Индивидуальное развитие организмов (онтогенез)

1. Индивидуальное развитие (онтогенез). Жизненные циклы организмов. Развитие личиночное и прямое. Периодизация онтогенеза.

2. Предэмбриональный (предзародышевый) период развития. Стадии гамето­генеза. Изменения в овогенезе, связанные с ранним развитием зароды­ша.

3. Эмбриональный период развития, периодизация.

4. Оплодотворение и образование зиготы. Особенности оплодотворения у млекопитающих и человека.

5. Искусственное оплодотворение яйцеклетки животных и человека, биоло­гические и медицинские аспекты.

6. Общая характеристика дробления. Типы дробления, характерные для разных видов животных. Дробление и формирование бластулы у плацен­тарных млекопитающих.

7. Общая характеристика гаструляции. Особенности гаструляции у амфибий и птиц. Гаструляция у высших (плацентарных) млекопитающих.

8. Общая характеристика гисто- и органогенеза (образование тканей и органов).

9. Провизорные органы высших млекопитающих.

10. Молекулярно-генетические изменения раннего развития (периода зиготы и дробления), роль цитоплазматических факторов яйцеклетки.

11. Пролиферация клеток, рост.

12. Дифференцировка, молекулярно-генетические механизмы дифференцировки.

13. Морфогенез (формообразование), характеристика основных процессов, обуславливающих его.

14. Интеграция в развитии, целостность онтогенеза. Роль гормонов в ко­ординации процессов развития.

15. Роль наследственности и среды в эмбриональном развитии. Критические периоды развития. Нарушение эмбриогенеза. Тератогенные факторы. Влияние алкоголя.

16. Постэмбриональный онтогенез, его периодизация.

17. Дорепродуктивный период, его характеристика. Рост организма как важнейшая характеристика дорепродуктивного периода. Характер роста организма и отдельных его частей.

18. Генетический контроль роста. Роль нервной и эндокринной систем в регуляции процессов роста.

19. Формирование конституционных типов, типы телосложения.

20. Старение как продолжение развития. Програмные теории старения.

21. Старение как накопление ошибок в генетическом материале. Стохасти­ческие теории старения.

22. Процессы, ведущие к старению на генетическом, молекулярном, клеточ­ном, тканевом (органном) и системном уровнях организации.

23. Продолжительность жизни людей, проблемы долголетия.

24. Биологические аспекты смерти. Смерть клиническая и биологическая.

25. Регенерация: определение, сущность, классификация. Физиологическая регенерация, ее биологическая сущность.

26. Репаративная регенерация, ее биологическая сущность и характерные признаки.

27. Регенерация органов и тканей высокоорганизованных животных и чело­века, ее способы и масштабы. Значение регенерации для медицины.

28. Гомеостаз как свойство организмов сохранять постоянство внутренней среды. Понятие: внутренняя среда организма.

29. Генетические, клеточные, системные основы гомеостаза.

30. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении постоянства внут­ренней среды и адаптивных изменений.

31. Проблемы трансплантации органов и тканей.

32. Биоритмы и их значение для человека.

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Биологический вид. Популяционная структура вида. Экологические и генетические характеристики вида и популяции. Процесс видообразования.

1. Политипическая концепция биологического вида. Вид как генетически изолированная система.

Согласно политипической концепции биологический вид имеет критерии:

1. Генетический критерий. Каждый вид характеризуется спецификой генофонда. Генофонд - совокупность генов организмов вида или совокупность генотипов орга­низмов вида. Специфика означает, что в генофонде вида имеется определенный со­став генов и определенная частота генов. Этот критерий включает и кариотип вида. Виды - это генетически изолированные системы, так как обмен генов между разны­ми видами невозможен, поскольку имеет место репродуктивная изоляция, заклю­чающаяся в не скрещиваемости особей данного вида с представителями других ви­дов. Если же происходит межвидовое скрещивание, то потомство, как правило, не­жизнеспособно или бесплодно. Также выделяют генетическую устойчивость в при­родных условиях, приводящую к независимости эволюционной судьбы.

