Урок-лекция Частица целой я вселенной… я связь миров повсюду сущих, я крайня степень вещества; я средоточие живущих


§ 64. Биологически активные вещества – проблемы использования



страница4/5
Дата30.04.2016
Размер0.5 Mb.
ТипУрок
1   2   3   4   5
§ 64. Биологически активные вещества – проблемы использования.

Урок-семинар

Пользуйтесь, но не злоупотребляйте.

Ни воздержание, ни излишества

не дают счастья.

Франсуа Вольтер
?

Цель семинара:

Осознать необходимость общебиологических знаний и принципов использования препаратов биологически активных веществ.

План семинара:



  1. Биологически активные вещества в нашей жизни.

  2. Лекарства как биологически активные вещества.

  3. Витамины как биологически активные вещества.

  4. Культура потребления лекарственных препаратов для сохранения здоровья и в лечебных целях.

Источники информации:

  1. Медицинская энциклопедия. М.: Сов.энц., 1972; 2. Колесов Д.В., Маш Р.Д. Основы гигиены и санитарии. М., Просвещение 1989; 3.Смирнов А.Т. Основы медицинских знаний и здорового образа жизни. М., Просвещение, 2006; 4. Смирнов А.В. Мир растений. М., Молодая гвардия, 1988; 5. Интернет-ресурсы.

Сообщение 1. Биологически активные вещества в нашей жизни.

Биологически активные вещества можно разделить на две группы – эндогенные и экзогенные.



Подсказка. Эндогенные – это вещества, которые входят в состав организма и принимают участие в процессах обмена веществ. Это – многие химические элементы (натрий, калий, фосфор и др.), низкомолекулярные регуляторы (глюкоза, АТФ, адреналин и др. гормоны, ацетилхолин и др.) и высокомолекулярные биополимеры (ДНК, РНК, белки).

Экзогенные биологически активные вещества поступают в организм с пищей (в составе белков, липидов, углеводов, а также витамины и др.), а также в виде лекарственных препаратов.

Обсудите проблемные вопросы:


  • Какие компоненты пищевых белков, липидов и углеводов представляют собой эффективно действующие на обмен веществ биологически активные составляющие?

  • Что должен учитывать человек, использующий препараты биологически активных веществ?

  • Почему природные растительные продукты предпочтительнее, чем синтетические препараты, содержащие соответствующие биологически активные вещества?

Сообщение 2. Лекарства как биологически активные вещества.

Обсудите проблемные вопросы:



  • С чем связан бурный рост производства лекарственных препаратов в наше время? В чем заключается принципиальное отличие поиска лекарственных средств в наше время? Найдите сведения о масштабах создания новых современных лекарственных средств. Сравните: в 18 в. было создано только пять полезных лекарств (одно лекарство требовало 20 лет); в 19 в. появились 20 новых эффективных средств.

  • Какие биологические и медицинские аспекты могут привести к злоупотреблению лекарствами?

  • Что означают понятия «Лекарство для здоровых», «Допинги», «Стимуляторы»?

Сообщение 3. Витамины как биологически активные вещества.

  • Обсудите причины, симптомы и устранения состояний гиповитаминозов и гипервитаминозов организма человека.

  • Какие факторы влияют на потребность организма в витаминах?

Сообщение 4. Культура потребления лекарственных препаратов.

Обсудите проблемные вопросы:



  • Самонаблюдение или самолечение? Всегда ли нужен рецепт?

  • Что называют «лекарственными болезнями»? Какие средства поддержания здоровья могут способствовать уменьшению потребности в лекарствах?

  • Нужна ли реклама лекарственным препаратам? Что необходимо учитывать при получении рекламной информации?

  • Чему учат русские пословицы: «На болячку не молись, а лечись»,«Есть болезнь – есть и лекарство»,«Ешь хрен едуч – и будешь живуч»,«Чеснок да лук от семи недуг»,«Мухомор красен, да для здоровья опасен»,«Модная-модная – три дня сидит голодная. В пустых щах нету луковки, зато блестящие пуговки». «На груди – брошки,а в желудке – ни крошки».



§65. Защитные механизмы организма человека

Урок-лекция

Белки в живой клетке умеют делать практически

все, причем с необычайной легкостью и изяществом.

Ф. Крик
Ч


?
то такое иммунитет? Как организм борется с проникшими в него вирусами и бактериями? Какова специфика реакций врожденного и приобретенного иммунитета? С какими механизмами связана невосприимчивость к повторным инфекциям? Почему развивается аллергия?

Врожденный и приобретенный иммунитет. Антитела (иммуноглобулины). Т- и В-лимфоциты. Иммунный ответ. Иммунологическая память. Антисыворотка. Вакцина. Аллергия.


!

Б
*


иология, человек 8 кл., §§ 30-33, 10 кл.
Понятие об иммунитете. Иммунология – наука о защитных реакциях организма, наука об иммунитете.

Годом ее рождения считают 1880, когда французский ученый Луи Пастер провел первые опыты с возбудителем куриной холеры. Он установил, что прививка птицам ослабленного или убитого возбудителя полностью защищала их в дальнейшем от живого микроба. Именно это наблюдение и дало название всему явлению невосприимчивости организма к возбудителю, образовавшейся в результате предварительной встречи с ослабленным или убитым микробом – явлению иммунитета. Огромный вклад в становление иммунологии как науки внесли лауреаты Нобелевской премии (1908 г.) И.И.Мечников, обосновавший роль фагоцитирующих клеток в защитных реакциях, и П.Эрлих, доказавший огромную роль молекул антител в формировании иммунитета.

Все защитные реакции организма принято разделять на реакции врожденного и приобретенного иммунитета. Только действуя совместно, они способны обеспечить эффективную защиту внутренней среды организма. Если реакции врожденного иммунитета обусловлены генетически, формируются еще до рождения, то реакции приобретенного иммунитета требуют созревания основных клеток, вовлеченных в иммунные реакции – лимфоцитов. Поэтому реакции врожденного иммунитета протекают по одному и тому же сценарию в случае всех вирусов, бактерий и других микроорганизмов, вторгающихся во внутреннюю среду, и не приводят к формированию иммунологической памяти. Реакции приобретенного иммунитета направлены против конкретного возбудителя и приводят к формированию иммунологической памяти.

Основная работа по защите организма от внешней агрессии вирусов и бактерий ложится на реакции врожденного иммунитета. Только в случаях преодоления микробами механизмов врожденного иммунитета происходит подключение механизмов приобретенного иммунитета, на которые ложатся в основном контрольные, надзорные функции.

Как врожденный, так и приобретенный иммунитет опираются на клеточные и гуморальные (т.е. молекулярные, передающиеся через жидкость) механизмы(см.табл. ). Все эти факторы действуют согласованно.

Таблица


Основные механизмы врожденного и приобретенного иммунитета

Механизмы

Врожденный иммунитет

Приобретенный иммунитет

Гуморальные

Лизоцим (фермент, разрушающий клеточную стенку бактерий)

Животные антибиотики

Другие токсичные для бактерий белки


Антитела (иммуноглобулины), подразделяются на 5 основных классов

Клеточные

Большинство лейкоцитов крови (нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, базофилы), а также фагоциты других органов и тканей

Лимфоциты крови и органов иммунной системы (лимфатических узлов, селезенки, небных миндалин и других)

Иммунитет – это универсальное свойство человека и животных, благодаря которому их организм может распознавать чужеродные молекулы и клетки и защищаться от них в ходе клеточных и гуморальных реакций. Врожденный иммунитет генетически присущ всем организмам и проявляется в серии стандартных защитных реакций в ответ на проникновение любого чужеродного объекта. Приобретенный иммунитет направлен на уничтожение конкретного возбудителя и связан с формированием клеток иммунологической памяти.

Реакции врожденного и приобретенного иммунитета. Типичным примером реакции врожденного иммунитета является ответ организма на любое повреждение кожных покровов, например, на занозу.

