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.
Мутационный процесс, выполняя роль элементарного эволюционного фактора, происходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов. Генофонды популяций испытывают непрерывное давление мутационного процесса. Это обеспечивает накопление мутаций, несмотря на высокую вероятность потери в ряду поколений единичной мутации
Популяционными волнами или волнами жизни (С.С. Четвериков) называют периодические или апериодические колебания численности организмов в природных популяциях. Это явление распространяется на все виды животных и растений, а также на микроорганизмы. Причины колебаний часто имеют экологическую природу
В настоящее время усилились миграции населения в связи с ростом численности людей, совершенствованием средств транспорта, неравномерным развитием экономики. Популяционные волны — периодические колебания численности людей на обширных или ограниченных территориях, изменение плотности населения (приросты совпадают с важнейшими достижениями человечества, упадок — чума, болезни, войны). Моменты ускорения прироста численности людей совпадают с важнейшими достижениями человечества — развитием земледелия примерно 8000 лет назад, началом индустриализации, эрой научно-технической революции. Важным следствием увеличения темпа прироста является изменение плотности населения. Так, в эпоху охотников и собирателей (30—20 тыс. лет назад) она составляла менее 1 человека на 3 км2, в век бронзы и железа (4—3 тыс. лет назад) — 10 человек, в настоящее время — от 4 до 900—1200 на 3 км2. Даже сейчас 50% населения размещаются всего на 5% площади обитаемой суши. Крайне неравномерное распределение людей на Земном шаре имело место на любом этапе развития человечества. Ускорение роста численности при ограниченности заселяемой территории способствует усилению миграций.
На фоне общей тенденции к повышению численности людей имели место отдельные снижения этого показателя (рис. 12.2). Причиной снижения, отраженного на диаграмме динамики населения планеты, явилась эпидемия чумы с большой смертностью, которая в средние века распространилась на значительные территории. Предполагают, что сокращение численности людей на территории Европы происходило также в начале каменного века. Причина состояла в уничтожении племенами, освоившими технику коллективной охоты, основного источника пищи — крупных травоядных животных. Заметные колебания численности на ограниченных территориях происходили вследствие, например, особо опасных инфекций. Они были закономерными явлениями в жизни целых народов еще в начале текущего столетия.
Популяционные волны — это эффективный фактор преодоления генетической инертности природных популяций. Вместе с тем их действие на генофонды не является направленным. В силу этого они, так же как и мутационный процесс, подготавливают эволюционный материал к действию других элементарных эволюционных факторов.
Природа изоляционных барьеров между популяциями людей разнообразна. В ранней истории человечества важное место принадлежало, по-видимому, географической изоляции. Специфическими для человеческого общества являются формы изоляции, зависящие от разнообразия культур, экономических укладов, религиозных и морально-этических установок. Фактор изоляции оказывал влияние на генофонды популяций людей. Длительным проживанием в состоянии относительной культурной и географической изоляции объясняют, например, некоторые антропологические особенности представителей малых народностей: своеобразный рельеф ушной раковины бушменов, большая ширина нижнечелюстного диаметра коряков и ительменов, исключительное развитие бороды айнов. Между двумя генетически различающимися популяциями, разделенными географически, иногда вклиниваются другие популяции, через которые и происходит обмен генами. В таких случаях наблюдается градиент признака.
В настоящее время круг возможных браков неуклонно расширяется. Разрушение многовековых изоляционных барьеров — процесс, по-видимому, необратимый.
Генетический груз в популяции людей.
Генетический груз - это величина, на которую приспособленность реальной популяции отличается от приспособленности идеальной для данных условий популяции, состоящей из «лучших» (при данном генофонде) генотипов. Источником генетического груза служат мутационные и сегрегационные процессы.
Вместе с тем, поддерживая генетическое разнообразие и, следовательно, эволюционную пластичность популяций, генетический груз представляет собой одновременно генотипический резерв эволюции. При изменении направления естественного отбора особи с уклоняющимися от доминирующего фенотипами (генотипами) обеспечивают выживание и эволюционную перспективу целостной популяции. Генетический груз - неизбежное следствие генетического полиморфизма.
Наследственное разнообразие снижает реальную приспособленность популяций людей. Количество неблагоприятных аллелей, которое имеется в генотипе каждого человека, по своему суммарному вредному действию эквивалентно действию 3—5 рецессивных аллелей, приводящих в гомозиготном состоянии к смерти индивидуума до наступления репродуктивного возраста
Неблагоприятные последствия генетического груза в виде рецессивных аллелей, если они не приводят к гибели организма, проявляются в снижении ряда важных показателей состояния индивидуума, в частности его умственных способностей. Исследования, проведенные на популяции арабов в Израиле, для которой характерна высокая частота близкородственных браков (34% между двоюродными и 4% между дважды двоюродными сибсами), показали снижение умственных способностей у детей от таких браков.
Вопрос №3 Кошачий сосальщик.
тип Plathelminthes (Плоские черви)
кл. Trematodes (Сосальщики)
подкл. Prosostomidae
сем. Opistorchosis felineus(Кошачий сосальщик)
Opistorchis felineus - биогельминт, возбудитель описторхоза. Распространен преимущественно в Сибири по берегам больших рек. Отдельные очаги встречаются на Украине, в Прибалтике, Беларуси и других странах.
Описторх - гельминт бледно-желтого цвета, длиной около 10 мм. В средней части тела расположена петлеобразно извитая матка, за ней следуют округлый яичник и бобовидный семяприемник. В задней части тела находятся два розетковидных семенника между которыми виден S-образно изогнутый центральный канал выделительной системы. Каналы средней кишки не ветвятся; между ними и краем тела расположены желточники. Имеют брюшную и ротовую присоски.
Цикл развития кошачьего сосальщика типичен для трематод. Основными хозяевами описторха являются человек, кошка, собака и другие рыбоядные животные. Первый промежуточный хозяин - пресноводные моллюски (Bithynia leachi), второй - рыбы. Заражение человека происходит при употреблении в пищу недостаточно кулинарно-обработанной пресноводной рыбы.
Паразит откладывает несколько десятков яиц, которые с экскрементами выводятся наружу. При попадании в воду из яйца выходит личинка, которая покрыта ресничками. При помощи буравящего аппарата на переднем конце тела личинка (мирацидий) проникает в тело промежуточного хозяина - пресноводного моллюска битинии, где теряет реснички и переходит в покоящуюся стадию - спороцисту. Внутри спороцисты бесполым путем образуются дочерние личинки - редии.
В редии формируются церкарии - личинки, имеющие хвост и две присоски. В одном моллюске может развиться несколько сот церкарий.
Примерно через два месяца после заражения церкарии покидают моллюска, и для дальнейшего развития они должны попасть в тело дополнительного хозяина - в пресноводную рыбу (карпа, сазана, язя, чебака и др.). В теле рыбы через 24 часа церкарии переходят в весьма устойчивую к внешним воздействиям сферическую покоящуюся стадию - метацеркарий, видимый невооруженным глазом. Заражение основного хозяина - человека - происходит при питании сырой, недоваренной или недожаренной рыбой (например, употребление в пищу мелко нарезанной сырой рыбы «строганины» в Сибири). Основными хозяевами могут быть кошки, собаки, лисицы и другие хищники.
В теле основного хозяина под влиянием пищеварительных соков оболочка метацеркария растворяется, и паразит проникает в печень, желчный пузырь, поджелудочную железу, где и закрепляется. Через полмесяца он превращается во взрослого сосальщика, продолжительность жизни которого 15-20 лет. В теле окончательного хозяина бывает от одного до нескольких тысяч паразитов. Так, описан случай, когда в печени человека, умершего от описторхоза (так называется заболевание, вызываемое сосальщиком), было обнаружено 35 000 кошачьих сосальщиков.
Патогенное действие. Основными патогенетическими механизмами острой стадии болезни являются сенсибилизация организма метаболитами паразита с развитием аллергических реакций, а в хронической стадии - механическое повреждение присосками стенок желчных протоков и их закупорка, поражение печени и поджелудочной железы, атрофия долек печени, фиброз этих органов. Желчные протоки и пузырь мешкообразно растянуты, стенки их воспалены и утолщены. У больных описторхозом отмечается большая частота первичного рака печени.
Клиника. Течение описторхоза - хроническое с ремиссиями и обострениями. Для острой стадии характерны лихорадка с постепенным нарастанием температуры, кожные высыпания, сильные боли по ходу желчных протоков и проекции желчного пузыря, в правом подреберье, снижение аппетита, увеличение печени. Клиника этой фазы зависит от интенсивности и длительности инвазии. При ремиссиях и хронизации болезни поражаются гепатобилиарная система и поджелудочная железа. Отмечается дискинезня желчевыводящих путей, холангит, холецистит, панкреатит. У большинства больных печень увеличена, болезненная при пальпации, нередко развивается гастродуоденит. У большинства больных отмечаются тошнота, рвота, горечь во рту, нарушения аппетита.