2. Морфологический критерий включает особенности внешнего и внутреннего строения организмов вида.

3. Физиологический критерий рассматривает сходство процессов жизнедеятельно­сти у особей данного вида и, прежде всего сходство в размножении. Биохимический критерий учитывает особенности макромолекул белков у особей вида.

4. Географический критерий определяется ареалом вида.

5. Экологический критерий. Каждый вид занимает в природе определенную эколо­гическую нишу, то есть свое место в цепях питания в структуре биогеоценоза.

Вид - совокупность особей представляющих целостную систему, имеющую гене­тические, морфологические, физиологические, биохимические, географические и экологические критерии, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потом­ство.

2. Популяционная структура вида. Популяция: экологические и генетические характеристики.

Наименьшей единицей вида является популяция. Популяция – это совокупность особей одного вида длительно населяющая определенную часть ареала вида, относитель­но изолированная от подобных групп и способная к эволюции.

Экологически популяции характеризуется:

■ ареалом (занимаемой территорией)

■ природными условиями

■ численностью особей

■ возрастным и половым составом

■ степенью подвижности особей.

Численность особей в популяции зависит от следующих факторов:

- деятельности человека

- экологической обстановки

- возраста, при котором достигается половая зрелость

- интенсивности размножения

- продолжительности жизни особей

Генетически популяция характеризуется генофондом популяции (аллелофондом). Он представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции. Генофонд популяции отличается:

1. генетическим разнообразием особей (мутации и комбинации)

2. генетическим единством (благодаря панмиксии источником генов для геноти­пов последующих поколений является весь генофонд популяции).

1. Механизмы формирования и факторы временной динамики генофонда популяции. Правило Харди-Вайнберга.

■ из поколения в поколение частота генов и генотипов в популяции не изменяется,

если на популяцию не действуют мутации, миграции, естественный отбор, то есть сумма частот генов одного аллеля в данной популяции есть величина по­стоянная (p+q- 1 или 100%).

■ сумма частот генотипов по одному аллелю в данной популяции есть величина

постоянная, а распределение их соответствует коэффициентам бинома Ньютона второй степени (р + 2pq+ q= 1 или 100%).

Допустим, в популяции присутствуют гены: “А” с частотой “р”, и “а” с частотой “q”.

Тогда: ♂ (p+q)х ♀ (p+q)= (p+q)²=р² + 2pq+ q²= 1 = 100%

Исходя из этого, можно рассчитать:

Р – частоту доминантных гомозигот в популяции (АА).

2pq – частоту гетерозигот в популяции (Аа).

q ² – частоту рецессивных гомозигот в популяции (аа). p+q=1

Условие проявления закона Харди-Вайнберга:

- Популяция должна быть достаточно большой.

- Должно быть свободное скрещивание особей.

- Должна быть равная плодовитость гомозигот и гетерозигот.

- Не должны действовать мутации, миграции и естественный отбор.

Популяции, которые отвечают этим условиям, называются идеальными или мен-

делевскими. В природе эти популяции не встречаются.

2. Популяция – элементарная единица эволюции. Изменение генофонда по­пуляции как первичное эволюционное явление.

Процесс видообразования начинается с изменения генофонда популяции, то есть с изменения частоты генов. Генофонд популяции изменяется под действием элемен­тарных эволюционных факторов: мутационного процесса, популяционных волн, изоляции и

естественного отбора.

а) мутационный процесс и генетическая комбинаторика

Изменения наследственного материала половых клеток в виде генных, хромо­сомных и геномных мутаций происходит постоянно. Особое место принадлежит генным мутациям. Они приводят к возникновению серий аллелей и, таким образом, к разнообразию содержания биологической информации. За счет мутантных аллелей формируется резерв наследственной изменчивости. Это создает условия для варьи­рования аллельного состава генотипов организмов в последующих поколениях пу­тем комбинативной изменчивости. Благодаря мутационному процессу поддержива­ется высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Совокупность аллелей, возникающих в результате мутаций, составляет исходный эле­ментарный эволюционный материал.

