Нередко способность к регенерации появлялась параллельно аутотомин (самокалечению). Животное из типа иглокожих - голотурия - при преследовании ее врагом выбрасывает кишечник и другие внутренние органы, а через несколько дней потерянные органы восстанавливаются. У ящерицы строение позвонков в хвосте таково, что они переламываются в тех случаях, когда хвост оказывается сильно сжат зубами и когтями хищника. Как известно, у ящерицы потерянный хвост отрастает. Регенерация у млекопитающих, приводящая чаще всего к заживлению ран, также имеет приспособительное значение. Быстрое закрытие раны кровяным сгустком, а затем рубцом из соединительной ткани препятствует проникновению в организм болезнетворных микроорганизмов, к которым млекопитающие очень чувствительны.
Формы и способы репаративной регенерации
Различают регенерацию типичную, или гомоморфоз, и атипичную, или гетероморфоз. При гомоморфозе восстанавливается такой же орган, как и утраченный. При гетероморфозе восстановленные органы отличаются от типичных.
В ряде случаев при гетероморфозе вместо прежнего органа развивается совершенно иной. Например, у рака иногда на месте удаленного глаза вырастает видоизмененная антенна {рис. 88). При гетероморфозе отмечено развитие атавистических органов. Так, на регенерирующем хвосте ящерицы появляются чешуи более древнего типа.
Иногда восстанавливается большее число органов, чем их бывает В норме: у планарин может образоваться несколько головных концов, у амфибии - лишние конечности и т. д.
Изучение гетероморфозов важно для выяснения факторов, влияющих на регенерацию, что необходимо для управления процессом восстановления утраченных органов.
Восстановление утраченных органов осуществляется путем эпиморфоза, морфаллаксиса и эндоморфоза.
Эпиморфоз - отрастание утраченного органа от раневой поверхности. Процесс регенерации при этом начинается с рассасывания тканей, прилегающих к ране, и интенсивного размножения клеток, из которых образуется регенерационный зачаток. Дальнейшее размножение клеток приводит к увеличению зачатка, а дифференцировка клеток - к формированию органа. К эпиморфозу примыкает рубцевание, при котором происходит закрытие раны, но без восстановления утраченного органа.
Морфаллаксис влечет за собой перегруппировку оставшейся части организма. Эта форма регенерации нередко связана с дальнейшим значительным разрушением оставшейся части и завершается формированием из этого материала целого организма или органа. Величина новой особи или восстановленного органа оказывается сначала меньше исходной, равной лишь взятому фрагменту, но в дальнейшем увеличивается.
Обычно эпиморфоз и морфаллаксис сопутствуют друг другу, но в одних случаях преобладает первая форма, а в других - вторая. Так, при отрастании хвоста у ящерицы или ноги у тритона имеет место преимущественно эпиморфоз, а при регенерации планарий, гидры, ноги таракана преобладает морфаллаксис.
Атипичная, неполная регенерация, характерная для большинства внутренних органов млекопитающих, получила название эндоморфоза, или регенерационной гипертрофии.
При эндоморфозе восстанавливается не форма, а масса органа. Этот способ регенерации характерен для органов с относительно однородной структурой, у которых форма не имеет существенного значения для нормального функционирования. Регенерация по типу эндоморфоза начинается с заживления раны, а затем происходит увеличение оставшейся
части органа за счет размножения клеток и их гипертрофии. Отрастания от раневой поверхности не происходит, поэтому восстановившийся в своих размерах орган сохраняет форму культи. Так протекает, например, регенерация печени
Лейшмании
А) Систематика
Царство: Протисты
Надтип: Excavata
Тип: Эвгленовые
Класс: Кинетопластиды
Отряд: Трипаносоматиды
Род: Лейшмании
Б) Морфология
Лейшмании существуют в двух морфологических формах — промастиготы (с длинным передним жгутиком, веретенообразные, удлинённые, подвижные) в насекомом-хозяине и на искусственных питательных средах, и амастиготы (с коротким жгутиком, круглые или овальные, неподвижные, расположенные внутриклеточно) в организме позвоночных.
