Материал: таблица 2

• Рысь-кобра

• Слон-яблоневая плодорожка

• Осока – эвкалипт

• Подберёзовик – жук навозник

Сердце представителей какого класса животных изображено на рисунке: земноводных

Сердце представителей какого класса животных изображено на рисунке: рыб

Сердце представителей какого класса животных изображено на рисунке: рептилий

Сердце представителей какого класса животных изображено на рисунке: млекопитающих

Каковы возможности генеалогического метода? Позволяет определить типы наследования анализируемого признака, позволяет прогнозировать...

Какие особенности распределения особей в родословной характеризуют аутосомно-доминантный тип наследования? Передача признака из поколения в поколение без пропуска поколений , оба пола наследуют признак в одинаковой степени

Задачи генеалогического метода изучения наследственности человека: определение пенетрантности аллеля, определение типа наследования признака, установление сцепленного характера наследования

1. Вероятность фенотипического проявления признака при наличии соответствующего гена: пенетрантность.

4. Установите соответствие между методом изучения генетики человека и его значением:

Популяционно-статистический – изучение частот генов и генотипов в попул

Цитогенетический – геномные и хромосомные

Генеалогический – тип наследования признака

Биохимический – заболевания связанные с нарушением обмена вв

Близнецовый – вклад наследственности и среды в формирование

5. Изменение числа хромосом в диплоидном наборе не кратное гаплоидному анеуплоидия

6. Мутация, произошедшая в результате появления двух точек разрыва хромосомы при этом образовавшийся фрагмент встраивается на прежнее место после поворота на 180: инверсия

7. Полимерному типу наследования подчиняются признаки: цвет кожи, рост

16. Изменения в экспрессии генов, не связанные с нарушением структуры ген материала: эпигенетическая

25. геномная мутация, связанная с наличием только одной из двух гомологичных хромосом называется: моносомия

26. Конкордантность, близкая к 100% у монозиготных близнецов и низкая у дизиготных свидетельствует: о наследственной природе признака

27. Конкордантность, относительно небольшая у монозиготных близнецов и высокая у дизиготных свидетельствует: о ненаследственной природе признака

Сверхдоминирование: в) АА ˂ Аа ˃ аа

Число аллелей: б) от 2 до нескольких десятков

Ионизирующее излучение

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ. ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.

1. Температура окружающей среды

ПРЕДЕЛЫ ОБИТАНИЯ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ: ОТ - 200°С ДО + 100 ° С. Наибольший диапазон имеют самые низкоорганизованные существа микроорганизмы, в частности, бактерии (около 90°С и даже 250 ° С), тогда как самые устойчивые насекомые погибают, если температура окружающей среды превышает 50° С. При анализе взаимосвязей между организмами и температурой окружающей среды все ОРГАНИЗМЫ ДЕЛЯТ НА ДВА ТИПА: ГОМОЙОТЕРМНЫХ И ПОЙКИЛОТЕРМНЫХ.  

2. Влажность.

3. Соленость

Водный обмен теснейшим образом связан с солевым. Он приобретает особое значение для водных организмов (гидробионтов). Для всех водных организмов характерно наличие проницаемых для воды покровов тела, поэтому различие в концентрации растворенных в воде солей и солей, определяющих осмотическое давление в клетках организма, создает осмотический ток. Он направлен в сторону большего давления. У большинства морских организмов внутриклеточная концентрация солей близка к таковой в морской воде. Любые изменения внешней концентрации приводят к пассивному изменению осмотического тока. Внутриклеточное осмотическое давление меняется соответственно изменению концентрации солей в водной среде. Такие организмы называют пойкилоосмотическими. К ним относятся все низшие растения (в том числе сине-зеленые водоросли - цианобактерии), большинство морских беспозвоночных животных. гомойоосмотические способны активно регулировать осмотическое давление и поддерживать его на определенном уровне независимо от изменений концентрации солей в воде, поэтому их называют также осморегуляторами. К ним относятся высшие раки, моллюски, водные насекомые. Осмотическое давление внутри клеток не зависит от химической природы растворенных в цитоплазме солей. Оно обусловлено общим количеством растворенных частиц (ионов). У осморегуляторов активная ионная регуляция обеспечивает относительное постоянство нутренней среды, а также способность избирательно извлекать из воды отдельные ионы и накапливать их в клетках своего организма.