Вредные мутации возникают чаще, а полезные реже. Тем не менее, абсолютное количество полезных мутаций в пересчете на поколение или период существования вида может быть большим. Например, предположим, что за поколение в гено­фонде вида произойдет 10⁶ мутаций. Допустим, что одна полезная мутация прихо­дится на 1 млн. вредных мутаций. Тогда среди 10⁶ мутаций за одно поколение 10⁴ будет полезной.

Мутационный процесс, играя роль элементарного эволюционного фактора, про­исходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов. Генофонды популяций ис­пытывают непрерывное давление мутационного процесса. Это обеспечивает накоп­ление мутаций, несмотря на высокую вероятность потери в ряду поколений единич­ной мутации.

б) популяционные волны

Популяционные волны – колебания численности особей в природных популяци­ях.

При подъеме популяционной волны численность особей увеличивается, при этом усиливается миграция особей из одной популяции в другую. Две популяции могут сливаться в одну, в результате возникает популяция с новым генофондом.

При спаде популяционной волны численность особей уменьшается, при этом од­ни гены и генотипы исчезают полностью, другие остаются независимо от их биоло­гической ценности. При новом нарастании численности они повысят свою концен­трацию, что также изменит генофонд популяции.

в) изоляция

Изоляция – это ограничение свободы скрещивания (панмиксии) между популяция­ми одного вида.

Снижая уровень панмиксии, изоляция приводит к увеличению доли близкородст­венных скрещиваний, а это увеличивает гомозиготизацию популяции. Изоляция яв­ляется необходимым условием сохранения, закрепления и распространения в попу­ляциях генотипов повышенной жизнеспособности.

Изоляция бывает: географическая и биологическая

географическая изоляция связана с особенностями территории или с радиусами индивидуальной активности организмов.

Биологическая изоляция бывает:

■ морфологической

■ физиологической (особенности процессов жизнедеятельности),

■ генетической (несовместимость гамет).

Значение изоляции: она закрепляет все то, что возникает под действием мутаци­онного процесса.

г) естественный отбор.

это сложный биологический процесс исключения из размножения генотипов с малой приспособительной ценностью, и сохранения благоприятных генных комби­наций разного масштаба. Таким образом, естественный отбор преобразует картину генотипической изменчивости, складывающуюся первоначально под действием случайных факторов, в биологически целесообразном направлении.

Движущий отбор (направленный), способствующий выживанию и размножению особей происходит при сдвиге значения признака в сторону его усиления или ослаб­ления.

Стабилизирующий отбор способствует выживанию и размножению особей со средним значением признака.

Разрывающий отбор (дизруптивный) способствует выживанию и размножению особей с разными фенотипами, с равной приспособленностью, в разных условиях среды.

3. Взаимодействие элементарных эволюционных факторов и их роль в соз­дании и закреплении изменений генетического состава популяций.

Мутационный процесс и генетическая комбинаторика обеспечивают высокий уровень наследственного разнообразия природных популяций. Популяционные вол­ны также способствуют увеличению генетического разнообразия.

Изоляция закрепляет все то, что возникает под действием мутационного процес­са, а естественный отбор исключает из размножения генотипы с малой приспособи­тельной ценностью, и сохраняет благоприятные генные комбинации разного мас­штаба.

4. Генетико-автоматические процессы в популяции (дрейф генов).

Дрейф генов это изменение частоты аллелей в популяции из-за случайных при­чин, не обусловленных действием естественного отбора. Значение дрейфа генов: он приводит к изменению частоты аллелей в генофонде популяции. Аллели могут уда­ляться или закрепляться в генофонде, независимо от того, имеют они адаптивную ценность или нет. Он существенно влияет на генофонд малочисленных популяций.

5. Генетический полиморфизм. Адаптивный и балансированный полиморфизм.

Популяции состоят из сходных по фенотипу особей, но генотипы у них разные. Генетический полиморфизм - это существование в популяции более двух генетиче­ски разных форм. Причины полиморфизма: мутации и комбинативная изменчи­вость. Устанавливается генетический полиморфизм под действием естественного отбора. Генетический полиморфизм бывает Адаптационным и балансированным.

- адаптационный полиморфизм возникает, когда естественный отбор действует на 2 или больше генетически разные формы в разных условиях среды, которые периодически возникают. То есть отбор благоприятствует разным генотипам. Так, в популяциях двухточечных божьих коровок Adalia bipuncata при уходе на зимовку преобладают черные жуки, а весной - красные. Это происходит потому, что красные формы лучше переносят холод, а черные интенсивнее размножаются в летний период.

- балансированный полиморфизм возникает, если естественный отбор больше благоприятствует гетерозиготам, чем гомозиготам. Явление селективного пре­имущества гетерозигот называют сверхдоминантностью.

Значение генетического полиморфизма: он увеличивает резерв наследственной из­менчивости и обеспечивает лучшую приспосабливаемость к условиям среды. Он да­ет возможность популяции изменяться.

6. Генетический груз и его биологическая сущность.

Генетический груз популяции:

■ сегрегационный груз (это все рецессивные гомозиготы со сниженной

жизне­способностью)

■ мутационный груз (это все вредные мутации).

7. Адаптивный характер эволюционного процесса.

В ходе эволюционного процесса происходит выживание наиболее приспособлен­ных к условиям среды видов организмов. При этом если механизмы адаптации не позволяют организмам приспособиться к условиям среды, то они погибают, не ос­тавляя потомства.

8. Видообразование (микроэволюция). Пути видообразования.

Микроэволюция это процесс видообразования. Он происходит на уровне популя­ции, поэтому популяция - наименьшая единица эволюции. Начинается видообразо­вание с изменения генофонда популяции, т.е. с изменения частоты генов в популя­ции. Видообразование может быть постепенным и мгновенным.

Постепенное видообразование связано с постепенным расхождением популяции и превращением её в новый вид. К нему относятся:

■ географическое видообразование, связанное с географической изоляцией популя­ций и превращением их в новые географические виды с не перекрывающимися ареалами. Иначе - аллопатрическое видообразование.

■ экологическое видообразование, связанное с экологической изоляцией, приводя­щей к образованию новых экологических видов с перекрывающимися ареалами.

Мгновенное (симпатрическое) видообразование. Связано с хромосомными мута­циями, которые приносят изменения, благоприятные в данных условиях среды. Этот путь относительно быстрый и дает виды по морфофизиологическим показателям, близкие к исходному виду.

1. Популяционная структура человечества. Демографические и генетичес­кие характеристики популяции людей. Демы, изоляты.

Популяция – это группа людей, которые занимают определенную территорию и свободно вступают в брак. Например, жители одного города, района, острова.

Барьеры, изолирующие популяцию людей отличаются от барьеров природных популяций и носят преимущественно тот или иной социальный характер.

Демографическая характеристика определяется:

· занимаемой территорией

· численностью людей

· возрастом

· уровнем рождаемости и смертности

· экономикой
Генетическая характеристика определяется генофондом. Генофонд – это все гены всех людей из этой популяции, все генотипы.

Генофонд характеризуется

· набором генов

· частотой встречаемости генов

· генетическим полиморфизмом (разнообразием).

Причиной генетического разнообразия являются мутации и комбинативная изменчивость. Устанавливается генетическое разнообразие под действием естественного отбора.

Частоту встречаемости генов в популяции людей можно рассчитать по закону Харди-Вайнберга.

В зависимости от количества людей малочисленные популяции делятся на:

Демы. Они включают 1500 - 4000 человек. Они характеризуются:

· низким приростом населения - 20% -

· высокой частотой внутригрупповых браков - 80% - 90%

· низким притоком людей из других популяций - 1%-2%.

Изоляты. Они включают до 1500 человек и характеризуются:

· низким приростом населения - 25%

· высокой частотой внутригрупповых браков - более 90%

· низким притоком людей из других популяций - менее 1%.

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 922; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!