Жизненный цикл
Лейшмании, являются облигатными паразитами. Жизненный цикл лейшманий включает двух хозяев: млекопитающее и насекомое (москит).
Москиты заражаются лейшманиями, когда пьют кровь заражённого млекопитающего. Кровью питаются только самки москитов. Лейшмании вместе с проглатываемой кровью проникают в пищеварительный канал москита. В задней части средней кишки вокруг проглоченной крови у москита (как и у некоторых других кровососущих насекомых, например, комаров) образуется так называемая перитрофическая матрица.
Промастиготы лейшманий размножаются в пищеварительном канале самок москитов. Приблизительно через неделю инфекция распространяется до верхних отделов пищеварительного канала и паразиты блокируют просвет канала своими телами и секретируемым им гелем. Когда самка кусает потенциального хозяина, она выделяет в кожу свою слюну. Самка с блокированным пищеварительным каналом не может глотать, и у неё возникают спастические движения, в результате которых она отрыгивает промастиготы в ранку на коже хозяина.
В среднем во время укуса инфицированным москитом в кожу попадает 102 — 103 промастигот.
Первыми на место повреждения прибывают полиморфоядерные нейтрофилы, которые фагоциритуют паразитов. Внутри нейтрофилов лейшмании не размножаются и не превращаются в амастиготы. Затем, когда нейтрофилы переходят в фазу апоптоза, они уничтожаются макрофагами, и лейшмании проникают в макрофаги, не вызывая иммунного ответа. Макрофаги являются основными клетками-хозяевами лейшманий в организме млекопитающих. Внутри макрофагов лейшмании трансформируются во внутриклеточную морфологическую форму — амастиготы.
Внутри макрофага лейшмании заключены в так называемые "паразитифорные вакуоли", которые образуются от слияния первичной фагосомы c лизосомами и эндосомами. В них промастиготы транформируются в амастиготы. При этом происходят изменения в морфологии — продолговатые промастиготы с длинным жгутиком превращаются в овальные амастиготы с коротким жгутиком, в метаболизме, чтобы приспособиться к кислой среде, и в биохимическом составе мембраны. Трансформация занимает от двух до пяти дней. Амастиготы способны выживать в кислой среде этих вакуолей и питаться их содержимым. Внутри вакуоли амастиготы медленно размножаются, и каждый цикл размножения занимает около 24 часов.
При кожном лейшманиозе инфильтрат образуется в коже и содержит преимущественно макрофаги, а также лимфоидные клетки и немного плазматических клеток. При висцеральном лейшманиозе очаги инфекции образуются в органах ретикуло-эндотелиальной системы
Билет № 10
Организация наследственного материала в клетке
А) Кариоти́п — совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы)
У человека нормальный кариотип состоит из 46 хромосом
в) Геном человека — геном биологического вида Homo sapiens. В большинстве нормальных клеток человека содержится полный набор составляющих геном 46 хромосом: 44 из них не зависят от пола (аутосомные хромосомы), а две — X-хромосома и Y-хромосома — определяют пол (XY — у мужчин или ХХ — у женщин). Хромосомы в общей сложности содержат приблизительно 3 миллиарда пар оснований нуклеотидов ДНК, образующих 20000—25000 генов. В ходе выполнения проекта «Геном человека» содержимое хромосом находящихся в стадии интерфаза в клеточном ядре (вещество эухроматин), было выписано в виде последовательности символов. В настоящее время эта последовательность активно используется по всему миру в биомедицине. В ходе исследований выяснилось, что человеческий геном содержит значительно меньшее число генов, нежели ожидалось в начале проекта. Только для 1,5 % всего материала удалось выяснить функцию, остальная часть составляет так называемую мусорную ДНК. В эти 1,5 % входят гены, которые кодируют РНК и белки, а также их регуляторные последовательности, интроны и, возможно, псевдогены).
Во всех молекулах ДНК одной клетки человека содержится 3,2 млрд пар нуклеотидов, что соответствует 800 мегабайтам информации.
