или восстановление планарии из одной десятой или двадцатой ее части)

4. Регенерационная гипертрофия – увеличение размеров остатка органа без восстановления исходной формы (печень у млекопитающих).
5. Компенсаторная гипертрофия – измененя в одном из органов при нарушении в другом, относящимся к той же системе (например гипертрофия одно из почек при удалении другой).

Трансплантация

Трансплантация — в медицине пересадка какого-либо органа или ткани, например почки, сердца, печени, лёгкого, костного мозга, стволовых гемопоэтических клеток.

Различают следующие  виды трансплантации:

Аутотрансплантация, или аутологичная трансплантация — реципиент трансплантата является его донором для самого себя. Например, аутотрансплантация кожи с неповреждённых участков на обожжённые широко применяется при тяжёлых ожогах. Аутотрансплантация костного мозга или гемопоэтических стволовых клеток после высокодозной противоопухолевой химиотерапии широко применяется при лейкозах, лимфомах и химиочувствительных злокачественных опухолях.

Гомотрансплантация, или гомологичная трансплантация — донором трансплантата является 100% генетически и иммунологически идентичный реципиенту однояйцевый близнец реципиента. Вероятно, в будущем, когда научатся клонировать отдельные ткани и выращивать в лабораторных условиях целые органы человеческого тела с заданными иммунологическими характеристиками, все 100% трансплантаций органов будут гомологичными.

Аллотрансплантация, или гетерологичная трансплантация — донором трансплантата является генетически и иммунологически другой человеческий организм.

Ксенотрансплантация, или межвидовая трансплантация — трансплантация органов от животного другого биологического вида, чем человек.

№11

Современный дарвинизм

Популяция - элементарная единица эволюции. Современная эволюционная биология в качестве элементарной единицы эволюции рассматривает популяцию. Популяцией называют сообщество особей одного вида, занимающих определенную территорию и связанных друг с другом родственными узами.

Ч.Дарвин считал наследственную изменчивость особей, борьбу за существование  и естественный отбор главными движущими  силами (факторами) процесса эволюции. В настоящее время исследования в области эволюционной биологии подтвердили справедливость этого  утверждения и выявили ряд  других факторов, которые играют важную роль в процессе эволюции.

Вы знаете, что эволюция – это наследственное изменение  свойств и признаков живых  организмов в ряду поколений. Это  означает, что отдельные особи  не могут эволюционировать. Каждая особь развивается на основе генотипа, унаследованного от родителей. Генотип  определяет особенности ее развития, ее взаимоотношения с внешней  средой, в том числе и возможность  адаптивных модификаций в ответ  на изменение внешних условий. Но как бы ни менялась особь, ее генотип  остается неизменным. Таким образом, элементарной единицей эволюции является не особь, а популяция. Совокупность генотипов всех особей в популяции  называют генофондом. В ходе эволюции меняется набор генотипов в генофонде  популяций. Одни генотипы распространяются, а другие становятся редкими и  постепенно исчезают. 
Эффективность размножения и распространения в популяции каждого конкретного генотипа зависит от того, насколько фенотип особи, созданной на его основе, соответствует тем условиям, которые существуют в то время и в том месте, где живет эта особь. Если особь доживает до размножения и производит потомков, то она передает им полностью или частично тот генотип, который позволила ей это сделать, и в следующем поколении носителей этого «удачного» генотипа становится больше. Мы можем сказать, что ее генотип распространяется в генофонде популяции. Если особь погибает до размножения или не оставляет потомков, то вместе с ее смертью пресекается распространение и ее генотипа. В следующем поколении уже будет относительно меньше носителей этого генотипа, не подходящего к тем условиям, в которых живет популяция. 
Однако условия жизни изменяются постоянно и непредсказуемо. Изменяются климат, ландшафт, характеристики других видов (хищников, жертв, паразитов, конкурентов), с которыми взаимодействуют особи данной популяции, изменяется численность и плотность самой популяции. Соответственно изменяется и полезность фенотипов. То, что было полезным в предыдущем поколении, может оказаться вредным в последующем и наоборот. 
Условия жизни меняются не только во времени, но и в пространстве. Каждый вид занимает определенную территорию, которая называется ареалом. Иногда ареал вида ограничивается небольшим островком, а иногда охватывает целые континенты. Условия жизни особей из разных частей ареала широко распространенных видов сильно различаются. Генотипы, которые полезны, например, на севере ареала, могут оказаться вредными на юге. То, что хорошо в долине, плохо в горах, и наоборот. В каждой популяции отбираются те генотипы, которые обеспечивают наилучшую адаптацию их носителей к местным условиям. Частота генотипов, которые обеспечивают выживание в долинах, увеличивается в долинных популяциях и уменьшается в горных. Формируются генетические различия между популяциями. Однако между популяциями одного вида постоянно происходит обмен особями и, следовательно, генетическими программами. Миграции животных, перенос пыльцы растений, спор грибов и микроорганизмов ведет к постоянному перемешиванию генетического состава популяций, к уменьшению различий между популяциями и к увеличению разнообразия внутри популяций. 
Не остаются постоянными и сами генотипы. Отдельные их элементы– гены – также меняются со временем. Разные мутации в разных генах возникают у разных особей, меняя при этом генотипы потомков этих особей. Все организмы с половым размножением передают потомкам свои генотипы не полностью, а частично - каждый потомок получает половину генов от матери и половину от отца и оказывается носителем уникальной комбинацией аллелей, полученных от родителей. Каждая особь имеет уникальный генотип, который лишь частично передается (или не передается вовсе) ее потомкам. 
Таким образом, мы можем описать процесс эволюции как изменение частот разных аллелей в популяциях. Естественно, это будет неполное и сильно упрощенное описание эволюции, но такой подход позволит нам яснее представить, какие факторы и в какой степени определяют эволюционный процесс.