4. Реакция среды (рН)

5. Газовый состав среды обитания

Гомеостаз обеспечивается постоянством параметров внутренней среды организмов; содержание кислорода и углекислого газа в различных тканях и органах поддерживается на относительно постоянном уровне. Карбонатная система жидкостей организма служит хорошим буфером, обеспечивающим гомеостаз 

6. СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ

СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ - ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ С РАЗЛИЧНЫМИ ДЛИНАМИ ВОЛН ОТ 0,05 ДО 3000 НМ (1 НМ = 1×10-9 М) И БОЛЕЕ. Этот ПОТОК можно разделить на НЕСКОЛЬКО ОБЛАСТЕЙ, различающихся физическими свойствами и экологическим значением для различных групп организмов. •< 150 нм - зона ионизирующей радиации, •150 - 400 (390) нм - ультрафиолетовая (УФ) радиация, •400 (390) - 800 (760) нм - видимый свет (границы диапазона различаются для разных организмов), •800 (760) - 1000 нм - инфракрасная (ИК) радиация, 1000 нм - зона т.н. дальней ИК-радиации – мощного фактора теплового режима среды.

РАДИОБИОЛОГИЯ -  наука, исследующая ответные реакции биологических объектов и систем

на действие ионизирующих излучений

РЕНТГЕН, ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД - Нобелевская премия по физике, катодные лучи (Х-лучи) вызывают флуоресценцию экрана, покрытого цианоплатинитом бария. первый рентгеновский снимок кисти своей руки январь 1896 г. «Новый род лучей»

БЕККЕРЕЛЬ АНТУАН АНРИ - Нобелевская премия по физике; самопроизвольное испускание невидимых глазу проникающих излучений (α-,β- и γ-излучений), исходящих от солей урана С 1900 г: «радиоактивные лучи частично состоят из электронов» (их открыл в 1897 году Дж. Томсон

МАРИЯ СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ, КЮРИ ПЬЕР - Нобелевская премия по физике, 1903 г. совместно с Анри Беккерелем.  Торий испускает «лучи Беккереля» 1898 открыли еще два новых радиоактивных элемента - полоний и радий. Испускание лучей Беккереля – «радиоактивность». Ирен и Фредерик Жолио Кюри обнаружили при проведении ядерной реакции образование нового, не встречающегося в природе радионуклида - фосфора 30Р. искусственная радиоактивность. Нобелевская премию по химии 1935 г.

ИВАН РОМАНОВИЧ ТАРХАНОВ (ТАРХАНИШВИЛИ) (1846-1908) -провел первые исследования на лягушках и насекомых, облученных лучами Рентгена, и пришел к выводу, что «Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций»

Герман Меллер,1927 - рентгеновские лучи вызывают повышенную частоту появления мутантных потомков у дрозофил, родителей которых подвергали облучению

ЕФИМ СЕМЕНОВИЧ ЛОНДОН (1868-1939) в 1896 г. начал многолетние широкие исследования по рентгено-радиологии и экспериментальной «Радий в биологии и медицине» (1911) — 1 в мире монография по радиобиологии

В 1918 г. в Петербурге был открыт первый в стране радиобиологический Гос. институт рентгенологии и радиологии, организатором стал рентгенолог М.И. Неменов.

НУКЛИД- атомное ядро, характеризующееся,

1) некоторым нуклонным составом (количеством протонов и нейтронов) и,

2) определенным энергетическим состоянием.

Ядра, имеющие одинаковый нуклонный состав, но разные энергетические состояния - ядерные изомеры

Ядра, сохраняющие нуклонный состав и энергетическое состояние в течение неограниченно долгого времени, называются стабильными; в противном случае речь идет о радиоактивных нуклидах, о радионуклидах

РАДИОАКТИВНОСТЬ – свойство некоторых радионуклидов изменять со временем свой нуклонный состав и (или) энергетическое состояние с образованием новых нуклидов (стабильных или опять -таки радиоактивных) и испусканием ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ с большей или меньшей ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. Эти излучения и называются в обиходе радиацией.

Основные единицы измерения радиоактивности

1. (В СИСТЕМЕ «СИ »): Беккерель (Бк) - единица активности нуклида в радиоактивном источнике. 1Бк соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида.

килобеккерель (1 кБк = 103 Бк);  

мегабеккерель (1 МБк = 106 Бк);

гигабеккерель (1ГБк = 109 Бк).

Грей (Гр) - единица поглощенной дозы, т.е. количество энергии поглощенной единицей массы. 1Гр = 1Дж/1кг. Зиверт (Зв) - единица эквивалентной дозы, т.е. поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткань организма.