Уже через несколько секунд или минут после проникновения занозы развиваются местное покраснение кожи, ее припухлость, к которым вскоре добавляются местное повышение температуры и боль. Все эти события отражают реакцию лейкоцитов крови на повреждение тканей занозой, на проникновение в организм на поверхности занозы многочисленных микробов. Покраснение поврежденного участка и его отек связаны с накоплением около занозы лейкоцитов крови, осуществляющих реакции врожденного иммунитета. Главным способом уничтожения попавших микробов становится реакция фагоцитоза, которая, с одной стороны, обеспечивает уничтожение микробов, а с другой – сигнализирует клеткам приобретенного иммунитета о попадании микробов внутрь организма. При проникновении под кожу большого количества микробов или их высокой опасности для организма результатом развития врожденного иммунитета станет местное нагноение, при котором часть лейкоцитов крови (нейтрофилы) быстро разрушаются в очаге воспаления, выделяют ферменты своих лизосом и антибактериальные гуморальные факторы, обеспечивающие гибель бактерий, самих лейкоцитов и даже повреждение части прилежащих тканей.

Если врожденный иммунитет не имеет своих органов, то приобретенный иммунитет формирует специальные органы, составляющие лимфоидную (иммунную) систему. При этом в центральных органах иммунной системы происходит размножение и обучение новых клеток, а в периферических органах иммунной системы происходит развитие иммунного ответа – основы явления иммунитета.

К центральным органам приобретенного иммунитета относятся тимус (там развиваются Т-лимфоцитыкрасный костный мозг (там развиваются В-лимфоциты). К ним также относятся лимфатические узлы, некоторые участки селезенки, скопления лимфоцитов по ходу кишечника, дыхательных и мочеполовых путей, а также кожи. Таких скоплений в организме человека насчитывается не менее 2000, что обеспечивает постоянный и широкий контроль за появлением микробов и мутантных клеток в организме. Эти периферические лимфоидные органы играют роль фильтров, в которых проходят очистку от проникших микробов и их молекул разные биологические жидкости. Так, лимфа очищается в лимфатических узлах, кровь – в селезенке, а скопления Т- и В-лимфоцитов по ходу покровов и слизистых оболочек призваны уничтожать микробов и вирусов еще до их проникновения во внутреннюю среду организма.

После проникновения микроба или вируса в организм развивается иммунный ответ. В результате Т-лимфоциты уничтожают клетки, в которые проник вирус, или помогают В-лимфоцитам в запуске синтеза молекул антител.

Реакции врожденного иммунитета обеспечивают первый эшелон обороны организма от чужеродных объектов, при этом главным способом уничтожения микробов является фагоцитоз. Реакции приобретенного иммунитета обеспечиваются Т- и В-лимфоцитами. Они уничтожают клетки, в которые проник вирус, и вырабатывают антитела,, направленные против бактерий.

Иммунологическая память и аллергические реакции. После иммунного ответа, завершающегося уничтожением всех инфицированных вирусом клеток или проникших бактерий, в организме остаются молекулы антител, направленные против бактерий, а также Т- и В-лимфоциты иммунологической памяти, которые обеспечивают ускоренный иммунный ответ на вирус или микроб при их повторном проникновении в организм. Эти факторы и являются носителями состояния иммунитета, т.е. невосприимчивости организма к повторному инфицированию. Они формируются даже после введения ослабленного или убитого микроорганизма, на чем основано защитное действие прививок различных вакцин (например, против полиомиелита, дифтерии, кори, столбняка и т.д.).

Иногда предварительная прививка по тем или иным причинам невозможна, и незащищенный человек может быть инфицирован возбудителем опасного заболевания. В этом случае для спасения жизни человека вводят антисыворотки. Они представляют собой выделенные и очищенные антитела, полученные от животных (лошадей, коров и др.), направленные против возбудителя заболевания или опасного для жизни человека вещества (например, змеиного яда). Готовые антитела немедленно связываются с бактерией, вирусом или опасными веществами, инактивируют их и способствуют быстрому уничтожению и выведению из организма.



Невосприимчивость организма к повторному инфицированию вирусами и бактериями (состояние иммунитета) обеспечивается благодаря ускоренной иммунной реакции на проникновение конкретного возбудителя, осуществляемой Т- и В-лимфоцитами иммунологической памяти, а также выработанными при первичной инфекции антителами (иммуноглобулинами ) против возбудителя. Вакцина представляет собой препарат, содержащий ослабленный или убитый микроорганизм, антисыворотка – это препарат антител животных, выработанных в ответ на конкретного возбудителя. Аллергия представляет собой повышенную чувствительность организма к чужеродным молекулам и клеткам, не опасным для организма человека. Возникновение аллергии связано с нарушениями в работе иммунной системы.

○ 1. Каковы механизмы врожденного и приобретенного иммунитета?

○ 2. Как протекают реакции врожденного иммунитета?

○ 3. Какова роль антител, Т- и В-лимфоцитов в реакциях приобретенного иммунитета?

○ 4. Какими механизмами обеспечивается иммунологическая память?

○ 5. В чем состоит отличие вакцины и антисыворотки?

○ 5. Что такое аллергия и с чем связано развитие аллергических реакций?

§ 66. Заболевания человека, вызываемые микроорганизмами.

Урок-лекция

Есть болезнь – есть и лекарство.

Русская народная пословица.

?

В чем заключаются специфические особенности заболеваний

человека, вызываемых микроорганизмами? Как проводится рациональное

лечение инфекционных болезней?



!

Микроорганизмы, микоплазмы, патогенность, бактериофаги,

инфекционность, носительство.

*

Естествознание, 11 класс, § 13.


Микроорганизмы – это собирательное наименование большой группы организмов, невидимых невооруженным глазом. К ним относятся бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы, простейшие (исключая водоросли). Раньше к ним относили также вирусы. Позже возникла самостоятельная область научного знания – вирусология.

Изучением микроорганизмов занимаются микробиология, иммунология и многие другие отрасли биологических и медицинских наук.

Современные методы микробиологии и иммунологии очень сложны и многообразны. Они позволяют проводить исследования в гармоничном сочетании разных подходов: популяционного, клеточного, субклеточного и молекулярно-генетического. В то же время, как и любую другую болезнь, эти заболевания рассматривают как общую сложную реакцию, возникающую в результате нарушения взаимоотношения организма и среды.

Микроорганизмы составляют целый мир живых существ, который отличается огромным разнообразием структурной и функциональной организации, являясь при этом биохимически очень активными, широко распространенными в природе. Как вы знаете, в биосфере не существует «безжизненных» мест. В.И. Вернадский обозначил это свойство биосферы «всюдность жизни». Микроорганизмы живут в почве, воде, грунте водоемов, на поверхности земной коры, на живых организмах и в их внутренней среде. Об организме человека можно сказать, что он «купается в море бактерий».

Не являются препятствием для заселения всей поверхности Земли и климатические условия. Бактерии живут и в полярных льдах, и в жарких пустынях. Их биохимическая активность проявляется во множестве процессов, формирующих почву, минералы, в едином биогеохимическом круговороте веществ и энергии.

Микроорганизмы болезнетворные (патогенные) для человека и животных составляют ничтожно малое меньшинство.

Микроорганизмы не представляют единой группы, они возникли и развивались различными эволюционными путями, не случайно они имеют глубокие различия на молекулярно-генетическом уровне организации. Выделяя группу патогенных микроорганизмов, их классифицируют по определенными практическим, медицинским целям (возбудители респираторных заболеваний, кишечных и т.п.).

В то же время первоисточником всех знаний для врача-инфекциониста служат сведения о биологической и экологической характеристике микроорганизма, об ареале его распространения, о его экологической нише, о природных «друзьях», «врагах», «Конкурентах», а они имеются у всего живого, в том числе и у микроорганизмов (например, болезни бактерии вызывают вирусы-бактериофаги).