Мутационный процесс

Изменения наследственного  материала половых клеток в виде генных, хромосомных и геномных мутаций  происходят постоянно. Особое место  принадлежит генным мутациям. Они приводят к возникновению серий аллелей и, таким образом, к разнообразию содержания биологической информации.

Вклад мутационного процесса в видообразование носит двоякий  характер. Изменяя частоту одного аллеля по отношению к другому, он оказывает на генофонд популяции  прямое действие. Еще большее значение имеет формирование за счет мутантных  аллелей резерва наследственной изменчивости. Это создает условия  для варьирования аллельного состава  генотипов организмов в последовательных поколениях путем комбинативной  изменчивости. Благодаря мутационному процессу поддерживается высокий уровень  наследственного разнообразия природных  популяций. Совокупность аллелей, возникающих  в результате мутаций, составляет исходный элементарный эволюционный материал. В процессе видообразования он используется как основа действия других элементарных эволюционных факторов.

Хотя отдельная мутация — событие редкое, общее число мутаций значительно. Допустим, что некая мутация возникает с частотой 1 на 100 000 гамет, количество локусов в геноме составляет 10 000, численность особей в одном поколении равна 10 000, а каждая особь производит 1000 гамет. При таких условиях по всем локусам за поколение в генофонде вида произойдет 10⁶ мутаций. За среднее время существования вида, равное нескольким десяткам тысяч поколений, количество мутаций составит 10¹⁰. Большинство мутаций первоначально оказывает на фенотип особей неблагоприятное действие. В силу рецессивности мутантные аллели обычно присутствуют в генофондах "популяций в гетерозиготных по соответствующему локусу генотипах.

Благодаря этому достигается  тройственный положительный результат:

1. Исключается непосредственное отрицательное влияние мутантного аллеля на фенотипическое выражение признака, контролируемого данным геном.
2. Сохраняются нейтральные мутации, не имеющие приспособительной ценности в настоящих условиях существования, но которые смогут приобрести такую ценность в будущем.
3. Накапливаются некоторые неблагоприятные мутации, которые в гетерозиготном состоянии нередко повышают относительную жизнеспособность организмов (эффект гетерозиса).

Таким образом создается  резерв наследственной изменчивости популяции.

Доля полезных мутаций  мала, однако их абсолютное количество в пересчете на поколение или  период существования вида может  быть большим. Допустим, что одна полезная мутация приходится на 1 млн. вредных. Тогда в рассматриваемом выше примере среди 10⁶ мутаций за одно поколение 10⁴ будет полезной. За время существования вида его генофонд обогатится 10⁴ полезными мутациями.