2. ВНЕСИСТЕМНЫЕ ЕДИНИЦЫ: Кюри (Ки) - соответствует радиоактивности одного грамма радия. 1Ки = 3,7 ×1010Бк. Рад (рад) - единица поглощенной дозы облучения. 1 рад = 0,01 Гр. Бэр (бэр) - единица эквивалентной дозы облучения. 1 Бэр = 0,01 Зв. Иногда используют Рентген (Р); 1 Р = 1рад.

Ионизирующие излучения - лишь такие, энергия которых способна вызвать ионизацию.

Например, электромагнитное излучение в диапазоне радиоволн или видимого света ионизирующим излучением не является. ТИПЫ ЯДЕРНЫХ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ:

Альфа (a)-излучение. - испускание ядерных частиц, каждая из которых состоит из 2 протонов и 2 нейтронов (ядро гелия). Оно возникает при распаде атомных ядер тяжелей свинца (например, урана, тория, радия, плутония), а также во многих ядерных реакциях. Поступление альфа-излучателя внутрь организма может вызвать биологические поражения его клеток, т.к. альфа-частица несет большое количество энергии и ее ионизирующая способность очень велика.

Бета (b)-излучение. - испускание электронов и позитронов, движущихся с очень высокими скоростями. Оно возникает в основном в результате радиоактивного распада. Ионизирующая способность существенно ниже, чем у a-излучения. Однако бета-частицы опасны при попадании и на поверхность тела, и внутрь организма.

Гамма (g)-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии и обладает наибольшей проникающей способностью. Соответственно, защита от внешнего гамма-излучения представляет наибольшие проблемы

Проникающая способность излучения определяет состав и толщину эффективно поглощающего его материала.

a-излучение - наименее проникающее. Оно эффективно поглощается слоем воздуха толщиной несколько сантиметров, слоем воды толщиной около 0,1 мм или, например, листом бумаги.  

b-излучение обладает существенно большей проникающей способностью; чтобы его задержать, нужен, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров, а пробег b-частиц в биологической ткани достигает нескольких сантиметров.

Для g-излучения все эти преграды почти прозрачны. Чтобы его задержать, нужен очень толстый (десятки сантиметров и даже метры) слой вещества, при этом обладающего как можно большим атомным номером (например, свинца).

Альфа -излучение поглощается листом бумаги. Пробег α -частицы в воздухе 11см., в мягких тканях человека несколько микрон

Бета -излучение поглощается верхней одеждой. β - частицы имеют разную энергию, поэтому пробег их в веществе не одинаков. В воздухе от нескольких метров до сантиметра.

Гамма -излучение ослабляется стенами домов, металлическими конструкциями. γ - излучение обладает большой проникающей способностью, изменяющейся в широких пределах.

Ионизирующая способность излучения в порядке убывания.

Максимальная способность ионизации вещества. Α

Средняя способность ионизации вещества. Β

Минимальная способность ионизации вещества. γ

НАБЛЮДАЕТСЯ ПРОСТАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ: чем выше ионизирующая способность излучения, тем ниже способность проникающая. При взаимодействии этих излучений с веществом основная часть энергии расходуется именно на ионизацию

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ:

*прямое действие, -молекула испытывает изменения непосредственно от излучения при прохождении через нее фотона или заряженной частицы, -поражающее действие связано с актом возбуждения и ионизации атомов и макромолекул; -

*непрямое или косвенное, -молекула получает энергию, приводящую к ее изменениям, вызванные продуктами радиолиза воды или растворенных веществ, а не энергией излучения поглощенной самими молекулами

ДВА ТИПА БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗАЦИИ НА ЖИВЫЕ КЛЕТКИ:

1 - прямое «пулеобразное » действие (главным образом на ДНК),

2 - косвенное действие путем образования свободных радикалов (главным образом на фосфолипиды мембран клеток ) Выделяют два типа повреждений.

Прямое повреждение - выбитые электроны разрушают молекулярные связи непосредственно в структуре, где они были выбиты.

Косвенное повреждение - ущерб наносят реакционные частицы, которые образовались в дали от данной структуры, но приблизились к ней в результате блужданий.

ТЕОРИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ(Тимофеев-Ресовский)

ТЕОРИЯ МИШЕНИ

В биологических объектах имеются особо чувствительные объёмы — «мишени», поражение которых приводит к поражению всего объекта

1. При применяемых в радиобиологии дозах облучения вероятность попадания частицы или фотона в редкую, но жизненно важную внутриклеточную «мишень» невелика.

2. Однако в результате редких попаданий в такую «мишень» даже небольшие дозы ионизирующих излучений могут вызвать гибель клетки или мутации отдельных генов, частота которых будет возрастать с дозой облучения

ТИМОФЕЕВ-РЕСОВСКИЙ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - ВНЕС ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ВКЛАД В НЕСКОЛЬКО ОБЛАСТЕЙ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ: разработал основные понятия и общие принципы феногенетики, установил неравномерность возникновения прямых и обратных мутаций и разработал на этом примере количественные закономерности естественного мутационного процесса. Принял участие в создании основ современной радиационной генетики и количественной биофизики ионизирующих излучений, сформулировал совместно с физиками "теорию мишени" и "принцип попаданий". Установил влияние дозы излучения на интенсивность искусственного мутационного процесса, обнаружил явление радиостимуляции малыми дозами и осуществил биофизический анализ мутационного процесса.

Работы по экспериментальной радиационной биогеоценологии: по выявлению закономерностей распределения и накопления радиоактивных изотопов в почве, в водоемах, в растения и животных. цикл исследований по биологическим основам очистки вод, загрязненных радиоактивными шлаками, а также по проблемам радиостимуляции растений.

ИИ - излучение высокой энергии электромагнитной или корпускулярной природы, при взаимодействии которого с веществом образуются пары противоположно заряженных ионов и свободные радикалы (Барабой Г.А., 1991)

СТАДИИ ПЕРВИЧНОГО ЭТАПА ДЕЙСТВИЯ ИИ НА ОРГАНИЗМ

1. физическая стадия, Время: 10(-15)-10(-13) с, происходит поглощение энергии излучения и взаимодействие ее с веществом.

2. физико - химическая стадия, Время: 10(-13)-10(-10) с возникают первичные свободные радикалы.

3. химическая стадия, Время: 10(-6)-10(-3) с происходит взаимодействие ионов и радикалов, появляются вторичные свободные радикалы и перекиси, а также осуществляется взаимодействие всех этих продуктов с веществами и структурами клетки организма.

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ – частицы с неспаренными электронами на внешних атомных или молекулярных орбиталях

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Липидные и фенольные радиотоксины.  

Липидные радиотоксины - продукты интенсификации процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ )

Фенольные радиотоксины - продукты окисления хининовых соединений Эти биохимически активные молекулы действуют в первую очередь на ДНК, но также действуют на митохондрии – нарушение окислительного фосфорилирования, усиление гликолиза, снижение рН в клетке – увеличение проницаемости лизосомных мембран, выход лизосомных ферментов и аутолиз клетки. Повреждение ядра в интерфазу - возможна репарация ДНК до начала митоза. Повреждение ядра в период митоза - нарушение митоза. Митотическая и интерфазная гибель клеток. 

интенсификация СРО может быть следствием

недостаточность антиоксидантной системы

•гиперпродукция свободных радикалов

«окислительный стресс » - универсальный механизм клеточных повреждений и общее патогенетическое звено в механизме воздействия на организм факторов среды

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫЕ ПАТОЛОГИИ

Лучевая болезнь

Болезни, вызванные загрязнением окружающей среды (токсикозы, асбестоз)

Преждевременное старение

Глазные болезни (катаракта и т.д.)

Нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и т.д.)

Заболевания воспалительного генеза (ревматоидный артрит и т.д.

Бронхолегочные заболевания (пневмония)

Различные виды злокачественных опухолей

Диабет

Заболевания сердечнососудистой системы (атеросклероз, ишемия и инфаркт миокарда, гипертония, инсульт)

В результате ионизации молекул воды образуются свободные радикалы Н и ОН В присутствии кислорода образуется также СР гидроперекиси ( Н О 2 ) и перекись водорода ( Н 2 О 2 ).

ЭТАПЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

10-12-10-9 с - Поглощение энергии излучения Ионизация и возбуждение молекул Первичные радио -химические реакции (поражения - первичное взаимодействие и радиохимические реакции)

секунды – часы -  Нарушение структур, обеспечиваю -щих функцию и наследственность клеток; изменение функций и морфологии клеток, их гибель (поражения – поражение клеток)

минуты – месяцы - Нарушение функций органов и систем; морфологические изменения в органах и системах (поражения - поражение организма)

годы -  Отдаленные соматические эффекты (сокращение жизни, развитие опухолей, гибель организма )

Неопред. долгое время - Генетические последствия облучения (наследственные заболевания ) (Поражения – поражение популяции)

Радиочувствительность - это степень выносливости различных организмов, а также клеток и тканей к действию ИИ. Радиочувствительность характеризуется полулетальной поглощенной дозой, вызывающей гибель 50% организмов (ЛД50)

Радиационные эффекты облучения человека

Соматические эффекты (лучевая болезнь, локальные лучевые поражения, лейкозы, опухоли разных органов)

Генетические эффекты  (генные мутации, хромосомные

абберации)

ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ

1. ОСТРАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ: в зависимости от поглощенной дозы:

1) Церебральная форма (свыше 80 грэй смерть на 1-3 сут после облучения)

2) Токсемическая форма (20-80 грэй, смерть на 4-7 сут после облучения).

3) Кишечная форма (10-20 грэй, смерть на 16-18 сут в результате интоксикации продуктами кишечного содержимого).

4) Костно-мозговая (типичная) форма - 1-10 грэй, летальность 50%

2. ХРОНИЧЕСКАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ. при длительном действии радиации в относительно малых, но превышающих ПДД дозах

Варианты течения:

1) В результате длительного общего облучения

2) В результате длительного неравномерного поступления радионуклидов

Латентный период для некоторых заболеваний после разового облучения в Хиросиме и Нагасаки (Edwards,1998)

Лейкемия(рак крови) – через 5 лет

Рак щитовидной железы – через 10 лет

Рак груди легких и груди – через 20 лет

Рак желудка, кожи, прямой кишки – через 30 лет

Биологические эффекты человека при общем облучении

ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ:

Естественные источники:

1. Наружного облучения:

а) космическое облучение - 300 мкзиверт в год на уровне моря

б) земная радиация - 300-600 мкзиверт в год2.

Внутреннего облучения: радиоактивный газ радон - продукт распада U238, Т232.

Искусственные источники:

1. Использующиеся медициной - 20% от естественного фона радиоактивного облучения

2. Ядерные взрывы - 0,8% от естественного фона (в настоящее время).

3. Атомная энергетика - работа АЭС без аварий: 0,04 - 0,05% от естественного фона

4. Профессиональное облучение: работники атомной промышленности медперсонал (R-кабинеты ) экипажи самолетов шахтеры персонал курортов с радоновыми ваннами

5. Бытовые источники: телевизоры, часы со светящимися цифрами (циферблат )

«ГОРМЕЗИС» - инверсионная биологическая реакция организма на малые дозы какого-либо воздействия, противоположная той, которая развивается на более высокие дозы.

Инверсия- диаметрально противоположное действие больших и малых дозировок вещества.

Радиационный гормезис- понятие положительного стимулирующего влияния малых доз ИИ. 0,1-1,5 Гр

Термин «гормезис» введен С. Зонтманом и Д. Эрлихом в 1943 г. для обозначения стимуляции какой либо системы организма внешними воздействиями, имеющими силу, недостаточную для проявления вредных факторов

Понятие “радиационный гормезис” было введено в биологию в 80- годы и, как в гомеопатии, постулировало, что если большие дозы радиации оказывают неблагоприятные эффекты на живые организмы - угнетают деление клеток, рост и развитие, о малые дозы стимулируют физиологические процессы.

Гормезис как вариант ответа на определенные дозы воздействия основывается на широко известном биологическом законе Арндта – Шульца, согласно которому •слабые раздражители возбуждают,

•средние – стимулируют,

•сильные – тормозят,

•максимальные – парализуют жизнедеятельность организма

ПРИРОДНЫЙ РАДИОАКТИВНЫЙ ФОН НЕОБХОДИМ ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ БИОТЫ (Кузин А.М. , 1991)

Радоновые воды – минеральные воды различного состава, содержащие радиоактивный газ – радон.

радиоактивное излучение – природный фактор, •радиоактивные вещества всегда были, есть и будут в составе организмов,

•планета Земля содержит в своём составе десятки радиоактивных элементов,

•которые поэтому имеются и в организме всех жителей Земли

ГОМЕОСТАЗ

Гомеостаз — подвижное равновесное состояние какой- либо системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам.

• Гомеостаз - это способность организма поддерживать основные параметры жизнедеятельности на оптимальном уровне.

ПРИМЕРЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ГОМЕОСТАЗА:

•Изоволемия-постоянство объема крови и др.внеклеточных жидкостей