Самостоятельное значение имеет знание особенностей той антропогенной природно-социальной среды, в которой проживает современный человек с окружающими его организмами, в том числе (как во внешней, так и во внутренней среде). Для ряда микроорганизмов эти изменения природной среды являются несовместимыми с жизнью, но большинство адаптируются к ним, формируются и изменяются соответствующие сообщества микроорганизмов. В практической медицине обычно врач имеет дело именно со смешанными инфекциями, сопутствующих друг другу микроорганизмов.

Однако способы лечения существенно зависят от биологических специфических видовых особенностей микроорганизмов. Например, патогенные микроорганизмы микоплазмы нечувствительны к антибиотикам.

Интересно отметить, что семейство «микоплазмы» в систематике микроорганизмов занимает особое место. Многие морфологические и физиологические признаки микоплазмы сближают их с некоторыми бактериями. Вместе с тем, они, в отличие от бактерий, не имеют плотной клеточной стенки, не образуют спор, проходят через бактериальные фильтры подобно вирусам; они являются внутриклеточными паразитами, но, в отличие от вирусов, микоплазмы способны реплицироваться в бесклеточной среде.

Обнаруживаются микоплазмы при многих очень тяжелых заболеваниях, отличающихся высокой инфекционностью. Прежде всего, это возбудители респираторных заболеваний – пневмония, бронхопневмония и мн.др.

Основной общий признак заболеваний, вызываемых микроорганизмами – это возможность их передачи от зараженного организма (человека, животного, птиц) здоровому. Эти заболевания получили названия инфекционные (от лат. infectio – заражение).

Неслучайно, в донаучный период развития медицины, эпидемии вызывали массовую гибель людей невиданных масштабов. Поэтому инфекционные болезни называли «повальными», «мор», «моровая язва», а из-за быстрого распространения инфекции – «поветрием».

Сегодня такие болезни, как чума, оспа, корь, скарлатина и мн.др. не представляют собой непосредственной угрозы человечеству благодаря вакцинации, прививкам, знанию их причин и лечения.

Решающую роль в распространении инфекционных болезней играют социально-бытовые факторы (экономический и культурный уровень населения, жилищные условия, труд, питание). Они могут быть причиной появления вспышек или даже эпидемий инфекционных заболеваний.

Для успешного прогнозирования эпидемий, предотвращения развития инфекционных болезней необходимы глубокие и обширные общебиологические знания.



Что является существенным отличием инфекционных заболеваний?

Принципиальное отличие общей реакции организма при инфекционных заболеваний состоит в том, что и организм, как и патогенный микроорганизм обладают определенной биологической активностью. Патогенный микроорганизм является сильным раздражителем, он вызывает сложный физиологический процесс. В каждом конкретном случае соотношения между этими двумя звеньями процесса – возбудителем и организмом – могут быть различными. Они зависят от периода, фазы или этапа развития инфекционного процесса. Как развивается патологический процесс? Патологический процесс при инфекционных заболеваниях проходит ряд этапов закономерного развития. Вначале – момент заражения, затем – скрытый (инкубационный) период, появление общего недомогания, первых признаков болезни, появление специфических признаков данной болезни, разгар болезни с проявлением всех характерных симптомов, период угасания болезни (медленное или быстрое, т.е. кризис). И, наконец, период выздоровления.

Длительность выздоровления зависит от состояния организма больного, тяжести перенесенного заболевания и от условий, в которых находится выздоравливающий. Многие тяжелые заболевания могут вызвать осложнения (грипп, оспа, тиф, дифтерия и др.).

После перенесенной инфекционной болезни, организм, как правило, имеет различную по степени развития и продолжительности невосприимчивость (иммунитет) к возбудителю данного заболевания.



Как проводится рациональное лечение инфекционных болезней?

Основное направление лечения состоит в воздействии на ведущее звено в инфекционном процессе, т.е. на возбудителя и на нейтрализацию выделяемых им токсинов (химиопрепараты, антибиотики и др.).

Наряду со специфическими методами лечения применяют симптоматическое лечение. Оно направлено на устранение нарушений отдельных функций в результате патологического процесса. Это сердечно-сосудистые, жаропонижающие, слабительные, а также витамины.

При лечении и уходе за больными необходимо строго соблюдать соответствующий режим текущей и заключительной дезинфекции, проводить вакцинацию ухаживающих за больным. Большое значение имеет личная гигиена больного, тщательный уход, рациональное питание и др.

Для каждого вида инфекций разработаны соответствующие методы обеспечения оптимальных условий лечения и ухода, условий поддержания здоровья в период выздоровления.

Таким образом:


  • Заболевания, вызываемые внедрением микроорганизмов, являются инфекционными;

  • Лечение инфекционных болезней заключается в том, что микроорганизм вызывает в организме больного сложную физиологическую реакцию. Взаимодействие возбудителя с организмом носит характер закономерно протекающего патологического процесса; лечение заправляют как на основное звено (возбудителя), так и на физиологическое состояние организма;

  • Решающим фактором в распространении инфекционных заболеваний являются социально бытовые условия и общая культура человека.

Образ жизни

Необходимо помнить:

Источником инфекции могут быть не только больные, но и выздоравливающие. (При таких тяжелых заболеваниях, как дифтерия, кишечные инфекции и др. – инфекция сохраняется в течение нескольких недель).

Наряду с этим явлением существует носительство инфекции без видимых признаков заболевания человека. Оно может быть хроническим, кратковременным, а зачастую оно поддерживается сопутствующей инфекцией.

Вопросы и задания



Соберите сведения и составьте себе выписку-памятку о правилах личной гигиены в период эпидемии гриппа.

Почему сведения о перенесенных человеком инфекционных заболеваниях – очень ценная информация для врача?
§ 67. Паразиты и паразитарные болезни

Урок-лекция

У человечества есть три основных врага: лихорадка, голод и война; из них, несомненно, величайший и самый страшный – это лихорадка.



Вильям Ослер
К
?
акие формы сожительства разноименных организмов встречаются в природе? Как происходит заражение паразитами? Чем опасны клещи и кровососущие насекомые?

Симбиоз. Комменсализм. Паразитизм. Мутуализм. Паразитические протисты и черви. Широкий лентец. Аскарида. Острица. Трихомонада. Амебная дизентерия. Трихомоноз. Малярия. Описторхоз. Энцефалит.


!

К
*


урс зоологии 7 кл., § 79, 10 кл.
формы сожительства организмов разных видов. Под симбиозом понимается любая форма сожительства двух организмов, относящихся к разным видам. Основные типы симбиоза – это комменсализм, паразитизм и мутуализм.

При комменсализме связь между партнерами не очень глубокая. Они могут жить и сами по себе. Например, мелкие тропические рыбы-губаны могут поедать паразитов, прикрепляющихся к поверхности тела крупных хищных рыб.

Паразит не может существовать без своего хозяина. Взаимоотношения паразита и хозяина носят антагонистический характер – хозяин старается препятствовать развитию в нем паразита (избежать заражения, убить или обезвредить проникшего паразита в ходе иммунных реакций), а паразит вырабатывает приспособления к успешному заражению хозяев.

Мутуализм – это взаимовыгодное сосуществование двух организмов. Например, лишайники( система гриба и водоросли).

Паразитический образ жизни ведут около 20% живых существ, входящих в состав биосферы.В природе трудно найти свободно живущий организм, который был бы полностью лишен паразитов. Они воздействуют на жизнедеятельность своих хозяев, могут изменять их нормальное поведение, влиять на репродукцию и устойчивость к неблагоприятным факторам среды, оказывая существенное влияние на численность популяций своих хозяев, а в конечном итоге и на структуру экосистем.

Симбиоз широко распространен в природе. Его основными типами являются комменсализм, паразитизм и мутуализм, которые различаются характером взаимоотношений между сосуществующими партнерами.

Заболевания, вызываемые паразитами. От паразитов страдают миллионы людей. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) число больных малярией на Земном шаре составляет более 300 млн. человек, а аскариды паразитируют примерно у 1.5 млрд. людей . Паразиты могут вызывать тяжелые расстройствам в деятельности кишечника и других систем органов, приводить к анемии, авитаминозу, поражению органов и тканей, которые зачастую с трудом поддаются диагностике и лечению. В то же время некоторые элементарные знания о путях заражения паразитами могут значительно снизить риск заражения ими.