Биологические ритмы
А) Биологи́ческие ри́тмы — (биоритмы) периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)
Хронобиология (от др.-греч. χρόνος — «время») — область науки, которая исследует периодические (циклические) феномены, протекающие у живых организмов во времени, и их адаптацию к солнечным и лунным ритмам[1]. Эти циклы именуют биологические ритмы (БР).
Хронобиологические исследования включают, но не ограничиваются ими, работы в области сравнительной анатомии, физиологии, генетики, молекулярной биологии и биологии поведения организмов[1]. Другие аспекты включают исследование развития, воспроизведения, экологии и эволюции видов. (См. также: «супрахиазматическое ядро», мелатонин, светотерапия и др.).
Б)Классификация биоритмов
Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.
Классификация биоритмов по Ю. Ашоффу (1984 г.) подразделяется:
по их собственным характеристикам, таких как период;
по их биологической системе, например популяция;
по роду процесса, порождающего ритм;
по функции, которую выполняет ритм.
Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать, в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость.
Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. У других ритмов, о которых упоминалось выше, периоды остаются неизменными в естественных условиях, то есть они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным периодом.
Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу (1964), по частотам колебаний, то есть по величине, обратной длине периодов ритмов:
Зона ритмов Область ритмов Длина периодов
Высокочастотная Ультрадианная менее 0,5 ч
0,5 — 20 ч
Среднечастотная Циркадная 20 — 28 ч
Инфрадианная 28 ч — 3 сут
Низкочастотная Циркасептанная 7 + 3 сут
Циркадисептанная 14 + 3 сут
Циркавигинтанная 20 + 3 сут
Циркатригинтанная 30 + 7 сут
Цирканнуальная 1 год + 2 мес
В) Г) Суточные и сезонные биологические ритмы
Суточные и сезонные биологические ритмы
Чередование фаз половых циклов, развивающихся под действием секреции двух различных гормонов пола - эстрогенов и прогестерона, оказывает влияние на весь, организм женских особей, порождая в нем синхронные смене фаз половых циклов колебания жизненных процессов на всех уровнях организации и во всех системах. На волнообразность жизненных функций : у женщин впервые обратили внимание в конце XIX в. В 1880 г. известный русский врач Д. О. Отт, а за ним и С. С. Жихарев показали, что у половозрелых женщин периодически изменяются температура тела, кровяное давление, жизненная емкость легких, мышечная сила, высота коленных рефлексов. Повышение интенсивности и напряжение отмечались в предменструальном периоде И круто снижались в дни менструаций. Авторы назвали это явление «менструальной волной». По сути дела, это еще не означало открытия экстрагенитального ритма, поскольку исследования ограничивались конечным периодом цикла и совсем не касались его основных фаз.
С тех пор интерес к этому вопросу то возникает, то снова угасает. Но, к сожалению, почти во всех исследованиях женщин внимание специалистов не выходит за, пределы предменструального, менструального и постменструального периодов цикла, т. е. относятся к заключительной деструктивной части цикла. Только в единичных наблюдениях авторы прослеживали волнообразные колебания жизненных функций на протяжении всего полового цикла, но и в этих случаях допускалась ошибка,, искажавшая результаты, ибо большинство авторов менструальную фазу у женщин относили к началу цикла, а не к его концу. При описании тех или иных изменений жизнедеятельности у самок животных в связи с эстральным циклом началом цикла считали эструс, т. е, его середину!
Д) БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ. Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. Примеры быстрых ритмов – сокращения сердца или дыхательные движения с периодом всего в несколько секунд. У других жизненно важных ритмов, например чередования бодрствования и сна, период составляет около суток. Если биологические ритмы синхронизированы с наступлением приливов и отливов (каждые 12,4 часа) или только одной из этих фаз (каждые 24,8 часа), их называют приливными. У лунных биологических ритмов период соответствует продолжительности лунного месяца, а у годичных – года. Сердечные сокращения и другие формы быстрой ритмичной активности, не коррелирующей с естественными изменениями в окружающей среде, обычно изучаются физиологией и в этой статье рассмотрены не будут.
Биологические ритмы интересны тем, что во многих случаях сохраняются даже при постоянстве условий среды. Такие ритмы называют эндогенными, т.е. «идущими изнутри»: хотя обычно они и коррелируют с ритмичными изменениями внешних условий, например чередованием дня и ночи, их нельзя считать прямой реакцией на эти изменения. Эндогенные биологические ритмы обнаружены у всех организмов, кроме бактерий. Внутренний механизм, поддерживающий эндогенный ритм, т.е. позволяющий организму не только чувствовать течение времени, но и измерять его промежутки, называется биологическими часами.
Работа биологических часов сейчас хорошо изучена, однако внутренние процессы, лежащие в ее основе, остаются загадкой. В 1950-х годах советский химик Б.Белоусов доказал, что даже в однородной смеси некоторые химические реакции могут периодически ускоряться и замедляться. Аналогичным образом, спиртовое брожение в дрожжевых клетках то активируется, то подавляется с периодичностью ок. 30 секунд. Каким-то образом эти клетки взаимодействуют друг с другом, так что их ритмы синхронизируются и вся дрожжевая суспензия дважды в минуту «пульсирует».
Считается, что такова природа всех биологических часов: химические реакции в каждой клетке организма протекают ритмично, клетки «подстраиваются» друг под друга, т.е. синхронизируют свою работу, и в результате пульсируют одновременно. Эти синхронизированные действия можно сравнить с периодическими колебаниями часового маятника.
Хрономедицина — это область медицины, в которой используется представление о биологических ритмах, которые изучаются в рамках хронобиологии. Биологические ритмы — это ритмические проявления временной структуры организма, поэтому хрономедицина не исчерпывается одними только биологическими ритмами, а пытается рассмотреть всю «временную структуру организма» в целом.
Хрономедицина (как и сама хронобиология) — это молодая область междисциплинарных исследований, которая находится в процессе становления. В хрономедицине находят свое применение методы математической обработки временных рядов, которые используются для анализа ритмических проявлений физиологических процессов организма.
Таким образом хрономедицина оказывается на стыке наук: медицины (диагностика и лечение заболеваний), хронобиологии (разработка теоретических представлений) и математики (разработка методов математического анализа ритмических проявлений).
ТРИХОМОНАДА
Разделяется на кишечную и влагалищную. Кишечная обитает в кишечнике, размножаясь в кишечнике человека, трихомонада может вызывать недолгие поносы. В половых органах человека обитает влагалищная трихомонада Trichomonas vaginalis (кл. Жгутиковые) — возбудитель трихомоноза. Длина этого паразита 14—30 мкм. Форма тела грушевидная. На переднем конце находятся четыре жгутика. До середины клетки доходит также небольшая ундулирующая мембрана. По середине тела тянется аксостилъ, выступающий из клетки на ее заднем конце. Характерна форма ядра, овального, заостренного с двух концов и напоминающего косточку сливы. В пищеварительных вакуолях располагаются лейкоциты, эритроциты и бактерии, которыми этот паразит питается. Цист не образует. Эта трихомонада обитает у женщин во влагалище и в шейке матки, а у мужчин — в мочеиспускательном канале, мочевом пузыре и в предстательной железе. Зараженность женщин достигает 20—40%, мужчин — 15%. Серьезных повреждений хозяину | эта трихомонада не наносит, но, тесно контактируя с эпителием мочеполовой системы, она вызывает возникновение мелких воспалительных очагов под эпителиальным слоем и слущивание поверхностных клеток слизистой оболочки. Через нарушенную эпителиальную выстилку в просвет органа поступают лейкоциты. У мужчин заболевание обычно завершается спонтанным выздоровлением примерно через 1 мес. У женщин трихомоноз может протекать несколько лет. Лабораторная диагностика — обнаружение живых подвижных трихомонад в мазке из выделений мочеполовых путей. Профилактика—соблюдение правил личной гигиены при половых контактах.
Трихомонада - это одноклеточный простейший микроорганизм, способный существовать не только внутри организма человека, но и вне него. Трихомонада быстро погибает при температуре свыше 40º и в дезинфицирующих растворах и питается, поглощая клетки, в том числе бактерий (например, гонококков), которые могут долго сохранять свою жизнеспособность внутри трихомонад. Поэтому такое сочетание инфекций тяжело поддается лечению.