Метацеркарии описторха довольно устойчивы к действию температуры: при замораживании рыбы при температуре -3-12°С они погибают через 25 дней; только быстрое замораживание при -30-40°С приводит их к гибели. При интенсивном посоле рыбы метацеркарии погибают через 8-10 суток.
Лабораторная диагностика основана на обнаружении яиц описторха в фекалиях или дуоденальном содержимом. Яйца кошачьего сосальщика размером 26-30 х 10-15 мкм, желтовато-коричневого цвета, овальные, слегка суженные к одному полюсу, на котором имеется крышечка (рис. 1). В диагностически трудных случаях используют "провокацию" хлоксилом (прием 30 мг препарата через рот накануне зондирования или забора кала).
Профилактика. Личная профилактика заключается в употреблении в пишу хорошо проваренной, прожаренной или просоленной рыбы; исключение из пищи сырой, недостаточно провяленной или малосоленой рыбы. Общественная профилактика сводится к соблюдению условий посола рыбы, выявлению и лечению больных, охране воды от загрязнения фекалиями больных животных и человека, санитарно-просветительной работе.
Вопрос №2. Нуклеиновые кислоты
Особенности организации ДНК
ДНК состоит из нуклеотидов, в состав которых входят сахар - дезоксирибоза, фосфат и одно из азотистых оснований - пурин (аденин или гуанин) либо пиримидин (тимин или цитозин). Особенностью структурной организации ДНК является то, что ее молекулы включают две полинуклеотидные цепи, связанные между собой определенным образом. В соответствии с трехмерной моделью ДНК, предложенной в 1953 г. американским биофизиком Дж. Уотсоном и английским биофизиком и генетиком Ф. Криком, эти цепи соединяются друг с другом водородными связями между их азотистыми основаниями по принципу комплементарности. Аденин одной цепи соединяется двумя водородными связями с тимином другой цепи, а между гуанином и цитозином разных цепей образуются три водородные связи. Такое соединение азотистых оснований обеспечивает прочную связь двух цепей и сохранение равного расстояния между ними на всем протяжении.
Другой важной особенностью объединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК является их антипараллельность: 5'-конец одной цепи соединяется с 3'-концом другой, и наоборот (рис.4).
Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекула ДНК, состоящая из двух цепей, образует спираль, закрученную вокруг собственной оси. Диаметр спирали составляет 2 нм, длина шага - 3, 4 нм. В каждый виток входит 10 пар нуклеотидов.
Чаще всего двойные спирали являются правозакрученными - при движении вверх вдоль оси спирали цепи поворачиваются вправо. Большинство молекул ДНК в растворе находится в правозакрученной - В-форме (В-ДНК). Однако встречаются также левозакрученные формы (Z-ДНК). Какое количество этой ДНК присутствует в клетках и каково ее биологическое значение, пока не установлено (рис.3.5).
Структура
Таким образом, в структурной организации молекулы ДНК можно выделить первичную структуру - полинуклеотидную цепь, вторичную структуру-две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, соединенные водородными связями, и третичную структуру - трехмерную спираль с приведенными выше пространственными характеристиками.
ДНК - уникальнейшие молекулы в природе, благодаря которым возможно хранение, передача, и воспроизведение наследственной информации в разных поколениях клеток, организмов, видов и т.д.
Перед делением ДНК должно удвоиться, для того чтобы каждая клетка получила точно такую же генетическую информацию, какая была в исходной клетке.
Функции ДНК
1. ДНК является носителем генетической информации. Функция обеспечивается фактом существования генетического кода.
2. Воспроизведение и передача генетической информации в поколениях клеток и организмов. Функция обеспечивается процессом репликации.
3. Реализация генетической информации в виде белков, а также любых других соединений, образующихся с помощью белков-ферментов. Функция обеспечивается процессами транскрипции и трансляции.
Вопрос №3 Легочный сосальщик.
тип Plathelminthes (Плоские черви)
кл. Trematodes (Сосальщики)
подкл. Prosostomidae
сем. Paragonimus westermani(Легочный сосальщик)
Paragonimus westermani - биогельминт, возбудитель парагонимоза. Распространен в Юго-Восточной и Южной Азии, Центральной Африке и Южной Америке.
Морфологические особенности. Форма тела яйцевидная, слегка сплющенная в дорзо-вентральном направлении; длина - 7,5-12 мм. Марита имеет красно-коричневую окраску. Ротовая присоска расположена терминальнобрюшная - примерно на середине тела. Каналы средней кишки неразветвленные, по ходу образуют изгибы. По бокам от брюшной присоски лежат с одной стороны дольчатый яичник, а с другой - матка. Желточники расположены в боковых частях тела. Кзади от матки и яичника лежат два лопастных семенника (рис. 2).
Цикл развития типичен для трематод. Основными хозяевами легочного I сосальщика являются человек, собака, кошка, свинья и другие млекопитающие. Первый промежуточный хозяин - пресноводные моллюски рода Melania, второй - пресноводные раки и крабы. Заражение основного хозяина происходит при употреблении в пищу раков и крабов, не прошедших достаточную термическую обработку, в которых находятся живые метацеркарии. В желудочно-кишечном тракте паразиты освобождаются от оболочек, проникают через стенку кишечника в брюшную полость, а оттуда через диафрагму - в плевру и легкие. Локализация мариты - мелкие бронхи. Яйца выделяются во внешнюю среду с мокротой или фекалиями.
Основной путь заражения — употребление в пищу раков и крабов, прошедших термическую обработку, недостаточную для уничтожения личинок гельминта (дело в том, что обычно несведущие люди варят ракообразных лишь до того момента, когда они становятся красными, однако личинки парагонимуса погибают гораздо позже — это и приводит к инвазии).
Патогенное действие заключается в механическом повреждении стенки кишечника, диафрагмы, плевры и ткани легких, в которых наблюдаются кровоизлияния и воспалительные процессы. Токсико-аллергическое действие проявляется лихорадкой и эозинофилией. В легких паразиты располагаются попарно; вокруг них образуются полости, заполненные продуктами обмена паразита и распада окружающих тканей. Яйца паразита с током крови могут заноситься в различные органы. Особую опасность представляет попадание яиц в головной мозг.
Клиника. Инкубационный период - 2-3 недели, он может укорачиваться до нескольких дней при массивной инвазии. Ранние проявления заболевания характеризуются симптомами энтерита, гепатита, асептического перитонита, что связано с миграцией личинок. Эти явления длятся недолго. Позже развивается плевролегочной процесс, обусловленный паразитированием молодых гельминтов, что проявляется симптомами бронхита, очаговой пневмонии и, нередко, эксудативного плеврита. В этой стадии яйца парагонимусов в мокроте не обнаруживаются. Хроническая стадия, наступающая спустя 2-3 месяца после заражения, характеризуется интоксикацией с температурой до 39°С, кашлем с гнойной мокротой (до 500 мл в сутки) и нередко с примесью крови, болями в груди, одышкой, легочными кровотечениями. В крови - умеренный лейкоцитоз, эозинофилия. В мокроте находят яйца паразита.
Лабораторная диагностика основана на нахождении яиц в мокроте или фекалиях. Яйца парагонима относительно крупные (до 100 мкм), овальные, желтоватой окраски, с крышечкой и толстой оболочкой..
Профилактика: личная - не употреблять в пищу сырых или плохо термически обработанных раков и крабов; общественная - санитарно-просветительная работа, охрана водоемов от загрязнения фекалиями человека и животных, выявление и лечение больных.
БИЛЕТ №19
Вопрос №1 Гаметогенез.
Биологическая роль и общая характеристика прогенеза.
Прогенез (гаметогенез) — это процесс образования половых клеток. Развитие половых клеток в эмбриогенезе человека начинается рано. Первичные половые клетки – ГОНОБЛАСТЫ – определяются во внезародышевой желточной энтодерме в конце 3-й недели эмбриогенеза. Эти клетки индифферентные. Гонобласты мигрируют в закладку половых желез на медиальной поверхности первичной почки (мезонефроса) и принимают участие в образовании гонад, дифференцируясь в спермато- или оогонии.
Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. У особей мужского пола возникают мужские половые клетки (сперматозоиды), процесс образования которых называется сперматогенезом.
Гаметогенез — это последовательный процесс, которых складывается из нескольких стадий — размножения, роста, созревания клеток. В процесс сперматогенеза включается также стадия формирования, которой нет при овогенезе.
1. Стадия размножения. Клетки, из которых в последующем образуются мужские и женские гаметы, называются сперматогониями и овогониями соответственно. Они несут диплоидный набор хромосом 2n2c. На этой стадии первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются в течение всего репродуктивного периода в мужском организме. Размножение овогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде. У человека в яичниках женского организма процесс размножения овогоний наиболее интенсивно протекает между 2 и 5 месяцами внутриутробного развития.
К концу 7 месяца большая часть овоцитов переходит в профазу I мейоза.
Генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2n2c до синтетического периода митоза (когда происходит репликация ДНК) и 2n4c после него.
2. Стадия роста. Kлетки увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка (последние достигают особенно больших размеров в связи с накоплением питательных веществ в виде желтка и белковых гранул). Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода — репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c.