Как паразиты попадают в организм человека? Зависит это от особенностей жизненного цикла того или иного паразита. Для многих из них характерно наличие расселительной стадии во внешней среде, которая и обеспечивает распространение паразитов и заражение новых хозяев. Для дизентерийной амебы, например, такой расселительной стадией является циста, которая представляет собой амебу, окруженную плотной защитной оболочкой. При попадании в пищеварительный тракт человека амебы выходят из цисты, питаются, растут и размножаются. При этом они могут изъязвлять кишечник, приводя к кровотечениям и воспалению. Развивается заболевание – амебная дизентерия, которая может сопровождаться тяжелыми осложнениями. В просвете кишечника формируются цисты, которые выводятся из организма с фекалиями и при несоблюдении правил личной гигиены, при употреблении нечистоплотно приготовленной пищи и т.п. проникают в организм человека.

Для круглых червей (нематоды) аскарид расселительной стадией служат яйца. Способ их проникновения в организм человека тот же, что и для дизентерийной амебы, да и обстоятельства тому способствующие те же. В кишечнике из яйца вылупляется личинка, которая прободает его стенку, проникает в кровеносные сосуды и вместе с кровью попадает в легкие. Здесь личинки некоторое время растут, питаясь эритроцитами. При этом у человека появляются симптомы бронхита – кашель с выделением мокроты. В этой мокроте содержатся личинки аскарид, которые при откашливании могут быть проглочены вместе с мокротой и попадают в кишечник. Здесь личинки развиваются в половозрелых червей, продуцирующих яйца.

Другой чрезвычайно широко распространенный представитель круглых червей – острица – паразитирует преимущественно у детей. Эти мелкие черви (0.5-1 см длиной) живут в кишечнике, и могут вызывать его воспаление – заболевание энтеробиоз. Самки остриц выползают из заднепроходного отверстия и откладывают яйца на коже. При этом возникает зуд, и при почесывании яйца остриц оказываются на руках и под ногтями. Оттуда они могут попасть в пищу, или, при дурной привычке грызть ногти, прямо в рот. Таким путем происходит новое заражение.

Все перечисленные выше паразитарные заболевания, как и многие другие, о которых не было упомянуто, можно отнести к категории болезней «грязных рук».

Исключительно половым путем передаются от человека к человеку трихомонады, жгутиконосцы, которые паразитируют в половых путях и в мочевыводящей системе, как у мужчин, так и у женщин. Развитие трихомонад приводит к заболеванию трихомонозу, проявляющемуся в воспалении в местах паразитирования. Трихомонады способны существовать только в организме человека, поэтому заразиться ими при купании, в бане или в бассейне невозможно. Нелепы и бытующие в популярной литературе утверждения, что трихомоноз может приводить к раку. Это паразитарное заболевание быстро излечивается средствами современной медицины.

Иной способ заражения характерен для паразитов, жизненный цикл которых проходит с участием нескольких животных хозяев. Таков, например, жизненный цикл широкого лентеца. Яйца паразита вместе с нечистотами попадают в водоемы, где из них выходит микроскопическая личинка. Она заглатывается мелкими рачками, в которых развивается первая паразитическая личинка. Если зараженные личинками широкого лентеца рачки будут съедены хищными рыбами (окунь, ерш, налим, щука и др.), то в них разовьется вторая паразитическая личинка, которая, при попадании в организм человека, даст начало половозрелому червю. Последний паразитирует в кишечнике и относится к числу наиболее крупных паразитов, его длина в среднем составляет около 10 м. Заболевание сопровождается авитаминозом, поскольку черви интенсивно потребляют содержащиеся в пище витамин В12. Заражение человека широким лентецом происходит при питании недостаточно термически обработанной (слабо проваренной или прожаренной), слабосоленой и вяленой рыбы.

В
Рис.1


месте с недостаточно термически обработанным мясом крупного рогатого скота и свинины в организм человека могут попасть личинки (так называемые финны) бычьего и свиного цепней, соответственно. Это крупные цестоды, длина которых составляет 4-10 м. Они паразитируют в кишечнике человека и вызывают серьезные нарушения в его нормального функционировании. Яйца вместе с фекалиями выводятся наружу и, особенно в условиях сельской местности, разносятся вместе с нечистотами и могут попасть в корм скоту. В кишечнике животных из яйца вылупляется личинка, которая проникает в кровеносную систему, разносится токами крови по всему телу и оседает в мышцах. Именно из этих личинок и вырастает взрослый червь при попадании в кишечный тракт человека.

Эти болезни уже относятся к группе заболеваний, связанных с нечистоплотностью и употреблением неправильно приготовленной или сырой пищи.



Паразитические протисты черви могут вызывать опасные заболевания, снизить риск заражения которыми можно при соблюдении личной гигиены и употреблении правильно приготовленной пищи.

Членистоногие – паразиты человека и переносимые ими заболевания. Среди членистоногих много паразитов человека – это чесоточный зудень (возбудитель чесотки или педикулеза), вши, блохи и др. Помимо этого, имеется большая группа кровососущих клещей и насекомых. Например, возбудитель малярии – малярийный плазмодий, который обитает в южных районах. Борьба с ним успешно велась в нашей стране, что привело к почти полной ликвидации заболевания к 60-м годам XX века. В настоящее время случаи заболевания малярией на территории России в основном завозные, то есть заражаются ими люди, побывавшие в тропиках и субтропиках, где малярия широко распространена. Плазмодий, попав в организм человека, активно размножается, поражает и разрушает эритроциты, что в конечном итоге приводит к лихорадке, прогрессирующему малокровию и может окончиться летальным исходом.

Кровососущие клещи – разносчики вирусных и бактериальных инфекций. Например, энцефалит – тяжелое заболевание с поражением центральной нервной системы, вызывают переносимые клещами вирусы. Получить вирус энцефалита можно не только при укусе клеща рода Иксодес, но и при употреблении сырого молока коз и коров, на которых ранее питались зараженные вирусами клещи.



Кровососущие насекомые и клещи переносят возбудителей опасных заболеваний. При укусе клеща необходимо обращаться к врачу.

○ 1. Какие формы симбиоза существуют в Природе? Укажите, чем они различаются.

○ 2. Каковы пути заражения паразитами?

○ 3. Почему важно соблюдение правил личной гигиены для предотвращения заражения паразитами?

○ 4.Почему опасен укус клеща?

ОБЖ


Если вы обнаружите на себе присосавшегося клеща, то не пытайтесь выдернуть его из кожи. При этом почти наверняка оторвется снабженный шипами хоботок клеща, что приведет к нагноению ранки. Приложите к клещу вату, смоченную растительным маслом, и клещ сам открепится от кожи (растительное масло препятствует дыханию клеща). Если вы живете в районе, неблагоприятном относительно энцефалита, то надо обязательно обратиться врачу, который введет вам противоэнцефалитную вакцину.
§ 68. Вирусы и их воздействие на человека.

Урок-лекция

«Вирусология по праву стала теперь

одной из основных биологических наук»

С. Лурия



?

Как проявляется вирусная инфекция?

Почему очень сложны и актуальны проблемы взаимодействия

человека и вирусов?

Почему иммунитет к гриппу не является надежной защитой к следующей

эпидемии?



!

Вирион, вакцинация, мониторинг




*

Метаболизм, реплицирование, капсид. (Естествознание, 10 класс, §33)

В природе широко распространены вирусные болезни людей, животных (млекопитающих, птиц, рыб, насекомых и др.), растений, простейших и даже бактерий. Они сопутствуют всему живому. Как и все живое, вирусы эволюционируют, имеют свою экологическую нишу и выполняют свою «биосферную» роль.

К
Рис.1


акие вирусные болезни человека требуют неусыпного внимания к проблеме взаимодействия вируса и человека? Как вирусологи решают эту задачу?

