 |
Пищеварительные ферменты и их действие
|
|
|
|
В зависимости от характера пищи строение пищеварительной систему животных имеет определенные особенности. Растительная пища по своему химическому составу более далека от химического состава тела животного, поэтому требует более тщательной
Обработки, чем пища животная. У растительноядных животных значительна длина кишечника, причем сильного развития достигает толстая кишка, которая у некоторых животных (например, у лошади) образует добавочные слепые отростки, где происходит дополнительное переваривание пищи (брожение за счет деятельностисимбиотической микрофлоры). У некоторых травоядных желудок имеет несколько камер (например, коровы имеют четырехкамерный желудок). У плотоядных животных длина кишечника намного короче, толстая кишка развита слабее, желудок всегда однокамерный. Полифаги занимают по строению пищеварительного тракта как бы промежуточное положение между растительноядными и плотоядными. К их числу относится человек.
Пищеварительная система человека состоит из следующих отделов:
Ротовая полость
Глотка
Пищевод
Желудок
Тонкий кишечник
Толстый кишечник
С пищеварительным трактом протоками связаны большие пищеварительные железы: слюнные, печень и поджелудочная железа. Длина пищеварительного тракта человека составляет 8 - 10 метров.
№64.Генетика—- наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности наследственности, установленные выдающимся чешским ученым Грегором Менделем (1822—1884) при скрещивании различных сортов гороха.
Наследственность — это неотъемлемое свойство всех живых существ сохранять и передавать в ряду поколений характерные для вида или популяции особенности строения, функционирования и развития. Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма.
|
|
|
Изменчивость — способность организмов в процессе онтогенеза приобретать новые признаки и терять старые. Таким образом, наследственность, будучи консервативной, обеспечивает сохранение признаков и свойств организмов на протяжении многих поколений, а изменчивость обусловливает формирование новых признаков в результате изменения генетической информации или условий внешней среды. Задачи генетики вытекают из установленных общих закономерностей наследственности и изменчивости. К этим задачам относятся исследования: 1) механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним; 2) механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды; 3) типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ; 4) взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.
Генетика является также основой для решения ряда важнейших практических задач. К ним относятся: 1) выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора; 2) управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов; 3) искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов; 4) разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных; 5) разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.
|
|
|
При изучении наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живой материи (молекулярный, клеточный,организменный, популяционный) в генетике используют разнообразные методы современной биологии: гибридологический, цитогенетический, биохимический, генеалогический, близнецовый, мутационный и др. Однако среди множества методов изучения закономерностей наследственности центральное место принадлежит гибридологическому методу. Суть его заключается в гибридизации (скрещивании) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства. Этот метод позволяет анализировать закономерности наследования и изменчивости отдельных признаков и свойств организма при половом размножении, а также изменчивость генов и их комбинирование.
Основные законы наследуемости были описаны более века назад чешским монахом Грегором Менделем (1822-1884), преподававшим физику и естественную историю в средней школе г. Брюнна (г. Брно).
Мендель занимался селекционированием гороха, и именно гороху, научной удаче и строгости опытов Менделя мы обязаны открытием основных законов наследуемости: закона единообразия гибридов первого поколения, закона расщепления и закона независимого комбинирования.
Мендель экспериментировал с 22 разновидностями гороха, отличавшимися друг от друга по 7 признакам (цвет, текстура семян). Свою работу Мендель вел восемь лет, изучил 10 000 растений гороха. Все формы гороха, которые он исследовал, были представителями чистых линий; результаты скрещивания таких растений между собой всегда были одинаковы. Результаты работы Мендель привел в статье 1865 г., которая стала краеугольным камнем генетики. Трудно сказать, что заслуживает большего восхищения в нем и его работе – строгость проведения экспериментов, четкость изложения результатов, совершенное знание экспериментального материала или знание работ его предшественников.
|
|
|
Коллеги и современники Менделя не смогли оценить важности сделанных им выводов. По свидетельству А.Е. Гайсиновича, до конца XIX в. ее цитировали всего пять раз, и только один ученый – русский ботаник И.О. Шмальгаузен – оценил всю важность этой работы. Однако в начале XX столетия законы, открытые им, были переоткрыты практически одновременно и независимо друг от друга учеными К. Корренсом, Э. Чермаком и К. де Фризом. Значимость этих открытий сразу стала очевидна научному сообществу начала 1900-х годов; их признание было связано с определенными успехами цитологии и формированием гипотезы ядерной наследственности.
| №66Роль наследственности и среды в развитии некоторых физических и психических признаков детей и подростков. |
| Основные закономерности наследования признаков. Наследственность человека изучена в настоящее время в значительно меньшей степени, чем механизмы наследования признаков у растительных и животных организмов. Тем не менее уже сегодня получены интересные данные о наследственной обусловленности многих физических признаков человека. Современный уровень генетической науки позволяет также утверждать, что все основные закономерности наследования признаков и законы наследственности, выявленные в экспериментах с растениями и животными, являются справедливыми и для человека. Например, если молодой человек, у которого в обеих гомологичных хромосомах содержатся гены, обеспечивающие карий цвет глаз (гомозиготный по карему цвету), женится на голубоглазой девушке, у которой в хромосомах также содержатся только гены, обеспечивающие голубой цвет глаз, то их потомство будет наследовать цвет глаз по законам, открытым основателем генетики Г. Менделем еще в 60-е годы прошлого столетия в его опытах с растительными гибридами гороха. Наследование пола у человека и большинства животных также происходит по общим закономерностям и связано с распределением хромосом, имеющих Х- и К-образ-ную форму (половые хромосомы). В хромосомном наборе женского организма содержится две Х-хромосомы, а в мужском — одна хромосома X и одна У-хромосома (см. рис. 7). Число подобных примеров может быть бесконечно большим, и нет сомнения, что «генный портрет» человека (генотип) определяет в значительной степени многие его внешние свойства (фенотип). Ниже перечислены некоторые наследственные признаки человека, определяемые доминантными и рецессивными генами (по К- Вилли, 1974). Проявление генного влияния может осуществляться на различных этапах онтогенеза, но большинство фенотипи-ческих признаков определяется еще до рождения. Наконец, и само проявление генов не бывает фатальным, а зависит от факторов внешней среды. Например, тяжелое наследственное заболевание фенилкетонурия не развивается, если ребенок, содержащий в генотипе гены, вызывающие это заболевание, сразу же после рождения начинает получать определенную диету. Таким образом, генетика располагает убедительными фактами, доказывающими существование как строго обусловленных наследственностью^ признаков (например, уппы крови, гемофилия, цвет волос и глаз, черты лица и многие другие), так и признаков, определяемых в большой степени внешней средой (например, рост и масса человека, сила и ловкость его мышц, склонность к заболеваниям и др.). Следует отметить, что между генами и признаками не существует прямой связи: развитие одного признака может зависеть от влияния множества генов, а один ген может оказывать влияние на развитие многих признаков. Эта картина еще более усложняется постоянной коррекцией со стороны внешней среды. Следовательно, наел едет вен н ость _и с реaj^кaKjfcактотж^ развития всегда тесно взаимосвязаны. Нельзя представить себе развитие ребенка без корригирующих влияний среды, так же как оно невозможно без генетически предопределенной программы развития, представляющей синтез исторического опыта всех предшествующих поколений. Рассмотрим роль наследственности и среды в развитии некоторых физических признаков человека в процессе его пренатального и постнатального развития. Пренатальное развитие. Формирование органов и функциональных систем ребенка в процессе эмбриогенеза находится под контролем генотипа, но факторы внешней среды играют не последнюю роль. Для зародыша первичной средой является материнский организм. Здесь в специальном органе — матке — зародыш относительно хорошо защищен от многих вредных воздействий и получает через плаценту все необходимое ему для существования. Тем не менее, особенно на начальных этапах развития, многие факторы, влияющие на материнский организм, сказываются и на развитии зародыша (наиболее значительными являются: ионизирующее излучение, заболевания, перенесенные женщиной во время беременности, и многие химические вещества: алкоголь, никотин, антибиотики, гормональные препараты и др.). Следует отметить, что в пренатальном периоде человека есть критические периоды, когда развивающийся организм особо чувствителен к действию внешних факторов. Выделяют два таких периода. Первый включает начало пренатального развития, его первые три недели. В это время происходит закладка всех важнейших органов, и неблагоприятные воздействия в этот период чаще приводят к гибели зародыша. В течение второго критического периода (с 4-й по 7-ю неделю) происходит дальнейшее развитие всех органов, и вредные внешние воздействия в этот период могут привести к рождению ребенка с различными физическими дефектами (рис. 9). Важным является тот факт, что одинаковые физические врожденные дефекты могут быть связаны и с повреждением генетических структур, и с действием неблагоприятных внешних факторов в процессе эмбриогенеза. Это хорошее свидетельство того, что среда и наследственность в равной степени ответственны за нормальное развитие ребенка. Итак, к моменту рождения все органы человека и его физиологические системы, в том числе и нервная система, оказываются в общих чертах сформированными. Естественно, возникает вопрос: являются ли наследственно предопределенными те свойства нервной системы, которые лежат в основе психической деятельности человека, в основе его разума? Существуют ли готовые морфологические «заготовки сознания» так же, как они существуют для низшей нервной деятельности, связанной с регуляцией жизненных процессов нашего тела. Чтобы ответить на эти вопросы, остановимся на следующем, постнатальном этапе развития человека. Постнатальное развитие ребенка. Прежде всего рассмотрим основные методы, позволяющие изучать удельное значение среды и наследственности в постнатальном развитии детей и подростков. Проведение подобных экспериментов на растениях является простым и состоит в выделении двух групп организмов, идентичных по генотипу, и помещении этих групп в различные условия существования. Например, одну группу растений (контрольную) выращивают в обычных условиях, другую (экспериментальную) — в затемненном помещении. В результате подобных опытов можно сделать вывод, что образование зеленого хлорофилла растений зависит не только от наследственности, но и от факторов внешней среды (света), так как растения, выросшие в темноте, не будут содержать этот пигмент. Проведение аналогичных опытов на людях невозможно как с морально-этической стороны, так и с биологической. В мире нет двух людей с одинаковыми генотипами. Но... есть и исключения из правила. Это идентичные, или гомозиготные, близнецы (ИБ), имеющие не только поразительное внешнее сходство, но и почти одинаковые генные «портреты». Рождение идентичных и неидентичных близнецов (НБ) явление нередкое, в среднем из 100 беременностей одна завершается рождением более чем одного ребенка. Близнецы — превосходнейший «материал», подаренный ученым самой природой, поэтому и сам метод называют близнецовым. В чем его сущность? Допустим, нужно установить, какой фактор несет большую ответственность за физическое развитие и рост ребенка: наследственность или среда? Для этого выделяют близнецовые пары, проводят их морфологическое обследование и изучают образ жизни (обычно близнецы, особенно идентичные, имеют сходные интересы и близкие условия воспитания). На основании проведенных исследований устанавливают коэффициент сходства (конкордантность) между близнецами и делают заключение о роли наследственности или среды в развитии тех или иных качеств. Результаты подобных исследований идентичных и неидентичных близнецов по частоте встречаемости среди них некоторых заболеваний представлены в табл. К сожалению, педагоги проводят пока слабую работу по выявлению одаренных детей, что часто связано с недооценкой детской физиологической и психической индивидуальности, с незнанием элементарной биологии ребенка. Слабую работу по выявлению детской одаренности можно также объяснить еще низким уровнем исследований в этой области и отсутствием точных научных критериев, по которым педагогу нетрудно было бы обнаружить наследственные наклонности ребенка. Существует лишь тесная связь между одаренностью и высоким уровнем возбудимости нервной системы, признаком чего часто является резкая неуравновешенность (психопатичность) ребенка. К таким детям педагог должен относиться особо внимательно. Это необходимо прежде всего с гигиенической стороны, так как неверные действия педагога могут привести к развитию крайних черт характера в патологические. Необходимо это также и для своевременного выявления наследственных задатков и их оптимального развития. Важно помнить, что видимое отсутствие склонностей к учению, внешняя лен-ность и недисциплинированность еще не являются достаточными доказательствами отсутствия способностей. Из истории известно немало доказательств справедливости этого заключения. Создатель теории относительности А. Эйнштейн в детстве не проявлял открытых способностей и только в 9 лет смог пойти в подготовительную школу. Плохо учились в школе А. Гумбольдт (1769—1859) и Л. Пастер (1822—1895), выдающийся английский физик И. Ньютон слыл в школе лентяем и неспособным учеником. Можно полагать, что умелое обращение с ними родителей и педагогов создало в конце концов все необходимые условия для развития талантов. Тем более что важнейшим качеством гениальности является трудолюбие. Великий американский изобретатель Т. Эдисон писал: «Гений—это один процент вдохновения, а на девяносто девять процентов потение». Тот, кто не научится «потеть», никогда не сможет достичь больших успехов в любом виде человеческой деятельности, несмотря на самые выдающиеся наследственные задатки. Кто, как не педагог, должен в первую очередь воспитывать у ребенка трудолюбие — этот важнейший фактор прогрессивного развития личности, главнейшее условие формирования любых способностей. Таким образом, наследственность лишь дает «сырой материал», а среда осуществляет его основную «переработку». Человек, родившийся даже с самыми благоприятными задатками, но живущий в среде, препятствующей развитию его способностей, останется посредственностью, так что основная ответственность за развитие интеллектуальных возможностей ребенка ложится на воспитателей. Тем не менее роль среды не следует абсолютизировать, нельзя забывать, что «материал», поставляемый наследственностью, не всегда бывает качественным и даже самый талантливый скульптор не сможет из песка изваять скульптуру, точно так же, как глыба мрамора сама по себе не станет произведением искусства. №67 - №68. Аутосомно-доминантное наследование — тип наследования, при котором одного мутантного аллеля, локализованного в аутосоме, достаточно, чтобы болезнь (или признак) могла быть выражена. Аутосомно-рецессивное наследование — тип наследования признака или болезни, при котором мутантный аллель, локализованный в аутосоме, должен быть унаследован от обоих родителей. |
№69. Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах,- называется наследованием, ограниченным полом.
|
|
|
|
|
|
Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие (в том числе человек), большинство насекомых и пресмыкающихся.
№70Голандрический тип наследования.Голандрическое наследование (holandricinheritance) — наследование признака, контролируемого геном, локализованным в негомологичной части Y-хромосомы. Голандрический ген (holandricgene) — ген, сцепленный с мужской половой Y-хромосомой. Признаки, определяемые Г.г, передаются только по мужской линии — от отца к сыну.
№71 При Х-сцепленном типе наследования мутантный ген расположен в X-хромосоме. Если при этом мутация обладает доминантным эффектом, то больными могут быть как мужчины, так и женщины. Однако от больного отца заболевание с вероятностью 100% передается только девочкам, но не мальчикам, получающим от отца Y-хромосому (рис. 5). Вероятность передачи доминантной Х-сцепленной мутации от больной матери детям составляет 50%. Болезнь с равной вероятностью может быть унаследована как дочерью, так и сыном.
К доминантному, сцепленному с Х-хромосомой, типу наследования относится известная детским врачам патология витамин Д-резистентный рахит (синонимы: гипофосфатемия, семейная-Х-сцепленная гипофосфатемия, фосфатдиабет). Диагноз этого тяжелейшего рахита, который не проходит под воздействием больших доз витамина Д, подтверждается наличием подобного заболевания у части родственников как мужского, так и женского пола.
Гораздо чаще Х-сцепленные заболевания наследуются по рецессивному типу. Отличительным свойством заболеваний с рецессивным Х-сцепленным типом наследования является то, что в семье болеют мужчины, а мутантный аллель они наследуют от своей, практически здоровой матери, гетерозиготной по мутантному аллелю. При составлении родословной у таких матерей нередко наблюдаются больные братья или дяди. Больные мужчины могут передавать свое заболевание только через поколение и только внукам (но не внучкам) через свою здоровую, но гетерозиготную дочь.
|
|
|