Б
Рис.2



Рис.3
ольшое число болезней человека, вызываемые вирусами, требуют применения защиты от них (например, вакцинации), мониторинга (отслеживания, контроля) распространения вирусных инфекций, изыскания новых путей профилактики и совершенствования методов лечения. Наиболее распространенные вирусные инфекции, издавна сопутствующие человеку, это: натуральная оспа, ветряная оспа, корь, герпес, грипп, краснуха, паротит (свинка), полиомиелит, гепатит вирусный, энцефалит и другие.

Первоначально вирусология развивалась в рамках микробиологии, а в самостоятельную научную дисциплину она выделилась лишь в середине ХХ столетия. Почему очень сложны методы работы с вирусами?

По методам работы вирусология существенно отличается от микробиологии. Прежде всего это связано с тем, что вирусы (для целей исследования) не удается культивировать, в отличие от бактерий, на питательных средах. Как вы знаете, жизнедеятельность вирусов проявляется только в живой клетке. Вирусная частица (вирион), находясь вне клетки, инертна, статична, не воспроизводит себя (не реплицируется) и не проявляет обменных процессов (метаболизма).

Для выращивания вирусов был найден метод использования живых клеток изолированных тканей (человека, куриных эмбрионов или животных, чувствительных к данному вирусу). Ткани культивируют в искусственных питательных растворах. Культивирование и идентификация вирусов – основные вирусологические методы, используемые и для теоретических исследований, и для практических целей диагностики.



Как проявляется вирусная инфекция?

Все проявления вирусной инфекции (и в многоклеточном организме) происходят только на клеточном уровне. Распространение вируса совершается путем повторения цикла: «взаимодействие вируса с клеткой – выход потомства вируса во внеклеточную среду – проникновение в клетки – и т.д.» Механизм взаимодействиям вируса с клеткой сегодня полностью расшифрован на молекулярном уровне и это позволило осуществлять целенаправленный поиск противовирусных препаратов. Какова общая стратегия создания противовирусных препаратов?

Вспомним, каким образом начинается взаимодействие вируса и клетки: вирусные частицы адсорбируются на поверхности клетки. При этмо вирусы прикрепляются только к определенному виду клеток, имеющих сходный с ними химический состав липидов клеточной мембраны. Ферменты вируса растворяют липиды клеточной мембраны.

Стратегия вируса: проникнуть в клетку!

Стратегия вирусолога: противодействие адсорбции вируса (созданы препараты – декстрансульфаты и аналоги нейраминовой кислоты) и противодействие разрушению клеточных липидов (разработаны препараты амантадин и ремантадин).

Для борьбы с вирусами, проникшими в клетку, создаются препараты по принципиально той же схеме: ингибиторы ферментов каждого последующего этапа взаимодействия вируса и клетки. Например, ингибиторы репликации вируса – амиксин, рибовирин и др. Созданы ингибиторы декапсидации, репликации, сборки, почкования и всех других этапов жизни вируса в клетке.

Мы рассмотрели принципы поиска противовирусных препаратов только на клеточном уровне. Однако достижения фундаментальных и клинических исследований позволяют изучить развитие вирусной инфекции в организме на четырех уровнях: молекулярно-генетическом, клеточном, на уровне тканей и органов, систем и на уровне организации целостного организма.

Означают ли успехи современной вирусологии победу над вирусными инфекциями?

Вирус – это живой организм, избравший себе экологическую нишу – живую клетку другого организма. Его можно назвать паразитом на генетическом уровне. Обратим внимание: при взаимодействии вируса с клеткой происходят глубокие преобразования и вирусных компонентов и структур, входящих в состав клетки-хозяина. В результате возникает новая биологическая система, которую можно рассматривать как комплекс «вирус-клетка». В нем – временно или постоянно – вирусные компоненты включены в структурно-функциональный аппарат клетки-хозяина. Эта связь может быть столь прочной, что способна сохраняться и в следующих генерациях. Следовательно, конечный результат вирусной инфекции может широко варьировать. Например:



  • репликация вируса и разрушение клетки-хозяина;

  • разрушение вируса, прерывающее вирусную инфекцию, утрата вируса клеткой без видимых для нее последствий (возможно, и под действием противовирусного лечения);

  • встраивание вирусной нуклеиновой кислоты в геном клетки-хозяина и их совместное существование;

  • со временем пути вирусной частицы и клетки могут расходиться .

Каждая популяция вируса, как и популяции любых живых организмов, адаптируется к выживанию в изменяющихся условиях различными путями. Например, если выживет даже небольшая часть вируса в условиях применения химиопрепарата, то его потомство окажется нечувствительным к этому препарату. Так, через несколько лет появилась разновидность вируса, нечувствительного к ремантадину – ранее высоко активному противовирусному препарату.

Неустанно борется с вирусной инфекцией иммунная система общего и клеточного иммунитета. Вирусы «не сдаются»:



  • Вирус гриппа А подавляет синтез защитного белка клетки – интерферона.

  • Вирус герпеса «научился» жить в клетках иммунной системы, снижая общий иммунитет организма человека.

  • Вирус СПИДа достиг «наибольших успехов» в подавлении иммунной защиты организма. Как вы же знаете, во всех проявлениях иммунных реакций важнейшее участие принимают Т-лимфоциты. Вирус ВИЧ поражает именно Т-лимфоциты. Через несколько месяцев или лет после проникновения вируса ВИЧ в кровь большинство Т-лимфоцитов гибнет, что нарушает взаимодействие клеток сначала в реакциях приобретенного, а затем и врожденного иммунитета и делает человека беззащитным перед любой инфекцией. Результатом становится развитие синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Адаптационные возможности вирусов очень велики. Одни из них реплицируются в условиях высокой температуры тела, другие утратили эту способность; некоторые «успешно» сосуществуют в смешанных инфекциях. Очень высокую способность к изменчивости проявляет семейство вирусов гриппа.

Почему иммунитет к гриппу не является надежной защитой от новых эпидемий?

Вирус гриппа обладает уникальной способностью к изменчивости путем постепенного накопления мутационных изменений (замены фрагментов его генома на новые структуры). На протяжении ХХ столетия этот процесс приводил к ежегодным эпидемиям, вызываемым все новыми модификациями белковых структур вируса. Население, перенесшее грипп определенного типа в прошлой эпидемии, не имеет иммунитета к генетически измененной белковой структуре поверхности белков «нового» вируса. Это же относится и к противогриппозной вакцине, которая создается к определенному типу вируса.

Какова стратегия вирусологов в подобной ситуации? Прежде всего: отследить первые вспышки заболевания животных и человека в различных регионах, выделить вирус и исследовать его молекулярную структуру, от которой зависит его патогенность. Выяснить – новый ли это возбудитель? Затем – приготовить к нему вакцину для массовой вакцинации населения. Этот сложный процесс включает в себя: предварительные стадии приготовления непатогенного вакцинного вируса; проведение доклинических испытаний;

клинические испытания; организация производственного выпуска вакцин; контроль и распределение вакцин среди населения.



Проблемы взаимодействия человека и вируса очень сложны по многим аспектам. Так, например:

  • Вирусные заболевания остроинфекционны и могут вызывать массовую гибель людей (эпидемии, пандемии).

  • Вирус как биологический вид – это внутриклеточный паразит на молекулярно-генетическом уровне, способный эволюционировать и эффективно адаптироваться к изменяющимся условиям (поражать иммунную систему человека и животных, адаптироваться к химиопрепаратам, расширять свой ареал в биосфере и т.п.).

  • Разработка эффективных противовирусных средств защиты (вакцин, сывороток, химиопрепаратов) требует знания молекулярной структуры патогенного вируса, а она изменяется в ходе мутаций за период между эпидемиями (особенно быстро для вируса гриппа).

Вопросы и задания


Рис.4


Рассмотрите схему (рис. ) и попробуйте объяснить, почему расширение ареала распространения вируса гриппа через диких водоплавающих птиц оказалось для вируса весьма эффективным?
§ 69. Профилактика и методы лечения болезней, вызванных вирусами.

(урок-конференция)

Знать хорошее важнее, чем знать многое.

Ж. Руссо


?

В чем состоят принципиальные отличия вирусных инфекций?

Цель конференции: Осознать научно обоснованные методы профилактики и лечения вирусных заболеваний.

План конференции:



  1. Профилактика и лечение гриппа.

  2. Профилактика и лечение герпеса.

  3. Профилактика и лечение СПИДа.

Источники информации:

  1. Медицинская энциклопедия. М.: Сов.энц., 1972; 2. Колесов Д.В,, Маш Р.Д, Основы гигиены и санитарии. М.: Просвещение, 1989; 3.Смирнов А.Т. Основы медицинских знаний и здорового образа жизни. М.: Просвещение, 2006; 4. Интернет-ресурсы.

Сообщение 1.

Профилактика и лечение гриппа. Вирусы гриппа – это уникальное семейство вирусов, представляющих реальную угрозу населению нашей планеты. Они отличаются большой изменчивостью и продолжают эволюционировать путем постепенного накопления мутаций.

Эти изменения ученые отслеживают прежде всего в двух белках, определяющих патогенные свойства вируса. Это белки – гемагглютинин (обозначение «НА» или «Н») и нейраминидаза (обозначение «N»). Например, вирус может быть охарактеризован «Н5N1». Это означает, что данный вирус содержит гемагглютинин типа 5 и нейраминидазу типа 1.

Грипп – это высокозаразное острое заболевание дыхательных путей.

Течение болезни связано с тем, что вирус гриппа проходит несколько циклов. Первый цикл занимает 6-9 часов, а каждый последующий примерно 5 часов. Развитие вирусной инфекции в организме постепенно подавляется клеточным и общим иммунитетом.

Меры защиты: вакцинация, противовирусная химиотерапия, общеукрепляющие средства повышения иммунитета, изоляция заболевших, кварцевание воздуха в помещении, частое проветривание, влажная уборка.

Очень эффективны: капли в нос, мази, аэрозоли, ингаляции с эфирными маслами (шалфей, душица, мята, лаванда и др.) – как средства индивидуальной антивирусной защиты.Описан случай: резко снизилось внутрибольничная инфекция во время эпидемии гриппа в одном из лечебных учреждений, т.к. был использован «медицинский дизайн» - интерьер из эфиромасличных культур.



Сообщение 2.

Профилактика и лечение герпеса.

Герпес – это самая распространенная инфекция в мире вирусов. На основании отличий биологических свойств, особенностей строения белков, ДНК, путей передачи вируса, вирус герпеса подразделяют на типы.

Антитела к вирусу одного типа, если даже они имеются у человека, от вируса другого типа его не защищают.

Особенно тяжелое течение заболеваний отмечается после первичного заражения герпесом.

Формы герпетической инфекции могут быть латентными (скрытыми), острыми и хроническими, дающими рецидивы. Несмотря на наличие специфических антител, вирус герпеса не устраняется из организма. Почему? Оказывается, вирус герпеса способен реплицироваться в клетках иммунной системы. При этом клетки либо гибнут, либо снижается их функциональная активность.Обсудите меры профилактики против развития герпетической инфекции, зависящей от личной гигиены человека.

Сообщение 3.

Профилактика и лечение СПИДа.

СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита), тяжелая болезнь с летальным исходом. Основной путь заражения – половые контакты, а также гемоконтакты (переливание крови и др.).

При обсуждении проблемы обратим внимание на три аспекта:

1. По данным ООН с каждым годом число умирающих от СПИДа стремительно растет (2002 год – 2,7 млн. человек, 2003 – 3 млн.). В мире уже более 46 млн. инфицированных и ежегодно заражаются еще несколько миллионов только половым путем.

В России, как и во всем мире, эпидемия ВИЧ вышла за пределы «групп риска» на другие слои населения.

Проблема СПИД становится глобальной проблемой человечества.

2. Эффективных препаратов для лечения СПИДа еще не создано, можно лишь замедлить развитие болезни. Стоимость их производства очень высока (только годовая доза «Коктейля» из четырех наиболее эффективных препаратов для одного человека стоит 10 тысяч долларов США).

3. Рассмотрите СПИД как социально-значимое заболевание (угроза распространения, как демографический фактор (смертность населения), как ущерб трудоспособности населения, а, следовательно, развития производства; и другие), какие способы защиты населения зависят от общества в целом и лично от каждого.)
§ 70. Наследственные закономерности

Урок-лекция

Главная польза от математики заключается

в применении ее для объяснения природы.

Дж. Максвелл

Как наследуются признаки? Каковы материальные основы наследственности? Что представляет собой сцепленное наследование? Каковы основные постулаты хромосомной теории наследственности?
?

Доминантный и рецессивный признаки. Скрещивание. Гибриды. Законы Менделя. Аллельные гены. Сцепленное наследование. Группы сцепления. Х


!
ромосомная теория наследственности.


*


Основы генетики. (Биология, 9 кл.), §§ 30-33, 51, 71-72, 10 кл..

Целый ряд заболеваний человека передается по наследству. Чтобы понять механизмы, которые лежат в основе их наследования, необходимо ознакомиться с основными наследственными закономерностями, которые были выяснены генетикой.


Наследование признаков. Впервые закономерности наследования признаков установил Грегор Мендель, который применил метод гибридологического анализа, то есть скрещивание (гибридизацию) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам. У потомков этих организмов, так называемых гибридов, затем изучалось распределение выбранных для анализа признаков. Свои классические опыты по скрещиванию Мендель поставил на горохе. Он выбрал исходные формы, отличающиеся по одному признаку (например, окраска семян – зеленая и желтая). Предварительно он убедился, что избранные признаки стабильны, то есть передаются неизменными в ряду поколений при самоопылении. При скрещивании исходных форм были получены гибриды первого поколения. Окраска их семян всегда была одинаковой – она соответствовала таковой одной из родительских особей. Именно поэтому Мендель ввел понятия доминантного (проявляющегося) и рецессивного (не проявляющегося) признака.

Скрестив гибриды между собой, Мендель обнаружил, что у одной группы гибридов второго поколения также проявляется доминантный признак, а у другой обнаруживается рецессивный признак, не проявлявшийся в первом поколении. Соотношение особей с доминантным и рецессивным признаками оказалось 3:1. На основании результатов своих экспериментов Мендель сформулировал принципы наследования признаков, которые получили название первого и второго закона Менделя. Это закон единообразия гибридов первого поколения и закон расщепления гибридов второго поколения в соотношении 3:1.

Пытаясь объяснить результаты своих экспериментов, Мендель высказал предположение, что наследуемые признаки определяются некими материальными носителями наследственности (наследственными факторами). Они присутствуют в организме попарно, но при образовании гамет в каждую из них попадает только один наследственный фактор из каждой пары. Затем, при слиянии гамет, парное число факторов восстанавливается, причем один из них будет от материнской, а другой – от отцовской особи. Наследственные факторы различаются по «силе» и этим объясняется закон единообразия гибридов первого поколения – более сильный доминантный признак не дает проявиться более слабому, рецессивному. Расщепление гибридов во втором поколении обуславливается сочетанием доминантных и рецессивных факторов в строго определенной комбинации.
Законы Менделя и современная генетика. Легко догадаться, что наследственные факторы Менделя – это гены. Под понятием ген подразумевают функционально неделимую единицу генетического материала (участок молекулы ДНК), которая кодируют определенную информацию, например, признак. Набор генов организма (генотип) и определяет всю совокупность признаков (фенотип) организма. На самом деле за каждый признак в диплоидном организме ответственна пара генов – аллельные гены или аллели. Они расположены в одних и тех же участках гомологичных хромосом и находятся во взаимодействии. Вспомним, что диплоидный набор хромосом формируется в зиготе в результате слияния гаплоидных мужской и женской гамет. Таким образом, из двух гомологичных хромосом диплоидного организма одна происходит от отца, а вторая от матери. Обе аллели одного гена могут обеспечивать одинаковое проявление признака. В таком случае организм будет гомозиготным по данным аллелям. Если же одна аллель (доминантная) подавляет проявление другой (рецессивной), то такой организм по этим аллелям будет гетерозиготным. Доминантную аллель обозначают прописными буквами латинского алфавита (А, В, С и т.д.), а рецессивную – строчными (а, в, с и т.д.). Гомозиготный по аллелям данного гена организм может иметь соотношение аллелей либо АА, либо аа. В первом случае проявление признака будет доминантным, а во втором – рецессивным. Гетерозиготный же организм имеет аллели Аа и, соответственно, доминантное проявление признака. Мендель в своих опытах в качестве родительских особей использовал гомозиготные по доминантным (желтые семена – АА) и рецессивным (зеленые семена – аа) аллелям растения (это доказывается тем, что признаки стабильно передавались в ряду поколений при самооплодотворении). Воспользовавшись буквенной символикой, воспроизведем эти эксперименты:

Р (родители) АА х аа

Гаметы А а

F1 (первое поколение) Аа х Аа

Гаметы А а А а

F2 (второе поколение) АА Аа Аа аа

Гибриды первого поколения будут иметь только желтые семена (доминантный признак А), а во втором поколении этот признак проявится в соотношении 3:1, что и постулируют законы Менделя.

Мендель в своих экспериментах имел дело со случаями полного доминирования – полное подавление доминантной аллелью проявления рецессивной. Однако немало случаев, когда доминирование оказывается неполным, то есть рецессивная аллель в определенной степени проявляется и в гетерозиготном организме. И, наконец, при так называемом кодоминировании, признаки, определяемые обеими аллелями у гетерозиготного организма проявляются в равной степени (например, IV группа крови у человека).



Наследование признаков происходит закономерно – в первом поколении гибридов все особи несут доминантный признак, во втором – соотношение особей с доминантным и рецессивным признаками составляет 3:1. В основе сформулированных законов лежат механизмы распределения генов, кодирующих признаки, в чреде поколений. Каждый ген диплоидного организма представлен двумя аллелями, лежащими в гомологичных хромосомах одной пары.
Хромосомная теория наследственности. В своих экспериментах Мендель не ограничился анализом характера наследования одного признака, он также выявил и закономерности наследования в случае, когда родительские особи отличались уже по двум признакам – цвет и форма семян. Итогом этих экспериментов стало доказательство независимого наследования двух разных признаков – третий закон Менделя.

Базируется этот закон на том, что при мейозе (в ходе образования гамет) обеспечивается независимое расхождение гомологичных хромосом из разных пар. Такая ситуация возможна, если гены, относящиеся к разным аллелям, располагаются в разных парах гомологичных хромосом. В анафазе I мейоза негомологичные хромосомы расходятся независимо, что и обеспечивает равную вероятность формирования гамет с разным сочетанием аллелей. Например, если у особи с генотипом АаВв оба изучаемых гена располагаются в негомологичных хромосомах, то гаметы с сочетанием аллелей АВ, Ав, аВ и ав образуются равновероятно. Если же оба этих гена находятся в гомологичных хромосомах, то в гаметах может быть только такое сочетание аллелей, которое характерно для родительских особей. Например, если в одной гомологичной хромосоме данной пары лежат аллели АВ, а в другой – ав, то и образующиеся гаметы могут нести только два сочетания аллелей – АВ или ав.

Таким образом, если гены находятся в одной и той же паре гомологичных хромосом, то наследование определяемых ими признаков будет происходить совместно, сцеплено. Такие случаи называют сцепленным наследованием. Этот феномен широко распространен и, как будет показано в следующем параграфе, важен для понимания механизма наследования некоторых болезней человека. Изучением сцепленного наследования в начале XX века интенсивно занимались Т.Х. Морган с сотрудниками, что привело их к формулированию хромосомной теории наследственности. Ее основные принципы можно представить следующим образом:


  • гены располагаются в хромосомах, причем разные хромосомы содержат неодинаковое количество генов, но набор генов строго специфичен для каждой хромосомы;

  • гены расположены вдоль хромосомы линейно, один за другим, при этом каждый ген находится в своем, четко определенном месте (локусе);

  • гены, расположенные в одной хромосоме, могут передаваться потомкам совместно (сцеплено), и образуют одну группу сцепления (число таких групп равно гаплоидному числу хромосом).

Следует отметить, что нередко наблюдается нарушение сцепления генов. Это становится возможным благодаря кроссинговеру, который может иметь место в профазе I мейоза. Гомологичные хромосомы в это время тесно смыкаются, перекрещиваются (кроссинговер) и могут при этом обмениваться участками. Так в рассмотренном выше примере два гена находились в одной хромосоме и могли распределяться между гаметами только в сочетании АВ или ав. Однако, вследствие кроссинговера среди обычных гамет, могут появиться и новые – Ав и аВ. Таким образом, возникают новые комбинации генов, что имеет важное значение для эволюции, поскольку лежит в основе комбинативной формы наследственной изменчивости.

Независимое наследование признаков имеет место, если кодирующие их гены лежат в разных хромосомах. Если эти гены располагаются в одной хромосоме, то они наследуются сцеплено. Нарушение групп сцепления возможно в результате кроссинговера.
○ 1. Каковы закономерности наследования признаков в первом и втором поколении гибридов, если родительские особи отличаются по одному признаку?

○ 2. Каковы материальные носители наследственных свойств?

○ 3. С чем связана возможность разных проявлений (доминантное и рецессивное) признака?

○ 4. Какие механизмы определяют сцепленное наследование?

● 5. Почему возможны перекомбинации групп сцепления?

ОБЖ
§ 71. генетика человека

Урок-лекция

Биология – наука о невероятном.

Сент-Дьорди

Что изучает генетика человека? Что такое кариотип и как наследуются признаки, сцепленные с полом? Какие основные методы генетики человека? Что нового дало завершение программы «Геном человека»?


?

Кариотип человека. Наследование, сцепленное с полом. Генеалогический, близнецовый, цитогенетический и биохимический методы. Геном человека. Генная терапия.


!

*

Основы генетики. (Биология, 9 кл.), §§ 30-33, 51, 71-72, 10 кл., § 16


Генетика человека изучает наследственность и изменчивость у человека. Из генетики человека выделяется медицинская генетика, в задачи которой входит исследование развития наследственных болезней, возможности их лечения и профилактики.
КАРИОТИП человека. Как и у всех эукариот, вся ядерная ДНК человека, включая участки (гены), кодирующие признаки, разделена между разными хромосомами. Оформленное состояние хромосомы приобретают только перед делением в профазе митоза или мейоза, причем каждая из них в это время представлена двумя копиями – хроматидами. В метафазе хромосомы выстраиваются в метафазную пластинку, и их структура становится хорошо различимой. Каждая метафазная хромосома состоит из двух хроматид, соединенных в области центромеры, к которой прикрепляются нити веретена деления. Цетромера делит хромосому поперек на две половины – плечи, которые могут быть короткими и длинными.

Число, размер и форма хромосом специфичны для каждого вида. При этом гомологичные хромосомы каждой пары совершенно идентичны друг другу. Совокупность всех признаков хромосомного набора носит название кариотип, который можно рассматривать как «паспорт» вида. Анализ кариотипа позволяет установить видовую принадлежность организма (если его кариотип ранее уже изучался), выявить изменение в числе и строении хромосом, которые могут приводить к наследственным болезням.

У
Рис.1
человека число хромосом в диплоидном наборе всех соматических клеток равно 46. При этом четко выделяются 22 пары гомологичных хромосом, которые одинаковы и у мужчин и у женщин. Их называют аутосомы. Хромосомы, по которым отличаются кариотипы мужчин и женщин, называют половыми. У женщин во всех соматических клетках имеются две одинаковые (гомологичные) крупные, неравноплечие хромосомы, которые обозначают как Х-хромосомы (см. рис. 1А). Кариотип женщин записывают как 44ХХ. У мужчин имеется одна Х-хромосома и одна маленькая палочковидная хромосома – Y-хромосома (см. рис. 1Б). Кариотип мужчин, таким образом, следует записать как 44XY.

Решающую роль в определении пола играет Y-хромосома. В ней содержатся гены, которые определяют развитие мужского пола, и передается она только от отца к сыну. В Х-хромосоме, помимо генов, определяющих пол, присутствуют и другие гены, например, ген, обуславливающий свертываемость крови, гены, определяющие нечувствительность к красному и зеленому цвету (дальтонизм), форму и объем зубов и др. Эти и другие признаки, которые «записаны» в генах, лежащих в половых хромосомах, наследуются по особым закономерностям, явление, обозначаемое как наследование, сцепленное с полом. Его специфика связана с неравнозначным распределением половых хромосом в женском и мужском организме.



м
Рис.2
етоды изучения генетики человека
. Один из традиционных методов генетики человека – это генеалогический метод. Он основан на изучении родословных, в которых отмечается распределение тех или иных наследуемых признаков в разных поколениях людей, связанных кровным родством. При этом можно установить, какой признак наследуется (доминантный или рецессивный), его сцепление с полом, а так же рассчитать вероятность проявления этого признака в чреде поколений.

Близнецовый метод предполагает изучение проявления признаков у разнояйцевых (или неидентичных) и однояйцевых (или идентичных) близнецов. Первые рождаются в результате оплодотворения двух яйцеклеток двумя разными сперматозоидами и ничем не отличаются от братьев и сестер, родившихся от разных беременностей. Однояйцевые близнецы развиваются из одной яйцеклетки, которая после оплодотворения одним сперматозоидом дает начало двум эмбрионам. Иногда идентичные близнецы не разделяются полностью, а рождаются соединенными друг с другом – это так называемые сиамские близнецы. Однояйцевые близнецы обладают одинаковым генотипом, поэтому они так и похожи друг на друга. Различия между ними во многом определяются различиями в образе жизни, т.е. средой. Поэтому изучение однояйцевых близнецов позволяет установить роль наследственности (генотипа) и среды в характере проявления того или иного признака.

Цитогенетические методы основаны на изучении кариотипов и используются для диагностики ряда наследственных заболеваний, раннем определении пола и др. Широко применяются биохимические методы, которые позволяют выявить генетически обусловленные изменения в обмене веществ. Последние успехи в изучении генетики человека связаны с внедрением в нее молекулярно-биологических методов.

Хромосомный набор человека составляют 22 пары аутосом и пара половых хромосом – ХХ (женский пол) и ХУ (мужской пол). В половых хромосомах сосредоточены гены, определяющие пол, но также имеются гены, обуславливающие развитие других признаков. Их наследование происходит неодинаково у мужчин и женщин и обозначается как сцепленное с полом наследование.
Геном человека. В 2001 г. было объявлено о завершении международной программы «Геном человека». Это означает, что была определена последовательность нуклеотидов всей заключенной в хромосомах человека ДНК. Самое поразительное открытие состоит в том, что в геноме человека не так уж и много генов – около 30 тысяч. Белков же у человека в пять раз больше – около 150 тысяч. Чем объясняется подобное несоответствие? Дело в том, что белок это не только цепочка аминокислот, образующаяся при трансляции. Белки часто включают и другие компоненты. Они встраиваются в исходную цепочку аминокислот уже после ее биосинтеза на рибосоме. В результате такой пост-трасляционной модификации исходный белковый продукт может измениться до неузнаваемости.

Кроме того, выяснилось, что с одного гена может синтезироваться несколько различных белков. Это достигается благодаря преобразованиям мРНК перед ее поступлением на рибосому. Гены всех эукариот, в том числе и человека, имеют сложное строение – они складываются из отдельных блоков, одни из которых – экзоны – несут информацию о составе кодируемой данным геном белковой молекулы, другие же – интроны – таковой не несут и отделяют экзоны друг от друга. При транскрипции гена экзоны и интроны считываются вместе как одна большая молекула мРНК. Затем, при помощи специальных ферментов, интроны вырезаются, а экзоны сшиваются «торец в торец». Такая мРНК, состоящая только из экзонов, и поступает на рибосому. Иногда вместе с интронами вырезается один или несколько экзонов. Тогда состав мРНК будет другой, а соответственно, с нее на рибосоме будет синтезирована цепочка аминокислот, отличная от той, которая кодируется полным составом экзонов данного гена.

В геноме человека гены занимают около 5%, а если считать только экзоны (а именно они кодируют в конечном итоге белки!), то и того меньше, примерно 1%. Таким образом, 99% ДНК генома не имеют никакого выражения в белке.

Выяснение в полном объеме закономерностей функционирования генома – задача, над которой интенсивно работают молекулярные биологи. Именно на этом пути лежит решение проблемы лечения многих генетических заболеваний и в том числе разработка методов генной терапии. Это новое направление медицины, которое подразумевает коррекцию генетических дефектов методами генной инженерии. Зная последовательность нуклеотидов в нормально функционирующем гене (результат выполнения программы «Геном человека»), можно установить, с какими нарушениями связано развитие того или иного наследственного заболевания. Затем методами генной инженерии создается «терапевтический» ген, который кодирует белок, корректирующий генетический дефект. Этот ген доставляется к клеткам определенной ткани пациента с наследственным заболеванием, где с него считывается информация в виде мРНК и вырабатывается необходимый организму больного белок.



Гены, кодирующие белки, составляют малую часть генома человека и других эукариот. Большая часть генома представлена многократно повторяющимися последовательностями ДНК, функциональная нагрузка которых пока еще полностью не определена. Генная терапия, в основе которой лежат методы генной инженерии, позволяет корректировать работу дефектных генов.

○ 1. Какие хромосомы и в каком числе входят в состав кариотипа человека?

○ 2. Как определяется пол у человека?

 3. Почему особое внимание в генетике человека уделяется изучению однояйцевых близнецов?

 4. Почему генов, кодирующих белки, в геноме человека меньше, чем производимых в его организме белков?

○ 5. Что представляет собой генная терапия?



ОБЖ

§ 72. наследственные болезни

Урок-семинар

Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему.



Л.Н. Толстой «Анна Каренина»
Какие болезни называются наследственными? В чем специфика наследственных болезней? Какие группы наследственных болезней выделяют, и какие причины ведут к их развитию? Существуют ли способы предупреждения и лечения наследственных болезней?
?

*

Основы генетики. (Биология, 9 кл.), §§ 30-33, 51, 71-72, 10 кл. §§ 16-17.


Цель семинара: Выяснить, с чем связано развитие наследственных заболеваний, какие типы наследственных болезней человека существуют и каковы способы их лечения.

План семинара:

1. Генные болезни и специфика их наследования.

2. Хромосомные болезни и причины их возникновения.

3. Лечение наследственных болезней.



Необходимые источники информации 1. Общая биология. Учебник для 10-11 классов средней школы. Под ред. Д.К. Беляева и А.О. Рувинского. М. Просвещение. 1992 (или более поздние переиздания); 2. Г р и н Н., С т а у т У., Т е й л о р Д. Биология. Т. 3. М. Мир. 1990 (или более поздние переиздания); 3. М а м о н т о в С. Г. Биология. Для поступающих в вузы. М. Высшая школа, 1991(или более поздние переиздания).

Дополнительные источники информации 1. Т и м о л я н о в а Е.К. Медицинская генетика для медсестер и фельдшеров. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003; 2. Б о ч к о в Н.П., А с а н о в А.Ю., Ж у ч е н к о Н.А. Медицинская генетика. М.: Мастерство, 2002; 3. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1986.
Болезней, которые связаны с повреждением генетического материала, к настоящему времени известно около двух тысяч. По данным ВОЗ 5-8% новорожденных страдают наследственной патологией. Причина возникновения всех наследственных заболеваний кроется в неблагоприятных мутациях. Различают заболевания генные и хромосомные.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница