biologiya ekzamen


ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ
1. Форми життя: клітинна та неклітинна.
Неклітинні форми органічного світу.
До неклітинних належать віруси, які утворюють группу Віра (Vira). Віруси проявляють життєдіяльність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Дуже малі розміри дозволяють їм легко проходити крізь будь-які фільтри, у тому числі каолінові, з найдрібнішими порами, тому спочатку їх називали фільтрівними вірусами. Існування вірусів було доведено в 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським. Зрілі частинки вірусів - віріони, або віроспори, складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріал - нуклеїнова кислота. Одні віруси містять дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), інші рибонуклеїнову (РНК).
На стадії віроспори ніяких проявів життя не спостерігається. Тому немає єдиної думки, чи можна віруси на цій стадії вважати живими.
Вірус являє собою діалектичну єдність живого і неживого: поза клітиною це речовина, у клітині це істота, тобто він одночасно і нежива речовина, і жива істота. Віроспора - лише одна із стадій існування вірусу. Описано сотні вірусів, які викликають захворювання у рослин, тварин і людини. До вірусних хвороб людини відносять сказ, віспу, тайговий енцефаліт, грип, епідемічний паротит, кір, СНІД та ін.
Віруси, які пристосувалися до паразитування у клітині бактерій, називаються фагами.
Багато фагів мають пуголовкоподібну форму, складаються з головки і хвоста. Внутрішній вміст фага - це переважно ДНК, а білковий компонент зосереджений в основному у так званій оболонці. Фаги проникаючи у певні види бактерій, розмножуються і викликають розчинення (лізис) бактеріальної клітини.
Походження вірусів не з'ясоване. Одні вважають їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віруси походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися у зв'язку з паразитичним способом життя. Нарешті, існує і третя точка зору: віруси - група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.
Клітинні форми життя.
Основну масу живих істот складають організми, які мають клітинну будову.
Клітинні організми поділяють на дві категорії: ті, що не мають типового ядра доядерні, або про-
каріоти (Procaryota), та ті, які мають ядро - ядерні, або еукаріоти (Eucaryota).
До прокаріотів належать бактерії та синьозелені водорості, до еукаріотів більшість рослин, гриби і тварини. Прокаріоти - доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Генетичний матеріал представлений генофором - ниткою ДНК, яка утворює кільце. Ця нитка не набула ще складної будови, що характерно для хромосом, у ній немає білків-гістонів. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації. У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, розвинена система мембран.
Бактерії та синьозелені водорості об'єднані в підцарство Дроб'янки. Клітина типових дроб'янок вкрита оболонкою із целюлози. Дроб'янки відіграють суттєву роль у кругообігу речовин у природі: синьозелені водорості - як синтетики органічної речовини, бактерії - як мінералізатори її. Багато бактерій мають медичне і ветеринарне значення як збудники хвороб. Еукаріоти - ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матеріал зосереджений переважно у хромосомах, які складаються з ниток ДНК та білкових молекул. Діляться ці клітини мітотично. Є центріолі, мітохондрії, пластиди. Серед еукаріотів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми.
2.Основні властивості життя.
1.Обмін речовин і енергії - здатність утворювати полімерні комплекси,їх наступне перетворення,руйнування. Асиміляція(процеси синтезу,анаболізм-поглинання енергії-пластичний обмін).Дисиміляція(процеси розпаду,катаболізм-виділ.енергії-енергетичний обмін)2.Здатність протистояти наростанню ентропії. У живих системах постійно відбуваються біохімічні реакції, шо супроводжується виділенням тепла. Такі процеси проходять за участю ферментів самовільно і характеризуються зменшенням вільної енергії. Енергетичні процеси в клітині здійснюються впорядковано, а не хаотично. За таких умов не може бути справжньої, сталої рівноваги. Тому клітини як живі організми здатні протистояти зростанню ентропії. Високовпорядковані системи (живі організми) легко руйнуються; якщо на підтримання їх відносної сталості не витрачається енергія, вони набувають невпорядкованості (ентропії).
3.Самооновлення-утворення нових молекул і структур на основі інформації,закладеної в ДНК4.Саморегуляція-здатність підтримувати відносну сталість хім..складу і перебігу фізіологічних проц.- гомеостаз. Саморегуляція відбувається за участі ендокринної, імунної та нервової систем.5.Подразливість-здатність реагувати на певні впливи довкілля6.Самовідтворення-розмноження. Самовідтворення відбувається на всіх рівнях організації живої матерії. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, але і клітини після поділу схожі на своїх попередників.
7.Спадковість-здатність організму передавати свої ознаки,властивості й особливості розвитку від покоління до покоління.8.Мінливість-здатність організмів набувати нових ознак і властивостей.9.Ріст і Розвиток-незворотна закономірна зміна біологічної системи10.Цілісність і Дискретність-біологічна сист.склад.з обмежених у просторі складових(види,особини тканини)
3. Структурні рівні організації життя. Значення уявлень про ці рівні для медицини.
1.)Молекулярно-генетичний. Елементарні структури –послідовності триплетів нуклеотидів мол.ДНК Елементарні явища-відтворення цих колів за принципом матричного синтезу або редуплікації молекули ДНК.Механізм редуплікації зумовлює подвоєння генів.Це дозволяє передавати генетичну інформацію в низці поколінь клітин і забезпечує механізми спадковості. Екологічні проблеми-ріст мутагенних впливів і збільшення части мутацій у генофондах
2.)Клітинний рівень. Елементарні структури-клітини. Елементарні явища-життєві цикли клітин. Клітина перетворює речовини й енергію,що надходить до організму,у форму,придатну для використання організмом,і таким чином забезпечує процеси життєдіяльності.Кожна клітина відносно самостійна функціонуюча одиниця.У складі цілісного організму клітини об’єднуються у тканини і системи органів. Екологічні проблеми: ріст клітинної патології внаслідок забруднення середовища.
3.Організмовий рівень. Елементарні структури-організми і системи органів,з яких вони складаються. Елементарні явища-комплекс фізіологічних процесів,що забезпечують життєдіяльність.На даному півні здійснюється механізм адаптації і формується певна поведінка живих істот у конкретних умовах середовища.Спадкова інформація,закодована в генотипі,реалізується певними фенотипними проявами.Керуюча системи-генотип. Екологічні проблеми-зниження адаптаційних можливостей організмів.
4.Популяційно-видовий рівень Елементарні структури-популяції. Елементарні явища-видоутворення на підставі природного добору. Популяція-основна одиниця еволюції. Найважливіший популяційно-видовий показник еволюції-її генофонд.Чинники,що викликають зміну генофонду: мутації,комбінативна мінливість,популяційні хвилі,ізоляція. Реалізація змін відбувається шляхом природного добору. Екологічні проблеми: погіршення екологічних показників популяції(чисельність,віковий склад).
5.Біосферно-біогеоценотичний. Елементарні структури-біогеоценози. Елементарні явища-взаємозв’язок біогеоценозів у масштабах біосфери.Керуюча підсистеми-генопласт-це сукупність генофондів і генотипів адаптованих одна до одної популяцій в оточуючому їх середовищі.Весь комплекс біогеоценозів утворює живу оболонку Землі - біосферу. Екологічні проблеми-збільшення кількості антропоценозів та їх глобальне поширення,забруднення середовища,руйнування озонового шару Землі. Біологічні рівні організації живої природи взаємно пов’язані між собою за принципом біологічної ієрархії.Система нижчого рівня обов’язково включається до рівня вищого ґатунку. Ідея біологічних рівнів,з одного боку, поділяє живу природу на окремі складові-дискретні одиниці,а з іншого-пояснює її цілісність як системи взаємопов’язаних частин,починаючи від органічних макромолекул і закінчуючи живою оболонкою Землі - біосферою.
4. Клітина як елементарна структурно-функціональна одиниця живого.
Клітина - як одиниця живого, найменша структура, яка виконує функції, які і визначають стан, який має назву - життя. До таких функцій відносяться: поглинання речовин і енергії, використання енергії для побудови складних сполук із більш простих, ріст і розмноження. Деякі організми, наприклад бактерії або амеби, побудовані всього тільки з однієї клітини, інші - із мільярдів клітин. Однак, хоч різні організми дуже сильно відрізняються один від одного і за розмірами, і за способом життя, між їхніми клітинами багато спільного: всі клітини складаються з хімічних речовин одного і того ж типу і ці речовини підлягають в клітинах однаковим перетворенням. У багатоклітинних організмів клітини відрізняються за особливостями будови та виконуваними функціями; утворюють тканини, органи та їхні системи. Отже, багатоклітинний організм функціонує як цілісна система, а клітини є його елементарними структурними складовими частинами. Сучасна цитологія вивчає будову клітин, їх функціонування як елементарних живих систем; досліджує функції окремих клітинних компонентів, процеси відтворення клітин, їх репарацію, пристосування до умов середовища та інші процеси, які дозволяють судити про загальні для всіх клітин властивості і функції. Цитологія розглядає також особливості спеціалізованих клітин, етапи становлення їх особливих функцій і розвиток специфічних клітинних структур. Положення сучасної клітинної теорії: - Клітина- елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів. - Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за будовою,походженням,хімічним складом,основними проявами життєдіяльності. - Кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу. - У багатоклітинних організмів,які розвиваються з однієї клітини-зиготи,спори,тощо,-різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації впродовж індивідуального розвитку особин та утворюють тканини. - Із тканин складаються органи,які тісно пов’язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальній та імунній системам регуляції
5.Клітинні мембрани, принцип конпартментації.
Основними компонентами клітин є біомембрани, цитоплазма і ядро. Організація і функціонування всіх компонентів клітини пов'язані в першу чергу з біологічними мембранами.
Мембрани - високовпорядковані, складні молекулярні системи, відповідальні за основні процеси життєдіяльності клітин. Наприклад, мембрани поділяють вміст клітини на відсіки (компартменти), завдяки чому в клітині одночасно можуть перебігати різні, навіть антагоністичні, процеси; регулюють метаболічні потоки; підтримують різницю концентрацій речовин (іонів, метаболітів) шляхом переміщення; створюють різницю електричних потенціалів; беруть участь у процесах синтезу і каталізу та ін. Крім того,
мембрани є основою для точного розміщення ферментів, а тому зумовлюють впорядкованість обмінних реакцій. Так, в ендоплазматичній сітці відбувається синтез білків, жирних кислот і фосфоліпідів.
У мітохондріях здійснюється цикл Кребса, окисне фосфорилування, окиснювання жирних кислот.
Відповідно до рідинно-мозаїчної моделі будови, клітинні мембрани - це напівпроникний ліпідний бішар із вбудованими в нього білками.
Мембрани різних органел мають неоднаковий ліпідний і білковий склад, що забезпечує їх функції. Кожний різновид мембран містить близько 50 % білків.
Ліпідний бішар являє собою рідину, в котрій окремі молекули ліпідів здатні дифундувати в межах свого моношару, але можуть іноді переміщатися з одного шару в другий. В'язкість і рухливість ліпідного бішару залежить від його складу і температури.
Цитоплазматична мембрана зовні вкриває клітину і є важливою ланкою в системі біомембран, необхідною умовою існування будь-якої клітини. Її поява була однією з умов виникнення життя. До складу цитоплазматичних мембран, крім ліпідів і білків, входять також молекули гліколіпідів і глікопротеїдів із розгалуженими вуглеводними ланцюгами. Ці розгалужені ланцюги на поверхні клітини переплітаються один з одним, створюють ніби каркас із вплетеними в нього молекулами білків (глікокалікс), що складається з полісахаридів, ковалентно зв'язаних із глікопротеїдами і гліколіпідами плазмолеми. Функції глікокаліксу: а) міжклітинне розпізнавання; б) міжклітинна взаємодія; в) пристінкове травлення.
Мембранні ліпіди - амфіпатичні молекули (володіють як гідрофобними, так і полярними властивостями) і у водному середовищі утворюють подвійний шар (бішар). Ці бішари самоорганізуються у закриті компартменти, що здатні відновлюватися при ушкодженнях.
Білки складають понад 50 % від маси мембран, більшість із них має глобулярну структуру.
Мембранні білки розподілені по зовнішньому і внутрішньому бішарах нерівномірно (асиметрично). Для мембран різних органел характерний неоднаковий білковий склад.
Функції біомембран:
1. Захисна: Мембрана обмежує цитоплазму від міжклітинного простору, а більшість
клітинних органоїдів - від цитоплазми. Захищає від проникнення сторонніх речовин, підтримує гомеостаз клітини.
2. Формування гідрофобної зони: Гідрофобна зона є основним бар'єром, що запобігає проникненню більшості речовин. Ряд найважливих метаболічних процесів перебігає тільки в неполярному середовищі.
3. Транспортна: Перенесення речовин через біомембрани. Мембрана забезпечує вибіркове
переміщення молекул і іонів; створює трансмембранну різницю електричного потенціалу. Основні типи перенесення речовин: 1) пасивний (осмос, проста дифузія, полегшена дифузія); 2) активне переміщення
речовин проти градієнта концентрацій; 3) ендо- й екзоцитоз.
4. Компартментація клітини: Система внутрішніх мембран розділяє вміст клітини на відсіки (компартменти), що мають специфічну структуру. У них зосереджені визначені молекули, необхідні для виконання певних функцій. Усі мембранні органели є внутрішньоклітинними компартментами
5. Утворення органел: Мембранні органели забезпечують одночасний перебіг багатьох
різноспрямованих метаболічних процесів
6. Рецепторна: Наявність у мембрані різноманітних рецепторів, що сприймають хімічні сигнали від гормонів, медіаторів та інших біологічно активних речовин, зумовлює здатність змінювати метаболічну активність клітини
7. Утворення міжклітинних контактів: Біомембрани можуть створювати такі види контактів: 1) простий контакт (зближення мембран клітин на відстань 15-20 нм); 2) щільний замикаючий контакт, непроникний для макромолекул та іонів (злиття ділянок плазмолеми сусідніх клітин); 3) десмосоми (ділянки ущільнення між клітинами, що утворюють механічні зв'язки); 4) щілинний контакт; 5) синаптичний контакт (нервові клітини). Контакти важливі для взаємодії клітин і утворення тканин
Компартментація - це просторове розмежування клітини внутрішніми мембранами на відсіки, що дозволяє здійснювати перебіг багатьох біохімічних реакцій (часто протилежно спрямованих) одночасно і незалежно одна від одної. Близько половини загального об'єму еукаріотичних клітин розділені мембранами на компартменти, відомі як клітинні органели. Кожний відсік має у своєму складі специфічні білки, що визначають його унікальні функції. Крім того, цитозоль, ендоплазматичний ретикулум, комплекс Гольджі, ядро, мітохондрія, ендосома, лізосома і пероксисома, - це індивідуальні компартменти, відділені від інших відсіків клітини принаймні однією відбірково проникною мембраною.
6.Організація потоків речовин і енергії в клітинах.
У клітині постійно здійснюється потік речовин і енергії. Суть потоку речовин полягає в безперервному надходженні у клітину органічних і неорганічних сполук і виведенні кінцевих продуктів метаболізму.
Потік енергії - це сукупність реакцій розщеплення органічних речовин з вивільненням енергії хімічних зв'язків, яка акумулюється в макроергічних зв'язках АТФ і використовується в подальшому клітиною.
Енергетичний обмін відбувається в декілька етапів: підготовчий, безкисневий і кисневий.
На підготовчому етапі за допомогою травних ферментів великі органічні молекули розщеплюються на мономери: білки - до амінокислот, жири – до гліцерину та жирних кислот, полісахариди – до моносахаридів, нуклеїнові кислоти - до нуклеотидів. Енергія, яка при цьому вивільняється, розсіюється у вигляді тепла.
Безкисневий (анаеробний) етап енергетичного обміну відбувається у клітинах. На даному етапі молекули глюкози розщеплюються шляхом гліколізу на дві молекули піровиноградної або (особливо у м'язових клітинах) молочної кислоти . Під час гліколізу виділяється близько 200 кДж енергії. Частина її (близько 80 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а решта (приблизно 120 кДж) - розсіюється у вигляді тепла.
Кисневий (аеробний) етап енергетичного обміну можливий лише в аеробних умовах (за наявності кисню), коли органічні сполуки, що утворилися на безкисневому етапі, окиснюються в клітинах до кінцевих продуктів - С02 та Н20. Окиснення сполук пов'язане з відщепленням від них водню, який передається за допомогою особливих біологічно активних речовин-переносників до молекулярного кисню, з утворенням молекули води. Цей процес називають тканинним диханням. Він відбувається в мітохондріях і супроводжується виділенням великої кількості енергії та акумуляцією її в макроергічних зв'язках молекул АТФ (окиснювальне фосфорилування).
Отже, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, яка використовується для синтезу необхідних організму сполук, підтримання певної температури тіла тощо. Таким чином, молекули АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії у клітинах. Хімічна природа макроергічних зв'язків
остаточно ще не з'ясована.
7.Життєвий цикл клітин, його можливі напрямки і періодизація.
У житті клітини розрізняють життєвий цикл і клітинний цикл.
Життєвий цикл значно довший - це період від утворення клітини внаслідок поділу материнської клітини і до наступного поділу або до загибелі клітини. Впродовж життя клітини ростуть, диференціюються, виконують специфічні функції.
Клітинний цикл значно коротший. Це власне процес підготовки до поділу (інтерфаза) і сам поділ (мітоз). Тому цей цикл називають ще мітотичним.
Клітинний цикл складається з інтерфази, мітозу і цитокінезу. Тривалість клітинного циклу в різних організмів різна.
Інтерфаза - це підготовка клітини до поділу, на її частку припадає 90 % всього клітинного циклу.
На цій стадії відбуваються найбільш активні метаболічні процеси. В інтерфазному ядрі проходить підготовка до поділу Інтерфазу поділяють на певні періоди: G1 - період, який передує реплікації ДНК;
S - період реплікації ДНК; G2 - період з моменту закінчення реплікації до початку мітозу. Тривалість кожного періоду можна визначити, скориставшись методом радіоавтографії.
Пресинтетичний період (G1) настає зразу за поділом. Тут відбуваються такі біохімічні процеси: синтез макромолекулярних сполук необхідних для побудови хромосом і ахроматинового апарату (ДНК, РНК, гістонів та інших білків), зростає кількість рибосом і мітохондрій, відбувається накопичення енергетичного матеріалу для здійснення структурних перебудов і складних рухів під час поділу. Клітина інтенсивно росте і може виконувати свою функцію. Набір генетичного матеріалу буде 2n2с.
У синтетичному періоді (S) подвоюється ДНК, кожна хромосома внаслідок реплікації створює собі подібну структуру. Проходить синтез РНК і білків, мітотичного апарату і точне подвоєння центріоль.
Вони розходяться в різні боки, утворюючи два полюси. Набір генетичного матеріалу складає 2n4с.
Далі настає післясинтетичний період (G2) - клітина запасається енергією. Синтезуються білки ахроматинового веретена, йде підготовка до мітозу. Генетичний матеріал складає 2n4с.
Після досягнення клітиною певного стану: накопичення білків, подвоєння кількості ДНК та ін. вона готова до поділу - мітозу.
8. Зміни клітин та їх структур під час мітотичного циклу.
Мітоз - непрямий, або мітотичний поділ є переважаючим типом поділу еукаріотичних соматичних клітин і притаманний всім багатоклітинним організмам. При цьому відбувається точний рівномірний розподіл спадкового матеріалу.
Амітоз переважає у деяких одноклітинних організмів. Це також спосіб поділу соматичних клітин, але на
відміну від мітозу, прямий поділ інтерфазного ядра клітини відбувається шляхом перетяжки простою перетинкою. При амітозі розподіл спадкового матеріалу між дочірніми клітинами може бути рівномірним або нерівномірним.
Мітоз настає після інтерфази і умовно поділяється на такі фази: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза.
Профаза - початкова фаза мітозу. Характеризується тим, що ядро збільшується в розмірах, і з хроматинової сітки, в результаті спіралізації і вкорочення, хромосоми з довгих, тонких, невидимих ниток наприкінці профази стають короткими, товстими і розміщуються у вигляді видимого клубка. Профаза завершується зникненням ядерця, центріолі розходяться до полюсів з утворенням фігури веретена. З білка тубуліну формуються мікротрубочки - нитки веретена. Внаслідок розчинення ядерної мембрани хромосоми розміщуються в цитоплазмі. До центромер прикріплюються нитки веретена з обох полюсів.
Метафаза розпочинається рухом хромосом у напрямку до екватора. Поступово хромосоми (кожна складається з двох хроматид) розміщуються у площині екватора, утворюють так звану метафазну пластинку. У цій фазі можна підрахувати число хромосом у клітині. Набір генетичного матеріалу становить 2n4с.
Метафазну пластинку використовують у цитоенетичних дослідженнях для визначення числа і форми хромосом.
В анафазі сестринські хроматиди відходять одна від одної, розділяється з'єднуюча їх центромерна ділянка. Всі центромери діляться одночасно. Кожна хроматида з окремою центромерою стає дочірньою хромосомою і по нитках веретена починає рухатися до одного з полюсів. Набір генетичного матеріалу складає 2n2с.
Телофаза – заключна стадія мітозу. Зворотна відносно профази. Хромосоми, які досягли полюсів, складаються з однієї нитки, стають тонкими, довгими і невидимими у світловий мікроскоп. Вони зазнають деспіралізації, утворюють сітку інтерфазного ядра. Формується ядерна оболонка, з'являється ядерце. У цей час зникає мітотичний апарат і відбувається цитокінез - розділення цитоплазми з утворенням двох дочірніх клітин. Набір генетичного матеріалу складає 2n2с. Мітоз — найбільш поширений спосіб репродукції клітин тварин, рослин, найпростіших. Це основа росту і вегетативного розмноження всіх еукаріотів - організмів, які мають ядро. Основна його роль полягає у точному відтворенні клітин, забезпеченні рівномірного розподілу хромосом материнської клітини між виникаючими з неї двома дочірніми клітинами і підтриманні сталості числа і форми хромосом у всіх клітинах рослин і тварин.
Амітоз - це поділ, що відбувається без спіралізації хромосом і без утворення веретена поділу. Чи відбувається попередній синтез ДНК перед початком амітозу і як вона розподіляється між дочірніми ядрами - невідомо. Іноді при поділі певних клітин мітоз чергується з амітозом.
9.Ріст клітин,фактори росту.
Розглянемо приклад росту клітин у культурі. Коли на чашку з культуральним середовищем висівають фібробласти, вони прикріплюються до поверхні і починають ділитися. Цей процес продовжується до того часу, поки не утвориться суцільний шар товщиною в одну клітину. В той момент, коли вже не залишиться вільного місця, нормальні клітини перестають ділитися. Це явище отримало назву контактного гальмування.
Багатьом тваринним клітинам для того, щоб вижити і проліферувати, необхідні незначні кількості специфічних факторів росту, причому клітинам різного типу потрібні різні фактори чи їх сполучення. Факторами росту можуть бути білки або невеликі молекули типу пептидів чи стероїдів. Усі відомі на сьогодні поліпептидні фактори росту можуть бути класифіковані як декілька суперсімейств, які об'єднують речовини, близькі за первинною структурою:
1) суперсімейство інсуліноподібних факторів росту (інсулін, проінсулін, релаксин та ін.);
2) суперсімейство епідермальних факторів росту;
3) суперсімейство бомбезину (бомбезин, літорин, нейротензин);
4) суперсімейство факторів росту фібробластів (ФРФ);
5) суперсімейство трансформувальних факторів росту;
6) суперсімейство факторів росту тромбоцитів (ФРТ);
7) цитокіни.
Найчастіше під фактором росту розуміють поліпептиди, які, зв'язуючись із специфічними рецепторами в плазматичній мембрані клітини-мішені, здійснюють певну регуляторну дію.
Пухлинні клітини проявляють ряд властивостей, небезпечних для організму-господаря, такі, як здатність проростати в інші тканини та стимулювати ріст капілярів, що забезпечує проліферуючим пухлинним клітинам добре кровопостачання. Одна з властивостей пухлинних клітин - це аномальна реакція на сигнали, які контролюють поділ нормальних клітин. Пухлинні клітини діляться порівняно безконтрольно, що призводить до загибелі організму.
Іншою фундаментальною особливістю ракових клітин є те, що вони як популяція здатні до поділу необмежено довго. На противагу, майже всі нормальні клітини ссавців гинуть після певної кількості поділів.
10. Життя клітин поза організмом. Клонування клітин.
11. Значення методу культури тканин для біології і медицини.
Досліджуючи властивості нормальних та пухлинних клітин,вчені використовують метод клонування. Декілька десятиліть тому було встановлено,що соматичні клітини еукаріотів можна розмножувати у пробірці,тобто підтримувати у вигляді так званих клітинних культур. Розподіл хромосом при розмноженні клітин культури відбувається мітотичним шляхом. Клітинна лінія утворюється з 1 клітини(і,таким чином є клоном). У лабораторних умовах рослинні і тваринні клітини частіше за все проходять лише обмежену кількість поділів,а потім гинуть.Виняток становлять ракові клітини.Для клітин прокаріотів характерна гаплоїдність, для еукаріотів-диплоїдність.Це обмежує можливості генетичного аналізу,оскільки рецесивні алелі не виявляються у гетерозиготи. Клоном назив. групу генетично ідентичних індивідуумів,отриманих шляхом безстатевого розмноження або один від одного,або від деякого загального предка.Найпростішим прикладом такого клону може бути популяція бактерій,всі клітини якої утворилися внаслідок повторних поділів з однієї батьківської клітини. Всі бактерії у такому клоні успадковують гени цієї батьківської клітини. У зв’язку з експериментами по пересадженню клітинних ядер відкрилася можливість для клонування тварин чи людини. Метод клонування використовують також для ідентифікації генів. Створюють міжвидові гібридні клітини,в яких і визначають розташування генів.
12. Розмноження— універсальна властивість живого. Можливості клонування організмів.
Нестатеве розмноження. Багато видів рослин, тварин (віруси, бактерії, водорості, гриби, найпростіші, губки, кишковопорожнинні та ін.) можуть розмножуватися за допомогою однієї (моноцитогенне) або групи (поліцитогенне) нестатевих клітин.
Форми моноцитогенного розмноження:
1) поділ клітини надвоє;
2) множинний поділ (шизогонія);
3) спороутворення;
4) брунькування.
Форми поліцитогенного розмноження:
1) впорядкований поділ;
2) невпорядкований поділ (фрагментація);
3) поліембріонія;
4) брунькування;
5) утворення бруньок, кореневих бульб, цибулин (у рослин) тощо.
У разі поділу клітини надвоє утворюються дві дочірні клітини, але вдвічі менші за материнську.
Якщо клітина ділиться на велику і маленьку дочірні, то такий поділ називається брунькуванням (наприклад, дріжджі).
При множинному поділі спочатку зазнає багаторазового поділу ядро материнської клітини, яка стає багатоядерною, а вже потім ділиться цитоплазма й утворюється багато одноядерних дочірніх клітин. Така форма нестатевого розмноження властива, наприклад, паразитові крові людини - малярійному плазмодію.
Спороутворення відомо в багатьох еукаріотів (гриби, водорості, мохи, папороті, плауни, хвощі). У рослин і грибів спори утворюються всередині спеціалізованих органів - спорангіїв. Спори рослин і грибів, на відміну від спор бактерій, слугують не тільки для переживання несприятливого
періоду та розповсюдження, але й для розмноження. Спороутворенню у грибів і рослин часто передує статевий процес: із заплідненої яйцеклітини (зиготи), яка ділиться шляхом мейозу, утворюється
спорангій.
Поліцитогенне - це розмноження відокремленими від материнського організму багатоклітинними частинами, або вегетативними органами.
У багатоклітинних водоростей, грибів і лишайників поліцитогенне розмноження може відбуватисьу вигляді фрагментації - за допомогою відокремлення певних ділянок тіла (наприклад, у зелених нитчастих водоростей, цвілевих грибів, лишайників) чи за рахунок спеціалізованих утворів (у лишайників).
У разі невпорядкованого поділу кількість і розміри частин, на які розпадається організм, непостійні. Цей тип поділу поширений серед безхребетних тварин (губки, кишковопорожнинні, плоскі та
кільчасті черви, голкошкірі).
За впорядкованого поділу його площина, кількість і розміри фрагментів (нових організмів) більш-менш сталі (морські зірки, деякі медузи, поліпи кишковопорожнинних тощо).
Іншим поширеним способом поліцитогенного розмноження тварин є брунькування. Внаслідок цього процесу від материнського організму відокремлюються одна чи кілька багатоклітинних "бруньок", з яких згодом розвиваються дочірні особини (поліпи кишковопорожнинних, деякі кільчасті черви). Якщо "бруньки" залишаються зв'язаними з материнським організмом упродовж життя, виникає колонія (наприклад, коралові поліпи).
Поліембріонія - це процес розвитку кількох зародків із однієї заплідненої яйцеклітини. Зокрема, в людини завдяки поліембріонії народжуються монозиготні близнюки.
Статеве розмноження. Статеве розмноження властиве як одноклітинним, так і багатоклітинним рослинам і тваринам. Статевий процес - це поєднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин. Він здійснюється у формі кон’югації чи копуляції.
Кон’югація – це загальна назва кількох форм статевого процесу, відомих у бактерій, водоростей, грибів, деяких найпростіших. Під час кон’югації бактерій за умови тимчасового контакту клітини обмінюються фрагментами своїх молекул ДНК через цитоплазматичний місток. Інфузорії під час кон’югації обмінюються чоловічими, або мігруючими ядрами.
Копуляція – це злиття двох статевих клітин(гамет)
Ізогамія – це коли зливаються дві однакові за будовою статеві гамети.
Частіше трапляється злиття чоловічої та жіночої гамет, які відрізняються за формою, розмірами та особливостями будови (анізогамія).
13. Гаметогенез. Особливості сперматогенезу та овогенезу.
Гаметогенез-процес формування статевих клітин. Сперматогенез.Сім'яник складається з безлічі канальців.На поперечному перерізі крізь каналець можна спостерігати кілька шарів клітин. Це послідовні стадії розвитку сперматозоонів. Зов.шар(зона розмноження) утвор. сперматогоніями-клітинами кулястої форми з великим ядром і значною к-стю цитоплазми.У період ембріонального розвитку і після дозрівання сперматогонії діляться шляхом мітозу,внаслідок чого збільш. к-сть клітин і розміри сім’яника. Після настання статевої зрілості частина сперматогоній продовжує ділитись мітотично й утвор. клітини,частина з яких переміщується у наступну зону- зону росту,яка розташована ближче до просвіту канальця.Тут відбув. значне збільшення розмірів клітин внаслідок підвищення к-сті цитоплазми.На ці стадії їх називають первинними сперматоцитами. Третя зона-зона дозрівання.Відбуваються 2 поділи,які швидко проходять один за одним,у результаті зазнає перебудови хромосомний апарат.З кожного первинного сперматоцита (мейоз)спочатку утворюються 2 вторинних сперматоцити,а потім 4 сперматиди,які мають овальну форму і менші розміри.Сперматиди переміщуюься ближче до просвіту канальця, де з них форм. сперматозоони. Овогенез. Фази овогенезу подібні до фаз сперматогенезу.У цьому процесі також є період розмноження,коли інтенсивно діляться оогонії - дрібні клітини з великим ядром і незначною кількістю цитоплазми. У ссавців і людини цей період закінчується ще до народження. Сформовані первинні овоцити зберігаються без змін тривалий час(місяці і роки). З настанням статевої зрілості окремі овоцити періодично вступають у період росту, клітини збільшуються,в них нагромаджуються жовток,жир,пігменти.У цитоплазмі клітини,в її органелах і мембранах відбуваються складні морфологічні і біохімічні перетворення. Потім настає період дозрівання,коли здійснюються 2 послідовних поділи з перебудовою хромосомного апарату(мейоз).Крім того,ці поділи супроводжуються нерівномірним розподілом цитоплазми між дочірніми клітинами. При поділі первинного овоцита утворюється 1 велика клітина – вторинний овоцит,яка вбирає майже всю цитоплазму, і маленька клітина – первинний полоцит. При другому поділі дозрівання розподіл цитоплазми знову відбувається нерівномірно.Утворюється великий вторинний овоцит і вторинний полоцит. У цей час первинний полоцит також може поділитися на 2 клітини.Таким чином, із 1 первинного овоцита утворюється 1 вторинний овоцит і 3 полоцити(редукційні тільця). Потім із вторинного овоцита формується яйцеклітина,а полоцити розсмоктуються або зберігаються на поверхні яйця,але не беруть участі у подальшому розвитку.
14. . Мейоз. Характерні особливості і відмінності від мітозу.
Мейоз складається з двох швидких у часі послідовних поділів клітин: першого і другого, причому подвоєння ДНК відбувається тільки перед першим поділом. Один з них називається редукційним,
або першим мейотичним поділом, при якому число хромосом зменшується у два рази; інший - екваційний (рівний), або другий редукційний поділ, який нагадує мітотичний поділ.
У кожному поділі мейозу розрізняють профазу, метафазу, анафазу і телофазу.
Профаза І. На відміну від мітозу, де кожна окрема хромосома поводить себе незалежно від інших і не впливає на їх поведінку, в профазі І мейозу гомологічні хромосоми об'єднуються, формують парні
утворення. Це тривала і складна фаза, вона характеризується певними послідовними стадіями залежно від стану хромосом.
Лептонема, або стадія тонких ниток. Хромосоми стають помітними у вигляді тонких ниток, кількість їх диплоїдна.
Зигонема - гомологічні хромосоми зближуються попарно, утворюють біваленти. Число їх вдвоє менше, ніж вихідна кількість хромосом. Взаємне притягування хромосом отримало назву кон'югація або синапсис. Кон'югація відбувається дуже точно, хромосоми з'єднуються кінцями або по всій довжині. Причому зближуються кожен хромомер і кожна ділянка однієї гомологічної нитки з відповідним хромомером і ділянкою іншої гомологічної нитки.
Пахінема, або стадія товстих ниток. Процес кон'югації гомологічних хромосом повністю завершується.
Диплонема, або стадія подвійних ниток. Хромосоми, які утворили біваленти, розпочинають поступово відштовхуватися одна від одної, залишаючись з'єднаними між собою в окремих ділянках (хіазмах).
Кожна хромосома складається з двох хроматид, а кожний бівалент утворює тетраду. Переплетені одна навколо одної хромосоми (біваленти) поступово розкручуються і зменшується число хіазм.
Діакінез - заключна стадія профази І. У діакінезі біваленти різко вкорочені, потовщені дочірні хроматиди кожної хромосоми мало помітні. Хіазми поступово зміщаються на кінці хромосом.
Метафаза І. Число бівалентів удвічі менше від диплоїдного набору хромосом. Біваленти значно коротші, ніж хромосоми в метафазі соматичного мітозу, і розміщаються в екваторіальній площині. Центромери хромосом з'єднуються з нитками фігури веретена. У цю фазу мейозу можна підрахувати кількість хромосом.
Анафаза І. До протилежних полюсів веретена розходяться гомологічні хромосоми. Кожна з них складається із двох дочірніх хроматид, з'єднаних своїми центромерами. У цьому полягає істотна віддмінність від анафази мітозу.
Телофаза І. Розпочинається, коли анафазні хромосоми досягли полюсів клітини, на кожному з них знаходиться гаплоїдне число хромосом. Характеризується появою ядерної мембрани і відновленням структур ядра. Утворюються дві дочірні клітини.
Інтерфаза між І і II поділом мейозу буває дуже короткою. На відміну від звичайної інтерфази тут відсутня репродукція хромосом. Мейоз II відбувається за типом звичайного мітозу.
Профаза II. Ця стадія нетривала, хромосоми добре помітні.
Метафаза II. Чітко визначена подвійна структура хромосом і значний ступінь їх спіралізації.
Анафаза II. Відбувається розходження подвоєних центромер, внаслідок чого дочірні хроматиди рухаються до різних полюсів.
Телофаза II. Завершується утворенням чотирьох клітин з гаплоїдним набором хромосом.
15. Статеві клітини людини, цитогенетична характеристика та якісні відмінності від соматичних клітин.
Гамети-статеві клітини-яйцеклітини і сперматозоїди,які забезпечують передачу спадкової інформації від батьків до нащадків.Це високо диференційовані клітини.Ядра як чоловічих,так і жіночих гамет містять однакову спадкову інформацію,яка необхідна для розвитку організму. Яйцеклітини нерухомі,кулястої або дещо видовженої форми.Вони містять всі типові клітинні органели,але за будовою відрізняються від інших клітин,оскільки пристосовані для реалізації розвитку цілого організму.Значно більші,ніж соматичні клітини.Внутрішньоклітинна структура цитоплазми специфічна для кожного виду тварин,чим забезпечуються видові(а часто й індивідуальні) особливості розвитку.Містяться речовини,необхідні для розвитку зародка – жовток.Вкриті оболонками,які виконують захисну функцію,забезпечують необхідний тип обміну речовин,у плацентарних ссавців служать для сполучення зародка із стінкою матки. Сперматозоїди мають здатність рухатися,що певною мірою забезпечує можливість зустрічі гамет.Має головку,шийку і хвіст.На передньому кінці головки розташована акросома,яка складається з видозміненого комплексу Гольджі.Основну масу голівки займає ядро.У шийці знаходиться центріоля й утворена мітохондріями спіральна нитка. У них мала кількість цитоплазми(оскільки основна функція цих клітин-транспортування спадкового матеріалу до яйцеклітини).Цитоплазма голівки має рідинно-кристалічний стан.Цим досягається стійкість сперматозоїдів до несприятливих умов зовнішнього середовища. Статеві клітини відрізняються від соматичних:1.У статевих-гаплоїдний набір хромосом,у соматичних-диплоїдний2.У статевих клітинах ядерно-цитоплазматичнне відношення різне: у сперматозоїдів воно високе, у яйцеклітинах-низьке3.форма і розміри статевих клітин інша,ніж у соматичних.4.статеві клітини відрізняються низьким рівнем обмінних процесів.5.для яйцеклітин характерна цитоплазматична сегрегація(закономірний перерозподіл цитоплазми після запліднення).
16.Запліднення.Партеногенез
Запліднення-злиття 2 гамет: чоловічої і жіночої.У результаті утворюється запліднена яйцеклітина-зигота,яка дає початок розвитку нового покоління організмів. Існує 2 способи запліднення – зовнішнє і внутрішнє.Майже всі водні хребетні тварини відкладають ікру(яйцеклітини) і сперму у воду,де і відбувається запліднення.Виняток складають водні ссавці,живородні риби і деякі земноводні,яким властиве внутрішнє запліднення. У наземних тварин запліднення відбувається в статевій системі самки,і зародок розвивається або в середині її тіла,або в яйцях,вкритих шкарлупою.Зародок розвивається поза тілом самки,яйцеклітина містить запаси поживних речовин,які забезпечують розвиток зародка.Процес запліднення в людини.Запліднення може настати відразу після завершення яйцеклітиною стадії дозрівання. У цей період вона вкрита шаром фолікулярних клітин,містить гаплоїдний набір. Під час запліднення здійснюються 2 важливі процеси : активація яйця,тобто збудження до розвитку ,та синкаріогамія-утворення диплоїдного ядра зиготи внаслідок злиття гаплоїдних ядер статевих клітин,які несуть генетичну інформацію 2 батьківських організмів. Проникнення сперматозоїда відбувається завдяки акросомній реакції. Розташована на передньому кінці сперматозоїда акросомна ділянка оточена мембраною.При контакті з яйцем оболонка акросоми руйнується,із неї викидається акросомна нитка,виділяються ферменти: один розчиняє оболонку яйцеклітини,інший розчиняє фолікулрні клітини що оточують яйцеклітину.Акросомна нитка проникає крізь розчинну зону яйцевих оболонок і зливається з мембраною яйцеклітини. У цьому місці з цитоплазми яйцеклітини утворюється сприймаючий горбик. Він захоплює ядро,центріолі і мітохондрії сперматозоїда і втягує їх всередину яйця. Проникнення сперматозоїда в яйцеклітину змінює її обмін речовин,підвищується проникність клітинної мембрани,посилюється поглинання з навколишнього середовища фосфору і калію,виділяється кальцій,збільшується обмін вуглеводів,активується синтез білка.В’язкість цитоплазми збільшується у 6-8 разів. Кульмінаційним моментом є злиття ядер.Ядро сперматозоїда(чоловічий пронуклеос) у цитоплазмі яйця набрякає і досягає розмірів ядра яйцеклітини(жіночого пронуклеоса).Одночасно чоловічий пронуклеос повертається на 1800 і центросомою вперед рухається до жіночого пронуклеоса,який теж зміщується його назустріч. Після зустрічі ядра зливаються,відновлюється диплоїдний набір,яйце починає дробитися.Суть:1.відновлюється диплоїдний набір хромосом2.забезпечує безперервність матеріального зв’язку між поколіннями організмів3.утворюються нові ознаки,в результаті поєднання спадкових особливостей 2 організмів4.вибірковість запліднення забезпечує збереження виду як цілого. Партеногенез-особлива форма статевого розмноження,тобто розвиток організму з незапліднених яйцевих клітин. Природний партеногенез характерний для окремих рослин,червів,комах,ракоподібних.У деяких тварин будь-яке яйце здатне розвиватися без запліднення-факультативний партеногенез.Він зустрічається у бджіл,мурашок,у яких із запліднених-самки,із незапліднених-самці. Обов’язковий партеногенез-скельна ящірка.У багатьох видів має циклічний характер.У попелиць у літній період існують лише самки,які розмножуються партеногенетично,а восени-розмнож. із заплідн. Штучний партеногенез.Для розвитку яйця необхідна активація.За природніх умов вона відб. після проникнення сперматозоїда у яйцеклітину,а в експерименті може бути викликана різними впливами,які спричиняють зворотні пошкодження цитоплазми яйцеклітини,що змінює і активує метаболізм.
17.Онтогенез та його періодизація.
Онтогенез - це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті.
Онтогенез поділяють на ембріональний та постембріональний періоди.
Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий організм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народженням (вилупленням, проростанням).
Постембріональний (післязародковий) період триває від моменту народження (виходу із зародкових оболонок, покривів насінини) і триває до моменту набуття організмом здатності до розмноження.
Існує два типи онтогенезу: прямий і непрямий.
Непрямий розвиток може бути личинковим. Прямий розвиток існує у двох формах: неличинковій та внутрішньоутробний. Личинкова форма характеризується наявністю однієї або кількох личинкових стадій.
Личинки активно живляться. Цей тип розвитку супроводжується метаморфозом. Неличинкова форма розвитку властива рибам, плазунам, птахам. Яйця цих тварин багаті на жовток.
Внутрішньоутробний розвиток характерний для ссавців і людини. Всі функції зародка
здійснюються за рахунок організму матері за допомогою спеціального органа - плаценти.
18. Ембріональний період розвитку, його етапи.
Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий організм (ембріон) розвивається всередині материнського організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народженням (вилупленням, проростанням).
Виділяють такі етапи ембріонального розвитку:
а) запліднення - утворення зиготи;
б) дроблення - утворення бластули;
в) гаструляція – утворення зародкових листків; г) гісто- та органогенез - утворення тканин і органів зародка.
При личинковій формі онтогенезу ембріональний період починається з утворення зиготи і закінчується
виходом із яйцевих оболонок. При неличинковій формі онтогенезу ембріональний період починається з утворення зиготи і закінчується виходом із зародкових оболонок. При внутрішньоутробній формі - ембріональний період починається з утворення зиготи і продовжується до народження.
У результаті запліднення утворюється зигота - початкова стадія розвитку нового організму.
Наступна стадія ембріогенезу - дроблення.
Дробленням називають ряд мітотичних поділів зиготи, між якими немає типової інтерфази: пресинтетичний період G1 - відсутній повністю, а синтетичний S-період дуже короткий і починається ще в телофазі попереднього мітозу. В результаті цього дочірні клітини зиготи (бластомери) не набувають розмірів материнських клітин і з кожним поділом стають все меншими і меншими і, кінець кінцем, результат дроблення - бластула (морула) майже не відрізняється за розміром від зиготи.
По закінченню періоду дроблення у багатоклітинних тварин настає період утворення зародкових листків - гаструляція. Гаструляція - процес розвитку з одношарового зародка багатоклітинних тварин (бластули) двошарового (гаструли), а в більшості з них - згодом і тришарового.
Гаструляція починається з утворення в бластулі круглого отвору - бластопора.
При цьому бластоцель зникає, а утворюється нова порожнина - порожнина первинної кишки. Клітини зародка переміщуються, розташовуються у вигляді трьох окремих зародкових листків, або шарів, утворюючи гаструлу.
Подальші клітинні поділи, переміщення, ріст та диференціювання зародкових листків призводять до гістогенезу - утворення тканин. При цьому спостерігаються закономірності, притаманні конкретним
листкам і тканинам.
Процес формування органів називається органогенезом. Гістогенез і органогенез ідуть паралельно і завершуються в основному наприкінці ембріонального періоду.
19.Детермінація та взаємодія бластомерів.
Основоположником експериментальної ембріології став наприкінці XIX століття німецький зоолог В. Ру. Він спробував з'ясувати, на якій стадії розвитку зародка визначається доля його частин. Чи може, наприклад, кожен із двох перших бластомерів розвинутись у цілий організм? З цією метою В. Ру один із двох бластомерів жаби руйнував розпеченою голкою.
Із незруйнованого (цілого) бластомера розвинувся неповноцінний зародок. Це дало привід В. Ру дійти невірного висновку про те, що вже на ранніх стадіях ембріонального розвитку доля окремих бластомерів повністю визначена. Тут потрібно відзначити, що в ході експерименту вчений залишав ушкоджений бластомер поряд з цілим (неушкодженим). Пізніше інші науковці-експериментатори провели експеримент інакше. Вони забирали ушкоджений бластомер від цілого і тоді спостерігали, як з останнього розвивався повноцінний зародок. Учень В. Ру Г. Дріш показав: якщо яйця морського їжака помістити в морську воду, позбавлену кальцію, то у зиготі, що почала ділитися, бластомери розпадаються і потім кожен із них, за сприятливих умов, здатен сформувати повноцінний зародок. Таке явище, коли ізольований бластомер може розвинутися в повноцінний організм, отримало назву тотіпотентність (рівноспадковість), а такі бластомери назвали тотіпотентними. У подальшому, знову ж таки експериментальним шляхом, було встановлено, що у тритона зберігається така тотіпотентність до стадії 16 бластомерів, у кроля - до стадії 4 бластомерів. Про існування подібного явища у бластомерів людини вказують випадки народження двох, трьох, чотирьох і навіть семи монозиготних близнюків.
Після утворення бластули зародкові клітини втрачають тотіпотентність. Починається диференціація, тобто формування різноманітних структур і частин тіла (а згодом - тканин і органів) із відносно однорідного матеріалу зародка. Але з'ясувалося, що, незважаючи на втрату тотіпотентності і диференціації, клітини повністю зберігають генетичну інформацію. Це показали в своїх експериментах американський ботанік Стюард на моркві та англійський зоолог Д. Гердон (1964-1966), який пересаджував ядра із клітин епітелію шкіри і кишок пуголовків у яйцеклітини, з яких їх власні ядра видалялися. Багато з таких клітин розвинулись, утворивши пуголовків і навіть статевозрілих жаб.
Таким чином, можна дійти висновку, що будь-яка соматична клітина, з одного боку, являє собою диференційовану частину організму і виконує вузько спеціалізовані функції, а з іншого боку, утримує в собі генотип всього організму. Тоді випливає питання : якщо генотип у всіх клітин однаковий, а різні клітини мають неоднакову будову і входять до складу органів, що відрізняються один від одного за морфологією і за функціями, то чим зумовлене диференціювання під час розвитку?
Щоб розібратись у цьому питанні, повернемося знову до експерименту В. Ру з двома бластомерами зародка жаби. Ру вбивав один з бластомерів, але залишав його поряд з цілим, неушкодженим, і спостерігав неповноцінний його розвиток. Тобто тотіпотентність не проявлялася. Чому? А тому, що ушкоджений бластомер впливав і перешкоджав нормальному розвитку другого цілого бластомера. Так майже 100 років тому була виявлена і доведена взаємодія частин організму в процесі розвитку.
Пізніше це явище взаємного впливу одних частин організму, що розвивається, на інші отримало назву ембріональної індукції.
Першим, хто переконливо довів взаємодію частин зародка на прикладі формування ока, був на початку XX століття німецький ембріолог Г. Шпеман (1864-1941). Він автор оригінальної теорії індивідуального розвитку - теорії організаційних центрів.
Рання закладка ока являє собою випинання тканини проміжного мозку в так званий очний міхур. Він росте у напрямку до шкірної ектодерми, з якої на місці їх зближення утворюється кришталик. В експерименті було показано, що якщо на одному боці зародка видалити закладку очного міхура, то на цьому боці кришталик не формується. І, навпаки, якщо закладку очного міхура пересадити під шкіру в іншому місці голови або тулуба, то тут на межі ектодерми виникає кришталик. Він у свою чергу, вплине на формування очної западини. Таким чином, розвиток одного органа зумовлює формування наступних.
Подальшими дослідженнями було розкрито нові ланки впливу між частинами зародка. Г. Шпеманом було доведено, що при нормальному розвитку спинна ектодерма гаструли перетворюється на зачаток нервової трубки, але якщо її пересадити, наприклад, на черевну частину зародка, то з неї утвориться шкіра живота. І, навпаки, якщо шкірну ектодерму живота пересадити на спинну частину зародка, то з неї утвориться нервова трубка
Це свідчить про те, що на стадії ранньої гаструли доля зачатків ще не повністю визначена і можливе перевизначення подальшого шляху розвитку. Ця стадія ембріонального розвитку отримала назву стадії лабільного диференціювання.
Чому ж ектодерма спинної частини зародка дає початок нервовій трубці зі всіма її похідними? Експериментально було встановлено, що якщо на ранній стадії видалити ділянку верхньої "губи" бластопора, яка і прилягає до ектодерми на спинному боці зародка, то нервова трубка зовсім не утворюється. І, навпаки, якщо верхню "губу" бластопора пересадити під шкіру в будь-якій ділянці гаструли, то з навколишніх клітин формується нервова трубка. І навіть якщо пересадити додаткову верхню "губу" бластопора, то утвориться додаткова нервова трубка.
Так, Г. Шпеман дійшов висновку, що верхня "губа" бластопора впливає на клітини ектодерми, спрямовуючи їх розвиток на формування нервової трубки. Згодом були виявлені інші ділянки тіла зародка з аналогічним впливом на його частини. Ці ділянки були названі організаційними центрами, а їх індукований вплив - організаторами (або індукторами).
Реалізація індукції можлива тільки за умов, що клітини здатні сприймати вплив, тобто є компетентними. Компетенція клітин може змінюватися в часі (виникати й зникати). На пізніших стадіях розвитку, коли диференціація уже почалася, пересадка цієї ділянки в іншу частину зародка не змінює його розвиток, бо він вже повністю визначений. Це явище незалежної, стабільної диференціації. У розвитку органів спостерігається перехід від залежної до незалежної диференціації.
Подальші дослідження проблеми ембріональної індукції йшли в напрямку визначення природи індукторів.
Ще в 30-ті роки XX ст. американський вчений Ч. Чайлд висунув припущення про градієнт фізіологічної активності організму зародка. Було показано, що інтенсивність окиснювальних та інших метаболічних процесів поступово гальмується в напрямку від головного відділу до хвостового. Згідно з цими даними, розвиток органів у тій чи іншій частині зародка визначається інтенсивністю метаболізму. Дані узгоджуються з положеннями школи Шпемана: дійсно, найбільш інтенсивний обмін речовин у гаструли відбувається в ділянці верхньої "губи" бластопора, тобто в місці утворення нервової трубки.
X. Тидеман у 1970 році провів дослідження, які пказали роль взаємовідносин органів зародка на молекулярному рівні. Він виділив із зародків курчат індуктори білкової природи. Один з них індукує структури нервової системи й органів чуття, інший - м'язову систему. Вчений довів, що білки-індуктори є вже у незаплідненому яйці, але вони знаходяться в неактивному стані через присутність інгібіторів, які стримують їх дію. Під час ембріонального розвитку змінюється іонний склад цитоплазми і зовнішнього середовища, яке оточує клітину. Це призводить до виходу інгібіторів із клітини і цим інактивація з індукторів знімається. В результаті цього індуктори входять в ядро і активують відповідні гени, що, у свою чергу, сприяє диференціюванню клітин і формуванню органів і систем.
20.Механізм росту та морфогенезу
Морфогенез - це процес виникнення нових структур і зміна їх форми в процесі онтогенезу. Морфогенез на клітинному рівні розпочинається з гаструляції. У хордових після гаструляції закладаються осьові органи. В цей період морфологічні перебудови охоплюють весь зародок. Потім відбувається закладка і розвиток окремих органів (органогенез). Морфогенез зв'язаний з багатьма процесами, починаючи з прогенезу. Поляризація яйцеклітини, овоплазматична сегрегація після запліднення, закономірно орієнтовані поділи дробіння, рух клітинних мас в процесі гаструляції і закладок різних органів, зміна пропорцій тіла - все це процеси, які мають велике значення для морфогенезу.
Таким чином, морфогенез - багаторівневий динамічний процес.
Ріст - це збільшення загальної маси в процесі розвитку, яка призводить до постійного збільшення розмірів організму.
Ріст забезпечується наступними механізмами:
1) збільшенням розмірів клітин;
2) зростанням числа клітин;
3) накопиченням неклітинної речовини, продуктів життєдіяльності клітин.
Ріст відбувається на клітинному, тканинному, органному та організмовому рівнях. Збільшення маси цілого організму віддзеркалює ріст його органів, тканин і клітин.
Розрізняють два типи росту: обмежений і необмежений.
Необмежений ріст триває впродовж усього періоду онтогенезу аж до смерті (наприклад,риби).
При обмеженому рості - ріст відбувається лише в певні періоди онтогенезу, а згодом уповільнюється і гальмується.
21. Ембріональна індукція.
Ембріональна індукція-це взаємодія між частинами ембріона, в процесі якого одна його частина-індуктор, контактуючи з іншою частиною-реагує системою, визначає напрямок розвитку останньої.
Явище індукції було відкрито Х. Шпеманом в 1901 р. при вивченні освіти кришталика ока з ектодермального епітелію у ембріонів земноводних. У 1924 р. були опубліковані результати дослідів Х. Шпемана і Г. Мангольда, що вважаються класичним доказом існування ембріональної індукції. На стадії ранньої гаструли зачаток ектодерми, який в нормальних умовах повинен був розвинутися в структури нервової системи, із зародка гребенчатого (непігментованими) тритона пересідав під ектодерму черевної сторони, що дає початок епідермісу шкіри, зародка звичайного тритона. У підсумку на черевній стороні зародка-реципієнта виникали спочатку нервова трубка та інші компоненти комплексу осьових органів, а потім формувався додатковий зародок. Причому, спостереження показали, що тканини додаткового зародка формуються майже виключно з клітинного матеріалу реципієнта.
Якщо на стадії ранньої гаструли повністю видалити зачаток хорди, то нервова трубка не розвивається. Ектодерма на спинний стороні зародка, з якої в нормі формується нервова трубка, утворює шкірний епітелій. При подальшому вивченні розвитку зародків виявилося, що зачаток хордомезодерми, представляючи собою індуктор нервової трубки, для диференціювання потребує індукуючий вплив з боку зачатка нервової системи.
22.Генетичний контроль індивідуального розвитку. Диференціювання клітин, зародкових листків, тканин.
Одним із центральних питань медичної біології є генетичний контроль розвитку.
В цілому генетичний контроль онтогенезу є очевидним, однак його механізми ще не повністю з'ясовані. Для того, щоб вивчити генетику індивідуального розвитку, вчені широко використовують метод експериментальної мутації. Виявивши мутації, які змінюють онтогенез, дослідник порівнює фенотипи мутантних особин з нормальними. Це дозволяє зрозуміти, як даний ген впливає на нормальний розвиток. За допомогою складних методів намагаються визначити час і місце дії гена.
Аналіз генетичного контролю ускладнюється рядом причин, насамперед, тим, що роль генів неоднакова. Частина геному складається із генів, які визначають життєво важливі функції або відповідають за синтез речовин, без яких неможливе функціонування жодної клітини (наприклад, гени, що відповідають за синтез т-РНК, або ДНК-полімерази). Інші гени безпосередньо беруть участь у детермінації, диференціюванні і морфогенезі, тобто функція їх більш специфічна.
Аналіз мутацій ускладнюється також тим, що розвиток кожного органа і системи органів контролюється сукупною координованою дією сотень генів. У людини відомо понад 120 форм спадкової глухоти, які виникають у результаті експресії мутантних генів, що відповідають за формування слухового аналізатора.
Дослідження генетичного контролю онтогенезу має важливе значення для медицини, оскільки це дозволить у майбутньому суттєво знизити рівень спадкової патології.
Диференціювання - це процес, внаслідок якого клітина стає більш спеціалізованою, тобто набуває
морфологічних і функціональних особливостей. Це зміни, які відбуваються у клітині впродовж одного, нерідко термінального, клітинного циклу. Прикладом може бути диференціювання клітин епідермісу шкіри людини, при якому у клітинах, що переміщуються з базального шару до вищих шарів, відбувається накопичення кератогіаліну, який перетворюється у клітинах блискучого шару в елеїдин, а потім у роговому шарі - в кератин.
У більш широкому розумінні під диференціюванням розуміють поступове наростання відмінностей і спеціалізації між клітинами, які походять від однорідних клітин. Перші хімічні та морфогенетичні відмінності між клітинами відбуваються в період гаструляції.
Зародкові листки та їхні похідні є прикладом раннього диференціювання, яке призводить до обмеження потенцій клітин зародка.
Диференціювання клітин під час онтогенезу є результатом послідовних реципрокних (взаємних) впливів цитоплазми і змінених продуктів активності ядерних генів.
Таким чином, диференціальна експресія генів є основним механізмом цитодиференціювання.
Іншим прикладом є диференціювання клітин, при якому вони набувають здатності реагувати на хімічні речовини не відразу після синтезу відповідного рецептора, а лише в певний момент. Показано, що м'язові волокна у своїй мембрані мають рецептори до медіаторної речовини ацетилхоліну.
Таким чином, диференціювання клітин не зводиться лише до синтезу специфічних білків, тому стосовно багатоклітинного організму ця проблема пов'язана з просторово-часовими аспектами і більш високими рівнями її регуляції, ніж біосинтез білка на клітинному рівні.
23.Особливості пренатального розвитку людини, критичні періоди.
Експериментальне вивчення розвитку тварин показало, що впродовж як онтогенезу взагалі, так і ембріогенезу зокрема існують періоди, коли зародок найбільш чутливий до пошкодження різноманітними факторами, які можуть порушувати нормальний розвиток. Ці періоди отримали назву критичних, тобто - це періоди найменшої стійкості (резистентності) зародків до факторів зовнішнього середовища. У критичні періоди у зародків активується метаболізм, різко посилюється дихання, змінюється вміст РНК, виявляються нові білки й одночасно гальмується темп росту. В цей час ембріон найбільш чутливий і сприйнятливий до пошкоджуючої дії різної природи.
Що стосується людини, то в її ембріональному розвитку розрізняють такі критичні періоди:
1. прогенез (а саме стадія мейозу),
2. запліднення.
3. імплантація, під час якої проходить гаструляція.
4. диференціювання зародкових листків і закладка осьових органів.
5. плацентація.
6. органогенез .
7. період пологів.
З останнім критичним періодом в організмі новонародженого пов'язані різкі зміни умов існування і перебудова діяльності всіх систем організму (змінюється характер кровообігу, газообміну, живлення тощо). Крім того, відмічені критичні періоди розвитку окремих органів на різних етапах життя ембріона людини. Вивчення критичних періодів в ембріогенезі показує необхідність захисту материнського організму від шкідливих факторів, особливо на ранніх стадіях вагітності.
24.Тератогенні фактори середовища
Чинники, які викликають зміни розвитку, називаються тератогенами. Наука про природжені аномалії називається тератологією. Природжені аномалії або уроджені вади розвитку - це тератоми.
Тератогени діють упродовж певних критичних періодів. Для будь-якого органа найбільш критичним періодом є час його росту й утворення специфічних структур.
Існує дуже багато тератогенів. Одні фактори викликають генні мутації. Іонізуюча радіація, лікарські препарати призводять до розриву хромосом і зміни структури ДНК.
До тератогенів можна віднести деякі віруси. У жінок, які перенесли краснуху в першій третині вагітності, у кожному з шести випадків народжувалися діти з катарактою, серцевими вадами і глухотою.
Чим раніше вірус краснухи уражає вагітну жінку, тим більший ризик, що постраждає зародок.
Тератогенну дію мають найпростіші з класу споровиків - токсоплазма. Якщо мати хвора на токсоплазмоз, то через плаценту токсоплазми можуть потрапити у зародок і викликати ураження мозку і очей. Багато ліків здатні викликати вади розвитку.
Наприклад, хінін може спричинити глухоту. Дуже слабкий транквілізатор талідомід широко використовувався у 60-х роках XX ст. Він здатен викликати вади, при яких довгі кістки кінцівок або відсутні, або різко деформовані, в результаті чого утворюються кінцівки, які нагадують плавці тюленя.
Талідомід сприяв утворенню вад серця, відсутності вушних раковин, появі деформованих кишок.
Дуже шкідливо на ембріон, що розвивається, впливає алкоголь і паління. При вживанні вагітними алкоголю в кількості, більшій ніж 50-85 г на добу, у дітей спостерігається відставання у фізичному і розумовому розвитку.
Паління значно знижує кількість і рухливість сперматозоїдів у сім'яниках чоловіків, які
випалюють більше, ніж 4 цигарки на день.
Багато із штучно створених речовин, які використовуються в господарстві людиною, також мають тератогенну дію. Наприклад, пестициди й органічні речовини, які містять ртуть, викликають неврологічні розлади й аномалії поведінки у дітей, матері яких під час вагітності вживали їжу, що містила ці речовини.
Однією з причин уроджених вад можна вважати гіпоксію. Гіпоксія в період органогенезу гальмує плацентацію, розвиток зародка, і в ряді випадків, призводить до появи природжених вад
та загибелі плоду.
Неповноцінне харчування матері, дефіцит мікроелементів, наприклад, цинку, призводить до розвитку вад центральної нервової системи, гідроцефалії.
Тератогенний ефект доведено для цукрового діабету. Діабетична ембріопатія проявляється комплексом уроджених вад, з яких 37 % - вади кістково-м'язової системи, 24 % - вади серця і судин, 14 % - вади центральної нервової системи. Вади розвитку дітей при цукровому діабеті матері спостерігаються у 6 % випадків.
У дітей матерів, старших років, збільшується кількість множинних вад і вад центральної нервової системи. Найбільш чітка залежність від віку матері спостерігається у випадках народження дітей з трисоміями за 13, 18, та 21 парами хромосом.
Таким чином, на всіх етапах ембріонального розвитку під впливом різноманітних факторів можуть виникати відхилення від норми, від незначних до тяжких вад розвитку.
25. Природжені вади розвитку, їх класифікація: спадкові, екзогенні, мультифакторіальні, ембріопатія, фетопатія, первинні, вторинні, філогенетично обумовлені, нефілогенетичні.
Природженими вадами розвитку називають такі структурні порушення, що виникають до народження (у пренатальному онтогенезі), виявляються відразу або через певний час після народження і викликають порушення функції органа. Останнє відрізняє природжені вади розвитку органів від аномалій, при яких порушення функції звичайно не спостерігається.
Розрізняють декілька критеріїв, за якими класифікують природжені вади розвитку:
1) причина їх виникнення;
2) стадія, на якій виявляється вплив;
3) послідовність їх формування в організмі;
4) поширеність і локалізація.
Залежно від причини виникнення всі природжені вади розвитку поділяють на спадкові,
екзогенні (середовищні), мультифакторіальні.
До спадкових відносять вади, викликані зміною генів або хромосом у гаметах батьків, внаслідок чого зигота з моменту виникнення несе відповідну мутацію.
Екзогенними називають вади, що виникли під впливом тератогенних чинників, тобто компонентів довкілля різної природи і походження, які діючи під час ембріогенезу, порушують розвиток тканин і органів (різні види випромінювань, промислові отрути, пестициди, лікарські препарати, віруси, алкоголь, тютюновий дим та ін.)
Мультифактпоріальними називають вади, які виникають в організмі під впливом як генетичних, так і екзогенних чинників.
До цієї групи відносять усі вади розвитку, стосовно яких не були виявлені генетичні або середовищні причини.
Всі порушення, що відбуваються в пренатальному онтогенезі, залежно від стадії, на якій виявляються генетичні або екзогенні впливи, поділяють на :
1 .гаметопатію
2 .бластопатію,
3 .ембріопатію
4 .фетопатію.
Якщо досить суттєві порушення розвитку виникають на стадії зиготи (гаметопатія) або бластули (бластопатія), то подальший розвиток не відбувається і зародок гине. Найбільше клінічне значення мають ембріопатія і фетопатія.
Основу природжених вад складає ембріопатія - порушення, що виникли в період від 15 діб до
8 тижнів ембріонального розвитку. Порушення, які з'являються після 10 тижнів ембріонального розвитку, називають фетопатією. Вона характеризується патологічними станами, які, як правило, супроводжуються відхиленнями загального типу: зниженням маси, різноманітними функціональними порушеннями, затримкою інтелектуального розвитку тощо, а суттєві морфологічні порушення відсутні.
Залежно від послідовності виникнення природжені вади поділяють на первинні і вторинні. Якщо
первинні вади зумовлені безпосередньою дією тератогенного чинника, то вторинні – ускладненням первинних, патогенетично з ними пов'язані.
Філогенетично зумовленими називають такі вади, що за своїм виглядом нагадують певні органи тварин з типу Хордові і підтипу Хребетні. Якщо вони нагадують відповідні органи предкових груп або їхніх зародків, то такі вади називають анцестральними (предковими), або атавістичними (незрощення дужок хребців і твердого піднебіння, шийні і поперекові ребра, персистування вісцеральних дуг тощо). Якщо вади нагадують органи споріднених сучасних або давніх, але бічних гілок тварин, то їх називають алогенними. Розглядаючи філогенетично зумовлені вади, можна виявити генетичний зв'язок людини з іншими хребетними, а також зрозуміти механізми виникнення вад впродовж ембріонального розвитку.
Нефілогенетичними є такі природжені вади, що не мають аналогів у нормальних предкових або сучасних хребетних тварин. До таких вад можна віднести, наприклад, двійникові каліцтва й ембріональні пухлини, що з'являються внаслідок порушення ембріогенезу, не відображають філогенетичних закономірностей.
26.Постембріональний період онтогенезу, його періодизація.
Постнатальний (постембріональний) онтогенез - це церіод життя людини від моменту народження до смерті. У процесі еволюційного розвитку людини змінюється її онтогенез. Для людини як біологічного виду характерне збільшення тривалості внутрішньоутробного періоду, сповільнення статевого дозрівання, поява перехідного періоду - клімаксу - між періодами статевої зрілості і літнього віку.
Період новонародженості характеризується різною зміною умов існування організму у зв'язку з переходом від внутрішньоутробного розвитку до розвитку в зовнішньому середовищі.
Період грудного віку особливий тим, що організм отримує основну масу поживних речовин із грудним молоком.
Період Межі
Новонародженість 1-10 днів
Грудний вік 10 днів - 1 рік
Раннє дитинство 1-3 роки
Перше дитинство 4-7 років
Друге дитинство 8-12 років (хлопчики), 8-11 років (дівчатка)
Підлітковий вік 13-16 років (хлопчики), 12-15 років (дівчатка)
Юнацький вік 17-21 рік (хлопчики), 16-20 років (дівчатка)
Зрілий вік 1 22-35 років (чоловіки), 21-35 років (жінки)
Зрілий вік 2 36-60 років (чоловіки), 36-55 років (жінки)
Літній вік 61-74 років (чоловіки), 56-74 років (жінки)
Старечий вік 75-90 років
Довгожителі 90 років і старше
27,28. Нейрогуморальна регуляція процесів росту і розвитку. Співвідношення процесів росту та диференціювання у постнатальному періоді.
Швидкість росту різних органів і тканин неоднакова, що призводить до певних диспропорцій тіла людини в ембріогенезі і після народження. Регуляція росту складна. Важливе значення мають генетична конструкція і фактори зовнішнього середовища. Майже в кожного виду є генетичні лінії, які характеризують граничні розміри особин. Реалізація ж генетичної інформації значною мірою залежить від дії гормонів. Найбільш важливим гормоном є соматотропін, який виробляється гіпофізом з моменту народження до підліткового віку. Гормон шитоподібної залози - тироксин - також відіграє важливу роль впродовж усього періоду росту. Починаючи з підліткового віку ріст контролюється стероїдними гормонами наднирників і гонад. З факторів зовнішнього середовища найбільше значення мають харчування, пори року, психологічні впливи.
Швидкість росту організму в постнатальному онтогенезі поступово знижується до чотирирічного віку, потім деякий час залишається сталою, а в певному віці дає "стрибок", який називається пубертатним стрибком росту. Це пов'язано з періодом статевого дозрівання. Крім того, тоді, коли в одному органі переважає ріст, в іншому - процеси диференціації, і навпаки. Диференціація спричинює певні якісні зміни клітин, які зумовлюють зниження або повну втрату її здатності до розмноження. Так, високодиференційовані нервові клітини не здатні розмножуватися. Єдність двох процесів - росту і диференціації, зрештою призводить до того, що організм досягає зрілості.
29.Системні механізми гомеостазу у людини на рівні організму
Організм людини - це складна відкрита фізико-хімічна система, яка перебуває у постійному взаємозв'язку з довкіллям і зберігає при цьому стаціонарний (відносно сталий) стан. Сталість внутрішнього середовища забезпечується структурними, фізіологічними, поведінковими адаптивними механізмами.
Біологічний сенс гомеостазу полягає в усуненні або компенсації біохімічних, функціональних, морфологічних відхилень і забезпеченні оптимальної життєдіяльності організму. Так регулюється температура тіла, водно-електролітна рівновага, рівні гормонів у крові, частота серцевих скорочень, концентрація водневих іонів у крові, артеріальний тиск крові, рівні кисню і діоксиду вуглецю у крові, константність осмотичного тиску та ін.
Основу гомеостазу складають генетичні механізми, які визначаються генотипом організму та генофондом популяції.
Генетична сталість внутрішнього середовища підтримується генетичним гомеостазом, який регулює специфічні і неспецифічні захисні механізми, цілісність морфологічної організації тощо.
Серед системних механізмів регуляції гомеостазу людини вирішального значення набуває гіпоталамо-гіпофізарна ланка, яка забезпечує сталість крові, регулює поведінку, відчуття голоду, спраги.
30.Особливості постнатального періоду розвитку людини як біосоціальної істоти
В ембріальному періоді закладка, диференціювання і розвиток органів та систем знаходиться під домінуючим генним контролем з досить обмеженим впливом зовнішньосередовищних чинників через материнський організм.
Постнатальний період розвитку людини розпочинається з моменту її народження і забезпечується гомеостатичними механізмами. Після народження дитини збільшується модулюючий вплив чинників
зовнішнього середовища, насамперед факторів харчування, виховання, позитивних і негативних впливів на дитячий організм. У цей період інтенсивно утворюються клітини, які забезпечують реакції клітинного (Т-лімфоцити) і гуморального (В-лімфоцити)
імунітету.
У постнатальному розвитку критичні періоди або фази розділяють окремі етапи онтогенезу.
Ювенільний період визначається часом від народження організму до статевої зрілості. Тут відбувається функціональне дозрівання різних систем організму, зокрема нервової, імунної, ендокринної і репродуктивної.
Пубертатний період супроводжується розвитком вторинних статевих ознак, настає статева зрілість організму. Органи досягають максимального розвитку за дії гуморальної і ендокринної нейрорегуляції.
Період зрілості характеризується найбільш надійними механізмами гомеостазу.
Період старості супроводжується зниженням ефективності генетичних і структурних механізмів регуляції.
31.Сучасні теорії старіння
З біологічного погляду, старіння - універсальний і закономірний процес, якому властива поступовість, неухильне прогресування, що призводить до зниження адаптаційних можливостей та життєздатності
індивідуума.
Старіння торкається всіх рівнів організації: від молекулярних структур до цілісного організму. До найбільш характерних зовнішніх ознак належать: зменшення росту (на 0,5-1,0 см за п'ятиліття після 60 років), зміна форми тіла (згладжування контурів, посилення кіфозу, перерозподіл жирового компоненту), зниження амплітуди рухів грудної клітки, зменшення розмірів обличчя внаслідок втрати зубів і редукції альвеолярних відростків щелеп, збільшення обсягу мозкової частини черепа, ширини носа і рота, зміни у шкірі (зменшення кількості сальних залоз, товщини епідермісу, сосочкового шару шкіри, посивіння волосся).
Зміни виникають в інших системах. Так, знижується секреторна активність травних органів, життєва ємність легень, основних ниркових функцій, скорочувальна цілісність міокарда, сповільнюється ритмічна діяльність серця.
Отже, старіння - тривалий процес, останнім етапом якого є старість. Час настання старості залежить від багатьох причин. На даний час чітких показників, за якими можна визначити цей період онтогенезу, немає.
Перша концепція розглядає старіння як процес, що викликає нагромадження в організмі ушкоджених молекул, які накопичуються і порушують нормальне функціонування організму.
Згідно з другою концепцією, старіння - це закономірний, генетично запрограмований процес, що завершує диференційований ріст, дозрівання.
Швидше за все, ці дві концепції необхідно поєднати, тому що вони доповнюють одна одну. Існує погляд, що властиве людині, та й іншим приматам, еволюційне зростання тривалості життя залежить від зниження швидкості процесів старіння, підвищення ефективності захисних і репаративних процесів, що пов'язано з дією регуляторних генів.
32.Тривалість життя та проблеми довголіття.
Тривалість життя будь-якого організму обмежена певною, характерною для кожного виду, часовою межею.
Щодо людини, то розрізняють природну тривалість життя і середню тривалість життя. Під природною тривалістю життя розуміють кількість років, триваліше яких людина не може жити, навіть за ідеальних умов довкілля. Вважають, що природна тривалість життя становить 120-150 років, проте до 100-річного
віку доживають лише окремі індивіди. Вона є кількісною видовою ознакою і залежить від генотипу.
Середня тривалість життя певної групи, яка переривається смертністю, є показником здоров'я нації.
Середня тривалість життя людини в економічно розвинутих країнах становить близько 70 років.
Важливою демографічною проблемою більшості економічно розвинутих країн є поступове постаріння людства Землі. Припускається, що у світі в 2025 р. чисельність людей віком 60 років і старших
у порівнянні з 1950 р. зросте в 5 разів, а людей старших 80 років - у 7 разів.
Геронтологія - вивчає закономірності старіння живих істот, зокрема людини, вікові біологічні зміни різних структур головного мозку, особливості взаємозв'язків між ендокринними органами, характерні для старіння зміни імунної системи, процеси старіння сполучної тканини та ін.
Геріатрія - це галузь медицини, наука про хвороби осіб літнього і старечого віку. Її завданням є затримка явища старіння, розробка способів нормалізації функцій організму при старінні, вивчення факторів ризику, які викликають передчасне старіння.
33.Клінічна і біологічна смерть
Смерть - це процес, який можна розділити на два етапи. Перший етап - клінічна смерть. Для неї характерні: втрата свідомості, припинення дихання і серцебиття. Але більша частина органів продовжує активно функціонувати.
Стан клінічної смерті поступово змінюється біологічною смертю. Вона настає не одночасно у всіх органах, що залежить від чутливості клітин до кисневого голодування. Найбільш чутливі до нестачі кисню нервові клітини кори головного мозку. Незворотні порушення в них настають через 6-7 хв. Для
подовження стану клінічної смерті без переходу в біологічну використовують гіпотермію – зниження температури тіла шляхом його охолодження.
Розділ медицини, що займається оживленням людей, які знаходяться в стані клінічної смерті, називається реанімацією (оживлення). На даний час розроблені основні принципи реанімації, створені відділення реанімації, що дозволяє врятувати життя великій кількості людей.
Смерть є завершальним етапом онтогенезу.
Клінічна смерть характеризується втратою свідомості, припиненням серцевої діяльності клітин і дихання, проте більшість клітин і органів все ж залишаються живими.
Біологічна смерть характеризується тим, що вона незворотна. Спочатку гине кора великих півкуль головного мозку, потім клітини серця, кишок, легень, печінки.
34.Регенерація та її види.
Регенерація - відновлення структур організму в процесі життєдіяльності і відновлення тих структур, що були втрачені внаслідок патологічних процесів.
Фізіологічна регенерація — явище універсальне, властиве всім живим організмам, а також органам, тканинам, клітинам і субклітинним структурам.
Прийнято поділяти клітини тканин тваринних організмів і людини на три основні групи: лабільні, стабільні і статичні.
До лабільних відносять клітини, що швидко і легко поновлюються в процесі нормальної життєдіяльності організму.
До стабільних клітин відносять клітини печінки, підшлункової залози, слинних залоз та ін. Вони мають обмежену спроможність до розмноження, що виявляється при ушкодженні органа.
До статичних клітин відносять клітини поперечносмугастої м'язової і нервової тканин. Клітини статичних тканин, як вважає більшість дослідників, не діляться.
Репаративна регенерація. Відновлення органів, тканин та інших структур після ушкодження, а також відновлення цілого організму з його частини називають репаративною регенерацією. Фізіологічна і репаративна регенерації не є відособленими, незалежними одна від одної. Репаративна регенерація розгортається на підґрунті фізіологічної, тобто на основі тих же механізмів, і відзначається лише більшою інтенсивністю проявів.
Репаративна регенерація може бути типовою (гомоморфоз) і атиповою (гетероморфоз). При
гомоморфозі відновлюється такий же орган, як і втрачений. При гетероморфозі відновлені органи відрізняються від типових. При цьому відновлення втрачених органів може проходити шляхом епіморфозу, морфалаксису, ендоморфозу (або регенераційною гіпертрофією), компенсаторною гіпертрофією.
Епіморфоз - це відновлення органа шляхом відростання від ранової поверхні, що підлягає при цьому чуттєвій перебудові. Гіпоморфоз - регенерація з частковим заміщенням ампутованої структури (у дорослої шпорцевої жаби виникає остеподібна структура замість кінцівки).
Гетероморфоз - поява іншої структури на місці втраченої (поява кінцівки на місці антен або ока у членистоногих ).
Морфалаксис - це регенерація, при якій відбувається реорганізація тканин із ділянки, що залишилася після пошкодження, майже без клітинного розмноження шляхом перебудови.
Регенерація, що відбувається усередині органа, називається ендоморфозом, або регенераційною
гіпертрофією. При цьому відновлюється не форма, а маса органа.
35. Особливості регенеративних процесів у людини. Значення регенерації для системи гомеостазу.
Вивчення процесів регенерації дозволило дослідникам встановити, що регенерація подібна ембріогенезу. Тільки при ембріогенезі органи утворюються вперше, а при регенерації - вдруге. Спадкова основа
цих процесів однакова. У процесі онтогенетичного розвитку на різних його стадіях відбувається репресія і дерепресія генів. При регенерації діють ті ж механізми, внаслідок яких відбувається активація тих
генів, що були активні в ембріональному періоді. Регенерацію варто розглядати як повторний розвиток, де головну роль відіграє нейрогуморальна регуляція, імунологічні чинники і функціональне навантаження,
яке стимулює відновлювальний процес.
Найбільш вагомі чинники, що впливають на процес регенерації:
1. Вік. У молодому й юнацькому віці процеси регенерації перебігають інтенсивніше і більш досконало, ніж у літніх або людей старечого віку.
2. Харчування й обмін. Порушення загального харчування, що супроводжується виснаженням або авітамінозом (особливо дефіцитом вітамінів С і D), істотно затримує й уповільнює регенераційні процеси.
3. Гормональний фон. Порушення функціонування залоз внутрішньої секреції (особливо наднирників, щитоподібної залози, гіпофіза, статевих залоз) погіршує швидкість процесу регенерації.
4. Температурний чинник. Це обов'язковий компонент регуляції регенерації. Це доведено в дослідах на пойкілотермних тваринах і сперматогенезі. Наприклад, мітотична активність сім'яних канатиків
перебігає нормальною тільки при опущенні яєчка з черевної порожнини, при крипторхізмі і штучному підігріві виявляється значно зниженою.
5. Стан кровотворення. Наявність анемії і лімфопенії є доведеною у клінічній практиці ознакою зниження регенераційної здатності організму.
6. Стан центральної нервової системи. Гострі або хронічні стреси послаблюють процеси регенерації і захисні механізми. Найбільш чутливою щодо цього вважається слизова оболонка шлунково-кишкового тракту, де можуть утворитися так звані "стресові" виразки.
7. Стан іннервації, кровообігу і лімфообігу. Ушкодження нервових стовбурів веде до зниження регенерації в дистальних відділах, виникнення атрофічних процесів або утворення трофічних виразок.
36. Типова та атипова регенерація. Пухлинний ріст.
Репаративна регенерація може бути типовою (гомоморфоз) і атиповою (гетероморфоз). При гомоморфозі відновлюється такий же орган, як і втрачений. При гетероморфозі відновлені органи відрізняються від типових.
Виникнення пухлини, яку називають бластемою, зумовлюється надмірним розмноженням (проліферацією) атипових клітин, у яких порушені нормальні процеси життєдіяльності. Ці клітини набувають здатності розмножуватися, не досягши властивого для них рівня спеціалізації, внаслідок чого швидкість розмноження дуже зростає. Розрізняють злоякісні та доброякісні пухлини. Для клітин злоякісної пухлини властива здатність до інфільтрування, тобто проростання у навколишні тканини, метастазування і виділення продуктів розпаду.
Ріст доброякісних пухлин не супроводжується проростанням і руйнуванням навколишніх тканин, а тільки відсуненням їх (експансивний ріст). Прикладами можуть бути фіброма (пухлини із сполучної тканини) і міома (із м'язових елементів). Іноді доброякісні пухлини можуть малігнізуватися, тобто перетворюватися на злоякісні.
У процесі обміну речовин у самому організмі можуть виникати продукти, які мають бластомогенні властивості. За хімічною структурою це можуть бути перини, продукти розщеплення амінокислот. На сьогодні доведено, що надлишок власних гормонів гіпофіза може призвести до розвитку пухлин яєчників, сім'яників, наднирників. Таким чином, порушення гормональної рівноваги може викликати пухлинний процес. Причина його лежить у втраті координації між нервовою системою і залозами внутрішньої секреції, а також між самими залозами.
Канцерогенні властивості має іонізуюче випромінювання (серед того рентгенівські промені), а також тривале ультрафіолетове опромінювання.
На підставі сучасних даних вірусну теорію походження злоякісних пухлин правильніше називати вірусогенетичною. Питання про причини, які викликають ріст пухлини, продовжують активно розроблятися. Яка б не була причина, що викликає злоякісний ріст (хімічний, фізичний фактор або вірус), вона завжди пов'язана з соматичною мутацією. Клітини з мутаціями утворюють клони (послідовні генерації), які характеризуються новими спадковими властивостями, підвищеною здатністю до розмноження. Характерною особливістю злоякісно-перероджених клітин є втрата ними специфічних структур, властивих клітинам даної тканини, диференціювання, клітинний атипізм. У доброякісних пухлинах, навіть при відносно швидкому їхньому рості, диференціювання клітин зберігається; чим більше порушується диференціювання, тим більш злоякісна форма пухлини.
До цього часу ще повністю не розкриті причини росту пухлин і якісні відміни клітин пухлини від нормальних.
37. Можливості регулювання процесів регенерації.
У даний час для регенерації внутрішніх органів застосовують штучні пористі каркаси, по яких ростуть тканини, що регенерують. Тканини проростають через пори і цілісність органа відновлюється.
Регенерацією за каркасом можна відновити кровоносні судини, сечовід, сечовий міхур, стравохід, трахею й інші органи.
Стимуляція регенераційних процесів. За звичайних умов експерименту у ссавців ряд органів нерегенерується (головний і спинний мозок) або відбудовні процеси в них виражені слабко (кістки склепіння черепа, судини, кінцівки). Проте існують методи впливу, які дозволяють в експерименті (а іноді й у клініці) стимулювати регенераційні процеси і стосовно окремих органів домогтися повноцінного відновлення. До таких впливів відноситься заміщення видалених ділянок органів гомо- і гетеротрансплантатом, який сприяє замісній регенерації. Сутність замісної регенерації полягає в заміщенні або проростанні трансплантатів регенераційними тканинами хазяїна. Крім того, трансплантат є каркасом, завдяки якому можлива спрямована регенерація стінки органа.
Для ініціювання стимуляції регенераційних процесів дослідники використовують також ряд речовин різноманітної природи - екстракти з тваринних і рослинних тканин, вітаміни, гормони щитоподібної залози, гіпофіза, наднирників та лікарські препарати.
38-39. Трансплантація органів і тканин, види трансплантацій. Трансплантація і система імунітету. Досягнення трансплантології.
Пересадку органів і тканин називають трансплантацією, а науку, що займається вивченням різноманітних питань трансплантації, - трансплантологією.
Розрізняють такі вид трансплантації:
1. Аутотрансплантація - це пересадка органів і тканин у межах того самого організму. До аутотрансплантації відноситься й ізотрансплантація, що проводиться між монозиготними близнюками, або між тваринами чистої лінії.
2. Алотрансплантація - (гомотрансплантація) – пересадка трансплантата від одного організму до другого в межах біологічного виду.
3. Ксенотрансплантація - (гетеротрансплантація) - пересадка трансплантата від одного виду іншому або людині.
У клінічній практиці найбільше поширення набула пересадка тканин і частин органів.
З числа органів, які трансплантують, найчастіше здійснюють пересадку нирки. Обнадійливі результати отримані при трансплантації ендокринних залоз, зокрема яєчників, яєчок, щитоподібної, вилочкової залоз.
У даний час кількість операцій з трансплантації життєво важливих органів (серця, легень, печінки, підшлункової залози) зменшилася, оскільки наслідки їх бувають непередбачуваними. Причиною цього є реакція відторгнення, здійснювана імунною системою реципієнта. Виникає проблема трансплантаційного імунітету. Тканини донора і реципієнта відрізняються за білковим складом. Кожний організм має індивідуальну будову білків. Підібрати два організми з однаковою будовою білкових молекул неможливо. Виняток складають монозиготні близнюки або тварини чистих ліній, що мають однаковий білковий склад, обумовлений ідентичністю їх генотипів.
Відторгнення трансплантата відбувається через антигенну відмінність його від комплексу антигенів реципієнта.
Реакція відторгнення трансплантата зумовлена гуморальними і клітинними антитілами. У цьому
полягає трансплантаційний імунітет - надійний захист організму від чужорідних білків. Будь-який організм прагне до збереження імунологічного гомеостазу, тобто сталості антигенного складу тканин. Тому подолання імунологічного бар'єрунесумісності тканин - найважча проблема.
Проте іноді організм може сприймати чужі антигени як свої власні і не виробляти проти них антитіл. Таке явище назване імунологічною толерантністю, тобто толерантністю одного організму до антигенів іншого.
Щоб перебороти тканинну несумісність при трансплантації, використовують специфічні і неспецифічні методи.
До специфічних методів відносяться:
а) добір донора й реципієнта за тканинною сумісністю і сумісністю груп крові;
б) гальмування трансплантаційного імунітету в одній або декількох ланках імунологічного ланцюга;
в) формування толерантності у реципієнта до антигенів донора.
Неспецифічні методи діють на імунну систему всього організму. Вони гальмують не тільки трансплантаційний, але й інфекційний імунітет. Це досягається різноманітними засобами: гальмуванням активності імунної системи, опроміненням, введенням спеціальної антилімфоцитарної сироватки (АЛС), гормонів кори наднирників та інших хімічних препаратів.
Головним завданням трансплантології залишається подолання бар'єра біологічної несумісності.
40. Сучасна теорія біологічної еволюції як синтез дарвінізму і популяційної генетики.
Еволюція органічного світу (біологічна, органічна еволюція) - процес історичного розвитку живої природи. Термін "еволюція" вперше ввів у науку швейцарський натураліст Шарль Бонне.
Одним з основних положень еволюційної теорії є положення про те, що складні організми утворилися від простих форм, які існували раніше, шляхом поступових змін пристосувального характеру і нагромадження в ряду поколінь. Цей процес супроводжувався зміною генетичного складу популяцій, виробленням адаптацій, виникненням одних і вимиранням інших видів, перетвореннями біогеоценозів і біосфери.
Еволюція в загальному - процес поступовий, прогресивний, пристосувальний і незворотний. Результати еволюції - величезна різноманітність видів, пристосованість їх до середовища існування і складність будови багатьох з них.
Першу цілісну еволюційну теорію розробив французький учений Жан Батіст Ламарк.
Її основні положення викладені у праці "Філософія зоології" (1809). Факт еволюції Ламарк
підтверджував мінливістю видів. У природі, за Ламарком, існує зростаюча складність організації - "істинний порядок речей" (принцип градації). Розвиток природи відбувається від простого до складного, від нижчих ступенів організації до вищих. Основним фактором еволюції Ламарк вважав внутрішню силу - властиве всьому живому внутрішнє прагнення до вдосконалення, яке визначає прогресивний розвиток природи і не залежить від умов середовища.
Ламарк вважав, що ознаки, набуті в результаті прямого, безпосереднього впливу зовнішніх умов, внаслідок вправ або невправ органів, успадковуються.
Наукова перевірка цього положення показала, що набуті ознаки (модифікації) не пов'язані зі зміною генотипу і не успадковуються через статеві клітини.
Наукову теорію еволюції обгрунтував англійський вчений Дарвін, її положення викладені у праці "Походження видів шляхом природного добору або виживання обраних порід у боротьбі за життя" (1859). За життя Дарвіна вийшло шість видань. У "Походженні видів" Дарвін не тільки навів численні і незаперечні докази еволюції, але й матеріалістично пояснив, як відбувається еволюційний процес. В основі еволюції, за Дарвіном лежить взаємодія таких природних явищ: мінливості, спадковості, боротьби за існування і природного добору. Природному добору належить роль вирішального фактора в еволюції.
У першій чверті XX ст. виникла криза дарвінізму, основною причиною якої було зародження генетики (1900) й та обставина, що засновники генетики (Гуго де Фріз, У. Бетсон, В. Иогансен) не змогли правильно оцінити значення своїх відкриттів для еволюційної теорії (генетичний антидарвінізм).
Виходом еволюційної теорії з кризи стало створення синтетичної теорії еволюції на основі синтезу дарвінізму, генетики та екології. Започаткував таке поєднання російський учений С. С. Четвериков своєю працею "Про деякі моменти еволюційного процесу з погляду сучасної генетики".
Значення синтетичної теорії еволюції полягає у заміні типологічного мислення, за яким елементарною одиницею еволюції вважалася особина (індивідуум), на популяційне, що ґрунтується на визнанні популяції як елементарної одиниці еволюції. Синтетична теорія еволюції показала неспроможність попередніх еволюційних теорій пояснити еволюційний процес дією лише одного еволюційного фактора. За цією теорією, еволюція є результатом взаємодії всіх елементарних еволюційних чинників при інтегруючій і спрямовуючій ролі природного добору.
41. Біологічний вид, реальність і динамічність його існування, критерії. Генофонд (алелофонд) виду.
Термін "вид" (species) увів у науку англійський ботанік Джон Рей (1693). З часів Ліннея вид прийнятий за основну одиницю систематики рослинного і тваринного світу (1735). Особливе положення виду серед інших систематичних одиниць (таксонів) зумовлене тим, що в цьому угрупованні окремі особини існують реально.
За сучасною уявою - політиповою або біологічною концепцією - види реальні, характеризуються певними біологічними властивостями, мають єдину генетичну програму і складаються з популяцій. Вид - дискретна одиниця живої природи, репродуктивно ізольована від інших видів, здатна до самовідтворення й еволюції. Вид – сукупність близькоспоріднених організмів, що характеризуються певними, тільки їм властивими морфофізіологічними та еколого-географічними особливостями.
Видом називають сукупність особин, які подібні між собою за будовою, функціями, каріотипом,
екологічними потребами, мають спільне походження, населяють певну територію (ареал), у природних умовах схрещуються виключно між собою і дають плодюче потомство.
Критерії виду:
морфологічний,
фізіологічний,
біохімічний,
генетичний,
географічний,
екологічний,
етологічний (поведінковий) та ін.
Найбільш зручним для користування є морфологічний критерій. Він встановлює подібність видів за будовою, але єдиним видовим критерієм не може бути через дві обставини.
Фактором, який об'єднує організми у види, є статевий процес. Особини одного виду вільно схрещуються між собою, обмінюються спадковим матеріалом, і це веде до перекомбінації у кожному поколінні алелів, які складають генотипи окремих особин. Завдяки статевому процесу відбувається об'єднання генів (алелів), які розміщені у генотипах різних особин, у загальний генофонд виду. Завдяки дії природного добору генофонд виду збалансований і має оптимальні якості щодо умов існування виду. Генофонд утворюють особини одного виду тварин або рослин, у генних локусах яких міститься багато алелів. Внаслідок вільного схрещування виникають високогетерозиготні диплоїдні особини. Генофонду виду приналежить виняткова роль в еволюції. Вид - якісний етап еволюції, її вузловий момент. Проте вид еволюціонує, опосередковано через популяції, які здатні існувати необмежено в часі.
42. Структура виду. Популяції — головні складові одиниці виду.
Біологічний вид - загальна сукупність всіх рас становить складну біологічну макросистему, найбільш важливу популяційну систему в природі і в еволюційній біології.
Вид як жива система характеризується сукупністю організмів, не тільки спільних у своїй якості,
але і різних за індивідуальними особливостями. Спадкова інформація визначає вид як живу цілісну систему, формує її як єдність різноманітностей, єдність організмів, індивідуальні властивості яких не завжди співпадають.
Вид має складну внутрішню популяційну структуру, яка забезпечує пристосування до оптимального використання різноманітних умов у межах видового ареалу. Високий ступінь пристосування і пристосованості виду забезпечується мутаційною, комбінативною і модифікаційною мінливістю. На підґрунті комбінативної мінливості формуються популяційна структура і поліморфізм.
Вид складається з менших угруповань особин - популяцій, які мешкають на невеликих ділянках у межах ареалу даного виду. Всередині популяцій відбувається панміксія. Види ізольовані в репродуктивному відношенні від всіх інших таких груп.
Популяція - елементарна структурна одиниця виду, форма його існування за даних умов. Види бувають монотипові і політипові. Монотипові види складаються лише з популяцій, навіть з однієї. Але таких видів небагато і вони займають невеликий ареал (наприклад, білий ведмідь в Арктиці). Більшість видів є політиповими. Політипові види займають значний ареал і складаються, крім популяцій, з підвидів.
Підвид - надпопуляційна структура і теж є формою існування виду. У складі підвидів виділяють географічні раси (у тварин) і екотипи (в рослин).
Популяцією називається сукупність особин одного виду, які впродовж тривалого часу (багато поколінь) населяють частину ареалу виду, вільно схрещуються між собою (панміксія) і відносно ізольовані від інших популяцій того самого виду. Елементарною структурною одиницею виду є популяція. Оскільки популяція є елементарною структурною одиницею виду і має власну еволюційну долю, то за елементарну одиницю еволюції прийнятий не вид, а популяція. Роль виду в еволюційному процесі інша. Вид - якісний етап еволюції.
43. Характеристики популяції: морфологічні, екологічні, генетичні. Генофонд (алелофонд) популяції.
Морфофізіологічна характеристика популяцій. Популяції одного виду характеризуються спільними морфологічними та фізіологічними ознаками й одночасно відрізняються між собою статистично - частотою зустрічальності певних ознак.
Для порівняльної характеристики вибирають не будь-які, а дискретні, якісні ознаки, зумовлені альтернативними алелями гена. Ці ознаки називають фенами, або маркерами генотипного складу популяцій, їх легко кількісно обліковувати.
Екологічні характеристики популяцій. Екологічно популяції характеризуються величиною (ареалом, чисельністю), віковим і статевим складом, динамікою. Розміри популяційних ареалів значною мірою залежать від ступеня рухливості особин - радіуса індивідуальної активності. Якщо такий радіус невеликий, розміри популяційного ареалу також малі.
Віковий склад популяції визначається тривалістю життя особин, віком досягнення ними статевої зрілості, інтенсивністю розмноження. Ποпуляції дрібних ссавців з невеликою тривалістю життя складаються переважно з молодих статевонезрілих особин. Такі популяції характеризуються значними коливаннями чисельності. У популяціях тварин з великою тривалістю життя число статевозрілих особин завжди переважає число статевонезрілих. Коливання чисельності особин у таких популяціях незначні. Статевий склад популяції зумовлений еволюційно закріпленими механізмами формування співвідношення статей: первинного (на момент зачаття), вторинного (на момент народження) і третинного (у дорослому стані).
Генетична характеристика популяцій. Генетично кожна популяція характеризується певним генофондом (сукупність усіх генів популяції). Носіями генів є особини популяції. Сукупність генів однієї особини називається генотипом. Гени існують у різних формах (алелях). У генотипі особини представлені тільки два алелі даного гена, і в рівних співвідношеннях (0,5А:0,5а), у генофонді популяції можуть бути всі алелі даного гена і ці алелі зустрічаються в різних співвідношеннях, з різною частотою.
Генофонд популяції - це різноманітність елементарних спадкових ознак у межах сукупності особин, які складають популяцію. Генофонд - це сукупність алелів, які містить певна вибірка індивідів. Тому термін генофонд тотожний терміну алелофонд. Генофонд локальної популяції містить, крім мономорфних, різні поліморфні гени. Облік генофонду популяції завжди залишається неповним, що зумовлено недосконалістю методик, обмеженістю можливостей вивчення всіх особин популяції тощо.
44. Ідеальні й реальні популяції. Закон постійності генетичної структури ідеальних популяцій (закон Харді-Вайнберга), його використання для розрахунку генетичної структури реальних популяцій і популяцій людей.
Популяція, яка описується рівнянням Харді - Вайнберга (p+q)2, є ідеальною популяцією; вона знаходиться у стані генетичної рівноваги (генетичної стабільності). У такій популяції генофонд не змінюється з покоління в покоління, відсутня генетична мінливість і не відбувається еволюційний процес.
У природі ідеальні популяції не зустрічаються, існують реальні популяції, в яких: чисельність особин не буває нескінченно великою, панміксія не абсолютна, відбуваються мутаційний процес, природний добір, міграції. Але це не зменшує цінності закону Харді - Вайнберга. Він визначає умови генетичної стабільності вільносхрещуваної популяції і умови, які порушують цю стабільність.
З рівняння Харді - Вайнберга випливає важливий наслідок - значна частина рецесивних алелів у
популяції знаходиться у гетерозиготному стані. Тому в кожному поколінні з популяції може елімінуватися лише незначна частина рецесивних алелів - ті алелі, які перейдуть у гомозиготний стан (аа), проявляться фенотипно і підпадуть під дію природного добору. Закон Харді - Вайнберга носить теоретичний характер, але має широке застосування в популяційній генетиці як основа популяційно-статистичного методу при математичному вивченні проблем еволюції. У медико-генетичних дослідженнях він без будь-яких додаткових методів дозволяє встановити частоту рецесивного патологічного алеля, частоту гетерозигот - носіїв цього алеля, генетичну структуру популяції. Для цього потрібно знати частоту рецесивних гомозигот q2, тому що це єдиний генотип, який можна розпізнати за його фенотипом.
45. Поняття про мікроеволюцію. Популяція— елементарна одиниця еволюції.
Мікроеволюцією називається еволюційний процес, який відбувається всередині виду, веде до його диференціації і може завершитися утворенням нового виду. Але найчастіше результатом мікроеволюції є утворення генетичного поліморфізму. Мікроеволюція здійснюється у короткий історичний час і доступна для безпосереднього вивчення. Вчення про мікроеволюцію складає основу синтетичної теорії еволюції. Популяція - це досить численна і тривало існуюча в природі сукупність особин певного виду, які впродовж тривалого часу (великої кількості поколінь) населяють визначену територію, всередині якої відбувається в тій або іншій мірі панміксія, відсутні помітні ізоляційні бар'єри, яка відокремлена від сусідніх сукупностей особин того ж виду певним ступенем добору, або різних форм територіальної чи біологічної ізоляції.
Популяція є елементарною структурною одиницею еволюційного процесу. Це реальне природне явище, з яким пов'язане існування будь-яких живих організмів. Властивості популяції: величина, ступінь ізольованості від суміжних популяцій, периферичне або центральне розташування популяції в межах ареалу виду, статевий і віковий склад популяції, внутрішньопопуляційний поліморфізм.
Особливості популяційних генофондів за ефекту добору набувають пристосувального характеру: підбір алелів, що в конкретному генофонді забезпечує специфічну комбінативну і модифікаційну мінливість у популяції, стає оптимальним в умовах існування цієї популяції.
Панміксія, в першу чергу, визначає єдність популяції як еволюційної одиниці. Проте ступінь
панміксії може коливатися серед різних видів залежно від характеру розмноження.
46. Природний добір як головний рушійний фактор еволюції, його форми
Дарвін визначив природний добір як процес, в результаті якого виживають і розмножуються більш пристосовані, а менш пристосовані гинуть. Перші передають корисні ознаки наступному поколінню, інші – не передають. Синтетична теорія еволюції розглядає природний добір як диференціальне (вибіркове) відтворення (розмноження) альтернативних генотипів (генів). Цим підкреслюється той факт, що для еволюції має значення не саме по собі виживання, а внесок кожної особини у генофонд популяції. У популяціях існують різні форми природного добору. Основними з них є три: рушійний, стабілізуючий і дизруптивний.
Рушійний (спрямований) добір відбувається у відповідь на односпрямовану поступову зміну середовища, або коли вид розширює свій ареал периферійні популяції пристосовуються до нових умов. Добір при цьому поступово зсуває середнє значення ознаки (норму, оптимальний фенотип) в той бік, а це веде до поступового заміщення старої норми, яка прийшла у невідповідність до нових умов, на нову норму (з числа існуючих фенотипів), яка виявилася більш пристосовною. Класичним прикладом рушійного добору є явище індустріального меланізму - поступове заміщення світлих форм у популяціях метеликів на темні у відповідь на забруднення середовища темними промисловими викидами в результаті промислової революції.
Стабілізуючий добір. За відносно стабільних умов середовища стабілізуючий добір елімінує (усуває) всі крайні відхилення як непристосовані і збегігає середнє значення ознаки - норму, яка встановилася раніше і пристосованість якої вже доведена результатом попереднього добору. Це консервативна форма добору, яка зменшує мінливість ознаки, звужує норму реакції, підтримує стабільність фенотипу і не сприяє еволюційним змінам.
Дизруптивний (розсікаючий) добір. За умови тривалої і різноспрямованої зміни середовища дизруптивний добір зберігає крайні варіанти й елімінує середні, проміжні, варіанти. Добір при цьому розсікає популяцію на дві і більше субпопуляцій (дивергенція), кожна з яких однаково добре пристосована до умов існування. В результаті дизруптивний добір веде до появи у популяції різних фенотипів (поліморфізм). Класичний приклад дії дизруптивного добору - на океанічних островах, де дмуть сильні вітри, комахи або зовсім не мають крил, або мають дуже розвинуті крила. В обох випадках вони не зносяться вітром у море.
Статевий добір. Однією з форм природного добору є статевий добір. Його основу складають взаємостосунки між статями. У статевому доборі більшу активність мають переважно самці,
що проявляється у бійках, співах, залицянні, демонстративній поведінці. Найсильніший самець або самець, що найбільш здатний привернути до себе увагу самки, має більше шансів залишити після себе численне потомство.
Індивідуальний і груповий добір. Індивідуальний добір веде до диференціального розмноження окремих особин, які мають перевагу в боротьбі за існування, груповий добір - до диференціального розмноження певної групи особин, яка вступила у конкурентні взаємовідносини з іншими групами. При груповому доборі закріплюються ознаки, корисні для групи в цілому, для окремої особини вони можуть бути і несприятливими.
47. Популяції людей. Популяційна структура людства. Великі й малі популяції (деми, ізоляти).
Усі люди належать до одного біологічного виду Homo sapiens. Цей вид, як і види інших організмів, складається з популяцій. Популяцією людей називають групу людей, які населяють спільну територію і вільно вступають у шлюб. У формуванні популяцій людей головне значення і має не спільність території, а споріднені зв'язки між членами популяції.
Крім великих популяцій, існують малі популяції людей (деми, ізоляти).
Деми - малі популяції чисельністю 1500-4000 осіб, характеризуються низьким природним приростом населення (25 % за покоління), невеликою кількістю осіб, які походять з інших груп (1-2 %) і високою частотою внутрішьогрупових шлюбів (80-90 %).
Ізоляти - малі популяції чисельністю до 1500 осіб. В ізолятах природний приріст населення становить 20 % за одне покоління, кількість осіб з інших груп - менша 1 %, незначний рівень шлюбної імміграції впродовж декількох поколінь, частота внутрішньогрупових шлюбів - понад 90 %. Внаслідок високої частоти внутрішньогрупових шлюбів в ізолятах, якщо вони існують упродовж 4-х поколінь (приблизно 100 років), усі його члени є не менш як троюрідні брати і сестри. У таких популяціях можливий дрейф генів і перехід рецесивних патологічних генів у гомозиготниї стан, що веде до збільшення частоти відповідних спадкових захворювань.Демографічними характеристиками людських популяцій є такі показники: розмір, народжуваність, смертність, віковий і статевий склад, захворюваність, рід занять, економічний стан.
48. Проблема генетичного обтяження й вплив мутагенних навантажень (радіаційних, хімічних) на популяції людей, медико-біологічні напрямки.
Роль іонізуючого випромінювання в мутагенній дії на людину особливо зросла у зв'язку з широким використанням джерел іонізуючого випромінювання у промисловості, сільському господарстві, медицині, з науковими цілями, з розвитком атомної енергетики, космічними польотами. Непередбачені негативні наслідки має аварія на Чорнобильській АЕС - найбільшій техногенній катастрофі сучасності.
Внаслідок аварії більш як 36000 гектарів території України забруднено радіонуклідами з щільністю по цезію-137 понад 1 кюрі на квадратний кілометр. Під вплив наслідків аварії на ЧАЕС потрапило 3427000 осіб.
Основними захворюваннями, які визнаються пов'язаними з наслідками аварії на ЧАЕС є переважно онкологічні захворювання системи кровообігу і нервової системи. Стан здоров'я потерпілих від аварії свідчить про тенденцію до його погіршення.
Аварія має негативні генетичні наслідки. Встановлено, що загальний рівень аберацій хромосом у дітей із зон радіаційного контрою втричі вищий, ніж у дітей, народжених у 1992 р. у відносно екологічно чистих районах. Пошкодження спадкового матеріалу соматичних клітин може призвести до різкого збільшення ракових захворювань, передчасного старіння, ослаблення захисних сил організму. Усе це впливає на народжуваність населення і веде до біологічного регресу.

49. Походження людини. Формування людини розумної — закономірний етап еволюції органічного світу.
На різних етапах суспільного розвитку люди робили спроби пояснити, яким чином людина виникла на Землі і яке місце вона займає в органічному світі. Релігії різних народів пояснювали походження людини надприродними силами, творінням бога. Поряд з ідеалістичними поглядами ще в глибоку давнину існували думки про те, що люди могли походити від якихось тварин: ведмедів (у Північній Америці), людиноподібних мавп (у Індонезії) і т. п.
У XIX ст. деякі вчені - Бюффон, Ламарк - звернули увагу на подібність людиноподібних мавп і людини, але всі вони підкреслювали духовні здібності людини, які, на їхню думку, могли мати тільки "божественне" походження. Ч. Дарвін у книзі "Походження людини і статевий добір" (1871) привів докази походження людини від мавпоподібних предків шляхом послідовних змін у результаті добору. У роботі Ч. Дарвіна підкреслювались в основному біологічні фактори, які визначали еволюцію людини. Соціальні фактории були розкриті Ф. Енгельсом у роботі "Роль праці у процесі перетворення мавпи на людину" (1876). Дарвін навів багато фактів походження людини від тварин, які пізніше були доповнені роботами багатьох вчених.
Дані порівняльної анатомії і фізіології людини і тварин показали подібність людини до ссавців як у загальному, так і в багатьох деталях. При порівнянні скелета і мускулатури людини і таких тварин, як собаки, коня, мавпи, були знайдені ті ж кістки і м'язи, що відрізнялися від людських лише за розмірами і деякими особливостями. Дивовижна подібність внутрішніх органів - серця, легень, органів травлення людини і тварин, а також ембріонального розвитку, вигодовування малят молоком тощо.
Дуже велика подібність до людини за низкою біохімічних показників людиноподібних мавп. Так, у шимпанзе, як і в людини, 4 групи крові, і людську кров відповідної групи можна переливати шимпанзе. При цитологічному аналізі встановлено, що структура хромосом шимпанзе багато в чому подібна до структури хромосом людини; диплоїдний набір хромосом шимпанзе дорівнює 48 (а в людини 46), у той же час диплоїдний набір хромосом інших мавп складає 54-78. Людиноподібні мавпи можуть хворіти тими ж хворобами, що і людина - тифи, сифіліс та ін. У людини є рудиментарні органи, не пов'язані з виконанням якихось суттєвих функцій в її організмі. У той же час, аналогічні органи у тварин виконують важливі функції. На тваринне походження людини вказують і факти, що відносяться до ембріології. У своєму
розвитку зародок людини проходить ті ж етапи, що і зародки інших хребетних тварин.
Наука доводить, що люди і сучасні людиноподібні мавпи виникли від спільного предка, який
жив у далекому минулому, а далі настала дивергенція людини і людиноподібних мавп. Так, людина і шимпанзе розійшлися близько 5 млн років, а людина й орангутан - понад 13-16 млн років тому.
Суттєвою морфофізіологічною відміною людини від людиноподібних мавп є об'єм головного мозку. У людини він у середньому становить 1400-1600 см3, а у мавп - до 600 см3. Поверхня півкуль переднього мозку в людини в середньому дорівнює 1250 см2, а в людиноподібних мавп - менше в 3,5-4 рази. Найважливішими якісними особливостями людини як біологічного виду є свідомість, мислення, її здатність до усвідомленої праці.
50. Етапи антропогенезу.
І етап - найдавніші люди, або архантропи.
Є багато різноманітних знахідок скелетів найдавніших людей. Зокрема, в Африці знайдено рештки олдувайського пітекантропа, в Азії - яванського пітекантропа і синантропа, в Європі - гейдельберзької людини. Жили вони в різний час: найбільш давні - понад 1 мільйон років тому, "молодші" - 400000 років тому. Всі ці знахідки об'єднані в одну групу за трьома ознаками: об'єм головного мозку в межах 1000 см3 і лише у синантропів дещо більший - 1100 см3; відсутність членороздільної мови, про що свідчить відсутність валка на підборідді; наявність примітивних кам'яних знарядь - скребків, накінечників, сокир. Тільки найбільш прогресивні з них - синантропи - користувалися вогнем, на що вказують багатометрові шари попелу, знайдені в місцях стоянок.
II етап - давні люди, або палеоантропи. Широко розповсюджені на території Європи, Азії і Африки. На цих континентах з'явилися місцеві різновиди Н. sapiens. Найбільш ранні з них датуються більше 200000 років тому, останні зникли близько 40000 років тому. Давні люди мали зріст 150-160 см, об'єм головного мозку - близько 1300-1600 см3 (приблизно об'єм мозку сучасної людини). Проте череп давніх людей характеризувався масивним розвитком зубів, надбрівних дуг, значно розвиненою нижньою щелепою, виступаючою потиличною ділянкою. Рештки цих людей були знайдені в долині Неандерталь поблизу Дюссельдорфа в Німеччині, звідки походить їхня назва - неандертальці.
III етап еволюції людини - перші сучасні люди, або неоантропи. Архаїчні Н. sapiens з Африки вже виготовляли ашельське знаряддя. Їх, більшість антропологів вважає предками нашого виду. Об'єм головного мозку в них був таким же, як і в наших сучасників -1500-1800 см3, зріст – 170-180 см. Знахідки неоантропів були зроблені в різних місцях земної кулі, в тому числі і на території колишнього Радянського Союзу. Найбільш відомі з них - ті, які зроблені у Франції поблизу містечка Кро-Маньйон (кроманьйонці).
51. Місце виду Homo sapiens у системі тваринного світу.
Царство Тварини
Тип Хордові
Підтип Хребетні
Клас Ссавці
Пдклас Плацентарні
Ряд Примати
Підряд Антропоїдів (Людиноподібних мавп)
Надродина Вищі вузько носі мавпи
Родина Гомініди
Рід Люди
Вид Людина розумна ( Homo sapiens).
52. Походження людських рас як відображення адаптаційних закономірностей походження людини.
Загальновизнаним є поділ людства на три основні раси - негроїдну, європеоїдну та монголоїдну.
Обґрунтовану відповідь на питання, коли і де виникли ці основні раси сучасної людини, отримано за результатами вивчення мінливості білків і груп крові. Варіанти білків і груп крові є маркерами генів, а їх частоти дають інформацію про частоти відповідних алелів. Розділення людства призвело до утворення двох гілок - африканців і неафриканців. Згідно з молекулярним годинником, така дивергенція відбулася близько 100 000 років тому. Тоді ж розпочалася міграція населення з Африки. Початок усіх маршрутів - певна область Східної Африки, розташована південніше Сахари. Вважають, що африканці (негроїди) влаштувалися в самій Африці. А первинне розселення неафриканців здійснювалося вже в Євразії. Вважають, що сучасна людина тривалий час не могла проникнути в Європу, цьому перешкоджали неандертальці - корінні мешканці сучасного континенту. Перші європейці нашого підвиду - всім відомі кроманьйонці.
53. Середовище як екологічне поняття. Види середовищ: атмосфера, гідросфера, літосфера, середовище організму.
В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми.
Атмосфера - єдина оболонка, товщина якої над усією Землею майже однакова (біля 100 км). Життя можливе лише в її приземному шарі - тропосфері (до 15 км над поверхнею планети), вище можна зустріти лише спори, пилок вищих рослин та окремі продукти життєдіяльності живих організмів. У нижньому шарі тропосфери відбувається випаровування і конденсація води, формуються повітряні потоки, клімат і погода. Саме тут зосереджена найбільша кількість живих організмів, що пов'язано передусім з парціальним тиском кисню і вуглекислого газу. Хімічний склад чистого повітря приблизно такий: 78,08 % азоту, 20,94 % кисню, 0,93 % аргону, 0,03 % вуглекислого газу, менш як 0,00005 % озону. В незначних кількостях присутні також неон, гелій, метан, криптон і водень. Вміст біогенних газів зі збільшенням висоти над рівнем моря швидко знижується, і вже на висоті 4000-5000 м біомаса зменшується у десятки разів порівняно з її кількістю на рівні моря. Найважливішими для живих організмів компонентами атмосфери є кисень, вуглекислий газ, озон і водяна пара. Вміст останньої коливається від 0 до 4 %.
Гідросфера не є суцільною оболонкою планети. Частина суші повністю позбавлена водного покриву і зволожується періодично. Найбільша товщина гідросфери - в межах Маріанської западини поблизу Філіппін (близько 11 км). У гідросфері прослідковується нерівномірний розподіл живого. Найщільніше заселені поверхневі шари і прибережна зона Світового океану в зоні тропіків, а також деякі континентальні водойми. Разом з тим гідросфера - єдина оболонка, яка повністю заселена живими організмами. Так, деякі види риб живуть на глибині більш як 7500 м, безхребетні - на глибині до 10 500 м, ще глибше проникають мікроорганізми.
Літосфера — це зовнішня тверда оболонка Землі, що охоплює всю земну кору й частину верхньої мантії; вона складається з осадових, вивержених і метаморфічних порід. Літосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує важливі функції:
на її поверхні живе більшість рослинних і тваринних організмів, у тому числі й людина;
верхня тонка оболонка літосфери на материках - це грунти, що забезпечують умови життя для рослин і є
основним джерелом отримання продуктів харчування для людей;
літосфера — це й «комора» корисних копалин — енергетичної сировини, руд металів, мінеральних добрив, будівельних матеріалів тощо.
Кров,лімфаітканинна рідина складають внутрішнє середовище організму.Внутрішнє середовище здійснює зв'язок між усіма органами й клітинами організму, між організмом і навколишнім середовищем. Здатність зберігати постійність внутрішнього середовища шляхом саморегуляції називається гомеостазом.
Тканинна рідина заповнює простір між клітинами, тканинами й органами. Вона утворюється з плазми та є посередником між кров'ю і клітинами. З кровоносних капілярів поживні речовини надходять у тканинну рідину, а потім по градієнту концентрації — у клітини. Продукти життєдіяльності клітин через тканинну рідину потрапляють у кров, яка доставляє їх до органів виділення. Кров — вид сполучної тканини. В організмі людини вона виконує такі функції:
транспортна — переносить кисень, вуглекислий газ, поживні речовини, гормони, вітаміни, продукти
метаболізму клітин;
захисна: а) здатна до зсідання при пораненнях, пошкодженнях судин; б) містить речовини й клітини, які
знищують хвороботворні мікроорганізми,токсини,віруси;
регуляторна (гомеостатична) — бере участь у підтримці біологічних констант — температури, осмотичного тиску,pH,сольового складу.
Кров складається з плазми і формених елементів. Плазма складає 55—60 % за об’ємом (3 л). До її складу входять вода (90 %), мінеральні й органічні речовини (10 %). До мінеральних речовин належать катіони металів і неорганічні аніони. Мінеральні речовини виконують важливу роль у підтримці осмотичного тиску крові. До органічних речовин плазми належать білки, глюкоза, ліпіди, органічні кислоти. Найважливішими білками крові є альбумін, глобулінові білки та фібриноген. Альбумін утримує воду в судинному просторі, перешкоджаючи її дифузії в тканинну рідину,зв’язує і транспортує катіони металів, гормони, лікарські препарати, глюкозу та жирні кислоти. Глобуліни виконують захисну функцію, беручи участь у розвитку процесів імунітету.Фібриноген необхідний для утворення тромбу.
Формені елементи крові — еритроцити, тромбоцити, лейкоцити.
54. Фактори середовища: абіотичні, біотичні, антропічні (антропогенні).
Навколишнє середовище - це сукупність чинників, які здатні прямо чи опосередковано впливати на життєдіяльність організмів. Часто їх називають екологічними чинниками. За походженням виділяють чинники абіотичні, біотичні й антропогенні.
Абіотичні чинники поділяються на елементарні (температура, вода, атмосферний тиск, повітря, електромагнітне поле, гравітація) та комплексні (хімічний склад субстрату (розчину, газу), агрегатний стан субстрату (розчину, газу), сонячне світло).
Біотичні чинники являють собою дію живих організмів один на одного. Вони поділяються на фітогенні, зоогенні, мікробіогенні та мікогенні. Реалізуються біотичні чинники у формі симбіозу ( квартиранство – використання жител інших тварин без шкоди для них, мутуалізм – форма співіснування при якій обидва організми отримують користь від співжиття, коменсалізм – один організм отримує користь від співжиття, а інший ні, але при цьому не шкодить йому , паразитизм – один організм використовує інший як місцн проживання, джерело харчування при цьому завдає йому шкоду, але не вбиває) або антибіозу (екстремальний прояв біотичних чинників, результатом якого є знищення організму, проявляється у формі травоїдництва і хижацтва).
За своєю природою антропогенні чинники поділяються на хімічні, фізичні, комбіновані (кліматичні, рельєфоутворюючі). За тривалістю дії вони бувають постійні та періодичні. За наслідками, які вони можуть спричинити, їх поділяють на малопомітні,катастрофічні, пристосувальні, сигнальні.
55. Види екосистем: природні та штучні.
В сучасній біології екосистемою називають сукупність популяцій автотрофних і гетеротрофних організмів, пов'язаних між собою трофічними та енергетичними зв'язками, спільною територією чи акваторією.
Екосистема є відкритою системою, має здатність до саморегуляції і може існувати тривалий час.
Природні екосистеми формуються спонтанно шляхом конкурентного взаємовиключення видів (популяцій) у ході вибору ними (диференціації) екологічних ніш.
Екологічна ніша - це сукупність параметрів середовища, які характеризують місце виду в екосистемі.
На планеті існує два основних середовища, де закладаються екологічні ніші організмів: водне і
повітряне. Виділяють також ґрунтове середовище, підземне (фреатичне) і внутрішнє середовище
організмів (середовище існування ендопаразитів).
Антропогенними називають екосистеми, в яких видовий склад та (або) фізичні параметри середовища певною мірою контролюються людиною. Вони поділяються на дві категорії: культиваційні і рудеральні. Культиваційні антропогенні екосистеми є результатом керованого використання природних ресурсів, при якому людина прагне поповнити їх втрати.
Рудеральні екосистеми формуються на механічно або хімічно пошкоджених людиною ґрунтах і складаються передусім з видів, які мають високу екологічну пластичність, - експлерентів. Вони швидко займають вільні еконіші, швидко розмножуються і швидко зникають, уникаючи конкуренції.
Штучні екосистеми — це системи, створені людиною штучно своїми зусиллями, використовуючи механізми. Штучні екосистеми створюються людиною для задоволення власних потреб. Це сади, парки, городи, поля, поселення різного типу, сільські та міські двори, штучні водойми.
56. Біогеоценоз як природно-екологічна система, структура і функції біогеоценозу.
Біогеоценоз - елементарна одиниця біосфери у вигляді сукупності живих організмів і не живих елементів на певній території. Взаємообумовлений комплекс наземного біоценозу і екотопа називають біогеоценозом. В межах біогеоценозів здійснюються процеси обміну речовини і енергії наземних екосистем. Просторові межі біогеоценозу співпадають з просторовими межами фітоценозу.
Трофічна структура екосистем основана на харчових потребах і життєвій стратегії учасників. Їх
поділяють на три головні категорії: продуценти, консументи і редуценти.
Продуценти - це автотрофні організми, які синтезують органічні речовини з використанням зовнішніх джерел енергії (енергія Сонця для фотосинтезуючих зелених рослин і прокаріотів або енергія
окислювально-відновлювальних реакцій зі сполуками окремих хімічних елементів для прокаріотів-хемотрофів).
Консументи - це гетеротрофні організми, які споживають живу біомасу (і, відповідно, акумульовану в ній енергію) автотрофів або гетеротрофів. Залежно від харчових потреб виділяють консументів першого, другого і вищих порядків.
Редуценти - це гетеротрофні або міксотрофні організми, які живляться мертвою органікою рослинного походження (сапрофаги), або напіврозкладеною органікою (детритофаги). Значення цієї категорії організмів полягає в тому, що вони розкладають складні органічні сполуки до простих органічних і неорганічних.
Підтримка кругообігу в конкретних географічних умовах є основною функцією біогеоценозу.
57. Штучні екосистеми. Формування антропоценозів: натурценозів, агроценозів, урбаноценозів, техноценозів.
В сучасному оточуючому середовищі вплив діяльності людини на природні (первинні) екосистеми постійно посилюється. Деякі країни (наприклад, Нідерланди) практично позбавлені природних екосистем. Передусім причиною посилення такого впливу є порушення природного балансу екологічних чинників унаслідок антропогенного забруднення навколишнього середовища.
Забруднення навколишнього середовища - головний негативний результат діяльності людини. Забруднювачами можуть бути тверді, рідкі, газоподібні речовини, мікроорганізми, випромінювання різної частоти.
За ступенем впливу на стан екосистем забруднювачі поділяються на високотоксичні, малотоксичні, нетоксичні, руйнівні, а за тривалістю дії - на стійкі, малостійкі, нестійкі. Токсичні речовини стають небезпечними в тому випадку, якщо вони просочуються в джерела питної види.
До високотоксичних забруднювачів належать, зокрема, ртуть та її сполуки, до малотоксичних - отрутохімікати (ДДТ, дихлофос), до нетоксичних - рештки їжі. Руйнівний ефект спричинюють речовини, здатні роз'їдати каркаси і фундаменти споруд. Стійким забруднювачем є нафта, малостійким - хлорофос, нестійкими - білки.
Нині велика увага приділяється вторинному використанню деяких відходів з тих, що забруднюють довкілля. Наприклад, токсичні відходи електронної промисловості перебувають у такому стані, що можуть бути використані як сировина для деяких інших промислових виробництв. Найефективніший спосіб утилізації таких відходів - їх хімічна переробка. Деякі відходи можна переробляти біологічними методами. Таким способом можна знезаражувати відходи з вмістом фенолів, пестицидів, детергентів. Часто застосовують спалювання органічних решток, хоча цей спосіб досить дорогий. Існують також методи захоронення решток у глибоких шахтах, на дні морських западин тощо, проте вони пов'язані з попередніми ретельними геологічними дослідженнями, а якщо йдеться про морське захоронення, то першорядне значення мас надійність резервуарів, у яких захоронюють відходи.
Серед антропогенних екосистем найбільші території займають культурні екосистеми аграрного рівня (агроценози).
Під впливом діяльності людини в ряді випадків створюються умови, за яких змінюють локалізацію або збільшують площу природні осередки деяких хвороб. Наприклад, жовта пропасниця - факультативно-трансмісійне захворювання, збудник якого передається людині з укусом комара роду Aedes, водночас є природно-осередковим захворюванням через наявність резервуарів (кількох видів мавп) у деяких тропічних регіонах. Урбанізація регіонів, де поширена ця хвороба, призвела до появи місць, придатних для розвитку личинок комара, в межах населених пунктів. У свою чергу, наближення переносника хвороби до людини спричинило явище передачі збудника від людини до людини без участі резервуара. Аналогічно відбулося розширення ареалу біологічних переносників малярійних плазмодіїв - комарів роду Anopheles, спричинене збільшенням посівних площ рису. Мілководдя на рисових чеках - найкраще місце для розвитку личинок переносника збудників малярії.
Наслідки антропогенних змін в екосистемах прослідковуються також у випадках занесення збудників захворювань на нові території. Так, на початку XX ст. епідемії малярії почали охоплювати регіони Південної Америки, куди було занесено комарів роду Anopheles разом зі збудником хвороби. Останнім часом спостерігається збільшення популяцій цих комарів і в Україні. Особливо небезпечне це явище для південних регіонів країни. Вологі підвали будівель, інші місця, де застоюється вода, стають осередками розмноження комарів і, як наслідок, - можливим джерелом поширення малярії.
58. Екологія людини як теоретична основа розробки заходів з охорони природи та здоров’я населення, раціонального природовикористання. Медична екологія.
Важливим етапом в еволюції органічного світу є поява людини і розвиток людства, під впливом якого, вважається, відбувається перетворення біосфери в ноосферу - сферу розуму.
Екологія людини є інтегральною міждисциплінарною наукою, яка вивчає взаємовідносини людини як
біосоціальної істоти з навколишнім середовищем, яке складають елементи живої та неживої природи, соціальні та виробничі фактори, можливості керувати фізичним та психічним здоров'ям людини, її удосконаленням та розвитком.
Вплив самої людини на навколишнє середовище зумовлюється її біосоціальною сутністю. Як біологічний об'єкт людина через комплекс трофічних зв'язків пов'язана з іншими компонентами екосистем. Разом з тим людство становить собою розвинену соціальну систему з високими вимогами до середовища існування, що зумовлені розвитком промисловості, зростанням чисельності населення тощо. Внаслідок того, що людство як соціальна система з притаманною їй розвиненою господарською діяльністю функціонує в більш широких межах, аніж біологічна система, в природі порушується біологічний кругообіг речовин. Це призводить до погіршення якості середовища існування (наприклад, внаслідок його техногенного забруднення). Для оцінки якості природного середовища використовують показники стану здоров'я населення.
У зв'язку з господарською діяльністю людини гострою залишається проблема її адаптації до змінених умов навколишнього середовища. Для людини, не адаптованої до коливань параметрів абіотичних чинників, типовою є низька працездатність. Різка зміна умов існування може призводити до змін у фізичному та психічному стані людини. Адаптивні можливості людини певною мірою
відображає поняття про конститутивні типи, які, у свою чергу, формуються залежно від генотипу. Виділяють кілька генетично зумовлених конститутивних типів людей, зокрема "спринтер", "стаєр" і "мікст".
"Спринтер" може витримувати потужні, але короткотривалі навантаження. Для нього характерні
сильні фізіологічні реакції у відповідь на виражені, але короткотривалі зміни середовища. Він має великі резервні можливості, які швидко мобілізуються, але потребують тривалого часу для відновлення.
"Стаєр" може витримувати рівномірні навантаження тривалий час. Він має в цілому невисокі резервні можливості, однак у нього процеси відновлення стійкі.
"Мікст" має проміжні адаптивні можливості. Для нього характерний оптимально-адекватний спосіб
реагування на зміни навколишнього середовища.
Центральне місце у дослідженнях екології людини займають людські спільноти. Для їх характеристики вчені обирають такі показники, як народжуваність, смертність, захворюваність, інвалідність, вікова та статева структура конкретної спільноти, її освітній рівень, професійний склад, рівень фізичного розвитку дітей, моральні засади тощо. Медична екологія, екологічна медицина або медицина навколишнього середовища — це комплексна наукова дисципліна, яка розглядає всі аспекти впливунавколишнього середовища на здоров'я населення з центром уваги на серцевих захворюваннях. Оформилась в Клівленді (США) в 1986 р. Включає в себе основні розділи медицини, присвячені внутрішнім хворобам, токсикології, епідеміології, біохімії, імунології, фізики, хімії, передбачає знання деяких технологій та ін.
59-60. Соціальні та біологічні аспекти адаптації населення до умов життєдіяльності. Біологічна мінливість людей в зв’язку з біогеографічними особливостями середовища, формування адаптивних екотипів.
Процес адаптації організму знаходиться у прямій залежності від умов існування. Залежно від переважання того чи іншого фактора (холод, спека, гіпоксія, нестача води та ін.) виникають певні відповідні реакції. У цілому вони об'єднуються в явища, які називаються процесами пристосування - адаптації. Визначити адаптацію і виділити цей феномен важко. Безсумнівно лише, що це - фундаментальна й універсальна властивість будь-якої живої системи, що виникла історично.
Статичне поняття адаптації відбиває стійкість біосистеми до умов середовища (рівень адаптованості, що склався).
Динамічне поняття адаптації - це процес пристосування біосистеми до мінливих факторів існування (формування адаптованості).
В процес адаптації включаються:
а) біосистема;
б) фактори середовища;
в) механізми взаємодії.
Стосовно людини адаптацію розглядають як сукупність соціально-біологічних властивостей і особливостей, що виникають в результаті дії незвичайних факторів середовища і необхідні для стійкого існування в нових екологічних умовах.
Під біологічними механізмами мають на увазі анатомо-фізіологічні, біохімічні і поведінкові реакції за дії мінливих факторів середовища. В одному стані вони мають локальний характер, в іншому здійснюються на рівні цілісного організму.
Залежно від тривалості дії, адаптації бувають короткочасні і довгострокові. У першому випадку спостерігається нетривала зміна функціональної активності, спрямована на відновлення звичайних властивостей внутрішнього середовища організму. У другому випадку при аналогічних, але вже триваліших впливах розвиваються стійкі зміни з включенням структурного рівня. Завдяки адаптаціям підтримується гомеостаз - сталість внутрішнього середовища організму.
61. Адаптивні екотипи людей, їх характеристика: арктичний, тропічний, зони помірного клімату, пустель, високогірний.
Адаптивний тип- норма біологічної реакції на переважаючі умови проживання, яка проявляється у розвитку комплексу морфофункціональних, біохімічних, імунологічних ознак, які обумовлюють кращу біологічну пристосованість людини до відповідного фізичного середовиша, незалежно від расової чи етнічної належності.
Арктичний адаптивний тип. Умови проживання людей характеризуються холодним кліматом, у харчовому раціоні переважає тваринна їжа. Представники адаптивного типу мають сильно розвинуту кістково-м'язову систему, великі розміри грудної клітки, у крові високий рівень гемоглобіну, плоскі і трубчасті кістки мають високий вміст кіткового мозку, у кістковій тканині підвищений рівень мінеральних речовин, у крові високий рівень білків (альбумінів і глобулінів) та холестерину, підвищена здатність організму окиснювати продукти метаболізму, висока активність систем пероксидного окиснення ліпідів, посилений енергетичний обмін, стабільна терморегуляція та ін.
Тропічний адаптивний тип. Кліматогеографічні умови проживання людей характеризуються високою температурою та підвищеною вологістю. Історично сформовані умови існування даного адаптивного типу призвели до низького вмісту тваринного білка у харчовому раціоні, фенотипно спостерігається досить широка варіабельність у рості (високі і низькі на зріст). Форма тіла подовжена, знижений об'єм м'язової маси, збільшена довжина кінцівок, зменшена у розмірах і об'ємі грудна клітка, підвищене потовиділення (більше потових залоз на 1 см2 площі шкіри), знижені показники основного обміну й обміну жирів, низька концентрація холестерину в крові, активність системи пероксидного окиснення ліпідів знижена.
Адаптивний тип зони помірного клімату. Тип є проміжним між представниками арктичного і тропічного адаптивного типів.
Гірський адаптивний тип. Характерними особливостями цього типу є результатом дії основного етіологічного фактора-хронічної гіпоксії. Відповідно, і фенотипні прояви характеризуються високим рівнем основного обміну, подовженням трубчастих кісток, розширенням грудної клітки, зростанням кисневої ємності крові за рахунок збільшення кількості еритроцитів (еритропитоз), високим вмістом гемоглобіну (більше 120 г/л) та більш швидкою його трансформацією у НЬО, (карбгемоглобін).
Адаптивні типи формувалися незалежно від раси у зв'язку з конкретними екологічними умовами на підставі резерву пристосувальних механізмів виду, що відповідали його генофонду. Виділення цих типів не мало рис екологічної спеціалізації, про що свідчить можливість проживання людей одного адаптивного типу на території, яка в більшій мірі є відповідною до комплексу ознак іншого адаптивного типу. Швидше за все, процес полягав в утворенні популяцій, генофонди яких відповідали місцевим умовам краще, ніж генофонд виду у цілому.
Наявність різних адаптивних типів є свідченням значної екологічної мінливості людини, шо, напевно, сприяло розселенню людей по всьому світу.
62. Екологічний стан в Україні.
Високий рівень індустріалізації, необдумане і нераціональне використання природних ресурсів
призводить до погіршення екологічної ситуації в різних країнах, в тому числі і в Україні.
Внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС колосальні території України, Білорусі та інших
держав забруднені радіонуклідами і до цього часу залишаються непридатними для життя людини.
Порівняно з 1985 роком зросли:
• хвороби крові та кровотворних органів на 21,4 %;
• ураження кістково-м'язової системи на 10 %;
• психічні розлади на 8,4 %;
• вроджені аномалії на 5,3 %;
• ускладнення вагітності та пологів на 4,8 %.
Рівень злоякісних новоутворень щорічно зростає на 1,8 %. Змінилася структура онкозахворювань. Переважають рак щитоподібної залози, порожнини рота, прямої кишки, лімфатичної та кровотворної систем, рак органів дихання, передміхурової залози у чоловіків та статевих залоз у жінок.
Невпинно знижується народжуваність. До зон особливого контролю з різним ступенем забрудненості віднесено 78 районів 12-ти областей, понад 2 000 населених пунктів.
Особливо небезпечне погіршення стану здоров'я дітей. Падає опір їх організму до різних інфекційних хвороб, зростає питома вага дітей з поганим фізичним розвитком, прогресують хвороби, зумовлені генетичними порушеннями.
63. Адаптація людей до екстримальних умов (Арктики, пустелі, космосу та ін.). Поняття про стрес.
Основою адаптації людини є соціально-економічні механізми, але важлива роль належить також стану природних пристосувальних та захисних механізмів, що складають біологічну спадщину
людей. Так, вихідців із зони помірного клімату, які потрапляють на роботу в Арктику або Антарктиду, зустрічають суворий клімат, незвичайні для середніх широт атмосферні явища, різке зниження кількості мікроорганізмів у ґрунті та повітрі, життя у відносно малочисельних, згрупованих колективах. Зазвичай такі люди після прибуття на Заполяр'я тривалий час знаходяться у хворобливому стані, який посилюється, наприклад, під час зміни полярних дня та ночі. Вони проявляються підвищенням артеріального тиску та прискоренням пульсу, що змінюються згодом зниженням тиску (інколи до рівня 70/30 мм рт. ст.) і частоти пульсу. Спостерігається масова захворюваність на простудні та кишкові захворювання. З'являються ознаки втоми і навіть виснаження нервової системи - погіршується оперативна пам'ять, знижується надійність роботи людини, збільшується тривалість періоду рухових реакцій. Ці явища трактуються деякими дослідниками як метеоневроз.
Сучасне урбанізоване суспільство випробовує здоров'я людини не лише надмірним комфортом або,
навпаки, дискомфортом, а й стресовими ситуаціями. Концепцію явища "stress" вперше виклав Г. Сельє в 1936 р. З англійської stress означає - напруга, тиск, натиск.
За Г. Сельє, стрес — це неспецифічна відповідь організму на будь-яку вимогу.
Клінічним вираженням стресу є загальний адаптаційний синдром.
Відповідні реакції людини, спрямовані на подолання стресу, за своєю природою поділяють на фізіо-
логічні і психологічні. У фізіологічних відповідних реакціях провідну роль відіграє система гіпоталамус - передня частка гіпофіза - кора наднирників. Стресорна реакція розвивається в певній послідовності.
Вивченню психологічних реакцій на стрес присвячено багато спостережень. Основна проблема для людини - в тому, щоб впоратися із стресорною ситуацією. Важливим способом психологічного захисту для людей є здатність адекватно реагувати на екстремальну ситуацію, оцінюючи її з точки зору раціонального виходу. Люди, які мають внутрішній контроль за своєю діяльністю - "інтернали" (які вірять в себе і надіються лише на себе), краще вийдуть із стресу ніж "екстернали " (які потребують допомоги і покладаються на випадок).
64. Структура і функції біосфери.
З фізичної точки зору біосфера є трифазною (рідка, тверда, газоподібна фази). Вода - єдина речовина, присутня повсюди в біосфері в одній з трьох фаз. Біосфера забезпечує людство всіма необхідними природними ресурсами.
З геологічної точки зору, планету оточують чотири оболонки: літосфера (тверда), гідросфера (рідка), атмосфера (газоподібна) і магнітосфера (складається з магнітних часток різної енергетики). Лише гідросфера повністю заселена, інші оболонки заселені або трансформовані внаслідок діяльності живих організмів частково. Літосферу нашої планети звичайно називають земною корою. Товщина її коливається від 8 км у північній частині Тихого океану до 84 км в районі гір Тянь-Шаню.
Нижню межу біосфери визначає верхній край базальтового шару літосфери, а верхню - озоновий шар (на висоті 20-25 км над поверхнею планети). Поза цими межами неможливе автономне існування живих організмів і не відбувається накопичення продуктів їх життєдіяльності.
Максимальна висота, на якій зафіксовано існування вищих рослин, - 7000 м над рівнем моря. Це один з видів зірочника. Максимальна висота, на якій зареєстровано польоти птахів - 12500 м (на цій висоті зафіксовано зіткнення хижого птаха білоголового сипа з літаком). Окремі види комах живуть на висоті близько 6000 м, а їхні польоти зареєстровані на висоті понад 11 км. Вище можуть проникати лише бактерії. Описано знаходження життєздатних бактерій на висоті 77 км. У межах літосфери в результаті діяльності наземних живих організмів виник ґрунт. Це найщільніше заселена верхня частина літосфери. Ґрунт містить мінеральні та органічні речовини, доступні для використання їх живими організмами. Ґрунт характеризується в біосфері як ланка, що поєднує між собою біологічний та геологічний кругообіги.
Шар ґрунту, товщина якого дорівнює глибині поширення коренів рослин, називається ризосферою. Ґрунт підстилають осадові породи - глини, вапняки, мертелі. Він має власну систему циркуляції води. Існують підземні потоки і водні резервуари (наприклад, гігантський підземний резервуар, заповнений водою, знаходиться під Сахарою). Нижче розміщуються шари материнських, або кристалічних, порід, підстелені базальтовим шаром. Він знаходиться в середньому на 2-3 км нижче поверхні суші і на 1-2 км нижче дна океану. Проте в місцях тектонічних розломів земної кори, де проявляється вулканічна активність, базальтовий шар виходить на поверхню суші. Можна вважати, що в кратерах вулканів товщина літосфери нульова, адже через них відбуваються викиди магми - розпеченої рідкої суміші хімічних елементів, якою заповнена мантія Землі.
Гідросфера не є суцільною оболонкою планети. Частина суші повністю позбавлена водного покриву і зволожується періодично. Найбільша товщина гідросфери - в межах Маріанської западини поблизу Філіппін (близько 11 км). У гідросфері прослідковується нерівномірний розподіл живого. Найщільніше заселені поверхневі шари і прибережна зона Світового океану в зоні тропіків, а також деякі континентальні водойми. Разом з тим гідросфера - єдина оболонка, яка повністю заселена живими організмами. Так, деякі види риб живуть на глибині більш як 7500 м, безхребетні - на глибині до 10 500 м, ще глибше проникають мікроорганізми.
Атмосфера - єдина оболонка, товщина якої над усією Землею майже однакова (біля 100 км). Життя можливе лише в її приземному шарі - тропосфері (до 15 км над поверхнею планети), вище можна зустріти лише спори, пилок вищих рослин та окремі продукти життєдіяльності живих організмів. У нижньому шарі тропосфери відбувається випаровування і конденсація води, формуються повітряні потоки, клімат і погода. Саме тут зосереджена найбільша кількість живих організмів, що пов'язано передусім з парціальним тиском кисню і вуглекислого газу. Хімічний склад чистого повітря приблизно такий: 78,08 % азоту, 20,94 % кисню, 0,93 % аргону, 0,03 % вуглекислого газу, менш як 0,00005 % озону. В незначних кількостях присутні також неон, гелій, метан, криптон і водень. Вміст біогенних газів зі збільшенням висоти над рівнем моря швидко знижується, і вже на висоті 4000-5000 м біомаса зменшується у десятки разів порівняно з її кількістю на рівні моря. Найважливішими для живих організмів компонентами атмосфери є кисень, вуглекислий газ, озон і водяна пара. Вміст останньої коливається від 0 до 4 %.
Цікаво, що походження атмосфери і гідросфери нашої планети до цих пір не з'ясоване остаточно. Існує гіпотеза, згідно з якою атмосферу складають рештки газової туманності, з котрої утворилася Сонячна система. Більшість учених вважають, що гідро- та атмосфера утворилися в результаті міграції легких речовин з надр планети на її поверхню.
Магнітосфера - зовнішня оболонка планети, що складається з протонів та інших ядерних часток, які утримуються в електромагнітному полі Землі. Як і будь-яке фізичне тіло, наша планета має надзвичайно потужне власне електромагнітне поле, силові лінії якого орієнтовані відносно магнітних полюсів. Магнітосфера складається з кількох радіаційних поясів, що відрізняються один від одного складом частинок, захоплених магнітним полем Землі. Ця оболонка планети лише недавно почала вивчатися з точки зору її ролі в життєдіяльності організмів, адже досліджувати її можна тільки за допомогою спеціальної складної апаратури. Вперше існування радіаційних поясів нашої планети було доведено під час польоту американського супутника "Піонер-1" у 1958 р. Склад і стан магнітного поля планети впливає на перебіг біохімічних процесів живих систем, а тому останнім часом актуальним стало вивчення впливу змін у магнітному полі на здоров'я людини.
65. Головні положення вчення В.І.Вернадського про організацію біосфери. Жива речовина, її характеристика.
Значний вклад у розвиток вчення про біосферу зробив видатний вітчизняний вчений, геолог В. І. Вернадський. Його перу належать ґрунтовні праці, присвячені вивченню компонентів довкілля, які прямо чи опосередковано пов'язані з життєдіяльністю організмів.
У них учений наголошує на тому, що біосфера власне є однією з геологічних оболонок нашої
планети, до якої, крім косної речовини, входять біокосні речовини (нафта, води Світового океану) та біогенні речовини (поклади кам'яного вугілля, вапняки). Він вважав, що земна кора є рештками біосфер минулих епох.
З фізичної точки зору біосфера є трифазною (рідка, тверда, газоподібна фази). Вода - єдина речовина, присутня повсюди в біосфері в одній з трьох фаз. Біосфера забезпечує людство всіма необхідними природними ресурсами.
З геологічної точки зору, планету оточують чотири оболонки: літосфера (тверда), гідросфера(рідка), атмосфера (газоподібна) і магнітосфера(складається з магнітних часток різної енергетики).
Лише гідросфера повністю заселена, інші оболонки заселені або трансформовані внаслідок діяльності живих організмів частково. Літосферу нашої планети звичайно називають земною корою. Товщина її коливається від 8 км у північній частині Тихого океану до 84 км в районі гір Тянь-Шаню.
Нижню межу біосфери визначає верхній край базальтового шару літосфери, а верхню – озоновий шар (на висоті 20-25 км над поверхнею планети).
Поза цими межами неможливе автономне існування живих організмів і не відбувається накопичення продуктів їхньої життєдіяльності.
Основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу
Цілісність біосфери визначається самоузгодженісттю всіх процесів в біосфері, обмежених фізичними константами, рівнем радіації та ін.
Земні закони руху атомів, перетворення енергії є відображенням гармонії космосу, забезпечуючи гармонію і організованість біосфери. Сонце як основне джерело енергії біосфери регулює життєві процеси на Землі.
Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів активно трансформує сонячну енергію в енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин. При цьому сутність живого постійна, змінюються лише форми існування живої речовини. Сама жива речовина не є випадковим створенням, а є результатом перетворення сонячної світлової енергії в дійсну енергію Землі.
Чим дрібніше організми, тим з більшою швидкістю вони розмножуються. Швидкість розмноження залежить від щільності живої речовини. Розтікання життя — результат прояву її геохімічної енергії.
Автотрофні організми отримують всі необхідні для життя речовини з навколишньої косної матерії. Для життя гетеротрофів необхідні готові органічні сполуки. Поширення фотосинтезуючих організмів (автотрофів) обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.
Активна трансформація живою речовиною космічної енергії супроводжується прагненням до максимальної експансії, прагненням до заповнення всього можливого простору. Цей процес В. І. Вернадський назвав «тиском життя».
Формами знаходження хімічних елементів є гірські породи, мінерали, магма, розсіяні елементи і жива речовина. У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, кругообіг, рух атомів і молекул.
Поширення життя на нашій планеті визначається полем стійкості зелених рослин. Максимальне поле життя обмежується крайніми межами виживання організмів, яке залежить від стійкості хімічних сполук, що становлять живу речовину, до певних умов середовища.
Кількість живої речовини в біосфері постійна і відповідає кількості газів в атмосфері, перш за все кисню.
Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, при якому вільна енергія системи наближається до нуля.
66. Кругообіг речовин і енергії в біосфер
Кругообігом речовин називають постійний обмін речовин між оболонками земної кулі. З появою на планеті живих організмів шляхи переміщення речовин, що визначалися дією абіотичних чинників, суттєво змінилися. Переміщення окремих хімічних елементів залежить передусім від дії фізичних чинників, таких як різниця температур і освітлення, перепади тиску тощо. Розрізняють малий кругообіг, котрий стабілізує біосферу впродовж часу існування окремих екосистем, і великий кругообіг, який здійснюється впродовж кількох геологічних періодів і при цьому торкається глибинних шарів твердої оболонки Землі.
Біогеохімічні цикли - це сукупність циклічних процесів обміну речовин та енергії між окремими компонентами біосфери, зумовлена життєдіяльністю організмів.
Впродовж мільйонів років на планеті формувалися стабільні шляхи переміщення речовини та енергії. В основі їх лежать стабільність положення планети відносно Сонця і тектонічні зміни в земній корі. Вчені вважають, шо від моменту появи життя еволюція живих організмів відбувалася паралельно з еволюцією біосфери, і виділяють такі головні етани її розвитку: 1) початковий, пов'язаний з появою і функціонуванням прокаріотів (3,8-1,9 млрд років тому); 2) становлення евкаріотів, пов'язаний з діяльністю одноклітинних ядерних організмів (1,9- 0,9 млрд років тому); 3) становлення багатоклітинних евкаріотів (900-600 млн років тому); 4) становлення тварин з мінеральним скелетом (600-400 млн років тому); 5) завоювання живими організмами суші і виникнення грунтів (400-1 ЗО млн років тому); 6) поява квіткових рослин та еволюція ссавців (130- 2 млн років тому); 7) сучасний, пов'язаний з появою людини і розвитком людства (від 2 млн років тому).
Кругообіг води. Більша частка води, що проходить через екосистеми, припадає на транспірацію, випаровування і атмосферні опади. На кожен грам первинної продукції наземних угруповань випаровується приблизно 500 г води. Якшо брати до уваги, що річна первинна продукція наземних місцезростань становить приблизно 1,1 х 1017 т сухої речовини, то в ході транспірації наземною рослинністю повинно випаруватися близько 55 х1018 т води. Сумарне випаровування з поверхні Землі становить за рік приблизно 378 х1018 т. Для того, щоб забезпечити таке переміщення на планеті, витрачається п'ята частина сонячної енергії, яка досягає поверхні Землі. Якщо припустити, шо біосфера існує 3-4 млрд років, то виходить, що вся вода Світового океану пройшла повний біологічний цикл не менш як 300 разів.
Кругообіг кисню. Загальна маса кисню в атмосфері - 1,1 х 1021 т, але у зв'язаному вигляді його значно більше в складі літо- та гідросфери. Вважають, шо близько 4,5 млрд років тому атмосфера Землі мала склад, аналогічний тому, який мають вулканічні викиди. Це, в основному, водяна пара, двоокис вуглецю і двоокис азоту. Після затвердіння земної кори дощі поступово вимили з атмосфери вуглекислий газ, а кисень з'явився пізніше як результат фотосинтезу зелених рослин.
Кругообіг азоту. В атмосфері міститься близько 385 х 1016 т молекулярного азоту. Він необхідний для синтезу амінокислот, але абсолютна більшість організмів не здатна його асимілювати в такій формі. Складний шлях перетворення азоту в доступну для засвоєння форму проходить у грунті за допомогою мікроорганізмів - азотфіксуючих і нітрифікуючих бактерій. У живих системах міститеся лише 3 % всього доступного азоту Землі, а решта - в детриті.
Кругообіг інших біогенних макро- та мікроелементів спричинює передусім ерозію материнських порід та діяльність редуцентів, під впливом якої сполуки цих елементів переходять у форму, придатну для всмоктування кореневою системою рослин або мікоризою. Далі вони накопичуються в первинній продукції і зрештою потрапляють в організм людини. Наприклад, нестача в харчових продуктах заліза спричинює анемію. Нестача марганцю може викликати порушення координації рухів, ускладнення пологів. Найбільше цього елемента накопичується в зеленій масі буряків. Мідь входить до складу багатьох ферментів людини і накопичується в печінці, мозку, нирках, серці. Нестача міді спричинює порушення розвитку елементів скелету. Молібден також входить до складу деяких ферментів, і його нестача корелює з розвитком кам'яної хвороби нирок. Цинк відомий як активатор багатьох ферментів, надлишок цинку відкладається у волоссі та нігтях. Нестача фтору призводить до порушення розвитку кісток, зокрема зубної емалі. Разом з тим надлишок фтору викликає негативні реакції з боку організму. Такі мікроелементи, як кадмій, ртуть, нікель, свинець та інші, здатні накопичуватися в організмі людини і можуть спричинити важкі розлади обміну речовин.
67. Ноосфера. Космопланетарна сутність людини.
Ноосфе́ра — сучасна стадія розвитку біосфери, пов'язана з появою в ній людства. Частина планети і навколопланетного простору зі слідами діяльності людини. Для ноосфери характерна низка таких специфічних ознак.
1. Зростання кількості видобутку корисних копалин з надр літосфери. Зараз їх загальний обсяг в кілька разів перевищує масу матеріалу, яку виносять води всіх рік до океанів.
2. Масове споживання біогенних речовин в енергетичних цілях. У зв'язку з цим в атмосфері поступово збільшується вміст вуглекислого газу. Цьому процесу сприяє також скорочення площ лісів — легенів планети і природних "фабрик" кисню.
3. Відбувається інтенсивна трансформація і розсіювання енергії Землі, а не її акумуляція, що було характерним для біосфери.
4. Створюються в масовій кількості нові речовини, в тому числі шкідливі, стійкі проти розкладу, збагачені металами. Відбувається забруднення біосфери.
5. Для ноосфери характерна поява нових трансуранових хімічних елементів. Людство оволодіває ядерною енергією, яка є практично невичерпною за запасами. Одночасно постійно зростає кількість небезпечних для живих організмів радіоактивних відходів з дуже великими періодами напіврозпаду.
6. Ноосфера виходить за межі біосфери у зв'язку з освоєнням космосу. На порозі третього тисячоліття з'являється принципова можливість створення штучних біосфер на інших планетах та їхніх супутниках.
68. Біополя. Біологічні ритми, їх медичне значення
Біополя - це сукупність фізичних полів, притаманних об'єктам живої природи, з допомогою яких здійснюється обмін енергією та інформацією між ними.
Одними з основних є електромагнітні поля і випромінювання живого організму. Це пов’язано з виникненням, рухом і взаємодією електричних зарядів у біологічних об'єктах у процесі їх життєдіяльності.
Біоритми є однією з найбільш загальних властивостей біосистеми і характеризують її існування в часі. Наука, що вивчає біологічні ритми живих організмів, називається біоритмологією. У ній виділяють декілька самостійних напрямків: хронобіологія, хронопатологія, хронотерапія, хронофармакологія, хронопрофілактика та інші.
Ритми охоплюють всі прояви життя - від субклітинних структур і окремих клітин до складних форм поведінки організмів, популяцій та екологічних систем.
Ритмічність - основна властивість живої матерії, її невід'ємна ознака.
Живому організму притаманні одночасно всі існуючі ритми, його функції можуть синхронізуватися у різних ритмах, різноманітних діапазонах періодів. Крім того, часова структура ритмів може змінюватися під впливом випадкових зовнішніх і внутрішніх факторів. Треба брати до уваги й індивідуальні особливості в організації часової структури ("сови", "жайворонки" тощо).
У медико-біологічній науці сформований новий напрямок - хрономедщина. Перед цією галуззю клінічної медицини стоять великі завдання, вирішення яких сприятиме як розвитку нових уявлень про причини і патогенез різних захворювань, так і їх успішному лікуванню і профілактиці.
69.Антропогенний тиск на атмосферу
Рівень впливу людини на оточуюче середовище визначається складністю її становище в біосфері. З одного боку, людина - біологічний об'єкт, нерозривно поєднаний з кругообігом речовин системою трофічних та енергетичних зв'язків між нею та іншими учасниками екосистем. З другого боку, людство створює високорозвинену соціальну систему, яка ставить суттєві вимоги щодо середовища, обумовлені потребами, котрі зростають у міру розвитку промисловості і росту чисельності населення.
Протиріччя такого становища полягає в тому, що людство як соціальна система функціонує набагато ширше, ніж як біологічна система. Внаслідок цієї невідповідності порушується біологічний кругообіг речовин, що погіршує якість середовища. До вирішення цієї проблеми нині залучені методи екологічних досліджень, котрі проводяться на різних напрямках.
Ще одна активна риса існування сучасного людського суспільства - урбанізація. Це явище бере свій початок, відколи почався активний розвиток промисловості і відбувся поділ виробництва на аграрне і промислове. Сучасні міста - це великі населені пункти, жителі яких зайняті переважно у сфері промислового виробництва. В міру розвитку людського суспільства кількість людей, зайнятих саме в промисловості, невпинно зростає. Урбанізація має як позитивні, так і негативні риси. Позитивним є те, що людина поступово все повніше задовольняє власні потреби. Негативні риси полягають в поступовому поглибленні протиріччя між людиною та навколишнім середовищем, що проявляється в забрудненні повітря, води, продуктів харчування, зміні видового складу екосистем, скороченні природних ресурсів.
Стабільність екосистем залежить від параметрів абіотичних чинників. Антропогенний вплив може суттєво змінити ці параметри відносно природних значень. Для людей з ослабленим здоров'ям такі зміни можуть стати фатальними.
Надзвичайно популярними останнім часом стали "екологічно чисті" продукти харчування та ліки природного походження, вироблені з сировини, одержаної в умовах середовища, не спотвореного діяльністю людини.
З огляду на забруднення екосистем речовинами штучного походження актуальними стають методи захисту людини від проникнення в організм шкідливих речовин. Таке проникнення може відбутися при вдиханні забрудненого повітря, вживанні забрудненої їжі та води, а також крізь шкіру при контакті з носіями забруднень. Раніше люди могли розраховувати на природне очищення повітря та питної води від забруднювачів. Це спонтанний процес, який в природних екосистемах беруть на себе в основному детритофаги. Але індустріальне суспільство на це покладатися не може. Забруднення в окремих екосистемах відбувається постійно, причому частина забруднювачів є надзвичайно стійкою і не може бути ліквідована природним шляхом (деякі детергенти, більшість пестицидів та інсектицидів). У такій ситуації поступово параметри деяких чинників набувають лімітуючих значень для окремих членів екосистеми, і вони заміщуються іншими видами в ході дигресивних сукцесій. Після виходу параметрів за межі лімітуючих значень в екосистемі починається накопичення забруднювачів. Ці явища відбуваються в природних екосистемах дуже давно. Особливого значення вони набули на урбані- зованих територіях, у промислових зонах і на територіях з інтенсивним веденням сільського господарства.
Основними джерелами забруднення на суші є промислові і каналізаційні стоки, викиди в атмосферу промислових газів і газо-пилових сумішей, промислові та побутові відходи. Нераціональне використання викопного палива призводить до катастрофічного забруднення атмосфери. Повітря, яким ми дихаємо, часто містить тверді частки (кіптява, азбест, побутовий пил тощо), мікроскопічні краплини рідин (вуглеводи, кислоти) і гази, які відсутні в природній атмосфері.
Першим бар'єром на шляху проникнення забруднювачів у людський організм стають очисні фільтри промислових підприємств і системи очищення вихлопних газів автомобілів. Кожен легковий автомобіль за рік виділяє в атмосферу до 1 т СО2, до 300 кг циклічних вуглеводнів, сполук свинцю й окислів азоту. В місцях високої концентрації автомобілів, особливо у великих містах, за високої температури повітря відбуваються фотохімічні реакції з утворенням озону. Цей газ надає вихлопним газам підвищеної токсичності. Доведено, що в містах з високим рівнем забруднення атмосфери вихлопними газами підвищується рівень захворюваності на рак легень. Підприємства, які спалюють вугілля, в умовах підвищеної вологості повітря можуть спричинити накопичення в приземному шарі повітря сірчистого ангідриду, що також призводить до поширення різних шкірних і легеневих хвороб.
Другим бар'єром на шляху проникнення забруднювачів у людський організм є очистка і контроль питної води. її отримують здебільшого з наземних водойм (як природних, так і штучних) або річок; нерідко - з підземних водоносних горизонтів. Величезне значення має правильна організація очищення води. Ще давньогрецький лікар Гіппократ радив фільтрувати або кип'ятити воду перед уживанням. Безпечність використання питної води визначається, зокрема, наявністю в ній домішок трьох категорій: неорганічних, органічних та мікроорганізмів. Серед неорганічних розчинених домішок найшкідливішими є іони фтору, хлору, миш'яку, нітрати. Серед органічних - діоксин, окремі пестициди, гербіциди, детергенти. Серед мікроорганізмів - збудники холери, тифу, рідше паратифу і дизентерії. Контакт із зараженою водою може спричинити лептоспіроз. Бактерія-збудник цієї хвороби потрапляє у воду з сечею диких або свійських тварин, а в людський організм - крізь мікротріщини, рани на шкірі чи слизових оболонках.
Не варто недооцінювати інвазійні хвороби, збудники яких передаються з водою (наприклад, ришта, шистосоми). Цикл їхнього розвитку можна перервати тільки шляхом впровадження активних санітарно-гігієнічних заходів. Одна з найбільших епідемій амебіазу була зафіксована в м. Чікаго 1933 р., коли там проводилася Всесвітня виставка. Причиною епідемії стало протікання каналізаційних труб, через що забруднювалася питна вода. Іноді збудники потрапляють у питну воду через випорожнення хворих людей. Більшість сучасних випадків зараження людей такими хворобами пов'язана з тим, що в приготуванні їжі беруть участь приховані носії збудників хвороб, які не дотримуються правил особистої гігієни.
Вживання води з природних джерел може спричинитися до ураження лямбліозом. Лямблія часто не викликає в зараженої людини або теплокровної тварини жодних симптомів. Така людина або тварина стає паразитоносієм і може, у свою чергу,стати причиною зараження джерел води. Характерно, що для знищення цього збудника хлорування води недостатньо, оскільки цисти паразита витримують таку процедуру. У зв'язку з тим, що дикі теплокровні тварини можуть заносити в природні водойми цисти лямблій, не рекомендується вживати некип'ячену воду, взяту навіть з джерел, віддалених від населених пунктів.
Вірусні захворювання також можуть поширюватися через питну воду. Це стосується поширення збудника гепатиту. Найчастіше епідемії вірусного гепатиту пов'язані з невеликими місцевими джерелами водопостачання, де відсутній належнийконтроль якості питної води. Найбільша епідемія вірусного гепатиту була зафіксована в м. Нью-Делі (столиця Індії) 1956 р. Тоді захворіло близько 50 000 людей, хоча вода, заражена цим вірусом, була хлорованою.
Сучасні міста оснащені системою станцій очистки води. В них питна вода має проходити кілька етапів очистки: біологічну, механічну, хімічну. Механічна очистка - це звичайна фільтрація з метою вловлювання твердих часток. Вперше фільтрування питної води було запроваджено 1872 р. у СІЛА. Для цього використовувалися піщані фільтри. Біологічна очистка передбачає пропускання води спершу крізь систему аеробних, а потім анаеробних редуцентів. Як правило, це бактерії та дрібні безхребетні. При цьому небажані макромолекули мінералізуються і виводяться шляхом наступної хімічної очистки. При хімічній очистці здійснюють осаджування (коагуляцію) колоїдів, пропускають воду крізь спеціальні фільтри, хлорують або озонують. При цьому мінералізовані сполуки видаляються разом з осадом, а небажані мікроорганізми знищуються. Хлорування в сучасних умовах використовують все рідше, оскільки надлишок хлору, який може потрапляти в організм людини, котрарегулярно вживає хлоровану воду, спричиняє негативні зміни. Більш сучасними (але й суттєво дорожчими) є методи озонування води.
Аналіз придатності води до вживання в їжу виконується за спеціальною методикою, в основі якої лежить визначення у воді вмісту мікроорганізмів. Непатогенні бактерії, що виявляються у воді і входять до складу мікрофлори кишечника, називають кишковими паличками. Наявність їх у воді у великій кількості свідчить про те, що вода неочищена і вживати її не можна. Число кишкових паличок на одиницю об'єму води є індексом придатності води до використання. Так, питною вважать воду, яка містить не більш як 4 кишкові палички на 100 мл. Вода, в якій міститься більше бактерій, вимагає попереднього очищення. Вміст більш як 2300 кишкових паличок на 100 мл є межею придатності води для купання. Перевірка якості води здійснюється різними методами. Один з найпоширеніших методів полягає у пропусканні води крізь спеціальний фільтр. Осад переносять на поживне середовище, необхідне для вирощування колоній мікроорганізмів. Після появи колоній їх кількість підраховують і роблять висновки щодо придатності вживання води.
Проблема питної води не є надуманою, адже половина дітей, які вмирають на планеті за рік, гинуть від захворювань, пов'язаних з вживанням неякісної води. Відсутність надійного контролю за станом питної води є причиною поширення через воду тих захворювань, на які припадає близько 80 % летальних випадків. У таких країнах, як Заїр, Лаос, Алжир, Бангладешта деяких інших, до 80 % населення не має змоги користуватися безпечною питною водою.
70.Захист біосфери
Людське суспільство не може існувати поза природою, хоча в ході свого розвитку воно все більше віддаляється від прямої залежності від природного середовища. На відміну від інших живих організмів, котрі лише користуються можливостями, які надає їм навколишнє середовище, людина примушує його служити своїм цілям.
Поняття "охорона природи" включає охорону природних ресурсів і охорону навколишнього середовища.
В сучасному світі вирішальний вплив на структуру, розвиток і функціонування природних екосистем здійснює людина. Промислове і сільськогосподарське виробництво спричинює два глобальних деструктивних процеси, які визначають статус сучасних екосистем. Це незбалансоване зменшення природних ресурсів і забруднення навколишнього середовища.
У зв'язку з ростом населення планети все менше залишається місць, які людина ще не освоїла. Але освоєння нових територій завжди тягне за собою порушення структури природних екосистем, втрату їхніх окремих елементів. Збір рослин, полювання на звірів спричиняються до зникнення деяких видів на освоєних ділянках території чи акваторії. Внаслідок вирубування лісів, розбудови населених пунктів, розорювання земель, створення водосховищ змінюються або зникають цілі екосистеми. Вилучення з екосистеми хоча б одного її елемента призводить до зниження її стійкості і порушення функціонування. Екосистеми мають механізми протидії деструктивним явищам, але існує певна межа, за якою починається необоротний розпад.
Усі конкретні негативні наслідки, зокрема, зміна видового складу угруповань, розмірів і форми ареалів, шляхів синтезу окремих речовин, зміни у фенологічних явищах, синеволюційні процеси (явища, спряженої еволюції) і багато інших, цілком вписуються в таку схему. Необхідність підтримування природної різноманітності видів тварин і рослин усвідомлена людиною вже давно. Ще з III ст. до н. є. відомі факти видання правителями різних держав указів, якими регламентувалося використання лісів, мисливських угідь, оброблюваних земель тощо. Перші свідчення про елементи природоохоронної діяльності на теренах Київської Русі відносяться до XII ст. н. е. (відомий документ "Руська правда"). Вже у XVI ст. на її території існувала ціла мережа ділянок, де охоронялися місця розмноження і нагулу мисливських тварин. Перші наукові засади охорони рослин сформулював на початку XIX ст. відомий німецький природодослідник А. Гумбольдт. Він запропонував термін "пам'ятник природи", яким широко користуються і тепер, а також сформулював ряд природоохоронних ідей, котрі поступово втілювалися в життя. Зокрема, першою спробою створити національний парк було створення у Франції ще в XVII ст. "Лісу на Фонтенбло". Першим національним нарком у сучасному розумінні був Йєлоустонський парк (США), створений у 1872.
Успішне розв'язання проблем охорони природи розпочинається зянвентаризації флори і фауни конкретної території. Оскільки охорона природи - справа державна, результати інвентаризації у вигляді переліку видів, які перебувають в екстремальному стані (скорочення ареалу, зменшення чисельності тощо), набувають значення державних документів.
Червона книга - універсальна форма державного контролю над видами, котрим загрожує зникнення. Кожна цивілізована країна світу розробляє і затверджує власну Червону книгу, до якої заносяться види, що на території даної країни потребують охорони, тимчасом як в інших країнах вони можуть бути достатньо поширеними, а отже, не підлягають охороні. Особливо це стосується видів, які перебувають на даній території на межі свого ареалу. Охороняючи види на межі ареалів, ми певною мірою "укріплюємо кордони", всередині яких види є автохтонними (місцевого походження). Тим самим підтримується стабільність та цілісність біомів і планетарної екосистеми в цілому.
Певні види часто не можуть існувати самостійно, а успішно розвиваються і розмножуються лише в складі угруповань. При цьому іноді спостерігається приуроченість тих чи інших видів, зокрема ендемічних, реліктових, до певних рослинних угруповань (ценотипи). Тому при охороні таких видів важливо зберегти фітоценози, в яких вони зростають у природних умовах. Враховуючи це, в ряді країн запроваджено Зелену книгу, до якої вносять перелік фітоценозів, що підлягають охороні. Наприклад, до Зеленої книги України занесено водні рослинні угруповання, в яких головним ценозоутворювачем є водяний горіх; угруповання з домінуванням ковили Лессінга та багато інших. Орієнтуючись на Зелену книгу, зручніше визначати стан окремих екосистем і потребу в їх охороні. Рідкісними є ті рослинні угруповання, де ценозоутворювачами стають види, занесені до Червоної книги.
З огляду на окреслене коло проблем можна дати таке визначення: охорона природи - це комплекс заходів, організованих і контрольованих на державному, міжнародному і суспільному рівнях, затверджений законодавчо і спрямований на збереження видової різноманітності та стабільності екосистем і природних ресурсів. Основна мета охорони природи - створення оптимальних умов існування людського суспільства, задоволення матеріальних та культурних потреб існуючих і майбутніх поколінь людства. Охорона природи - справа територіальна. Цінність територій, що підлягають охороні, визначається передусім оцінкою стану рослинних угруповань.
Природні ресурси - це частина явищ і предметів навколишнього середовища, котрі можуть бути використані як предмети праці чи умови відновлення робочої сили або засобів виробництва. Ресурси поділяються на вичерпні і невичерпні. Вичерпні поділяються на відновлювані (рослинні, тваринні, грунтові, ландшафтні) та невідновлювані (корисні копалини), а також на біотичні, абіотичні, використовувані та потенційні. Невичерпні ресурси поділяються на космічні, кліматичні і водні.
Охорона природи стосується багатьох сфер людської діяльності і розглядається в кількох аспектах. Науковий аспект передбачає збереження еталонів живої природи на популяційно-видовому і екосистемному рівнях. Вивчення природних процесів необхідне для того, щоб прогнозувати закономірності змін, спричинених втручанням людини в хід глобальних і локальних природних процесів. Економічний аспект охорони передбачає ретельне вивчення можливостей подальшого використання ресурсів у плані їх відновлення або збереження стабільності екосистем. Перш ніж вилучити з використання певну територію, акваторію чи окремий елемент довкілля, екологи і економісти ретельно підраховують потенційні втрати і майбутні надбання. Оздоровчо-гігієнічний аспект охорони має значення перш за все для медицини, тому розглядається окремо. Естетико-виховний аспект враховує потужні можливості природного середовища в розвитку спостережливості, формуванні позитивних рис характеру тощо.
Реальне втілення програм охорони окремих видів неможливе без контролю території їхнього поширення. Саме тому головною запорукою тут стає відчуження ділянок землі (водного дзеркала), на яких постійно зростають певні види рослин або постійно перебувають, годуються чи розмножуються певні види тварин, що потребують охорони. На відчужених землях, відповідно рівня охорони, забороняється організація промислового і сільськогосподарського виробництва, інших видів діяльності, часом навіть відвідування з метою відпочинку. Впродовж XX ст. у світі поступово сформувався більш-менш універсальний підхід до цієї проблеми. Він полягає у розробці мережі об'єктів охорони природи. Діяльність і завдання кожного об'єкта охорони організується, координується і контролюється з боку відповідного відомства. Кожна держава може мати свої категорії охорони, але загалом усі об'єкти можна згрупувати за ступенем охорони таким чином:
- пам'ятки природи. Це невеликі ділянки, на яких охороні підлягають окремі дерева, озера, фрагменти лісу чи степу; навколо пам'яток природи повинні встановлюватися попереджувальні таблички з відповідною інформацією;
- заказники природи. Це ділянки площею від кількох десятків, до кількох тисяч гектарів, на яких забороняється проведення певних видів господарської діяльності (наприклад, оранка землі, вирубка лісу, збір рослинної сировини, відлов риби тощо). Територія чи акваторія заказників, як правило, демар- кується і оснащується необхідною інформацією для відвідувачів; тут також відповідними державними органами регулярно проводиться інспекція;
- заповідники. Це державні установи зі своїм штатом співробітників і диференційованою територією; окремі ділянки в заповідниках є абсолютно заповідними, на інших проводять регламентований сінокіс, вирубку дерев та деякі інші господарські заходи. Літопис природи, який ведеться в заповідниках, використовується при складанні довготривалих прогнозів погоди, визначенні термінів проведення певних сільськогосподарських робіт тощо. На території заповідника строго заборонене перебування сторонніх осіб;
- біосферні заповідники. Це заповідники, в яких охороняються унікальні природні об'єкти світового значення. Статус біосферного заповідника присвоюється лише після ретельної інспекції з боку компетентних міжнародних організацій; ними ж координується науково-дослідницька та моніторингова діяльність таких заповідників. На території біосферного заповідника строго заборонене перебування сторонніх осіб;
- національні природні парки. Це великі території, на яких, крім заповідників, можуть знаходитися заказники і пам'ятки природи, населені пункти, сільськогосподарські угіддя, транспортні мережі, інші комунікації, місця відпочинку й оздоровлення. Ця форма охорони природи найбільш відповідає оп- тимізації матеріальних і культурних потреб людини.
Першим справжнім заповідником на території України є Асканія-Нова, де заповідний режим існує з 1841 р. Першим у світі природним національним парком став Иєлоустонський парк, створений у США в 1872 р. В Україні подібні проекти почали втілювати в життя лише наприкінці XX ст. Неабияке значення об'єкти охорони природи мають для медицини.
Сучасна мережа основних об'єктів охорони природи в Україні включає:
- біосферні заповідники - Карпатський, Асканія-Нова, Чорноморський, Дунайський
- природні заповідники - Поліський, Розточчя, Медобори, Горгани, Канівський, Дніпровсько-Орільський, Єланецький степ, Казантипський, Опутцький, Карадазький, Кримський, Ялтинський гірсько-лісовий, Мис Мартьян, Луганський, Рівненський, Черемський, Український степовий (його відділеннями є: Хомутівський степ, Михайлівська цілина, Кам'яні могили і Крейдова флора);
- національні природні парки - Шацький, Яворівський, Сколівські Бескиди, Синевир, Карпатський, Подільські Товтри, Вижницький, Деснянсько-Старо гутський, Святі Гори, Азово-Сиваський, Ужанський, Гуцульщина.
 Біорізноманіття рослинного і тваринного світу створює природні ресурси, що забезпечують людину їжею, сировиною для різних галузей промисловості, у тому числі фармацевтичної. Незалежно від прикладного значення, біорізноманіття є фактором творення середовища життя людини. Світова громадськість, занепокоєна небезпекою втрати біорізноманіття, на Конференції ООН з довкілля та розвитку (Ріо-де-Жанейро, 1992), схвалила Конвенцію про біорізноманіття, яка набула чинності в грудні 1993 р. Україна приєдналася до цієї Конвенції, яка вступила у дію в нашій державі з 1995 р. після її ратифікації Верховною Радою. Україна бере активну участь в міжнародних програмах, спрямованих на захист довкілля, зокрема, у формуванні Панєвропейської екологічної мережі шляхом розширення системи об'єктів охорони природи. Значну природоохоронну роботу здійснює Національний комітет України з програми ЮНЕСКО «Людина і біосфера». До Світової мережі біосферних заповідників включено шість об'єктів України: - Карпатський. Асканія-Нова, Чорноморський, Дунайський біосферні заповідники, Ужанський національний природний парк з Надсянським регіональним ландшафтним парком у складі українсько-польсько-словацького біосферного заповідника "Східні Карпати". Шацький національний природний парк.
ГЕНЕТИКА1.Предмет,завдання генетики людини і медичної генетики
Генетика- наука про закономірності спадковості та мінливості організмів.Медична генетика вивчає закономірності успадкування і мінливості ознак співвідносно до патології людини, виявляє причини виникнення спадкових хвороб. Основні завдання медичної генетики:
- захист людини від ураження спадкового матеріалу і розвитку спадкових хвороб;
- вивчення спадкових хвороб і синдромів;
- використання генно-інженерних методів створення вакцин з метою запобігання інфекційних хвороб;
- визначення ролі спадковості і середовища у виникненні неспадкових форм патології.Предмет: дослідження і можливе попередження наслідків генетичних дефектів у людини.Мета медичної генетики полягає в розробці шляхів збереження і продовження життя людини, оздоровлення умов її існування, виявлення екологічних чинників, які призводять до захворювання, запобігання екогенетичних хвороб.
2.Хромосомні та геномні рівні організації спадкового матеріалу
Геномний рівень організації спадкового матеріалу, який об'єднує всю сукупність хромосомних генів, характеризується відносно більшою стабільністю, ніж генний і хромосомний рівні. Геном - сукупність всіх генів організму; його повний хромосомний набір. Структурною і функціональною одиницею геному є ген. Ген — одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки. Ген є ділянкою молекули ДНК , що містить інформацію для синтезу РНК.Загальне число генів людини або його генотип досягає 40 тис. Генотип - сукупність генів даного організму. Результатом функціонування геному є формування фенотипу цілісного організму. Фенотип - це сукупність всіх ознак (зовнішніх і внутрішніх) і властивостей організму, які можна спостерігати при анатомічних, фізіологічних, морфологічних і цитологічних дослідженнях. Фенотип - це результат реалізації генотипу за певних умов зовнішнього середовища.У зв'язку з цим фенотип організму не можна представляти як просту сукупність ознак і властивостей, це організм у всьому різноманітті його характеристик на всьому протязі індивідуального розвитку. Таким чином, підтримання сталості організації спадкового матеріалу на геномном рівні має першорядне значення для забезпечення нормального розвитку, організму і відтворення у особини в першу чергу видових характеристик.У той же час допустимість рекомбінації одиниць спадковості в генотипах особин обумовлює генетичну різноманітність їх, що має важливе еволюційне значення. Мутаційні зміни, які реалізуються на геномному рівні організації спадкового матеріалу, - мутації регуляторних генів, що володіють широкою плейотропною дією, кількісні зміни доз генів, транслокації та транспозиції генетичних одиниць, що впливають на характер експресії генів, нарешті, можливість включення в геном чужорідної інформації при горизонтальному перенесенні нуклеотидних послідовностей між організмами різних видів, - опиняючись іноді еволюційно перспективними.
Хромосомний рівень організації спадкового матеріалу характеризується особливостями морфології і функцій хромосом. Роль хромосом у передачі спадкової інформації була доведена завдяки:1) відкриття хромосомного визначення статі,2) встановлення груп зчеплення генів, відповідних числу хромосом,3) побудови генетичних і цитологічних карт хромосом.У ДНК-вірусів, бактерій, синьо-зелених водоростей, а також у самореплицирующихся органелах клітин еукаріот (пластиди, мітохондрії, кінетопласт та ін) спадковий матеріал представлений єдиною хромосомою, яка являє собою голу двуспіральную молекулу ДНК.У більшості РНК-вірусів хромосома представлена ​​голою однонитевой молекулою РНК, наприклад у ВІЛ. Транскрипція і реплікація генетичної інформації здійснюється за участю ферментів клітини-господаря.Хромосоми прокаріот представлені голою кільцевою молекулою ДНК. Прокаріоти містять тільки по одній хромосомі і є гаплоїдії. Молекулярна маса ДНК прокаріот відповідає приблизно 2000 структурних генів, довжиною близько 1 500 пар азотистих основ. Гени розташовуються лінійно і несуть інформацію про структуру 3-х - 4,5 тисяч різних білків.Хромосоми еукаріот, на відміну від хромосом прокаріотів, побудовані з нуклеопротеїду, головними компонентами якого є ДНК і два типи білків - гістонових (основних) і негістонових (кислих) білків. Встановлено, що в хромосомах еукаріот (за винятком політенних хромосом) є лише одна безперервна нитка ДНК, що представляє єдину гігантську двуспіральную молекулу, що складається із сотень мільйонів пар нуклеотидів. Довжина ДНК в хромосомі може досягати декількох сантиметрів.
3.Хроматин:структурна організація
Хромати́н — комплекс молекул ДНК та специфічних білків, що складає хромосоми. В клітинах еукаріотів хроматин знаходиться в ядрі, а в клітинах бактерій та архей — у нуклеоїді. Основні білки, що входять до складу хроматину еукаріотів та архей — гістони; бактерії, що не мають гістонів, мають менш щільно упакований хроматин. Багато інших білків також грають важливі ролі, їх роль заключаються у зберіганні ДНК, контролі доступності ДНК, її модифікаціях, реплікації та експресії генів.Хроматин, нуклеопротеїд клітинного ядра, що становить основу хромосом. До складу хроматину входять: ДНК (30-40% по масі), гістони (30-50%), негістонові білки (4-33%) і РНК. Кількість негістонових білків, РНК, а також розміри молекул ДНК коливаються в широких межах залежно від методу виділення хроматину і природи об'єкта.Залежно від ступеня конденсації (щільності упаковки) і активності хроматину в інтерфазі розрізняють гетерохроматин і еухроматин. Гетерохроматин сильно ущільнений і генетично неактивний. Здебільшого до 90 % хроматину знаходиться саме в такій формі. Гетерохроматин буває конститутивний (структурний) і факультативний. Якщо для факультативного гетерохроматину конденсований стан - явище тимчасове, наступає як наслідок інактивації хроматину, наприклад, в ході розвитку або диференціювання, то конститутивний гетерохроматин конденсований завжди. Еухроматин -малоконденсований, деспіралізований. Тому під електронним мікроскопом він виявляється у вигляді світлих ділянок ядра.
Еухроматин відрізняється від гетерохроматину менш щільною упаковкою хромосом, його матеріалу, великою кількістю негістонових білків і ін.. Може інактивуватися і набувати властивості факультативного гетерохроматину.Структуру хроматину формує елементарна фібрила діаметром 10 нм. Для неї відомі 4 рівня укладання в більш складні структури.
4.Аутосоми та гетерохромосоми
Було відмічено, що практично в будь-якому каріотипі існує одна пара хромосом, що істотно відрізняється від інших. У самок ця пара була однакова, але різна в представників протилежної статі (самців). Хромосома, що була присутня двічі в парі в каріотипі самки й один раз у самця, була названа як Х-хромосома. Друга хромосома в самця була названа У-хромосомою. X- і Y -хромосоми називаються статевими хромосомами, або гетерохромосомами. Інші хромосоми з даного набору, що є однаковими для обох статей, називаються аутосомами.
Чоловіки мають X- і Y -хромосоми і 22 пари аутосом. Жінки мають дві Х-хромосоми і 22 пари аутосом. Статеві хромосоми розподіляються при мейозі так само, як і інші хромосоми. Таким чином, кожний сперматозоїд одержує тільки одну статеву хромосому: або X, або Y. Оскільки чоловіча особина продукує два типи гамет, вона називається гетерогаметною. Жіноча особина продукує тільки один тип гамет, що мають тільки Х-хромосому, і називається гомогаметною. Стать майбутньої дитини визначається під час запліднення яйцеклітини. Якщо яйце запліднене сперматозоїдом, що містить Y -хромосому, зигота буде мати X- і Y -хромосоми і дасть початок розвитку чоловічої особини. Якщо яйце запліднене сперматозоїдом, що містить Х-хромосому, то зигота буде мати дві Х-хромосоми, що зумовить розвиток жіночої особини. Статевий хроматин - генетично інактивована Х-хромосома, яка знаходиться в гетеропікнотичному стані і міститься в ядрах клітин жіночої статі багатьох тварин і у людини.
5.Каріотип людини
Каріотип — набір хромосом, специфічний для кожного виду організмів; характеризується певною кількістю хромосом та особливістю їхньої будови..Хромосоми можуть перебувати в двох структурно-функціональних станах: в конденсованому (спіралізованому) та деконденсованому (деспіралізованому). Зовнішній вигляд хромосом істотно змінюється протягом клітинного циклу: протягом інтерфази хромосоми локалізовані в ядрі, як правило, деспіралізовані й важкодоступні для спостереження, тому для визначення каріотипу використовуються клітини в одній із стадій їх поділу - метафазі мітозу.Гетерохроматин виконує переважно структурну функцію. Він перебуває в інтенсивно конденсованому (спіралізованому) стані і займає одні й ті самі ділянки в гомологічних хромосомах, утворює ділянки, які прилягають до центромери та кінці хромосоми. Втрата гетерохроматинових ділянок може й не позначатися на життєдіяльності клітини . Незабарвлені та менш ущільнені ділянки хромосоми, які деконденсуються та стають невидимими в період інтерфази, містять еухроматин і тому називаються еухроматичними. Вважають, що саме в них розміщено найбільше генів.Хромосоми під час поділу клітини, в період метафази, мають вигляд нитей, палочок тощо. Будова однієї хромосоми на різних ділянках неоднакова. В хромосомі Розрізняють первинну перетяжку і два плеча.Первинна перетяжка, або центромера, — найбільш спіралізована частина хромосоми.На ній розміщений кінетохор до якого під час поділу клітини кріпляться нитки веретена поділу.Місце розташування центромери в кожної пари хромосом постійне, воно обумовлює їхню форму.В залежності від розташування центромери виділяють три типи хромосом: Метацентричні, субметацентричні і акроцентричні.Метацентричні хромосоми мають плечі майже однакової довжини; в субметацентричних плечі нерівні; акроцентричні хромосоми мають палочковидну форму з дуже коротким, майже непомітним другим плечем. Можуть виникати і телоцентричні хромосоми — як результат відриву одного плеча, коли центромера розташована на кінці хромосоми. В нормальному каріотипі такі хромосоми не зустрічаютьсяКЛАСИФІКАЦІЯ: Група 1-3 (А): великі хромосоми, які чітко відрізняються одна від одної; центромери розташовані посередині.Група 4-5 (В): великі хромосоми, які мало відрізняються одна від одної; центромери зміщені до одного з кінців хромосоми.Група 6-12 (С): хромосоми середніх розмірів, мало різняться між собою; центромери розташовані ближче до одного з кінців. Найбільша за довжиною з цієї групи хромосом - 6-а, вона схожа з Х-хромосомою.Група 13-15 (D): хромосоми середніх розмірів; центромери майже повністю зміщені до одного з кінців хромосоми (акроцентричні хромосоми). У всіх трьох хромосом виявлені супутники.Група 16-18 (Е): короткі хромосоми; у 16-ї хромосоми центромера розташована майже посередині, у 17-ї і 18-ї хромосом центромери зміщені.Група 19-20 (F): маленькі (короткі) хромосоми; центромери розташовані посередині.Група 21-22 (G): найменші хромосоми; центромери знаходяться на кінцях хромосом (акроцентричні хромосоми). 21-а хромосома має сателіт на короткому плечі. З хромосомами цієї групи схожа Y-хромосома.
6.Організація потоку біологічної інформації в клітині
Клітини складаються з білків, на частку яких припадає майже половина сухої речовини. Білки визначають структуру, форму і функції клітини. Відомо понад 170 амінокислот, проте тільки 20 з них визначають поліпептидну молекулу.
Спадкова інформація ДНК записана в лінійній послідовності нуклеотидів. Передача (реплікація) інформації розпочинається поділом двох комплементарних ланцюгів, на кожному з яких утворюється нова молекула ДНК. Під час транскрипції розгорнутого ланцюга з певних фрагментів ДНК утворюється РНК. Такий первинний транскрипт РНК значно довший за дозрілу молекулу РНК. Очевидно, що значна частина первинного транскрипту РНК руйнується в ядрі і тільки 1/20 його надходить до цитоплазми. Це і є власне мРНК, або іРНК. Молекули РНК - одноланцюгові, вони коротші за ДНК. Кількість утворених молекул РНК з певної ділянки ДНК контролюється регуляторними білками. Отже, ДНК направляє синтез специфічних РНК.
Транскрипція генетичної інформації з ДНК на РНК і є першим кроком потоку біологічної інформації. РНК-продукт не залишається комплементарно зв'язаним з ДНК-матрицею. Щойно після синтезу РНК подвійна спіраль ДНК відновлюється. Наступний крок - трансляція мРНК. В еукаріотичних клітинах тривалість існування цієї молекули різна - від 30 хв. до 10 год.
Молекула мРНК покидає ядро, виходить у цитоплазму і скеровує синтез певного білка на рибосомах. Перенесення інформації від мРНК до білка ґрунтується на принципі комплементарності основ, як і перенесення генетичної інформації від ДНК до ДНК, або від ДНК до РНК.
Отже, генетична інформація записана в лінійній послідовності нуклеотидів ДНК. За участі РНК ця інформація надходить (транслюється) до рибосом з утворенням поліпептиду з амінокислот.
Потік біологічної інформації відбувається такими шляхами:

7. ДНК, роль у зберіганні і перенесенні інформації, хімічна будова, просторова організація, видова специфічність.
Будова молекули ДНК. Макромолекула ДНК - це два довгі полімерні ланцюги, що складаються з мономерів дезоксирибонуклеотидів, тісно з'єднаних між собою. Нитки ДНК з'єднуються водневими зв'язками між азотистими основами двох ланцюгів і утворюють подвійну спіраль ДНК. Таку модель будови ДНК запропонували в 1953 р. Дж. Уотсон і Ф. Крік. Пуринові та піримідинові основи взаємодіють одна з одною. Аденін одного ланцюга двома водневими зв'язками з'єднується з тиміном іншого ланцюга, а гуанін - трьома водневими зв'язками з цитозином. Два полінуклеотидні ланцюги ДНК антипаралельні. Тобто, 5'-кінець одного ланцюга з'єднаний із З'-кінцем іншого, і навпаки. Генетична інформація записана послідовністю нуклеотидів у напрямку від 5'-кінця до З'-кінця. Другий ланцюг у напрямку 3'-5' вважається "антизмістовним". Він необхідний як "еталон" збереження генетичної інформації і набуває значення у процесах реплікації та репарації.
Два довгі антипаралельні полімерні ланцюги, що складаються із дезоксирибонуклеотидів, міцно з'єднані між собою водневими зв'язками. В результаті цього утворюється подвійна спіраль, закручена навколо центральної осі.
Рентгеноструктурний аналіз показав, що діаметр подвійної спіралі складає 2 нм, відстань між двома завершеними витками - 3,4 нм. У кожний виток входить 10 пар нуклеотидів. Відстань між сусідніми основами складає 0,34 нм.
Нуклеотиди. ДНК - це полімерна молекула, мономерами в якій є нуклеотиди. Нуклеотид складається з: 1) азотистої основи; 2) моносахариду дезоксирибози (в нуклеотидах РНК - рибози); 3) залишку фосфорної кислоти. Сполучення нуклеотидів у молекулі ДНК відбувається в результаті взаємодії фосфату одного нуклеотиду з гідроксильною групою дезоксирибози іншого. В результаті утворюється фосфодиефірний зв'язок, що об'єднує нуклеотиди в довгий ланцюжок. Скелет ланцюга складається з молекул фосфату і пентоз, що чергуються. Синтез полінуклеотидного ланцюга відбувається за участю ферменту ДНК-полімерази. Цей фермент приєднує фосфатну групу одного нуклеотиду до гідроксильної групи дезоксирибози наступного.
Комплементарність пар основ. Два полінуклеотидні ланцюги ДНК не є ідентичними, але вони комплементарні один одному. Це пов'язано із строгою відповідністю основ одного ланцюга основам іншого. Відстань між двома ланцюгами ДНК - 2 нм, що дозволяє вмістити тільки одну пару А-Т або Г-Ц, які відповідають цим розмірам. Тільки аденін і тимін, а також гуанін і цитозин мають відповідні просторові структури для утворення водневих зв'язків. Концепція специфічного зв'язування пар основ свідчить, що аденін в одному ланцюгу повинен відповідати тиміну в іншому, а гуанін повинен мати навпроти себе цитозин в іншому ланцюгу. Таким чином, два ланцюги ДНК комплементарні один одному.
Правила Е. Чаргаффа.
I. Молярна частка пуринів (аденіну - А і гуаніну - Г) дорівнює молярній частці піримідинів (цитозину - Ц і тиміну - Т):
А+Г=Ц+Т, або А+Г/Ц+Т=1
II. Кількість аденіну і цитозину дорівнює кількості гуаніну і тиміну:
А+Ц=Г+Т, або А+Ц/Г+Т=1
III. Кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, а кількість гуаніну дорівнює кількості цитозину:
А=Т, або А/Т=1, Г=Ц, або Г/Ц=1
IV. Відношення суми молярних концентрацій Г+Ц до суми молярних концентрацій А+Т у різних видів значно змінюється: Г+Ц/А+Т названо коефіцієнтом специфічності. Для бактерій коефіцієнт специфічності дорівнює 0,45-2,8, для вищих рослин, тварин і людини - 0,45-0,94.
V. Існують види ДНК, в яких А+Т>Г+Ц (АТ- тип) та ДНК, в яких А+Т<Г+Ц (ГЦ-тип). АТ-тип ДНК характерний для вищих рослин, тварин і людини. ГЦ-тип властивий грибам, бактеріям, вірусам.
Просторова організація ДНК. Молекула ДНК може існувати в різній конфігурації залежно від навколишніх умов.
Отже, в молекулі ДНК можна виділити первинну структуру - послідовність нуклеотидів у ланцюгу, вторинну структуру - два комплементарні антипаралельні ланцюги, з'єднані водневими зв'язками, і третинну структуру - тривимірну спіраль. Зазначимо, що: а) геометрія спіралі ДНК залежить від послідовності нуклеотидів; б) значна частина ДНК не кодує білків або РНК; в) кожний ген - це складна функціонально-активна одиниця, призначена для регульованого синтезу РНК.
8. РНК, роль у зберіганні і перенесенні інформації, хімічна будова, просторова організація, видова специфічність.
Рибонуклеїнові кислоти (РНК). Спадкова інформація зберігається в молекулі ДНК. Проте ДНК не бере участі в життєдіяльності клітин. Роль посередників у передачі спадкової інформації від ДНК у цитоплазму відіграють рибонуклеїнові кислоти. Взаємовідносини ДНК, РНК і білків можна представити у вигляді схеми ДНК → РНК → білок.
У цьому випадку один з ланцюгів ДНК є матрицею для молекул РНК, що, зокрема, є матрицями синтезу білків або входять до складу рибосом чи переносять амінокислоти. РНК мають вигляд довгих нерозгалужених полімерних молекул, що складаються з одного ланцюга. Одноланцюгові РНК можуть утворювати подвійні спіралі, якщо різні частини ланцюга мають антипаралельні комплементарні сегменти, пов'язані один з одним. У частини вірусів РНК є носієм спадкової інформації за відсутності ДНК. Деякі РНК мають каталітичну активність на певні клітинні процеси. РНК - полімер рибонуклеотидів, що складаються із фосфорної кислоти, рибози й азотистих основ (аденін, гуанін, цитозин, урацил). Рибоза разом із залишками фосфорної кислоти утворює скелет молекули, на якому розташовані азотисті основи. Усі різновиди РНК синтезуються на молекулах ДНК за участю ферментів РНК-полімераз на основі принципу комплементарності. При цьому в синтезованій молекулі аденін ДНК комплементарний урацилу РНК, а гуанін - цитозину. Якщо вміст ДНК у клітинах постійний, то вміст РНК дуже коливається у залежності від типу клітини, інтенсивності метаболізму і синтезу білків.Молекули РНК мають багато спільного зі структурою ДНК, але відрізняються низкою ознак: а) вуглеводом РНК є рибоза, б) РНК не містить тиміну, його місце в молекулі займає урацил, в) РНК - одноланцюгова молекула, г) правила Чаргаффа не виконуються.Типи РНК. На основі розміру, структури і функції молекул розрізняють три типи РНК, характерних як для прокаріотів, так і для еукаріотів.
Інформаційна РНК (іРНК). ЇЇ молекули утворюються на певних ділянках ДНК, мають назву структурних генів, у вигляді комплементарної копії ділянки одного з її ланцюгів. Вони несуть закодовану інформацію первинної структури білків у цитоплазму, де прикріплюються до рибосом і реалізують цю інформацію.Інформаційна РНК є матрицею для синтезу поліпептидів (білків), тому її називають також матричною. Матрична РНК є шаблоном, на якому будуються поліпептиди відповідно до закладеної генетичної інформації. Звичайно, вона несе інформацію про синтез тільки однієї молекули білка - це так звана моноцистронна іРНК.
Транспортна РНК (тРНК). Молекули тРНК утворюються на спеціальних генах. Транспортні РНК короткі, однониткові, мають форму листка конюшини завдяки комплементарному сполученню основ на різних ділянках ланцюга, складаються з невеликого числа нуклеотидів - 75-90. Від загальної маси РНК на тРНК припадає близько 10-15 %. Молекули тРНК переносять до місць синтезу білків тільки відповідні їм амінокислоти з цитоплазми. Кожній амінокислоті відповідає своя тРНК внаслідок особливостей нуклеотидної послідовності та просторової структури. Молекули тРНК мають чотири важливі ділянки: а) транспортну; б) антикодон; в) ділянку приєднання фермента; г) ділянку зв'язування з рибосомою.
Антикодон складається з п'яти нуклеотидів. У центрі - три специфічних рибонуклеотиди (триплет). Азотисті основи антикодона мають комплементарний триплет на ланцюгу іРНК, цей триплет називається кодоном. У період синтезу білка антикодон знаходить відповідний йому кодон на іРНК і тимчасово приєднується до нього водневими зв'язками. Ділянка приєднання ферменту - це спеціальна частина молекули тРНК для специфічного зв'язування з ферментом аміноацил-тРНК-синтетазою, що каталізує приєднання амінокислоти до молекули тРНК.
Ділянка зв'язування з рибосомою - особлива частина молекули (певна послідовність нуклеотидів) тРНК, що потрібна для прикріплення до рибосоми.
Рибосомальна РНК утворює структурний каркас рибосоми, їй належить важлива роль у процесі синтезу білків. Рибосомальна РНК забезпечує зв'язування іРНК з рибосомами за допомогою певних послідовностей нуклеотидів. Таким чином встановлюється початок і рамка зчитування інформації з іРНК. Багато білків рибосом виконують не тільки структурну, але й ферментативну функцію.
9. Реплікація ДНК. Самокорекція і репарація ДНК. Реплікація ДНК - процес синтезу дочірньої молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти на матриці батьківської молекули ДНК. У ході подальшого розподілу материнської клітини кожна дочірня клітина отримує по одній копії молекули ДНК, яка є ідентичною ДНК вихідної материнської клітини. Цей процес забезпечує точну передачу генетичної інформації з покоління в покоління. Реплікацію ДНК здійснює складний ферментний комплекс, що складається з 15-20 різних білків, званий реплісомою.
Етапи:1. Ініціація ( розпізнавання точки ініціації, розкручування молекули ДНК).2. Елонгація – додавання дезоксирибонуклеотиду до 3’-кінця ланцюга ДНК що росте.3. Термінація.
Репарація і самокорекція ДНК — набір процесів, за допомогою яких клітина знаходить і виправляє пошкодження молекул ДНК, які кодують її геном. У клітинах всіх організмів, зокрема людини, як нормальна метаболічна активність, так і зовнішні фактори, такі як ультрафіолетове випромінювання, можуть викликати пошкодження ДНК, приводячи у людини до 1 мільйона індивідуальних молекулярних пошкоджень на клітину за день. Багато з цих пошкоджень заподіює структурні пошкодження молекулі ДНК і може впливати на транскрипцію генів клітини, або навіть повністю запобігати їй. Деякі пошкодження викликають потенційно шкідливі мутації в геномі клітин, які впливають на виживання клітини або її дочірніх клітин після мітозу. Тому, процеси репарації ДНК повинні бути постійно активними, так як вони мають швидко відповідати на будь-які пошкодження структури ДНК.
Ефективність репарації ДНК залежить від багатьох факторів, зокрема типу клітини, її віку та оточення. Клітини, що накопичили велику кількість пошкоджень ДНК або не мають більше можливостей до репарації, можуть піти одним з трьох можливих шляхів: перейти до незворотного статичного стану або клітинного старіння, піддатися апоптозу або альтруїстичному самогубству, або продовжити ділитися і стати першою клітиною ракової пухлини.
Репарація ДНК життєво важлива для підтримки цілісності геному і тому для нормального функціонування організму. Багато генів, які, як було показано, впливають на тривалість життя, пізніше опинилися залученими в репарацію і захист ДНК. Нездатність виправлення деяких молекулярних пошкоджень генеративних клітин можуть ввести мутації в геном нащадків і таким чином впливають на швидкість еволюції.
10. Генетичний код, його основні принципи і властивості.
Генети́чний код — набір правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), що надає всім живим організмам можливість кодування амінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.
У ДНК використовується чотири нуклеотиди — аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тімін (T), які в україномовній літературі також часто позначаються буквами А, Г, Ц і Т відповідно.У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тіміну, який замінений схожим нуклеотидом, — урацилом. У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди складають ланцюжки.
Властивості генетичного коду
-Триплетність — три послідовно розміщені нуклеотиди кодують одну з 20 амінокислот, які разом утворюють триплет, або кодон.
-Безперервність — кодони не розділяються між собою, тобто інформація зчитується безперервно. Кожний з кодонів не залежить один від одного і під час біосинтезу зчитується повністю.
-Дискретність — один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів.
-Специфічність — кожний кодон може кодувати лише одну амінокислоту. Завдяки цьому генетичний код не перекривається.
-Виродженість — одна і та же амінокислота може кодуватися декількома різними кодонами.
-Колінеарність — послідовність кодонів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді
-Наявність термінальних кодонів — беззмістовних, або стоп-кодонів, які не здатні кодувати амінокислоти. Вони виконують функцію роздільника між двома ланцюгами кодонів та переривають синтез поліпептиду.
-Універсальність — єдиний генетичний код є, практично, однаковим в організмах різного рівня складності — від вірусів до людини.
11.Будова гена
Ген є елементарною структурно-функціональною одиницею спадковості, що визначає розвиток певної ознаки клітини або організму. Внаслідок передачі генів у ряді поколінь забезпечується спадкоємність ознак батьків. Відповідно до сучасної концепції, гени - це ділянки ДНК, що мають унікальну послідовність нуклеотидів, які кодують певні іРНК, тРНК або рРНК. За допомогою трьох різновидів РНК відбувається синтез білків, які здійснюють метаболізм і зумовлюють розвиток ознак. Ген - це мінімальна кількість спадкового матеріалу, що необхідний для синтезу певної РНК. На молекулярному рівні ген складається з двох структурних ділянок:
1. ДНК ділянки, з якої внаслідок транскрипції зчитується одноланцюгова РНК-копія.
2. Додаткові ДНК ділянки, які задіяні в регуляції копіювання
Організація генів еукаріотів у хромосомах.
Кожна інтерфазна хромосома має одну молекулу ДНК, що містить велику кількість генів. Геном людини містить 3,5 х 109 нуклеотидних пар, яких достатньо для утворення 1,5 млн. генів. Однак дослідження показують, що організм людини має приблизно 35000-40000 генів. Це означає, що в організмі використовується тільки близько 1 % нуклеотидних послідовностей ДНК, тільки 1 % записаної інформації.
Гени в ДНК розташовані у лінійному порядку. Кожний ген має своє місце розташування (локус). Теломерні та центромерні ділянки хромосом не містять генів. Аналогічне розташування алелів характерне для гомологічної хромосоми.
Функціональні характеристики гена.
1. Гени є дискретного складовою одиницею спадкового матеріалу - ділянкою ДНК.
2. Певний ген кодує синтез одного білка. Окремий білок може зумовлювати певну ознаку. Так формуються моногенні ознаки.
3. Клітина, орган або організм мають багато ознак, які складаються із взаємодії багатьох генів, - це полігенні ознаки.
4. Дія гена специфічна, тому що ген може кодувати тільки одну амінокислотну послідовність і регулює синтез одного конкретного білка.
5. Деякі гени мають таку властивість як плейотропність дії, визначають розвиток кількох ознак (наприклад, синдром Марфана).
6. Дозованість дії гена залежить від інтенсивності прояву ознаки (експресивність) та від кількості певного алеля.
7. На активність гена може впливати як зовнішнє, так і внутрішнє середовище.
8. Конститутивні гени - це гени, що постійно експресуються, тому що білки, які ними кодуються, необхідні для постійної клітинної діяльності. Вони забезпечують синтез білків рибосом, цитохромів, ферментів гліколізу, переносників іонів тощо. Ці гени не потребують спеціальної регуляції.
9. Неконститутивні гени - це гени неактивні, але вони експресуються тільки тоді, коли білок, який вони кодують, потрібний клітині. Ці гени регулюються клітиною або організмом. Синтезовані за їх участю білки забезпечують диференціювання і специфічність структури та функцій кожної клітини.
ДНК багатьох видів містять мобільні (рухомі) генетичні елементи - послідовності, здатні "стрибати" з одної ділянки ДНК в іншу і в цих нових місцях залишати свої копії, збільшуючи тим самим генетичний матеріал. Така думка була спростована повідомленнями, що лише невелика частина ДНК (у клітинах людини близько 1 %) дійсно кодує білки. Доведено, що в межах молекули ДНК існують некодуючі нуклеотидні послідовності, які не містять ніякої інформації щодо білкового продукту.
Кожний з мобільних генів складається з декількох тисяч ланок. На обох кінцях такого елементу розташовані однакові ділянки. Вони забезпечують рухливість генів і включають ген у роботу.
Мобільні генетичні елементи забезпечують підвищений синтез РНК і виконують наступні функції:
- є важливим фактором біологічної еволюції;
- утворюють новий генетичний матеріал, який може використовуватися для формування нових генів;
- впливають на мінливість організму;
- порушують роботу генетичного апарату, що призводить до утворення ракових клітин.
12. Гени структурні, регуляторні, синтезу т-РНК, р-РНК.
За способами організації нуклеотидів у ДНК, її можна розділити на такі фрагменти: 1) структурні гени; 2) регуляторні гени; 3) сателітна ДНК; 4) спейсерна ДНК; 5) кластери генів; 6) повторювані гени.
Структурні гени несуть інформацію про структуру певних поліпептидів. Із цих ділянок ДНК транскрибується іРНК, яка спрямовує синтез білків. Регуляторні гени контролюють і регулюють процес біосинтезу білка. Регуляторні гени - послідовності нуклеотидів, що не кодують специфічні білки, а здійснюють регуляцію дії гена (інгібування, підвищення активності та ін.). Транспортна РНК (тРНК) — маленький ланцюжок РНК (73-93 нуклеотидів), що служить для постачання специфічних амінокислот, необхідних для синтезу нового поліпептидного ланцюжка, до місця трансляції. Повторювані гени - один і той самий ген багаторазово повторюється (декілька сотень раз); не відокремлюючись один від одного, вони створюють тандеми. Наприклад, гени рРНК.
13.Екзонно-інтронна організація генівЯкщо у бактерій кодуючі гени є неперервними послідовностями нуклеотидів, то практично в усіх еукаріотів гени є переривчастими: кодуюча частина гена один або декілька разів переривається некодуючою ділянкою.Відкриття явища переривчастості гена еукаріотів сприяло формуванню уяви про мозаїчну будову гена - коли кодуючі послідовності ДНК у межах того ж гена розділяються некодуючими вставками з неінформаційної ДНК. Кодуючі ділянки отримали назву - екзони, а неінформаційний матеріал - інтрони. Така будова гена вказує, що функціональні частини гена роз'єднані, що ген не є неподільною одиницею не тільки щодо рекомбінацій та мутацій, але й стосовно своїх функціональних властивостей.Відкриття екзонно-інтронної організації генів сприяло обґрунтуванню того, що поряд з міжгенною існує і внутрішньогенна функціональна взаємодія. Для синтезу білка весь ген, зокрема екзони й інтрони, транскрибується в довгу молекулу РНК (первинний транскрипт). Перш ніж покинути ядро, ця молекула РНК комплексом ферментів здійснює процесинг- видаляє всі послідовності інтронів. Зріла молекула РНК стає значно коротшою, виходить у цитоплазму у вигляді мРНК і бере участь у синтезі білка.Отже, присутність в еукаріотів численних інтронів полегшує генетичну рекомбінацію між екзонами і забезпечує більшу гнучкість у синтезі білка. Виникнення нових білків збільшує ефективність еволюції організмів.Доведено, що з однієї первинної РНК у різних тканинах утворюється не один, а декілька різних за довжиною мРНК-транскриптів.
14.Мобільні генетичні елементи
Мобільні генетичні елементи - послідовності ДНК, які можуть переміщатися всередині генома.
Мобільні генетичні елементи– це нуклеотидні послідовності,які можуть змінювати свою локалізацію у геномі . Відкриті вони Барбарою МакКлінток у 40 х роках минулого століття на кукурудзі .Відтоді їх знайдено в геномах різних організмів . Вони здебільшого становлять значну частину ДНК еукаріотів, зокрема, майже 45 % геному людини. За різними підрахунками це від 3 до 4 млн окремих копій транспозонів. Значна частина унікальної ДНКтакож походить від древніх копій МГЕ, але вони мутували і вже не розпізнаються як транспозони. Геном людини містить не лише власні МГЕ або їхні фрагменти. Очевидно, частка МГЕ у геномі людини більша, ніж прийнято вважати дотепер.
Мобільні елементи відрізняються структурою і особливостями транспозиції, що дозволило поділити їх на дві групи – ДНК транспозони і ретроелементи. ДНК транспозони переміщуються по геному у вигляді ДНК копій із використанням різних механізмів.
15.Молекулярні механізми реалізації генетичної інформації
Генна експресія - це молекулярний механізм реалізації спадкової інформації, завдяки якому ген виявляє свій потенціал конкретною фенотипною ознакою організму.
Процес експресії гена складається з кількох етапів:
1. Код гена ДНК перетворюється в код про-іРНК. Перший етап експресії називається "транскрипцією".
2. Складна молекула про-іРНК зазнає "процесингу", внаслідок чого значно зменшується за розмірами. Утворюється зріла іРНК, зчитування інформації з якої спрощується. Біологічний зміст процесингу - полегшення доступу до спадкової інформації.
3. Інформаційна РНК за участю тРНК вибирає необхідні амінокислоти і зв'язує їх на рибосомі відповідно до послідовності амінокислот у молекулі білка. Цей процес називається трансляцією.
4. Синтезований поліпептид зазнає модифікації і впливає на морфологічну або функціональну ознаку (фенотип) клітини або організму. Цей процес називається "експресією"
Всі етапи експресії генів відбуваються з використанням енергії під впливом десятків ферментів. Регуляція експресії генів. Генетичний апарат - це тонко регульована система. Відомо, що гени не проявляють постійної активності. Ген перебуває в неактивному стані, але коли є необхідність, він активується, а це, зокрема, зумовлює синтез відповідного білка. Таким чином, клітинам властивий механізм, що контролює кількість будь-якого ферменту в певний проміжок часу. Синтез білків регулюється генетичним апаратом і факторами внутрішнього і зовнішнього середовища.
У 1961 р. французькі біологи Ф. Жакоб і Ж. Моно запропонували механізм регуляції генів, який було названо гіпотезою оперона. Оперон - це послідовність спеціальних функціональних сегментів ДНК та структурних генів, які кодують синтез певної групи білків одного метаболічного ланцюга. Регульована одиниця транскрипції складається з наступних структурних частин: 1) ген-регулятор, який контролює утворення білка-репресора; 2) промотор - ділянка ДНК, до якої приєднується РНК- полімераза і з якої розпочинається транскрипція; 3) оператор - ділянка промотора, яка може зв'язувати репресор; 4) структурні гени - ділянки ДНК, які кодують іРНК конкретних білків; 5) термінаторна ділянка ДНК, яка несе сигнал про зупинку транскрипції.Особливості експресії генів в еукаріотів.
1. Геном вищих еукаріотів значно складніший.2. У клітинах еукаріотів ядерна оболонка просторово розділяє процеси транскрипції і трансляції, хромосоми знаходяться в ядрі, а рибосоми в цитоплазмі.
3. На експресію еукаріотичних генів впливає ампліфікація генів - багатократне збільшення числа копій однакових генів з метою інтенсифікації синтезу молекул, необхідних на певний момент часу.
4. У представників еукаріотів не встановлено повної оперонної організації генетичного матеріалу. Регуляція транскрипції еукаріотів є комбінативною.
5. Геном еукаріотів зазнає регуляторного впливу з боку ендокринної системи організму. Багато гормонів є індукторами транскрипції. Зокрема, це стосується стероїдних гормонів, які зворотно зв'язуються з білками-рецепторами, що переносять їх у ядро. Такий комплекс зв'язується зі специфічною ділянкою хроматину, відповідальною за регуляцію генів (наприклад, тестостерон активізує гени, що визначають розвиток організму за чоловічим типом).
6. Контроль експресії генів в еукаріотів здійснюється також на стадії трансляції (наприклад, шляхом впливу на фактор ініціації трансляції. Тому, навіть за наявності в цитоплазмі іРНК, синтезу на ній може не відбуватися).
7. Деякі гени еукаріотів декілька раз повторюються, а певні ділянки ДНК взагалі не відіграють генетичної ролі, наприклад, сателітна ДНК. Геном еукаріотів "надлишковий". Гени, що повторюються, виконують різноманітну біологічну роль: регуляції відтворення ДНК, участь у кросинговері, позначення межі між екзонами й інтронами тощо. Унікальна ДНК входить до складу структурних генів, але більше половини її не буває активною.
8. Регуляція експресії генів еукаріотів може здійснюватися на стадії посттрансляційних змін (наприклад, для утворення активної форми білкового гормону інсуліну, із молекули проінсуліну вирізаються два ланцюжки, що згодом зшиваються дисульфідними зв'язками).
16.Трансляція,процесінг,сплайсинг
Транскрипція — процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК. У процесі транскрипції бере участь не тільки інформативна частина гена, але й інші регуляторні і структурні ділянки. Процесинг ( молекулярні механізми, пов’язані з дозріванням різних типів РНК; вони здійснюються в ядрі перед виходом РНК у цитоплазму) - істотно модифікує про-іРНК, яка перетворюється на іРНК і містить значно менше структурно-функціональних елементів. Сплайсинг — процес «вирізання» матричної РНК (мРНК) після транскрипції, при якому з попередника мРНК (пре-мРНК) вилучаються інтрони, а екзони з'єднуються разом. Його порушення може змінити рамку зчитування при трансляції, що призводить до синтезу іншого пептиду.
17.Трансляція:ініціація,елонгація,термінаціяПроцес синтезу білків (трансляція), як реплікація і транскрипція, умовно поділяється на три етапи: ініціацію, елонгацію і термінацію.
1. Ініціація. Розпочинається з активації амінокислот. Амінокислоти (АК) в цитозолі клітини вступають в реакцію з АТФ. Цей комплекс називається активованою амінокислотою. Активована амінокислота приєднується до своєї специфічної тРНК. тРНК-амінокислотний комплекс, що утворився, називається навантаженою тРНК. Процес розпізнавання амінокислот тРНК називають рекогніцією.
Аміноацил-тРНК-комплекс надходить до місця синтезу білків, а вільний фермент може знову активувати наступну молекулу амінокислоти.
Ланцюг іРНК з'єднується з малою рибосомальною субодиницею за допомогою спеціального триплету. Це забезпечується шляхом утворення водневих зв'язків між комплементарними парами відповідних азотистих основ іРНК та рРНК рибосом. Амінокислота метіонін ініціює процес синтезу. Вона входить до складу тРНК, яка має УАЦ-антикодон, що зв'язується з АУГ-кодоном іРНК. Комплекс, що утворюється, називається комплексом ініціації. Згодом до малої субодиниці іРНК приєднується велика субодиниця, створюючи активну рибосому.
Процеси ініціації вимагають присутності специфічних факторів ініціації, що мають білкову природу та володіють регуляторною активністю.
2. Елонгація (подовження поліпептидного ланцюга). Друга, навантажена тРНК з'єднується з рибосомою на ділянці А. ЇЇ антикодон зв'язується з комплементарним кодоном ланцюга іРНК. На ділянці П метіонін звільняється від своєї тРНК і з'єднується пептидним зв'язком з проліном. Процес каталізує фермент пептидилтрансфераза. У цьому процесі зв'язок між першою амінокислотою та її тРНК розривається і -СООН група першої амінокислоти утворює пептидний зв'язок з вільною -NH2 групою другої амінокислоти. Таким чином, друга тРНК уже несе дипептид. Перша тРНК, тепер вільна, відокремлюється від П-ділянки рибосоми і повертається у загальний фонд тРНК у цитоплазмі. Тут вона може знову зв'язуватися зі своєю амінокислотою.тРНК-дипептидний комплекс разом з ІРНК переміщається в напрямку П-ділянки рибосоми . Цей процес називається транслокацією (від лат. translocatio - переміщення).Третя молекула тРНК зі специфічною їй амінокислотою, наприклад, аргініном, надходить до А-ділянки рибосоми і приєднується своїм антикодоном до комплементарного кодону іРНК. Дипептид метіонін-пролін знову приєднує амінокислоту аргінін за допомогою ферменту пептидилтрансферази. Таким чином, дипептид збільшується до трипептиду. Друга тРНК звільняється, залишає ланцюг іРНК, вивільняючи П-ділянку. Транспортна РНК - трипептидний комплекс переноситься з А-ділянки на П-ділянку.Весь процес, що включає надходження тРНК-амінокислотного комплексу, утворення пептидного зв'язку і транслокацію, багаторазово повторюється. В міру просування іРНК щодо рибосоми всі її кодони переміщаються по А-ділянці один за одним і пептидний ланцюг зростає. У процесі елонгації беруть участь спеціальні білкові фактори, що регулюють ці процеси.Синтез пептидного ланцюга відбувається з досить великою швидкістю, що залежить від температури і факторів внутрішнього і зовнішнього середовища. У середньому в еукаріотів ця швидкість складає близько 2 амінокислоти за 1 с. У прокаріотів швидкість вища - близько 15 амінокислот за секунду.Рибосома рухається щодо іРНК тільки в одному напрямку, переміщуючись на один триплет від 5'-кінця до 3'-кінця іРНК. Синтез білкової молекули (об'єднання амінокислот) відбувається у великій субодиниці, де навпроти одного триплету розташований аміноацильний центр (від'єднання АК від тРНК), а іншого - пептидильна ділянка (приєднання АК до пептиду, що зростає).Амінокислоти зв'язуються в поліпептид у тій послідовності, що повідомляється їм за допомогою іРНК.
3. Термінація (закінчення синтезу та вивільнення поліпептидного ланцюга). У кінці ланцюга іРНК знаходиться один із "стоп"-кодонів (УАА, УАГ, УГА). Вони не розпізнаються жодною тРНК. Фактор термінації (спеціальний білок) приєднується до цього кодону і блокує подовження поліпептидного ланцюга. Як наслідок, до останньої амінокислоти синтезованого білка приєднується вода і її карбоксильний кінець відокремлюється від тРНК. Зв'язок між останньою тРНК і поліпептидним ланцюгом розривається спеціальними ферментами - факторами вивільнення. Рибосома відокремлюється від ланцюга іРНК і розпадається на дві субодиниці. Синтезований поліпептид звільняється і потрапляє в цитоплазму. Кожна молекула ІРНК транскрибується декілька разів, а згодом руйнується. Середній час "життя" іРНК складає приблизно 2 хв. Вибірково руйнуючи старі й створюючи нові ІРНК, клітина може регулювати як якісний, так і кількісний склад білків, а значить, рівень і спрямованість метаболізму.
Значення трансляції.
Білковий синтез є основою поділу, диференціювання, росту й розвитку, забезпечує особливості метаболізму і функцій. Білки сприяють об'єднанню клітин у групи, що призводить до утворення тканин і органів. Будь-які порушення трансляції та синтезу білків спричиняють порушення метаболізму, функцій, що призводить до появи хвороб.
Посттрансляційна модифікація білка як основа для їх функціонування. Вивільнений поліпептид - це прямолінійна молекула, що не має метаболічної активності. Синтезовані з амінокислот поліпептидні ланцюги надалі можуть надходити в цитоплазму, ендоплазматичну сітку або комплекс Гольджі, де завершується формування білкової молекули. У процесі "дозрівання" вона може втрачати деякі кінцеві амінокислоти за допомогою ферменту екзопептидази, а згодом утворювати вторинну і третинну структури. Молекули можуть об'єднуватися з іншими поліпептидами для утворення четвертинної структури складних білків. Синтезовані молекули об'єднуються з вуглеводними або ліпідними молекулами, вбудовуються в біомембрани або інші комплекси клітини.
Процеси зміни початкової структури поліпептиду та формування нової називаються посттрансляційною модифікацією. Внаслідок цього білки набувають специфічних властивостей і функціональної активності.
18.Молекулярно-генетичне підтримування гомеостазу клітинного середовища
Синтез ряду ферментів залежить від умов середовища, в яких знаходиться клітина (такі ферменти називають індуцибельними). Виявилося, що сама речовина (субстрат), яка надходить у клітину з навколишнього середовища, є індуктором вмикання оперону. Субстрат з'єднується з білком-репресором оперону, переводить його в неактивну форму (відокремлює від гена-оператора). Отже, оперон вмикається і починається транскрипція з усіх структурних генів, внаслідок чого синтезуються необхідні ферменти, які розщеплюють даний субстрат.
Хоча ген-регулятор продовжує синтез нових молекул білків-репресорів, вони зв'язуються з субстратом і ген-оператор залишається вільним, а оперон - ввімкненим. Поки в середовищі є субстрат, доти утворюється фермент, який його розщеплює. Якщо ж субстрат у середовищі буде витрачений, репресор не інактивується. Він приєднується до оператора ДНК і блокує роботу структурних генів.
Синтез ферментів може не тільки індукуватися, але й пригнічуватися. Наприклад, в результаті ланцюга реакцій у клітині утворюється кінцевий продукт "Д" у більшій кількості, ніж це необхідно клітині. Це може порушити нормальний хід реакцій обміну, тому в клітині виникає необхідність зупинити даний процес. Речовина "Д" вступає в реакцію з відповідним білком-репресором і переводить його в активний стан. Після цього відбувається приєднання репресора до гена-оператора, тим самим вимикається вся система оперону і синтез ферментів припиняється. Таким чином, гальмування синтезу здійснюється кінцевим продуктом, що утворюється в результаті реакції. Це приклад позитивної регуляції. Такий механізм дії називається регуляцією за принципом зворотного зв'язку. На основі цього контролюється синтез тих ферментів, які потрібні за даних умов. Наприклад, відповідно до наявної генетичної програми кишкова паличка може синтезувати кілька десятків ферментів, що розщеплюють різні речовини, оскільки склад середовища, який оточує бактерії, дуже мінливий. За цих умов постійне утворення ферментів було б неекономічним для клітини, тому що недоцільно утворювати одночасно 60-80 ферментів, iз яких за даних умов середовища можуть знадобитися лише 6-8. У природі добір відбувається за принципом найбільшої економії, тому клітини, що функціонують більш економічно, краще пристосовуються і швидше розмножуються. Це призвело до виникнення й удосконалення системи регуляції метаболізму.
19. Генна інженерія та біотехнологія.
Генна інженерія - галузь молекулярної біології і генетики, завдання якої - конструювання генетичних структур за заздалегідь наміченим планом, створення організмів із новою генетичною програмою. Ге́нна інжене́рія — це біотехнологічний прийом, спрямований на конструювання рекомбінантних молекул ДНК на основі ДНК, взятої з різних джерел.
Генна інженерія ґрунтується на молекулярній біології, яка дає можливість вносити зміни в молекулярну взаємодію основних біологічних молекул у клітині й поза нею.
На сьогоднішній день генетична інженерія сільськогосподарських рослин розвивається переважно в руслі класичної селекції. Основні зусилля вчених зосереджені на захисті рослин від несприятливих (біотичних та абіотичних) факторів, покращенні якості та зменшенні втрат при зберіганні продукції рослинництва. Зокрема, це підвищення стійкості проти хвороб, шкідників, заморозків, солонцюватості ґрунту тощо, видалення небажаних компонентів із рослинних олій, зміна властивостей білка і крохмалю в пшеничному борошні, покращення лежкості та смакових якостей овочів та ін.
Експериментальне перенесення генів в інший геном називається трансгенезом. У сучасній генетиці використовуються два способи синтезу генів поза організмом - хімічний і ферментативний. Для хімічного синтезу необхідно мати повністю розшифровану послідовність нуклеотидів ДНК
Ферментативний синтез генів здійснюють за допомогою процесу зворотної транскрипції. Відкриття цього процесу зроблено на пухлиноутворювальних РНК-вмісних вірусах. Проте згодом виявилося, що передавання генетичної інформації з іРНК на ДНК може відбуватися в умовах експерименту і з іншими РНК. Саме це лежить в основі ферментативного синтезу гена
Клонування генів - це процес, що включає виділення й ампліфікацію (дублювання великої кількості)окремих генів у реципієнтних про- й еукаріотичних клітинах. Ці клітини, які містять потрібний нам ген, можна використовувати для одержання: а) великої кількості білка, що кодується даним геном, або б) великої кількості самого гена у високоочищеному вигляді.
Біотехноло́гія — використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві.
Інший важливий напрямок біотехнології - виробництво вакцин. Так створена вакцина проти гепатиту В. Успішно ведеться робота над вакцинами для гепатитів А, С, хламідіозів, герпесу й інших захворювань.Трансгенні організми. За допомогою методів генної інженерії можна одержати різні організми, які мають у складі свого геному чужорідні гени інших організмів. Такі організми називаються трансгенними. У даний час ця галузь науки швидко розвивається.У різних галузях господарської діяльності людини використовуються трансгенні бактерії. Крім того, що бактерії використовуються для клонування генів і виробництва білка, вони реконструюються і для інших цілей.Так, біоінженерні бактерії використовуються для оздоровлення рослин. У природі існують бактерії, що можуть розщепити будь-яку органічну речовину. Бактерії використовують для бактеріального синтезу. Так, були реконструйовані бактерії для виробництва амінокислоти фенілаланіну.
Зручним об'єктом для генетичних маніпуляцій виявилися рослини, тому що рослинні клітини можна вирощувати в культурі, де із кожної клітини отримують цілу рослину.Ведуться роботи зі створення біоінженерних рослин, що могли б мати наступні властивості: 1) високу пристосованість до умов зовнішнього середовища; 2) містити більшу кількість необхідних для людини поживних речовин; 3) тривалий час зберігатися без псування.Розробляються трансгенні рослини, здатні продукувати в інтересах людини хімічні речовини й ліки.
20.Соматичні мутації як порушення мітозу
Мутації в організмі людини можуть відбуватися під впливом факторів зовнішнього середовища, зокрема внаслідок опромінення радіацією чи дії деяких хімічних речовин. Мутації, які відбуваються в соматичних клітинах, називаються соматичними. Соматичними мутаціями називають такі мутації, що відбуваються в генетичному апараті соматичних клітинах, тобто клітинах, що складають весь організми людини. Дані мутації, на відміну від генеративних, виявляються тільки у даної особини. Вони не можуть передатися нащадкам, але можуть передаватися дочірнім клітинам, тобто клітинам, що утворились в наслідок мітозу. Дана аномалія робить організм мозаїком (особиною зі змішаними популяціями клітин) та істотно впливає на розвиток певних ознак організму. У клітках організму, що розвивається, можуть виникати соматичні мутації всіх тих типів, які спостерігаються в статевих клітках. Доведено, що чим раніше в процесі розвитку організму виникає соматична мутація, тим більша кількість кліток-нащадків її успадкує за умови, що мутація не вбиває клітку-носійку і не знижує темпів її розмноження. Соматичний мозаїцизм доведено при 30 генних захворюваннях, зокрема: синдром Олпорта, синдром Марфана, туберозний склероз та ін..
21.Механізми,що призводять до генетичної різноманітності гамет
У процесі мейозу створюються можливості виникнення в гаметах нових генних комбінацій.
Механізми, які забезпечують генетичну мінливість:
1. Зменшення числа хромосом від диплоїдного до гаплоїдного супроводжується розходженням алелів так, що кожна гамета має тільки один алель у локусі. Реципрокний обмін генами між хроматидами гомологічних хромосом може відбуватися у профазі І мейозу. Таким чином утворюються нові групи зчеплення, і відповідно генетичні рекомбінації алелів.
2. Біваленти в екваторіальній площині веретена поділу в метафазі І і хромосоми в метафазі II розташовуються довільно і випадково. Наступне їх розділення (сегрегація) в анафазах І і II відповідно створює нові комбінації алелів у гаметах. Такий незалежний розподіл призводить до великої кількості різних хромосомних комбінацій, до випадкового розподілу материнських і батьківських хромосом між дочірніми ядрами.
3. Утворення хіазм між гомологічними хромосомами у профазі І і наступний кросинговер зумовлюють нові комбінації алелів у хромосомах статевих клітин.
Генетичне значення мейотичного поділу полягає в наступному:
1. У результаті мейозу кожна материнська клітина дає початок чотирьом клітинам з "редукційним", тобто зменшеним удвоє, числом хромосом.
2. Мейоз є механізмом, який підтримує видову сталість кількості хромосом і зумовлює постійність видів на Землі. Якби число хромосом не зменшувалося, то в кожному наступному поколінні відбувалося б зростання їх удвічі (у батьків - 46, у дітей - 92, в онуків -184, у правнуків - 368 і т.д.)
3. Мейоз забезпечує завдяки випадковій комбінації материнських і батьківських хромосом генетичну різнорідність гамет. Тобто мейоз сприяє комбінативній мінливості (гени батьків комбінуються, внаслідок чого в дітей можуть з'являтися ознаки, яких не було в батьків). Комбінативна мінливість забезпечує велику різноманітність людства і дає можливість пристосуватися до зміни умов середовища, сприяє виживанню виду.
4. Мейоз забезпечує різнорідність гамет за генетичним складом, сприяє внаслідок рекомбінації ділянками гомологічних (парних) батьківських хромосом утворенню хромосом нового генетичного складу. У профазі цьому сприяв кросинговер, у метафазі - вільне перекомбінування хромосом. Тобто виникає рекомбінація батьківських наборів хромосом.
22.Генеративні мутації
Генеративні мутації – це зміни у первинних статевих клітинах або в гаметах, які з них утворилися. Їх властивості передаються наступному поколінню. У результаті нормального процесу мейозу в людини утворюються гамети з гаплоїдним набором хромосом (23 хромосоми). Коли обидві хромосоми однієї пари не розділяються і залишаються в одній і тій же зародковій клітині (нерозходження), то остання містить 24, а інша тільки 22 хромосоми. Якщо при заплідненні одна з гамет містить на одну хромосому менше, то виникає моносомна зигота, з якої розвивається переважно нежиттєздатний ембріон. Гамета з 24 хромосомами після запліднення нормальною гаметою з 23 хромосомами є причиною трисомїї.
Причини, які можуть викликати порушення розходження хромосом у мейозі:
1) вплив іонізуючої радіації;
2) негативна дія на статеві залози рентгенівського проміння;
3) вплив хімічних мутагенів (солі азотистої кислоти, органічні сполуки ртуті тощо.)
4) перенесені під час вагітності вірусні інфекції (вірус віспи, кору, вітряної віспи, епідемічного паротиту, грипу та ін.)
Ряд спадкових уроджених ознак нащадків корелює з фізіологічними особливостями матері, зокрема, з її віком. Спостерігається кореляція між віком матері і частотою народження дітей з аномаліями. Доведено невпинне зростання відсотка дітей з виродливостями із збільшенням віку матері від 30 до 49 років. У групі матерів віком від 45 до 49 років частота народження дітей з вадами розвитку в три рази більша, ніж у матерів у віці 15-29 років. Встановлено, що частота уроджених вад серця, аномалій нервової системи, зокрема, аненцефалія, гідроцефалія, spina bifida збільшується з віком матері.
"Заяча губа" і "вовча паща" теж переважають у дітей від матерів старших вікових груп.
Досить чітка кореляція спостерігається між віком матері і частотою хвороби Дауна і причина цього - підвищення частоти хромосомних аномалій в яйцеклітинах.
Які чинники порушують мейоз у жінок старших вікових груп?
1. З віком зазнає змін рН, особливо в результаті запальних захворювань статевих органів, що може призвести до нерозходження хромосом.
2. Ендокринопатії (зміна гормонального статусу) можуть викликати появу дітей з мозаїцизмом хромосом і синдромом Дауна.
23. Генотип людини як цілісна система генів організму
Генотип - сукупність генів даного організму. Генотип людини, як і інших організмів, сформувався еволюційно. Загальна еволюція генотипу еукаріотів пов'язана з прогресивним збільшенням кількості ДНК, що призвело до великого числа кодуючих ділянок ДНК. Серед можливих механізмів збільшення геному виділяють поліплоїдизацію й ампліфікацію. Найбільших змін геном зазнає в результаті поліплоїдизації (збільшення кількості ДНК і хромосом, кратне гаплоїдному). Поліплоїдія призводить до збільшення дози всіх генів і створює надлишок генетичного матеріалу, який в подальшому змінюється в результаті мутацій та добору. Очевидно, що в ході еволюції поліплоїдизація супроводжувалася переходом до диплоїдного стану.
Важливим механізмом, який призвів до еволюційного збільшення геному, є ампліфікація нуклеотидних послідовностей (утворення їх копій, виникнення ділянок ДНК, що повторюються).
Певне значення в еволюційному визначенні розмірів геному мали і хромосомні перебудови, зокрема делеції, дуплікації, транслокації.
В результаті таких складних еволюційних перетворень у кожного виду організмів сформувалася складна система генотипу, яка представлена різними за функціями генами.
Однак всі ці гени взаємодіють і функціонують як єдине ціле. Розрізняють взаємодію алельних і неалельних генів.
24. Фенотип людини як сукупність видових та індивідуальних ознак і властивостей організму.
Фенотип - це сукупність всіх ознак (зовнішніх і внутрішніх) і властивостей організму, які можна спостерігати при анатомічних, фізіологічних, морфологічних і цитологічних дослідженнях. Фенотип - це результат реалізації генотипу за певних умов зовнішнього середовища. У фенотипі майже ніколи не реалізуються всі генетичні можливості, а лише частина з них, для яких умови були оптимальними. Зміна зовнішнього середовища або генотипу може викликати відхилення від нормального фенотипу. Наявність певних генів не означає, що їх дія завершиться розвитком відповідних ознак. На дію багатьох генів впливає зміна зовнішнього середовища. Наприклад, кількість еритроцитів у людини могла змінюватися залежно від висоти місцевості над рівнем моря.
Зміни фенотипу можуть бути зумовлені генетично. Наприклад, різні фенотипні групи крові за системою АВО в людини викликані комбінацією алельних генів. Наведені приклади яскраво демонструють, що в реалізації фенотипу важливу роль відіграють як складові генотипу, так і фактори зовнішнього середовища. Співвідносну роль цих чинників у формуванні фенотипу людини можна оцінити на прикладі монозиготних близнюків, які генетично ідентичні. Відповідно, фенотипні відмінності у них пов'язані тільки впливом середовища. При цьому розраховують ступінь подібності (конкордантності) і відмінності (дискордантності) ознак у близнюків.
Для оцінки ролі спадковості у розвитку тієї чи іншої ознаки роблять розрахунки за формулою:

де Н - коефіцієнт спадковості, ОБ - одно- і ДБ - двояйцеві близнюки.
При Н, що дорівнює одиниці, ознака цілком визначається спадковим компонентом; при Н, що дорівнює нулю, визначальну роль відіграє вплив середовища. Коефіцієнт, який близький до 0,5, свідчить про приблизно однаковий вплив спадковості і середовища на формування ознаки.
Середовище впливає не тільки на розвиток ознаки, але й на її домінування. Так, у дрозофіли відомі дві алельні мутації, які впливають на розмір і форму крила. Площа крила у одного з мутантів у гомозиготному стані більша, ніж в іншого. Коли температура, при якій вирощували личинок, була 24 °С, то гетерозиготи за розмірами крил наближувалися до мутантів з більшими крилами, а якщо температуру підвищували до 30 °С, то гетерозиготи ставали подібними до мутантів з меншими крилами.
Для майбутнього лікаря важливо розуміти, що спадковість і середовище є етіологічними факторами, або відіграють певну роль в патогенезі будь-якого захворювання. З погляду на це всі форми патології людини можна розділити на 4 групи.
Першу групу складають спадкові захворювання, в розвитку яких основну етіологічну роль складають спадкові фактори, а вплив середовища лише модифікує їх прояв.
Друга група - це спадкові хвороби, зумовлені патологічними мутаціями, однак для їх прояву необхідний специфічний вплив зовнішнього середовища. Прикладом може бути прояв недостатності НbS у гетерозиготних носіїв при зниженому парціальному тиску кисню.
У третю групу входить переважна більшість розповсюджених захворювань, особливо в людей старших вікових груп (гіпертонічна хвороба, ішемічна хвороба серця, виразкова хвороба тощо). Основним етіологічним чинником в їх розвитку є несприятливі фактори довкілля, однак реалізація їх дії залежить від генетичної схильності Ці хвороби ще називають мультифакторіальним, або хворобами з генетичною схильністю.
 Четверта - це відносно невелика група захворювань, у розвитку яких виключну роль відіграють чинники зовнішнього середовища (травми, опіки, інфекції).
Таким чином, фенотип людини є результатом взаємодії історично сформованого генотипу, який реалізується під впливом факторів довкілля. Більшість філогенетично сформованих фенотипних ознак людини мають адаптивний характер.
25. Моногенне успадкування. Моногенні хвороби.
Моногенним називається такий тип успадкування, коли спадкова ознака контролюється одним геном. Досліджував закономірності моногенного успадкування видатний вчений Г. Мендель. Він експериментально обґрунтував наявність одиниць спадковості (спадкових задатків, спадкових факторів) і описав їх важливі властивості - дискретність, стабільність, специфічність алельного стану.
 Принципово нове, внесене Г. Менделем у вивчення успадкування, - це гібридологічний метод (гібрид - це сукупність). Аналізуючи результати моно- і дигібридного схрещувань гороху, він дійшов висновку, що:
1) розвиток спадкових ознак залежить від передачі нащадкам спадкових факторів;
2) спадкові чинники, які контролюють розвиток окремої ознаки, - парні: один походить від батька, другий - від матері; у функціональному відношенні чинники мають властивості домінантної і рецесивної ознак; домінантна (від лат. dominans - панувати) ознака - яка проявляє себе, рецесивна (від лат. reсessivus - відступаючий) ознака - себе не проявляє в одинарній дозі;
3) спадкові фактори передаються в ряду поколінь, не втрачаючи своєї індивідуальності, тобто характеризуються сталістю;
4) у процесі утворення статевих клітин парні алельні гени потрапляють у різні гамети (закон чистоти гамет); відновлення таких пар відбувається в результаті запліднення;
5) материнський і батьківський організми рівною мірою беруть участь у передачі своїх спадкових факторів нащадкам. Нове покоління отримує не готові ознаки, а тільки матеріальні фактори.
На цих принципах ґрунтуються правила (закони) успадкування, сформульовані Г. Менделем.
Менделюючі ознаки людини.
Загальні закони спадковості однакові для всіх живих істот. Для людини характерні відомі типи успадкування ознак: домінантний і рецесивний, аутосомний і зчеплений із статевими хромосомами.
Відомо понад 100 видів метаболічних аномалій у людини, які успадковуються згідно з менделівською моногібридноюсхемою, наприклад, галактоземія, фенілкетонурія, різні форми гемоглобінопатії та інші.
Домінантною або рецесивною є ознака, а не ген .Домінантність чи рецесивність - це наслідок дії гена, а не його властивість.
Менделюючі ознаки людини - це ознаки, які підпорядковуються або успадковуються за закономірностями, встановленими Г. Менделем. Моногенні - це такі спадкові захворювання, які визначаються одним геном, - моногенно (від грец. μόνος - один), тобто коли прояв захворювання визначається взаємодією алельних генів, один з яких домінує над іншим.
Аутосомно-домінантпний тип успадкування.
Внаслідок того, що домінантні гени, які викликають розвиток захворювання, в гомозиготному стані здебільшого летальні, то всі шлюби між здоровими і хворими відносяться до типу Аа х аа, де А - домінантний ген, який визначає розвиток спадкового захворювання, а - рецесивний ген.
За цього типу успадкування переважають такі умови:
1) кожна хвора людина має хворого одного з батьків;
2) захворювання передається по спадковості; в поколіннях; хворі є в кожному поколінні;
3) у здорових батьків діти будуть здоровими;
4) захворіти можуть і чоловіки, і жінки однаково часто, оскільки ген локалізується в аутосомі;
5) імовірність народження хворої дитини, якщо хворий один з батьків, складає 50 %.
За таким типом успадковуються деякі нормальні і патологічні ознаки:
1) біле пасмо волосся;
2) волосся жорстке, пряме;
3) шерстисте волосся - коротке, кучеряве, пишне:
4) товста шкіра;
5) здатність згортати язик трубочкою;
6) габсбургська губа - нижня щелепа вузька, виступає вперед, нижня губа відвисла і напіввідкритий рот;
7) полідактилія - багатопалість, коли кількість пальців досягає 6-9 на ногах або руках;
8) синдактилія - зрощення м'яких або кісткових тканин фаланг двох і більше пальців;
9) брахідактилія - короткопалість, недорозвинення дистальних фаланг пальців;
10) арахнодактилія - сильно видовжені пальці та ін.
Аутосомно-домінантному типу успадкування властиві такі ознаки:
1) передавання захворювання з покоління до покоління (успадкування по вертикалі);
2) передача захворювання від хворих батьків дітям;
3) здорові члени сім'ї, як правило, мають здорових нащадків;
4) обидві статі уражуються однаково часто.
Діагностика аутосомно-домінантного типу успадкування іноді складає певні труднощі, зумовлені такими властивостями, як пенетрантність (ймовірність прояву гена) та експресивність (ступінь вираженості ознаки, для хвороби — це - суть перебігу захворювання) 
Аутосомно-рецесивний тип успадкування.
Якщо рецесивні гени локалізовані в аутосомах, то появляються вони тільки при шлюбі двох гетерозигот або гомозигот за рецесивним алелем.
Існують три варіанти шлюбів:
1) аа х аа - всі діти хворі;
2) Аа х аа - 50 % дітей будуть хворими, 50 % фенотипно здорові, але є носіями мутантного гена;
3) Аа х Аа - 25 % дітей будуть хворими, 75 % фенотипно здорові, але 50 % з них є носіями патологічного гена.
За аутосомно-рецесивним типом успадковуються такі ознаки в людини: волосся пряме, тонке, шкіра тонка, 0(1) група крові, група крові Rh-, хвороби обміну речовин (фенілкетонурія, галактоземія та ін.)
Частота виникнення аутосомно-рецесивного захворювання знаходиться в прямій залежності від ступеня поширеності мутантного гена. Ймовірність рецесивних спадкових хвороб особливо зростає в ізолятах та популяціях, в яких багато близькородинних шлюбів. Це зумовлено тим, що тут "концентрація" гетерозиготного носійства вища, ніж у загальній популяції.
Аутосомно-рецесивний тип успадкування має ряд відмінних рис:
1) від здорових батьків народжуються хворі діти;
2) від хворого батька народжуються здорові діти;
3) хворіють в основному сибси (брати, сестри), а не батьки - діти, як при домінантному типі успадкування;
4) у родоводі переважає більший відсоток близькородинних шлюбів;
5) всі здорові батьки хворих дітей є гетерозиготними носіями патологічного гена;
6) однаково часто хворіють чоловіки і жінки;
7) у гетерозиготних носіїв співвідношення хворих і здорових дітей складає 1:3.
При аутосомно-рецесивному типі успадкування, як і при аутосомно-домінантному, можливі різного ступеня експресивність ознаки і частота пенетрантності.
26. Взаємодія алельних генів.
Гени, які займають ідентичні (гомологічні) локуси в гомологічних хромосомах, називаються алельними. У кожного організму є лише по два алельних гени.
Відомі такі форми взаємодії між алельними генами: повне домінування, неповне домінування, кодомінування і наддомінування.
Основна форма взаємодії - повне домінування, яке вперше описано Г. Менделем (рис. 1.104). Суть його полягає в тому, що в гетерозиготного організму прояв одного з алелів домінує над проявом іншого. За повного домінування розщеплення за генотипом 1:2:1 не співпадає з розщепленням за фенотипом - 3:1. У медичній практиці з двох тисяч моногенних спадкових хвороб у майже половини має місце домінування прояву патологічних генів над нормальними. У гетерозигот патологічний алель проявляється у більшості випадків ознаками захворювання (домінантний фенотип).
Неповне домінування - така форма взаємодії, коли у гетерозиготного організму (Аа) домінантний ген (А) не повністю пригнічує рецесивний ген (а), внаслідок чого проявляється проміжна між батьківськими ознака. Тут розщеплення за генотипом і фенотипом співпадає і складає 1:2:1
При кодомінуванні в гетерозиготних організмів кожний з алельних генів викликає формування залежного від нього продукту, тобто виявляються продукти обох алелів. Класичним прикладом такого прояву є система груп крові, зокрема система АВО, коли еритроцити людини несуть на поверхні антигени, що контролюються обома алелями. Така форма прояву носить назву кодомінування.
Наддомінування - коли домінантний ген у гетерозиготному стані виявляється сильніше, ніж у гомозиготному. Так, у дрозофіли при генотипі АА - нормальна тривалість життя; Аа - подовжена тривалість життя; аа - летальний наслідок.
27. Менделюючі ознаки людини. Множинний алелізм.
Менделюючі ознаки людини - це ознаки, які підпорядковуються або успадковуються за закономірностями, встановленими Г. Менделем. Множинний алелізм — це існування в популяції більше ніж двох алелів даного гена. Виникає як наслідок різних мутацій одного локуса. Гени множинних алелів взаємодіють між собою усіляким чином. У кожного організму є лише по два алельних гени. Разом з тим нерідко в природі кількість алелів може бути більше двох, коли якийсь локус може перебувати в різних станах. У таких випадках говорять про множинні алелі або множинний алеломорфізм.
Множинні алелі позначаються однією літерою з різними індексами. Алельні гени локалізуються в однакових ділянках гомологічних хромосом. Оскільки в каріотипі завжди присутні по дві гомологічних хромосоми, то і при множинних алелях кожний організм може мати одночасно лише по два однакових або різних алелі. У статеву клітину (разом із розходженням гомологічних хромосом) попадає тільки по одному із них.
Для множинних алелів характерний вплив всіх алелів на одну і ту ж ознаку. Відмінність між ними полягає лише в ступені розвитку ознаки.
Другою особливістю є те, що в соматичних клітинах або в клітинах диплоїдних організмів міститься максимум по два алелі з декількох, оскільки вони розташовані в одному і тому ж локусі хромосоми. Ще одна особливість властива множинним алелям. За характером домінування алеломорфні ознаки розміщуються в послідовному ряду: частіше нормальна, незмінена ознака домінує над іншими; другий ген ряду рецесивний щодо першого, проте домінує над наступними і т.д.
Одним з прикладів прояву множинних алелів у людини є групи крові системи АВО.
Множинний алелізм має важливе біологічне і практичне значення, оскільки підсилює комбінативну мінливість, особливо генотипну.
28. Взаємодія неалельних генів.
Не алельні гени– гени, які займають неодинакові локуси хромосом.
Відомо багато випадків, коли ознака або властивості детермінуються двома або більше неалельними генами, які взаємодіють між собою. Хоча і тут взаємодія умовна, бо взаємодіють не гени, а контрольовані ними продукти. При цьому має місце відхилення від менделівських закономірностей розщеплення.
Розрізняють чотири основних типи взаємодії генів: комплементарність, епістаз, полімерію і модифікуючу дію (плейотропія).
Комплементарність - такий тип взаємодії неалельних генів, коли один домінантний ген доповнює дію іншого неалельного домінантного гена, і вони разом визначають нову ознаку, яка відсутня у батьків. Причому відповідна ознака розвивається тільки в присутності обох неалельних генів.
Прикладом комплементарної взаємодії генів у людини може бути синтез захисного білка - інтерферону. Його утворення в організмі пов'язано з комплементарною взаємодією двох неалельних генів, розташованих у різних хромосомах.
Епістаз - це така взаємодія неалельних генів, за якої один ген пригнічує дію іншого неалельного гена. Пригнічення можуть викликати як домінантні, так і рецесивні гени (А>В, а>В, В>А, Ь>А), і залежно від цього розрізняють епістаз домінантний і рецесивний. Пригнічуючий ген отримав назву інгібітора, або супресора. Гени-інгібітори в основному не детермінують розвиток певної ознаки, а лише пригнічують дію іншого гена.
Ген, ефект якого пригнічується, отримав назву гіпостатичного.
Якщо ген-супресор рецесивний, то виникає криптомерія. У людини таким прикладом може бути "бомбейський феномен". У цьому випадку рідкісний рецесивний алель "х" у гомозиготному стані (хх) пригнічує активність гена JВ (який визначає В (III) групу крові системи АВО). Тому жінка з генотипом JB_хх, фенотипно має І групу крові - 0 (І).
Полімерія - два або більше домінантних алелі однаковою мірою впливають на розвиток однієї і тієї ж ознаки.
Плейотропія - це залежність кількох ознак від одного гена, тобто множинна дія одного гена.
29. Полігенне успадкування кількісних ознак.
Більшість кількісних ознак організмів визначається декількома неалельними генами (полігенами). Взаємодія таких генів у процесі формування ознаки називається полімерною.
У цьому випадку два або більше домінантних алелі однаковою мірою впливають на розвиток однієї і тієї ж ознаки. Тому полімерні гени прийнято позначати однією літерою латинського алфавіту з цифровим індексом, наприклад: А1А1 і а1а1, А2А2 і а2а2; А3А3 і а3а3 і т. д. Вперше однозначні фактори були виявлені шведським генетиком Нільсоном-Еле (1908 р.) при вивченні успадкування кольору у пшениці. Було встановлено, що ця ознака залежить від двох полімерних генів, тому при схрещуванні домінантних і рецесивних дигомозигот - забарвленої (А1А1А2А2) з безколірною (а1а1 а2а2) — у F1 всі рослини дають забарвлене насіння, хоча вони помітно світліші, ніж батьківські екземпляри, які мають червоне насіння. У F2 при схрещуванні особин першого покоління виявляється розщеплення за фенотипом у співвідношенні 15 : 1, бо безколірними є лише рецесивні дигомозиготи (а1а1 а2а2). У пігментованих екземплярів інтенсивність кольору дуже коливається залежно від кількості отриманих ними домінантних алелів: максимальна в домінантних дигомозигот (А1А1А2А2) і мінімальна в носіїв одного домінантних алелів (A1 a1 а2а2 і а1а1 А2 а2). Важлива особливість полімерії - сумація (адитивність) дії неалельних генів на розвиток кількісних ознак. Якщо при моногенному успадкуванні ознаки можливі три варіанти "доз" гена в генотипі: АА, Аа, аа, то при полігенному кількість їх зростає до чотирьох і більше. Сумація "доз" полімерних генів забезпечує існування неперервних рядів кількісних змін.
Біологічне значення полімерії полягає ще й в тому, що ознаки, які кодуються цими генами, більш стабільні, ніж ті, що кодуються одним геном. Організм без полімерних генів був би дуже нестійким: будь-яка мутація або рекомбінація призводила б до різкої мінливості, а це в більшості випадків має несприятливий характер.
У тварин і рослин є багато полігенних ознак, серед них і цінні для господарства: інтенсивність росту, скороспілість, несучість, кількість молока, вміст цукристих речовин і вітамінів тощо.
Пігментація шкіри у людини визначається п'ятьма або шістьма полімерними генами. У корінних жителів Африки (негроїдної раси) переважають домінантні алелі, у представників європеоїдної раси - рецесивні. Тому мулати мають проміжну пігментацію, але при шлюбах мулатів у них можлива поява як більш, так і менш інтенсивно пігментованих дітей.
Багато морфологічних, фізіологічних і патологічних особливостей людини визначається полімерними генами: зріст, маса тіла, величина артеріального тиску та ін. Розвиток таких ознак у людини підпорядковується загальним законам полігенного успадкування і залежить від умов середовища. У цих випадках спостерігається, наприклад, схильність до гіпертонічної хвороби, ожиріння тощо. Дані ознаки за сприятливих умов середовища можуть не проявитися або проявитися незначною мірою. Цим полігенно-спадкові ознаки відрізняються від моногенних. Змінюючи умови середовища, можна значною мірою забезпечити профілактику ряду полігенних захворювань.
30. Явище плейотропії.
Плейотропна дія генів - це залежність кількох ознак від одного гена, тобто множинна дія одного гена. У дрозофіли ген білого кольору очей воднораз впливає на колір тіла, довжину крил, будову статевого апарату, знижує плодючість, зменшує тривалість життя. У людини відома спадкова хвороба - арахнодактилія ("павучі пальці" - дуже тонкі і довгі пальці), або хвороба Марфана. Ген, який відповідає за цю хворобу, викликає порушення розвитку сполучної тканини й одночасно впливає на розвиток кількох ознак: порушення будови кришталика ока, аномалії у серцево-судинній системі.
Плейотропна дія гена може бути первинною і вторинною. При первинній плейотропії ген проявляє свій множинний ефект. Наприклад, при хворобі Хартнупа мутація гена призводить до порушення всмоктування амінокислоти триптофану в кишках і його реабсорбції у ниркових канальцях. При цьому вражаються одночасно мембрани епітеліальних клітин кишок і ниркових канальців з розладами травної і видільної систем. При вторинній плейотропії є один первинний фенотипний прояв гена, услід за яким розвивається ступінчастий процес вторинних змін, які призводять до множинних ефектів. Так, при серпоподібноклітинній анемії у гомозигот спостерігається кілька патологічних ознак: анемія, збільшена селезінка, ураження шкіри, серця, нирок і мозку. Тому гомозиготи за геном серпоподібноклітинної анемії гинуть, як правило, в дитячому віці. Всі ці фенотипні прояви гена складають ієрархію вторинних проявів. Першопричиною, безпосереднім фенотипним проявом дефектного гена є аномальний гемоглобін і еритроцити серпоподібної форми. Внаслідок цього відбуваються послідовно інші патологічні процеси: злипання і руйнування еритроцитів, анемія, дефекти в нирках, серці, мозку. Ці патологічні ознаки є вторинними. Більш розповсюджена вторинна плейотропія.
При плейотропії ген, впливаючи на якусь одну основну ознаку, може також змінювати, модифікувати прояв інших генів, у зв'язку з чим введено поняття про гени-модифікатори. Останні підсилюють або послаблюють розвиток ознак, які кодуються "основним" геном.
31. Експресивність та пенетрантність генів.
Пенетрантність - це частота прояву гена, явище появи або відсутності ознаки у організмів, однакових за генотипом.
Пенетрантність значно коливається як серед домінантних, так і серед рецесивних генів. Поряд з генами, фенотип яких з'являється тільки за поєднання певних умов і досить рідкісних зовнішніх умов (висока пенетрантність), у людини є гени, фенотипний прояв яких відбувається за будь-яких поєднань зовнішніх умов (низька пенетрантність).
Пенетрантність вимірюється відсотком організмів з фенотипною ознакою від загальної кількості обстежених носіїв відповідного апеля.
Якщо ген регулярно визначає фенотиповий прояв, то він має пенетрантність 100 відсотків. Проте деякі домінантні гени проявляються менш регулярно. Так, полідактилія має чітке вертикальне успадкування, але бувають пропуски поколінь. Домінантна аномалія - передчасне статеве дозрівання - властиве тільки чоловікам, проте іноді може передатися захворювання від чоловіка, який не страждав цією патологією. Пенетрантність показує, у якому відсотку носіїв гена виявляється відповідний фенотип. Так, у гомозигот шизофренія проявляється у 100 % - це повна пенетрантність. Якщо в носіїв певного типу ознака виявляється тільки у частини особин - це неповна пенетрантність. Наприклад: шизофренія у гетерозигот складає 20 %, цукровий діабет - 20 %, уроджений вивих стегна - 25 %, ретинобластома - 60 %.
Отже, пенетрантність залежить від генів, від середовища, від того й іншого. Таким чином, це не константна властивість гена, а функція генів у певних умовах середовища.
Експресивність - це зміна кількісного прояву ознаки у різних особин - носіїв відповідного алеля.
При домінантних спадкових захворюваннях експресивність може коливатися. В одній і тій самій родині можуть проявлятися спадкові хвороби за перебігом від легких, ледь помітних до тяжких: різні форми гіпертонії, шизофренії, цукрового діабету тощо.
Рецесивні спадкові захворювання в межах сім'ї проявляються однотипно і мають незначні коливання експресивності.
32. Зчеплене успадкування генів. http://subject.com.ua/biology/medical/75.html
Зчеплене успадкування - успадкування ознак, гени яких локалізовані в одній хромосомі. Сила зчеплення між генами залежить від відстані між ними: чим далі гени розташовуються один від одного, тим вище частота кросинговеру і навпаки. Повне зчеплення-різновид зчепленого наслідування, при якій гени аналізованих ознак розташовуються так близько один до одного, що кросинговер між ними стає неможливим. Неповне зчеплення-різновид зчепленого наслідування, при якій гени аналізованих ознак розташовуються на деякій відстані один від одного, що робить можливим кросинговер між ними.Зчеплене успадкування - феномен зкорельованого успадкування алелей генів, розташованих в одній хромосомі.Повної кореляції не буває через процес кросинговеру, тому що зчеплені гени можуть розійтися по різних гаметах. Кросинговер спостерігається у вигляді розчеплення у потомства тих алелей генів і, відповідно, станів ознак, які були зчеплені у батьків.Спостереження, проведені Томасом Морганом, показали, що ймовірність кросинговеру між різними парами генів різна. Звідси з'явилася ідея створити генні карти на підставі частот кросинговеру між різними генами. Перша генна карта була побудована студентом Моргана, Альфредом Стертевантом в 1913 році на прикладі Drosophila melanogaster.Відстань між генами, розташованими в одній хромосомі, прямо пропорційна частоті кросинговеру між ними. За одиницю відстані прийнятий 1% кросинговеру (1 морганіда або 1 сантиморганіда). Чим далі гени знаходяться один від одного в хромосомі, тим частіше між ними буде відбуватися кросинговер. Максимальна відстань між генами, розташованими в одній хромосомі, може дорівнювати 49 сантиморганідам.33. Хромосомна теорія спадковості.
Хромосомну теорію спадковості сформулювали і експериментально обгрунтували в дослідах на плодовій мушці дрозофілі американський генетик Т.Х. Морган.
Основні положення хромосомної теорії спадковості: 1.     Гени знаходяться в хромосомах. Гени, розташовані в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення. Число груп зчеплення генів у кожного виду організмів дорівнює гаплоїдному числу хромосом.2.     Кожний ген у хромосомі займає певне місце (локус). Гени в хромосомі розташовані по її довжині в лінійному порядку (один за одним).3.     Алельні гени займають певні й ідентичні  локуси гомологічних хромосом.4.     У мейозі може відбуватися взаємний  обмін ділянками гомологічних хромосом – кросинговер.    5.     Кожний біологічний вид характеризується специфічним набором хромосом – каріотипом. Значення. Хромосомна теорія спадковості – основна теорія генетики, за якою матеріальними носіями спадковості є хромосоми, в яких лінійно розташовані гени. Її положення, вперше встановлені на дрозофілі, виявилися прийнятними і для людини. За розробку  хромосомної теорії спадковості Т.Морган одержав Нобелівську премію (1933).34,48,67. Пренатальна діагностика спадкової патології.
Пренатальна діагностика природжених і спадкових хвороб - це комплексна галузь медицини, яка швидко розвивається, вона використовує й ультразвукову діагностику (УЗД), й оперативну техніку (хоріонбіопсію, амніо і кордоцентез, біопсію м'язів і шкіри плоду), і лабораторні методи (цитогенетичні, біохімічні, молекулярно-генетичні).
У даний час пренатальна діагностика здійснюється в І і II триместрах вагітності, тобто в періоди, коли у випадку виявлення патології ще можна перервати вагітність.
 
Пренатальна діагностика повинна включати два етапи:
перший етап - виявлення жінок (точніше, родин) з підвищеним ризиком несприятливого в генетичному плані результату вагітності при медико-генетичному консультуванні чи первинному обстеженні усіх вагітних, у тому числі з використанням методів просіваючої діагностики;
другий етап - власне пренатальна діагностика. Аналізи проводяться тільки жінкам, що мають фактори ризику.
 
Показання для пренатальної діагностики:
1. Вік матері визначений у 35 років.
2. Наявність у родині попередньої дитини з хромосомною патологією, у тому числі із синдромом Дауна (попередній анеусомік).
3. Перебудови батьківських хромосом.
4. Наявність у родині захворювань, успадковуваних зчеплено зі статю.
5. Синдром фрагільної Х-хромосоми.
6. Гемоглобінопатії.
7. Природжені помилки метаболізму.
8. Різні спадкові захворювання, що діагностуються методом зчеплення з ДНК-маркерами.
9. Дефекти нервової трубки.
 Інвазивні методи дослідження в пренатальній діагностиці.
Амніоцентез - прокол плодового міхура з метою одержання навколоплідної рідини і злущених клітин амніону плода. Діагностичне значення методу не викликає сумнівів. Ця процедура здійснюється на 15-18 тижнях вагітності. Ризик ускладнень вагітності при амніоцентезі становить 0,2 %.
Амніоцентез роблять через очеревину під контролем УЗД, щоб не пошкодити плаценту. Також можливий піхвовий амніоцентез, але такий підхід застосовується рідко. З амніотичної порожнини забирають 8-10 мл рідини. З біохімічних показників рідини тільки концентрація альфа-фетопротеїну (АФП) є діагностично значимою. Рівень АФП істотно підвищується при аномаліях нервової трубки і дефектах передньої черевної стінки. Основним джерелом діагностичного матеріалу при амніоцентезі є клітини.
Кордоцентез, тобто взяття крові з пуповини, стали використовувати ширше після того, як цю процедуру почали здійснювати під контролем УЗД. тобто без фетоскопії. Процедуру проводять у термін з 18 по 22 тижні вагітності. Зразки крові є об'єктом для цитогенетичних (культивуються лімфоцити), молекулярно-генетичних і біохімічних методів діагностики спадкових хвороб.
Кордоцентез використовують для діагностики хромосомних хвороб, гематологічних спадкових хвороб (гемоглобінопатії, коагулопатії, тромбоцитопенії), імунодефіцитів, гематологічного статусу при резус-сенсибілізації, внутрішньоутробних інфекцій. Процедура з першої спроби успішна в 80-97 % випадків. Перевага кордоцентезу в порівнянні з амніоцентезом полягає в тому, що кров є зручнішим об'єктом для дослідження, ніж клітини амніотичної рідини. Лімфоцити культивуються швидше (2-3 дні) і надійніше, ніж амніоцити.
Біопсія тканин плода як діагностична процедура здійснюється в 2-му триместрі вагітності під контролем УЗД.
Для діагностики тяжких спадкових хвороб шкіри (іхтіоз, епідермоліз) роблять біопсію шкіри плода. Далі проводиться патоморфологічне дослідження (іноді електронно-мікроскопічне). Морфологічні критерії наявності спадкових хвороб шкіри дозволяють поставити точний діагноз чи впевнено відкинути його.
Фетоскопія (введення зонду й огляд плода) при сучасній гнучко-оптичній техніці не складає великих труднощів. Однак метод візуального обстеження плода для виявлення природжених вад розвитку використовується рідко - тільки при особливих показаннях. Він використовується на 18-23-му тижнях вагітності. Справа в тому, що майже всі природжені вади розвитку, які можна побачити за допомогою оптичного зонда, діагностуються за допомогою УЗД. Зрозуміло, що процедура УЗД простіша і безпечніша. Для фетоскопії потрібне введення зонда в амніотичну порожнину, що може викликати ускладнення вагітності. Викидні відзначаються в 7-8 % випадків фетоскопії.
 
Неінвазивні методи дослідження в пренатальній діагностиці.
Основним неінвазивним методом пренатальної діагностики є ультразвукове дослідження (УЗД), яке необхідно проводити усім вагітним. Ультразвукове сканування плода проводять не менше двох разів під час вагітності кожній жінці. Перший огляд не пізніше 15-16 тижня, другий - у 25-26 тижнів.
Якщо є більш визначені показання для УЗД (наприклад, передбачувана редукція кінцівок плода), то його проведення можна починати з 13-14 тижня. УЗД використовується для виявлення затримки росту ембріона чи плода, починаючи з 6-8-го тижнів вагітності. Метод можна застосовувати і як просіюючий, і як уточнюючий. Це дозволяє попередити народження 1-3 дітей (з 1000 новонароджених) із серйозними природженими вадами розвитку, що складає приблизно 30 % усіх дітей з такою патологією.

35. Сучасний стан досліджень генома людини.
Міжнародна програма "Геном людини" була сформульована на початку 90-х років XX ст. Внаслідок копіткої роботи до початку 2003 р. геном людини повністю секвенований, тобто повністю прочитана послідовність трьох мільярдів пар основ, з яких побудована ДНК всіх 23 пар хромосом людини. Генетична довжина геному людини складає 3000 сМ (сантиморганіда, генетична відстань, яка дорівнює 1 % кросинговеру). Розв'язання програми "Геном людини" сприяло створенню генетичної карти, відтворенню цитогенетичної карти геному і власне секвенсу.
Генетична карта передбачає встановлення послідовності розміщення генетичних маркерів з відстанню не більше 1 см вздовж усіх хромосом. Така генетична карта дозволяє картувати будь-який ген, встановити відносну відстань між локусами.
Винятковим успіхом програми "Геном людини" було створення інтегральних (фізичних) карт геному.
Картовано близько 40000 кодуючих послідовностей. Загальне число генів, очевидно, складатиме 30500-40000.
На сьогодні весь геном людини клонований у вигляді великих фрагментів, які перекривають один одного. Розташування кожного з цих фрагментів на хромосомі визначено з високою точністю.
Термін клонування означає, що ген картований, виділений, вивчена його структура, знайдена мутація, яка викликає те чи інше захворювання.
Розкриття геному людини сприятиме розвитку нових напрямків медицини, вивченню природи спадкових і злоякісних хвороб, розробці генної і клітинної терапії.

36. Генетичні карти хромосом людини.
Генетична карта - це відрізок прямої, на якій позначено порядок розташування генів і вказано відстань між ними у відсотках кросинговеру. Вона будується на основі результатів аналізуючого схрещування.
Картування проводиться, щоб дізнатися, в якій парі хромосом і на якій генетичній відстані (коефіцієнт рекомбінації), або в якій частині хромосоми розташовані гени.
Побудовано генетичні карти для багатьох об'єктів. Серед покритонасінних рослин краще за все вивчено генетичні карти кукурудзи, ячменю, рису, томатів та ін. У тварин такі карти складено для дрозофіли, а серед ссавців - для миші. Доведено, що такий розподіл генів у хромосомах є загальнобіологічною закономірністю.
У людини аналіз зчеплення генів класичними методами, розробленими на дрозофілі, неможливий внаслідок неможливості експериментальних шлюбів. В останні роки розроблено комплекс методів картування генів на хромосомах людини. Так, для вивчення груп зчеплення і складання карт хромосом використовують понад 15 методів.
Картування хромосом у людини проводиться шляхом аналізу родоводів та генетичного аналізу гібридних соматичних клітин.
Тривалий час були відомі тільки три аутосомні групи зчеплення і Х-хромосомна. Новий період розпочався з 1968 р., коли вдалося встановити локалізацію гена групи крові Даффі у хромосомі 1. У людини відомі всі 24 групи зчеплення.
З загальної кількості генів геному людини 16000 тепер картовані на скелетній карті геномад, складеній за допомогою 1000 високополімерних ДНК-маркерів.
Виявлення груп зчеплення у хромосомах дає можливість побудови хромосомних карт, коли на хромосомі розміщення генів позначають у вигляді цяточок. Найбільш повно побудована карта Х-хромосоми. Локуси, зчеплені з Х-хромосомою (а їх понад 200), віднесені до цієї хромосоми спираючись на аналіз родоводів (багато з них підтверджені методами гібридизації соматичних клітин).
Методи побудови карт хромосом ґрунтуються на передбаченні ймовірності кросинговеру по всій довжині хромосоми і випадкових обмінах між різними хроматидами.
Для картування хромосом застосовують гібридизацію соматичних клітин людини з клітинами різних тварин, переважно з клітинами миші. При культивуванні таких гібридних клітин на живильному середовищі відбувається постійна втрата хромосом людини. Коли в гібридній клітині залишається тільки одна хромосома від каріотипу людини, її можна ідентифікувати шляхом диференціального забарвлення. Визначивши потім вміст певного ферменту в даній клітині, можна стверджувати, що локус гена до цього ферменту розташований в цій хромосомі.
Незважаючи на певні труднощі при побудові генетичних карт і на їх відносність, детальна розробка карт - один з провідних методів аналізу поведінки і тонкої будови хромосом.
Складання точних карт хромосом є необхідною передумовою подальшого прогресу теоретичної генетики людини. Це має виняткове значення для виявлення та диференціальної діагностики спадкових хвороб плода, для ранньої діагностики цих хвороб, встановлення носіїв генетичних зрушень, які перебувають у безсимптомній фазі, для визначення медико-генетичного прогнозу.
37. Гени аутосом, статевих хромосом.
Ще наприкінці XIX сторіччя вчені звернули увагу на відмінність за однією із пар гомологічних хромосом у хромосомних наборах самців і самок. У диплоїдних соматичних клітинах людини хромосоми кожної з двадцяти двох пар (нестатеві хромосоми - аутосоми) подібні між собою, а хромосоми двадцять третьої пари - різні (статеві хромосоми - гетерохромосоми). Одна з гетерохромосом - паличкоподібної форми (так звана Х-хромосома), інша - гачкоподібна (Y-хромосома). Отже, каріотип жінки можна позначити як 44А + XX, а чоловіка - 44А + ХY (символом ”А ” позначають аутосоми).
Оскільки під час мейозу гомологічні хромосоми розходяться до різних гамет, то у однієї статі виникає лише один тип гамет (гомогаметна стать), у іншої - два, які різняться будовою статевих хромосом (гетерогаметна стать).
38. Ознаки зчеплені зі статтю, залежні від статі та обмежені статтю. Гемізиготність.
Статеві хромосоми, крім визначення статі, виконують і інші функції, оскільки містять гени, які впливають на різні системи органів. Успадкування ознак і властивостей, зумовлених генами, локалізованими в статевих хромосомах, називається успадкуванням, зчепленим зі статтю. Це явище було відкрито Т. Морганом. Характер зчепленого зі статтю успадкування істотно залежить від того, в яких статевих хромосомах і в яких їх ділянках розміщені ті чи інші гени.
У статевих хромосомах міститься одна з найбільших груп зчеплення. До її складу входить близько 90 генів. Ці гени поділяються на три підгрупи залежно від того, в яких ділянках X- і Y-хромосом вони розташовані.
До першої підгрупи віднесено гени, розташовані в парному сегменті статевих хромосом (у тій ділянці, яка однакова у X- і Y-хромосом). Такі гени частково зчеплені зі статтю і залишаються обмеженими Х-хромосомою тільки до кросинговеру між локусом їх розташування. Після такого кросинговеру гени переходять із X- у Y-хромосому і виникає вже успадкування, характерне для генів, часткове зчеплених із Y-хромосомою. До цієї підгрупи належать багато генів, зчеплених зі статтю. Гени, локалізовані в гомологічних ділянках X- і Y-хромосом, зумовлюють розвиток деяких хвороб:
• пігментна ксеродерма - захворювання, при якому під впливом ультрафіолетових променів на відкритих ділянках тіла з'являються пігментовані плями;
• хвороба Огучі - в шарі паличок і колбочок сітківки та пігментному епітелії виникають дегенеративні зміни;
• спастична параплегія - слабкість у нижніх кінцівках в результаті дегенерації нервових шляхів у спинному або головному мозку;
• епідермоліз бульозний - утворення міхурів після механічної травми шкіри.
Другу підгрупу складають гени, розташовані в ділянці Х-хромосоми, відповідної якій у Y-хромосоми немає. Такі гени повністю зчеплені зі статтю, передаються нащадкам разом з Х-хромосомою і не можуть переходити з X- в Y-хромосому. Число генів, які входять в цю підгрупу, в людини досить велике.
Третю підгрупу складають гени непарної ділянки Y-хромосоми. Такі гени отримали назву голандричних, вони обмежені тільки чоловічою статтю і число їх невелике (риб'яча шкіра, перетинчасті пальці, фактор розвитку сім'яників, підвищена кількість волосся у зовнішньому слуховому ході та ін.)
Ознаки, зчеплені зі статтю, виявлено у дводольних рослин, багатьох тварин і людини. Такі спадкові хвороби, як дальтонізм і гемофілія, викликаються рецесивними генами, локалізованими в Х-хромосомі. Жінки, гетерозиготні за цими генами, є носіями хвороб, а в чоловіків рецесивні гени, перебуваючи в гемізиготному стані, проявляють свою дію.
Є певні характерні особливості успадкування ознак, зчеплених зі статтю. Гени, що локалізовані в X-хромосомі, як і при аутосомному успадкуванні, можуть бути домінантними і рецесивними. Відмінною рисою Х-зчепленого успадкування є відсутність передачі відповідного гена від батька до сина; оскільки чоловіки гемізиготні (мають тільки одну Х-хромосому), вони передають свою Х-хромосому тільки донькам.
Якщо в Х-хромосомі розташований домінантний ген, такий тип успадкування називається Х-зчепленим домінантним. Для нього характерні такі ознаки:
1) якщо батько хворий, то всі його дочки будуть хворими, а сини здоровими;
2) хворими діти будуть тільки у випадку, коли хворий один з батьків;
3) у здорових батьків усі діти будуть здоровими;
4) захворювання реєструється в кожному поколінні;
5) якщо мати хвора, то ймовірність народження зорої дитини складає 50 % незалежно від статі;
6) хворіють як чоловіки, так і жінки, але хворих жінок у родині в два рази більше, ніж хворих чоловіків.
Якщо в Х-хромосомі локалізується рецесивний ген - тип успадкування називається Х-зчепленим рецесивним. Для нього характерні такі ознаки:
1) хворіють переважно особи чоловічої статі;
2) захворювання спостерігається у чоловіків - родичів пробанда по материнській лінії;
3) син ніколи не успадковує захворювання батька;
4) якщо пробанд жінка, то її батько обов'язково хворий, а також хворі всі її сини;
5) від шлюбу хворих чоловіків і здорових жінок всі діти будуть здоровими, але у дочок можуть бути хворі сини;
6) від шлюбу між здоровим чоловіком і гетерозиготною жінкою ймовірність народження хворої дитини складає 50 % для хлопчиків і 0 % для дівчаток;
7) якщо в окремих випадках хвороба виникає у жінки, то її батько обов'язково хворий, амати є носієм.
На тій підставі, що окремі ознаки зустрічаються частіше у представників тієї чи іншої статі, не можна стверджувати, що це ознака, зчеплена зі статтю. Наприклад, схильність до передчасного облисіння - домінантна ознака, яка зустрічається переважно у чоловіків; синдром Лоуренса-Мура-Бідла і одна із форм олігофренії - це рецесивні ознаки, які частіше заявляються у чоловіків, ніж у жінок. Проте гени, які детермінують згадані ознаки, локалізовані не в статевих хромосомах, а в аутосомах. Неоднаковий розподіл ознак між представниками різних статей зумовлений тим, що жіночий генотип створює середовище, яке гальмує або ослаблює прояв цих генів. Зазвичай говорять, що успадкування таких ознак обмежується або контролюється статтю.
Особина жіночої статі може бути як гомо-, так і гетерозиготною за генами, які локалізовані у Х-хромосомі, а рецесивні алелі генів у неї проявляються тільки в гомозиготному стані. Оскільки в осіб чоловічої статі тільки одна Х-хромосома, всі локалізовані у ній гени, навіть рецесивні, проявляються у фенотипі. Такий організм називають гемізиготним.
39. Генетика статі. Механізми генетичного визначення статі
Існують чотири основних типи регуляції статі статевими хромосомами
1. ХY-тип, за якого жіноча стать має дві XX статеві хромосоми і є гомозиготною (утворює гамети одного типу - X), а чоловіча стать має чоловічу статеву хромосому - Y, яка відрізняється від Х-хромосоми величиною і формою. Чоловіча стать гетерогаметна (утворює гамети двох типів - Х і Y). Цей тип властивий ссавцям, комахам і більшості дводольних покритонасінних рослин.
2. ХО-тип - жіноча стать має дві Х-хромосоми, а чоловіча тільки одну Х-хромосому. ХO-тип зустрічається серед комах і ссавців.
3. ZW-тип. Жіноча стать має одну жіночу статеву хромосому W і другу відмінну від неї за формою і величиною статеву хромосому Z. Тут жіноча стать є гетерогаметною, а чоловіча стать має дві однакових статевих хромосоми Z і є гомологічною. ZW-тип притаманний деяким рибам, метеликам, птахам і дуже рідко зустрічається серед рослин.
4. ZО-тип - жіноча стать має тільки одну Z-xpoмосому і гетерогаметна, а чоловіча - дві Z-хромосоми і гомогаметна. Цей тип відомий тільки в одного з видів ящірки.
Крім хромосомного, є й інші механізми визначення статі організмів. Наприклад, у деяких безхребетних тварин (коловерток, дрібного багатощетинкового черв'яка - динофілюса тощо) стать визначається ще до моменту запліднення. Ці тварини продукують яйцеклітини двох типів: великі, багаті на жовток, та дрібні, з невеличким запасом поживних речовин. Із яйцеклітин першого типу розвиваються самки, а з яйцеклітин другого - самці.
На стать майбутнього організму можуть впливати фактори зовнішнього середовища. Наприклад, у морського черв'яка бонелії - личинки, які прикріплюються до дна, розвиваються у великих (завдовжки до метра) самок. Ті ж із них, що потрапляють на хоботок самки, під впливом її гормонів перетворюються на карликових самців (довжиною 1-3 мм) і мешкають у статевих шляхах самки.
У суспільних перетинчастокрилих комах (бджоли, джмелі, мурашки тощо) самки продукують два типи яєць: запліднені та незапліднені (партеногенетичні). З яєць першого типу розвиваються диплоїдні самки, а з другого - гаплоїдні самці. Згодом у соматичних клітинах самців кількість хромосом подвоюється, і вони стають диплоїдними.
На формування статі деяких риб і земноводних також впливають умови довкілля або гормони. Під час ембріогенезу в них закладаються водночас зачатки чоловічих і жіночих статевих залоз, але розвивається лише один тип. Цікавий приклад такого явища можна спостерігати у риб-"чистильників", самці яких мають "гареми" з декількох самок. Після загибелі самця його функції бере на себе одна із самок, у якої з недиференційованих зачатків розвиваються сім'яники. Зміну статі в ході онтогенезу спостерігають у кільчастого черв'яка офріотроха. Молоді особини цієї тварини спочатку стають самцями, а досягнувши певних розмірів, перетворюються на самок. Подібні приклади відомі також серед ракоподібних і риб (наприклад, в акваріумних рибок-мечоносців самки з віком здатні перетворюватися на самців).
40. Дози генів. Ефект положення генів.
Доза гена – кількість копій певного гена в розрахунку на ядро однієї клітини. Доза генів дорівнює числу гомологічних хромосом, у яких цей ген розташований. Наприклад, для генів розташованих в Х хромосомі, доза генів у жінок у 2 рази більше, ніж у чоловіків. Експресія гена залежить від безпосереднього оточення, в якому він знаходиться. Це так званий ефект положення гена. Зміна активності гена нерідко пов'язана з переміщенням його в іншу групу зчеплення при транслокаціях або зі зміною його положення у хромосомі при інверсіях. Особливий випадок складають зміни експресії генів внаслідок діяльності мобільних генетичних елементів, які активують або пригнічують прояв тих генів, поблизу яких вони вбудовуються.
Сформований в процесі еволюції геном кожного виду являє собою сукупність генетичних одиниць, які представлені в ньому у чітко визначених дозах. В результаті генотипи особин і генотипи їх клітин збалансовані за дозами генів системи. Інколи збільшення кількості генів призводить до підвищення їх дози (прикладом може бути полімерія), але такий ефект спостерігається не завжди. В організмі існують механізми, які підтримують певне дозове співвідношення генів у генотипі. Наприклад, у процесі еволюції виникає механізм інактивації однієї з Х-хромосом у гомогаметної статі XX. Це врівноважує дозу активно функціонуючих Х-генів відповідно з їх дозою в гетерогаметної статі Х0 або ХY.
Порушення дозової збалансованості генотипу організму призводить до різних відхилень у його розвитку. Прикладом можуть бути порушення розвитку організму при хромосомних перебудовах, коли доза генів змінюється в результаті втрати або переміщення фрагмента хромосоми, а також при зміні кількості хромосом у каріотипі (анеуплоїдія або поліплоїдія).
Таким чином, несприятливі наслідки хромосомних і геномних мутацій зумовлені, в першу чергу, з порушенням дозової збалансованості генів у генотипі.
41. Генетика груп крові еритроцитарних антигенних систем, значення для медицини
Відкриття АВО-системи груп крові належить К. Ландштейнеру (1901). У межах цієї системи розрізняють 4 фенотипи: А, В, АВ і 0, кожний з яких відрізняється за будовою антигенів на поверхні еритроцитів і антитіл плазми крові.
Вивченням характеру успадкування різних груп крові АВО-системи встановлено, що вони визначаються різним поєднанням трьох алелів однієї алеломорфної групи генів, які позначаються як JA, β та І' і розташовані в дев'ятій парі хромосом.
Алель JA визначає утворення антигену А на поверхні еритроцитів і аглютиніну β у плазмі крові, алель JB - утворення антигену В на еритроцитах і аглютиніну α в плазмі і, врешті-решт, за алеля J відсутні антигени А, В на поверхні еритроцитів і містяться аглютиніни α і β в плазмі. Позначаються алельні гени різними літерами латинського алфавіту (JA, f, J°), як виняток з правил генетики.
Генетичні дослідження показали, що в цій системі існують наступні співвідношення між генотипом і його фенотипним проявом: генотипи JAJA і JAJ0 дають однаковий фенотип А з антигеном А і аглютиніном β; генотипи JBJB і JBJ° зумовлюють однаковий фенотип В з антигеном В і аглютиніном α; генотип JAJB визначає фенотип АВ з антигенами А і В, але без аглютинінівα і β; генотип J°J° зумовлює фенотип 0 без антигенів А і В, але з аглютинінами α і β.
 0(І), А (II), В (III) групи успадковуються як менделюючі ознаки. Гени JA і JB по відношенню до гена J° поводять себе домінантно.
Люди з генотипом JАJА фенотипно зовсім не відрізняються від людей з генотипом JАJ°, але мають особливості їх діти. У дітей від шлюбу, в якому одинн із батьків має генотип JАJ°, а інший J0JВ, одна половина дітей має фенотип А (при генотипі JАJ°), а друга - фенотип 0 при генотипі J0J°. Якщо один з батьків має генотип JАJА, а другий J0J°, то всі діти мають фенотип А (при генотипі JАJ°). Така ж різниця спостерігається і в людей з генотипами J0JВ і JВJ0.
Алельні гени JА і Jв в осіб IV групи поводять себе незалежно один від одного: ген JА детермінує антиген А, а ген Jв - антиген В. Така взаємодія алельних генів отримала назву кодомінування (кожний алельний ген визначає свою ознаку). Успадкування АВ (IV) групи крові не відповідає закономірностям, встановленим Г. Менделем.
 Групи крові А (II) і В (III) системи АВО успадковуються за аутосомно-домінантним типом, а 0 (І) група - за аутосомно-рецесивним типом.
Фенотипні прояви АВО-системи груп крові належать до найбільш стійких ознак і за життя людини ніколи не зазнають змін.
Важливою є Rh-резус-система груп крові. На відміну від АВО-системи, антитіла до антигенів містяться в еритроцитах Rh-позитивних людей (Rh+), в крові Rh-негативних людей (Rh") вони відсутні і з'являються при повторних переливаннях Rh-позитивної (Rh+) крові.
Серед населення Європи 15 % людей резус-негативні (Rh) і 85 % - резус-позитивні (Rh+).
Генетичними дослідженнями доведено, що ген який визначає утворення антигену, повністю домінує над рецесивним алелем, який обумовлює відсутність антигену Rh+. Встановлено, що утворення антигену Rh+ контролюється трьома парами зчеплених генів С, D і Е, а резус-негативні люди - трійні рецесиви і мають генотип сdе.
Групи крові Rh+ і Rh" системи резус визначаються генами, які розташовані в першій парі хромосом. Люди за групою крові Rh+ можуть бути гомозиготними (DD) і гетерозиготними (Dd), а Rh- - тільки гомозиготними (dd). Групи крові резус-системи успадковуються як менделюючі ознаки.
Якщо батьки відрізняються за групами крові Rh-системи, то у їх дітей виникає резус-конфлікт з розвитком гемолітичної хвороби. Це захворювання зустрічається з частотою 1 випадок на 500 новонароджених. З кожною наступною вагітністю зростає ризик і збільшується ймовірність гемолітичної хвороби новонароджених і її тяжкість. У таких сім’ях перша дитина народжується здоровою. Всі наступні діти хворіють на жовтяницю і вмирають найближчим часом після народження, або мертвонароджені. Причому з кожними наступними пологами захворювання у дітей виявляється у більш тяжкій формі.
Прояв захворювання при успадкуванні Rh-системи залежить від генотипів батьків.
Якщо в матері генотип dd (фенотип Rh-), а у батька - генотип DD (фенотип Rh+), то всі діти матимуть генотип Dd (а фенотипRh+). У випадку, коли така жінка вступить у шлюб з чоловіком з генотипом Dd (Rh+), то в одної половини їх дітей буде генотипDd (Rh+), а у другої - генотип dd (Rh-). Якщо батько має генотип Dd, плоди з генотипом Dd (Rh+) чергуються з плодами dd (Rh).
Якщо дружина має генотип dd (Rh), а чоловік гомозиготний за геном D, то їх перша дитина народиться нормальною і життєздатною. Але якщо резус-негативній жінці до вступу у шлюб була перелита Rh+ кров, то вже перша їх дитина буде нежиттєздатною. Тому навіть одноразове переливання Rh+ крові особам жіночої статі з резус-негативною кров'ю абсолютно неприпустиме.
Крім системи АВО, є й інші системи визначення груп крові. Зокрема, в 1927р. була відкрита система МN. Ця система визначається двома алелями: JM і JN. Обидва алелі кодомінантні, тому існують люди з генотипом JM і JM (у фенотипі мають фактор М), JN JN (у фенотипі вони мають фактор N), JN JM (у тренотипі у них обидва фактори М і N). У сироватці крові людей з тим чи іншим фенотипом за цією системою груп крові немає антитіл до відповідних антигенів, як це має місце у системі АВО. Тому звичайно при переливанні крові цю систему можна не враховувати. Серед європейців генотип JM JM зустрічається у 36 %, JN JN - у 16 % і JM JN - у 48 %.
 42. Поняття про імуногенетику та фармакогенетику.
Імуногенетика - наука, яка поєднує імунологічні і генетичні методи дослідження. Вона вивчає спадкову зумовленість груп крові, типи гемоглобіну, ферментів, білків сироватки крові, молока та ін. Імуногенетика використовує методи імунології для вирішення генетичних завдань.
Кожний орган, тканина, клітина і біологічна рідина містять тільки їм властиві антигенні речовини. Антигени успадковуються від батьків. Синтез антигенів визначається окремими генами, які успадковуються за менделівськими правилами, незалежно один від одного або зчеплено. Впродовж життя антигени залишаються сталими; вони не змінюються з віком, не залежать від дії факторів зовнішнього середовища. У різних організмів одного виду, за винятком монозиготних близнюків, набір антигенів різний.
В організмі у відповідь на введений антиген виробляється специфічний захисний компонент - антитіло, яке зв'язується з антигеном і нейтралізує його. Антитіла - це білки, синтез яких контролюється генами.
Тому всі імунологічні процеси, які відбуваються в організмі, зумовлені спадковістю.
Організм ніколи не виробляє антитіл проти тих антигенів, які є у нього, а тільки проти чужорідних. Антитіла завжди специфічні і взаємодіють тільки з тими антигенами, проти яких вони утворилися в організмі. Для виявлення антигенів використовують спеціальні сироватки, які містять певні антитіла (моноспецифічні сироватки).
Антиген та антитіло взаємодіють між собою, що супроводжується гемолізом, реакцією осадження (преципітації), відторгнення трансплантату і т. п.
Фармакогенетика  — розділ медичної генетики і фармакології, що вивчає особливості реакцій організму на лікарських препаратів залежно від його генетичних особливостей. Основним завданням Ф. є вивчення цих реакцій, розробка методів їх діагностики, корекції і профілактики. Розширення генетичних знань дозволяє вірогідно виявляти різницю у ступені та якості сприйняття одних і тих самих ліків як представниками різних рас, так і різних етнічних груп.
43. Нехромосомна спадковість.
Цитоплазматична спадковість вперше відкрита К. Корренсом і Е. Бауером у 1909 р. у квіткових рослин. Пізніше було доведено присутність стабільних і постійних генетичних детермінант, які не розщеплюються подібно з хромосомними і які знаходяться поза ядром. Успадкування ознак і властивостей організму, зумовлених цитоплазматичними структурами, доведено для багатьох рослин, тварин і людини.
Носіями спадковості можуть бути тільки органели клітини, які здатні до самовідтворення. Серед них одні регулюють клітинний метаболізм (мітохондрії і пластиди), а інші - продукують фібрилярні утворення (клітинний центр, або центросоми, і базальні гранули, або кінетосоми). Доведено, що в цих цитоплазматичних структурах присутня ДНК, яка використовується для передавання спадкової інформації. На відміну від сталої кількості хромосом, нехромосомні структури представлені в клітині багатократно (близько 100 пластид, 700 мітохондрій, 100000 рибосом). Завдяки такій кількості цих органел, цитоплазма в порівнянні з ядром, менш мінлива, а невеликі числові їх зміни не супроводжуються істотними порушеннями ознак в організмі.
Під впливом різних зовнішних чинників в організмі відбуваються специфічні зміни компонентів нехромосомної спадковості. Вони можуть істотно відрізнятися між собою за стійкістю фенотипного прояву. Найменш стійкі зміни отримали назву фенокопії.
Фенокопії - це індуковані зміни ознак організму, які зберігаються тільки впродовж його життя. Нащадки такого організму при статевому розмноженні втрачають ці ознаки.
Отримано достатню кількість доказів того, що мітохондрії людини мають власну спадковість. Ідентифіковані всі гени мітохондріального геному, які успадковуються лише від матері через цитоплазму яйцеклітини. У ньому нараховується 16 600 нуклеотидних пар. Охарактеризовано унікальні властивості організації мітохондріального геному, що відрізняється від ядерного, мутації якого зумовлюють ряд хвороб людини. Виділено окремий розділ генетики - мітохондріальна генетика.
Доведено, що мітохондріальна ДНК передається тільки від матері всім її нащадкам і від дочок всім її поколінням (материнське успадкування). Оскільки мітохондріальна ДНК належить тільки одному з батьків, то рекомбінаційні зміни, властиві для ядерної ДНК в мейозі, відсутні, отже відсутня і комбінативна мінливість. Нуклеотидна послідовність зазнає змін від покоління до покоління тільки за рахунок мутацій, які відбуваються в десяток разів інтенсивніше, ніж в ядерній ДНК. Наприкінці XX ст. виник новий розділ медицини - мітохондріальна патологія. Класичними патогномонічними проявами мітохондріальних хвороб вважаються міопатії та енцефалопатії, лактат-ацидоз, синдром Кернса - Сейра, міоклонус-епілепсія та ін. Для хвороб такого генезу властивий значний клінічний поліморфізм.
Останнім часом мітохондріальна ДНК використовується в популяційних дослідженнях, вирішенні питання поширення Homo sapiens по планеті та походження людських рас, походження і генетичної структури окремих етносів і популяцій.
44. Методи вивчення спадковості людини: генеалогічний, близнюковий, біохімічні.
Сучасна клінічна медицина вже не може обійтися без генетичних методів. Для вивчення спадкових ознак у людини використовують різні біохімічні, морфологічні, імунологічні, електрофізіологічні методи. Лабораторно-генетичні методи діагностики завдяки прогресу генетичних технологій можуть бути виконані на малій кількості матеріалу, який можна пересилати поштою (декілька крапель крові на фільтрувальному папері, або навіть на одній клітині, взятій на ранній стадії розвитку (Н. П. Бочков, 1999)
У вирішенні генетичних завдань використовують такі методи: генеалогічний, близнюковий, цитогенетичний, гібридизації соматичних клітин, молекулярно-генетичні, біохімічні, методи дерматогліфіки і пальмоскопії, популяційно-статистичний, секвенування геному та ін.
Генеалогічний метод вивчення спадковості людини 
Основний метод генетичного аналізу в людини полягає у складанні і вивченні родоводу.
Генеалогія - це родовід. Генеалогічний метод - метод родоводів, коли простежується ознака (хвороба) в родині з указанням родинних зв'язків між членами родоводу. В його основу покладено ретельне обстеження членів родини, складання й аналіз родоводів.
Це найбільш універсальний метод вивчення спадковості людини. Він і використовується завжди при підозрі на спадкову патологію, дозволяє встановити у більшості пацієнтів:
• спадковий характер ознаки;
• тип успадкування і пенетрантність алеля;
• характер зчеплення генів і здійснювати картування хромосом;
• інтенсивність мутаційного процесу;
• розшифрування механізмів взаємодії генів.
Цей метод застосовують при медико-генетичному консультуванні.
Суть генеалогічного методу полягає у встановленні родинних зв'язків, простеженні ознак або хвороби серед близьких і далеких, прямих і непрямих родичів.
Він складається із двох етапів: складання родоводу і генеалогічного аналізу. Вивчення успадкування ознаки або захворювання в певній сім'ї розпочинається з суб'єкта, який має цю ознаку або захворювання.
Особина, яка першою попадає в поле зору генетика, називається пробандом. Це переважно хворий або носій дослідної ознаки. Діти однієї батьківської пари називаються сибсами пробанда (брати - сестри). Потім переходять до його батьків, далі до братів і сестер батьків і їх дітей, потім до дідусів і бабусь і т.д. Складаючи родовід, роблять короткі нотатки про кожного з членів сім'ї, його родинні зв'язки з пробандом. Схема родоводу супроводжується позначеннями під рисунком і отримала назву легенди.
Застосування генеалогічного методу дозволило встановити характер успадкування гемофілії, брахідактилії, ахондроплазії та ін. Він широко використовується для уточнення генетичної природи патологічного стану і при складанні прогнозу здоров'я нащадків.
Методика складання родоводів, аналіз. Складання родоводу розпочинають з пробанда - людини, яка звернулася до генетика або до лікаря і містить ознаку, яку необхідно вивчити у родичів по батьківській і материнській лініях.
При складанні родовідних таблиць користуються умовними позначеннями, запропонованими Г. Юстом у 1931 р. Фігури родоводів розміщують горизонтально (або по колу), в один рядок кожне покоління. Зліва позначають римською цифрою кожне покоління, а окремих осіб у поколінні - арабськими зліва направо і зверху вниз. Причому найстарше покоління розташовують зверху родоводу і позначають цифрою І, а наймолодше - внизу родоводу.
 Братів і сестер згідно з народженням найстаршого розташовують зліва. Кожний член родоводу має свій шифр, наприклад,II - 4, IIІ - 7. Шлюбна пара родоводу позначається за тим же номером, але з малої літери. Якщо один із подружжя необстежений, відомості про нього не наводяться взагалі. Всі індивідууми розміщуються строго по поколіннях. Якщо родовід великий, то різні покоління розташовуються не горизонтальними рядами, а концентричними.
Після складання родоводу до нього додається письмове пояснення - легенда родоводу. У легенді мають знайти віддзеркалення такі відомості:
• результати клінічного і позаклінічного обстеження пробанда;
• відомості про особистий огляд родичів пробанда;
• зіставлення результатів особистого огляду пробанда з відомостями опитування його родичів;
• письмові відомості про родичів, які проживають в іншій місцевості;
• висновок щодо типу успадкування хвороби або ознаки.
Не слід обмежуватися при складанні родоводу тільки опитуванням родичів - цього недостатньо. Частині з них призначають повне клінічне, позаклінічне або спеціальне генетичне обстеження.
Мета генеалогічного аналізу полягає у встановленні генетичних закономірностей. На відміну від інших методів, генеалогічне обстеження повинно завершуватися генетичним аналізом його результатів. Аналіз родоводу дає можливість дійти висновку щодо характеру ознаки (спадкова чи ні), типу успадкування (аутосомно-домінантний, аутосомно- рецесивний або зчеплений зі статтю), зиготності пробанда (гомо- або гетерозиготний), ступеня пенетрантності й експресивності досліджуваного гена
Особливості родоводів при різних типах успадкування: аутосомно-домінантних, аутосомно-рецесивних і зчеплених зі статтю. Аналіз родоводів показує, що всі хвороби, детерміновані мутантним геном, підпорядковуються класичним законам Менделя за різних типів успадкування.
За аутосомно-домінантного типу успадкуванню домінантні гени фенотипно виявляються в гетерозиготному стані і тому визначення їх, і характер успадкування не викликає утруднень.
Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:
1) у кожного ураженого хворий один із батьків;
2) в ураженого, який перебуває у шлюбі зі здоровою жінкою, в середньому половина дітей хворіє, а друга половина - здорова;
3) у здорових дітей ураженого одного з батьків діти й онуки здорові;
4) чоловіки та жінки уражуються однаково часто;
5) захворювання повинно проявлятися в кожному поколінні;
6) гетерозиготні індивідууми уражені.
Прикладом аутосомно-домінантного типу успадкування може бути характер успадкування шестипалості (багатопалості). Шестипалі кінцівки - явище досить рідкісне, але стійко зберігається у багатьох поколіннях деяких родин. Багатопалість стійко повторюється в нащадків, якщо хоча б один із батьків багатопалий, і відсутня в тих випадках, коли в обох батьків кінцівки нормальні. У нащадків багатопалих батьків ця ознака присутня в рівній кількості у хлопчиків і дівчаток. Дія цього гена в онтогенезі з'являється досить рано і має високу пенетрантність.
При аутосомно-домінантному типі успадкування ризик появи хвороби в нащадків, незалежно від статі, складає 50 %, але прояви захворювання певною мірою залежать від пенетрантності.
Аналіз родоводів показує, що за таким типом успадковуються: синдактилія, хвороба Марфана, ахондроплазія, брахідактилія, геморагічна телеангіектазія Ослера, гемахроматоз, гіпербілірубінемія, гіперліпопротеїнемія, різні дизостози, мармурова хвороба, незавершений остеогенез, нейрофіброматоз Реклінгаузена, отосклероз, хвороба Пельціуса - Мерцбахера, пельгірівська аномалія лейкоцитів, періодична адинамія, перніциозна анемія, полідактилія, порфирія гостра інтермітуюча, птоз спадковий, ідіопатична тромбоцитопенічна пурпура, таласемія, туберозний склероз, фавізм, хвороба Шарко-Марі, хвороба Штурге-Вебера, множинні екзостози, ектопія кришталика, еліптоцитоз.
За аутосомно-рецесивного успадкування рецесивні гени фенотипно виявляються тільки в гомозиготному стані, що затруднює як виявлення, так і вивчення характеру успадкування.
Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:
1) якщо хвора дитина народилася у фенотипно нормальних батьків, то батьки обов'язково гетерозиготи;
2) якщо уражені сибси народилися від близько-родинного шлюбу, то це доказ рецесивного успадкування захворювання;
3) якщо вступають у шлюб хворий на рецесивне захворювання і генотипно нормальна людина, всі їх діти будуть гетерозиготами і фенотипно здорові;
4) якщо вступають у шлюб хворий і гетерозигота, то половина їх дітей будуть уражені, а половина — гетерозиготні;
5) якщо вступають у шлюб двоє хворих на одне те ж рецесивне захворювання, то всі їх діти будуть хворі.
6) чоловіки і жінки хворіють з однаковою частотою:
7) гетерозиготи фенотипно нормальні, але є носіями однієї копії мутантного гена;
8) уражені індивіди гомозиготні, а їх батьки - гетерозиготні носії.
Аналіз родоводів свідчить, що фенотипне виявлення рецесивних генів відбувається тільки в тих сім'ях, де ці гени мають обоє батьків хоча би в гетерозиготному стані. Рецесивні гени в людських популяціях залишаються невиявленими.
Проте у шлюбах між близькими родичами або в ізолятах (невеликі групи людей), де відбуваються шлюби за близьких родинних зв'язків, прояв рецесивних генів зростає. За таких умов ймовірність переходу в гомозиготний стан і фенотинного виявления малопоширених рецесивних генів різко зростає.
Оскільки більшість рецесивних генів має негативне біологічне значення й зумовлює зниження життєвої стійкості та появу різних виродливостей і спадкових хвороб, то для здоров’я нащадків родинні шлюби мають різко негативний характер.
Спадкові хвороби переважно передаються за аутосомно-рецесивним типом, діти від батьків-гетерозигот можуть успадкувати хворобу в 25 % випадків (при повній пенетрантності). Зважаючи, що повна пенетрантність зустрічається рідко, то й відсоток успадкування захворювання менший.
За аутосомно-рецесивним типом успадковуються: агаммаглобуліпемія, агранулоцитоз, алкаптонурія, альбінізм, амавротична ідіотія, аміноацидурії, анемія аутоімунна гемолітична, анемія гіпохромна мікроцитарна, аненцефалія, галактоземія, гермафродитизм, гепагоцеребральна дистрофія, хвороба Гоше, євнухоїдизм, мікседема, серпоподібноклітинна анемія, фруктозурія, кольорова сліпота.  Низка захворювань успадковується за Х-хромосомним (зчепленим зі статтю) типом, коли мати є носієм мутантного гена, а половина її синів хворі. Розрізняють Х-зчеплене домінантне і Х-зчеплене рецесивне успадкування.
Родовід Х-зчепленого домінантного успадкування. Для цього типу успадкування характерно:
1) уражені чоловіки передають своє захворювання дочкам, але не синам;
2) уражені гетерозиготні жінки передають захворювання половині своїх дітей незалежно від їх статі;
3) уражені гомозиготні жінки передають захворювання всім своїм дітям.
Такий тип успадкування зустрічається не часто. Захворювання у жінок перебігає не так тяжко, як у чоловіків. Досить важко розрізнити між собою Х-зчеплене домінантне й аутосомно-домінантне успадкування. Застосування нових технологій (ДНК-зонди) допомагає більш точно виявити тип успадкування.
Родовід Х-зчепленого рецесивного успадкування. Цьому типу успадкування властиві такі закономірності:
1) майже всі уражені - чоловіки;
2) ознака завжди передається через гетерозиготну матір, яка фенотипно здорова;
3) уражений батько ніколи не передає захворювання своїм синам;
4) всі дочки ураженого батька будуть гетерозиготними носіями;
5) жінка-носій передає захворювання половині своїх синів, жодна з дочок не буде хворою, але половина дочок - носії спадкового гена.
Більше 300 ознак зумовлені мутантними генами, розташованими в Х-хромосомі.
Прикладом успадкування рецесивного гена, зчепленого зі статтю, може бути гемофілія. Захворювання відносно часто зустрічається в чоловіків і дуже зрідка у жінок. Фенотипно здорові жінки іноді бувають "носіями" і при шлюбі із здоровим чоловіком народжують синів, хворих на гемофілію. Такі жінки гетерозиготні за геном, який зумовлює втрату здатності до згортання крові. Від шлюбів хворих на гемофілію чоловіків із здоровими жінками завжди народжуються здорові сини і дочки-носії, а від шлюбів здорових чоловіків з жінками-носіями половина синів буває хворими і половина дочок - носії. Як вже зазначалося, це пояснюється тим, що батько передає свою Х-хромосому дочкам, а сини отримують від батька тільки Y-хромосому, яка ніколи не містить гена гемофілії, тоді як їх єдина Х-хромосома переходить від матері.
Близнюковий метод 
Метод полягає у вивченні закономірностей успадкування ознак моно- і дизиготних близнюків. На даний час його широко застосовують у вивченні спадковості й мінливості людини для визначення співвідносної ролі спадковості і середовища у формуванні нормальних і патологічних ознак. Він дозволяє виявити спадковий характер ознаки, визначити пенетрантність алеля, оцінити ефективність дії на організм деяких зовнішніх чинників (лікарські препарати, навчання, виховання).
Суть методу полягає в порівнянні прояву ознаки в різних групах близнюків із зважанням на подібність або розходження їхніх генотипів. Монозиготні близнюки, що розвиваються з однієї заплідненої яйцеклітини, генетично ідентичні, оскільки мають 100% загальних генів. Тому серед монозиготних близнюків спостерігається дуже високий відсоток конкордатних пар, у яких розвивається ознака в обох близнюків. Порівняння монозиготних близнюків, що виховуються за різних умов постембріонального періоду, дозволяє виявити ознаки, у формуванні яких істотна роль належить чинникам середовища. За цими ознаками між близнюками спостерігається дискордантність, тобто розходження.
Встановлення співвідносної ролі спадковості і середовища в розвитку різноманітних патологічних станів дозволяє лікареві вірно оцінити ситуацію і проводити профілактичні заходи при спадковій схильності до захворювання.
Труднощі близнюкового методу пов'язані, по-перше, з відносно низькою частотою народження близнюків у популяції (1:86-1:88), що ускладнює добір достатньої кількості пар з даною ознакою; подруге, з ідентифікацією монозиготності близнюків, що має велике значення для одержання достовірних результатів. За допомогою близнюкового методу проведені численні дослідження природи схильності до серцево-судинних хвороб.
 Для оцінки ролі спадковості у розвитку тієї чи іншої ознаки роблять розрахунки.
Близнюковий метод показує спадкову схильність до деяких інфекційних хвороб (туберкульоз, поліомієліт). Конкордантність монозиготних близнюків стосовно цих захворювань у декілька разів вища, ніж дизиготних.
Біохімічні методи 
Біохімічні методи спрямовані на виявлення біохімічного фенотипу організму. Вперше біохімічні методи почали застосовувати для діагностики генних хвороб ще на початку XX сторіччя. За останні роки їх широко використовують для пошуку нових мутантних алелів. За їхньою допомогою описано понад 1000 спадковиих хвороб обміну речовин. Для більшості з них виявлений дефект первинного генного продукту. Найбільш поширеними серед таких захворювань є хвороби, пов'язані з дефектом ферментів, структурних, транспортних або інших білків. Дефекти ферментів установлюють шляхом визначення вмісту в крові і сечі продуктів метаболізму, що є результатом функціонування даного білка. Дефіцит кінцевого продукту, що супроводжується накопиченням проміжних і побічних речовин порушеного метаболізму, свідчить про дефект ферменту або його дефіцит в організмі. Об'єктами біохімічної діагностики є сеча, піт, плазма і сироватка крові, формені елементи крові, культури клітин (фібробласти і лімфоцити). Програми первинної біохімічної діагностики спадкових хвороб можуть бути масовими і селективними. Відомі масові просіюючі програми для діагностики фенілкетонурії, спадкового гіпотиреозу і та ін.
Наприклад, біологічним матеріалом для скринінг-діагностики фенілкетонурії є висушені плями капілярної крові новонароджених на хроматографічному папері. У плямах крові визначають кількість фенілаланіну за допомогою одного із методів: мікробіологічний тест Гатрі, флуориметрія, роздільна хроматографія на папері, тонкошарова хроматографія.
Селективні діагностичні програми передбачають перевірку біохімічних аномалій обміну (сеча, кров) у пацієнтів з підозрою на генні спадкові хвороби. У селективних програмах використовуються прості якісні реакції (тест із хлоридом заліза для виявлення фенілкетонурії). Наприклад, за допомогою тонкошарової хроматографії сечі і крові діагностують спадкові порушення обміну амінокислот, глікозаміногліканів. Газова хроматографія застосовується для виявлення спадкових хвороб обміну органічних кислот. Шляхом електрофорезу гемоглобінів діагностуються гемоглобінопатії.
Біохімічна діагностика спадкових порушень обміну включає два етапи. На першому етапі відбирають ймовірні випадки захворювань, на другому більш точними і складними методами уточнюють діагноз захворювання. Для визначення в крові, сечі або амніотичній рідині проміжних, побічних і кінцевих продуктів обміну, крім якісних реакцій із специфічними реактивами на певні речовини, використовують хроматографічні методи дослідження амінокислот та інших органічних речовин.
Показаннями для застосування біохімічних методів діагностики новонароджених є такі симптоми: судоми, кома, блювота, гіпотонія, жовтяниця, специфічний запах сечі і поту, ацидоз, припинення росту. У дітей біохімічні методи використовуються у випадках підозри на спадкові хвороби обміну речовин (затримка фізичного і розумового розвитку, втрата набутих функцій, специфічна для будь-якої спадкової хвороби клінічна картина).
Порушення первинних продуктів генів виявляють за допомогою біохімічних методів, а локалізацію відповідних ушкоджень у спадковому матеріалі - за допомогою методів молекулярної генетики.

45. Методи вивчення спадковості людини: цитогенетичні, молекулярно-генетичні (ДНК-аналіз). Генетичні маркери.
Молекулярно-генетичні методи
 Це різноманітна група методів, що застосовуються для виявлення варіацій у структурі досліджуваної ділянки ДНК, а також для розшифровування первинної послідовності основ. Ці методи ґрунтуються на "маніпуляціях" з ДНК і РНК.
Основні етапи молекулярно-генетичних методів:
1. Отримання зразків ДНК або РНК - вихідній етап всіх методів. Джерелом геномної ДНК є будь-які клітини, що мають ядро. Частіше використовують периферійну кров (лейкоцити), хоріон, амніотичні клітини, культури фібробластів. Основне завдання - накопичення необхідної кількості певних фрагментів ДНК. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) - це метод ампліфікації ДНК за умов in vitro. Відповідне до нуклеотидної послідовності кінців досліджуваної ділянки застосовують два олігонуклеотидних праймери (приманки). Довжина праймерів 20-30 нуклеотидів. Процес ампліфікації полягає у здійсненні повторюваних циклів.
2. Рестрикція ДНК на фрагменти за допомогою рестриктаз. Основна їх властивість - розривати дволанцюгову ДНК у визначених послідовностях нуклеотидів. Рестриктази - ферменти, виділені з бактеріальних клітин, розрізають молекулу ДНК на фрагменти у визначених місцях. Застосування цих ферментів дає можливість одержати досить короткі фрагменти ДНК, в яких легко можна визначити послідовність нуклеотидів. Розробка методу зворотної транскрипції ДНК на молекулах мРНК визначених білків з наступним клонуванням цих ДНК призвела до появи ДНК-зондів. Використання таких зондів для гібридизації з ДНК-клітин пацієнта дає можливість точно локалізувати генну мутацію.
3. Електрофорез фрагментів ДНК. Кожен фрагмент ДНК займає певне місце у вигляді дискретної смуги в конкретному місці геля.
4. Візуалізація та ідентифікація фрагментів ДНК у гелі.
Розроблено й інші методи виявлення специфічних фрагментів ДНК за допомогою блот-гібридизації за Саузерном.
Цитогенетичний метод, його значення
 Цитогенетичний аналіз дозволяє записувати діагноз спадкового захворювання у вигляді каріотипічної формули.
Цитогенетичний метод (метод хромосомного аналізу) ґрунтується на мікроскопічному дослідженні структури і кількості хромосом. У 1956 р. шведські вчені Дж. Тийо і А. Леван вперше довели, що у людини 46 хромосом.
Цитогенетичний метод використовують для:
• вивчення каріотипів організмів;
• уточнення числа хромосомних наборів, кількості і морфології хромосом для діагностики хромосомних хвороб;
• складання карт хромосом;
• для вивчення геномного і хромосомного мутаційного процесу;
• вивчення хромосомного поліморфізму в людських популяціях.
Хромосомний набір людини містить велику кількість хромосом, основні відомості про які можна отримати при вивченні їх в метафазі мітозу і профазі - метафазі мейозу. Клітини людини для прямого хромосомного аналізу отримують шляхом пункції кісткового мозку і біопсії гонад, або непрямим методом - шляхом культивування клітин периферичної крові (лімфоцити), коли отримують значну кількість метафаз. Непрямим методом досліджують також клітини амніотичної рідини або фібробласти, отримані при амніоцентезі або біопсії хоріона, клітини абортусів, мертвонароджених та ін.
Частіше досліджують хромосоми в лімфоцитах периферичної гепаринізованої крові. Для стимуляції мітозу додають фітогемаглютинін, а для зупинки мітозу - колхіцин. Препарат забарвлюють ядерними барвниками: 2 % розчином ацеторсеїну, азуреозином, барвником Унна, розчином Гімза та ін. Накривають покривним скельцем, видаляють надлишок барвника фільтрувальним папером, розглядають під мікроскопом з масляною імерсією.
Останнім часом всі дослідження в цитогенетиці людини проводять із застосуванням методів диференційного забарвлення хромосом, які дозволяють відрізнити кожну хромосомну пару. Існує декілька способів забарвлення: Q, G, С, R. У вирішенні питань діагностики хромосомних хвороб різні методи диференційного забарвлення застосовують у комбінації. Завдяки диференційному забарвленню хромосом можна виявити незначні хромосомні поламки: невеликі делеції, транслокації та ін.
Отримавши мікропрепарат, вивчають його візуально та складають ідіограму каріотипу, тобто впорядковане розміщення кожної пари хромосом за індивідуальними ознаками відмінностей: загальна довжина хромосоми, форма, розташування центромери.
Більшість хромосом за таким методом можна тільки віднести до певних груп згідно з Денверською класифікацією.
Цей метод дозволяє діагностувати багато спадкових хвороб, вивчати мутаційний процес, складні перебудови і найменші хромосомні аномалії у клітинах, які вступили у фазу поділу та поза поділом.
На хромосомний аналіз направляються пацієнти з множинними уродженими вадами розвитку, діти з затримкою фізичного і психомоторного розвитку, пацієнти з недиференційованими формами олігофренії (недоумства), з порушенням статевого диференціювання, жінки з порушенням менструального циклу (первинна або вторинна аменорея), сім'ї з безпліддям, жінки зі звичним невиношуванням вагітності (викидні, мертвонароджені).
Генетичні маркери
 Для діагностики спадкових та інфекційних захворювань на рівні ДНК використовують різні методи, зокрема ДНК-зонди (маркери). ДНК-зонд - це ділянка ДНК довжиною від 10 до 6000 пар нуклеотидів, у якій послідовність основ комплементарна послідовності досліджуваної ділянки ДНК (гена, що зумовлює захворювання, або гена вірусу, бактерії).
Технологія ДНК-зондів вимагає знання нуклеотидної послідовності гена, що досліджується. Для локалізації гена зонди, що містять радіоактивні або флуоресцентні мітки, вносяться у ДНК-зразки, що містять біологічний матеріал, отриманий від хворого. За наявності в ДНК комплементарної послідовності зонд приєднується до неї і його можна визначити, вимірюючи радіоактивність або флуоресценцію. Розміри фрагментів ДНК, до яких приєднався зонд, визначають за допомогою методики, що отримала назву блотинг, розроблена американським вченим Саузерном. За допомогою ДНК-зондів ідентифіковані деякі гени людини. Вони використовуються також для діагностики інфекційних захворювань внаслідок визначення послідовності ДНК, унікальної для кожної бактерії або віруса, наприклад, віруса гепатиту В - дуже тяжкого і поширеного захворювання людини. Послідовність нуклеотидів ДНК цього вірусу розшифрована. На даний час випускаються готові діагностичні набори, що містять одноланцюгову ДНК, мічену флуоресцентним барвником, комплементарну одному з ланцюгів вірусної ДНК. Таку одноланцюгову ДНК додають до зразка крові хворого з симптомами гепатиту В. Пробу крові нагрівають для поділу ДНК вірусу на окремі ланцюги. ДНК-зонд приєднується до комплементарного ланцюга ДНК вірусу і відновлює подвійний ланцюг ДНК. Флуоресціюючі ДНК можна побачити, знявши на фотоплівку.
Одним із важливих досягнень в області ДНК- технологій є розробка полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР).
Використовуючи ПЛР, можна синтезувати мільйони копій одного гена або будь-яких специфічній ділянок ДНК у пробірці впродовж короткого часу ПЛР отримала свою назву від ДНК-полімерази, ферменту, що сприяє реплікації ДНК у клітині. Реакція ланцюгова, тому що полімераза буде відтворювати реплікацію кожної копії ДНК, що утворилася, нескінченну кількість разів.
Для проведення ПЛР необхідні праймери - короткі послідовності з 20 нуклеотидів, комплементарні нуклеотидам на обох кінцях ділянки ДНК-мішені Праймери необхідні для початку процесу реплікації що буде продовжений ДНК-полімеразою.
Варто зазначити, що для аналізу кожної ділянки ДНК застосовуються свої специфічні праймери. Це дало можливість значно вдосконалити і прискорити діагностику багатьох інфекційних захворювань, зробити більш доступними генетичні дослідження у медичній практиці.
46. Методи вивчення спадковості людини: дерматогліфіка, популяційно-статистичні, гібридизації соматичних клітин.
Метод гібридизації соматичних клітин 
Соматичні клітини містять увесь об'єм генетичної інформації. Це дає можливість вивчати багато питань генетики людини, які неможливо досліджувати на цілому організмі. Соматичні клітини людини отримують із різних органів (шкіра, кістковий мозок, клітини крові, тканини ембріонів). Найчастіше використовують клітини сполучної тканини (фібробласти) і лімфоцити крові. Культивування клітин поза організмом дозволяє отримувати достатню кількість матеріалу для дослідження, який не завжди можна взяти в людини без шкоди для здоров'я.
Клітини культури тканини можна використовувати для вивчення різними методами: цитологічним, біохімічним, імунологічним тощо. Таке дослідження може бути у ряді випадків більш точним, ніж на рівні цілісного організму, бо метаболічні процеси вдається виділити із складного ланцюга взаємопов'язаних реакцій, які відбуваються в організмі.
Гібридизація соматичних клітин проводиться в широких межах не тільки між різними видами, але й типами: людина і миша, людина і комар, муха і курка тощо. Залежно від мети аналізу, дослідження проводять на гетерокаріонних або синкаріонних клітинах. Синкаріони зазвичай вдається отримати при гібридизації у межах класу. Це справжні гібридні клітини, бо в них відбулося поєднання двох геномів. Наприклад, гібридні клітини людини і миші мають 43 пари хромосом: 23 - від людини і 20 - від миші. Згодом, при розмноженні цих клітин частка вихідних геномів різна. Відбувається поступова елімінація хромосом того організму, клітини якого мають повільніший темп розмноження. За допомогою цього методу проводиться картування хромосом у людини.
Використання методу гібридизації соматичних клітин дає можливість вивчати механізми первинної дії і взаємодію генів. Культури соматичних клітин використовуються для визначення мутагенної дії факторів навколишнього середовища. Розширюються можливості точної діагностики хвороб на біохімічному рівні у дорослих і до народження у плодів (пренатальна діагностика). Для подальшого удосконалення цих методів необхідно нагромаджувати лінії клітин з генними і хромосомними мутаціями. Вже організовані "банки" клітинних ліній.
Метод дерматогліфіки
 Дерматогліфіка - наука, що вивчає спадкову обумовленість малюнку, який утворюють лінії шкіри на кінчиках пальців, долонях і підошвах людини. Дерматогліфіка поділяється на: дактилоскопію - вивчення малюнка пальців; пальмоскопію — вивчення особливостей будови долонь; плантоскопію - вивчення особливостей будови підошов. Встановлено, що візерунки є індивідуальною характеристикою людини і не змінюються впродовж життя. Дерматогліфічні дослідження мають важливе значення у визначенні зиготності близнюків, у діагностиці багатьох спадкових захворювань, а також в окремих випадках спірного батьківства.
Долонний рельєф дуже складний. У ньому виділяють багато полів, подушечок і долонних ліній. Подушечок на долоні 11 і їх поділяють на три групи:
1. П'ять кінцевих (апікальних) подушечок на кінцевих фалангах пальців.
2. Чотири міжпальцеві подушечки розміщуються навпроти міжпальцевих проміжків.
3. Дві долонні проксимальні подушечки - тенар і гіпотенар.
Долоня дистально обмежена п'ястково-фаланговими згинальними складками, а проксимально — зап'ястковою, або браслетною, згинальними складками. Як на долонях, так і на пальцевих подушечках шкірні гребінці розміщені потоками. Точки зустрічі цих потоків утворюють трирадіуси, або дельти. На кожній із 4 міжпальцевих подушечок звичайно є трирадіуси, їх позначають малими літерами латинського алфавіту (a, Ь, c, d), починаючи від вказівного пальця (а) і закінчуючи мізинцем (d). Поблизу браслетної складки розташований головний (осьовий) долонний трирадіус t. Якщо провести лінії від трирадіусів а і d до t, то утворюється кут долоні < atd, який в нормі не перевищує 57°
Гребінчасті візерунки зазвичай вивчають під лупою. Як на кінчиках пальців, так і на долонних підвищеннях можуть спостерігатися різноманітні папілярні візерунки у вигляді завитків, петель і дуг, відкритих в ульнарний або радіальний бік. Те ж саме спостерігається на тенарі й гіпотенарі. Проте тут частіше бувають дуги.
На середній і головній фалангах пальців гребінчасті лінії знаходяться поперек пальців, створюючи різноманітні візерунки - прямі, серпоподібні, хвилеподібні, дугоподібні - і сполучення.
Більша кількість праць присвячена вивченню візерунків на кінчиках пальців. Ф. Гальтон виділив три форми папілярних візерунків: завитки, петлі і дуги. їх позначають відповідно: W; L; А. Петлі бувають відкриті як в ульнарний, так і в радіальний бік. Їх напрямок позначають першою літерою цих слів. Символом U позначають петлю, відкриту в ульнарний бік, символом R - петлю, відкриту в радіальний бік. Виділяють чотири головних пальцевих папілярних візерунки - W; R; U; А. У дугах потоки гребінчастих ліній не перетинаються. Отже, в дузі немає трирадіуса, або дельти. У петлі є одна дельта, а в завитку дві дельти.
 Загальноприйняті показники особливостей шкірних візерунків на пальцях:
1. Загальний гребінцевий рахунок (загальна кількість папілярних ліній) - сума на всіх 10 пальцях папілярних ліній між центром візерунка і дельтою.
2. Індекс інтенсивності візерунка - сума дельт на 10 пальцях обох рук.
3. Частота окремих візерунків - співвідношення кількості візерунків того чи іншого типу (дуги, петлі радіальні, петлі ульнарні, завитки) до загальної кількості всіх візерунків.
У популяційних дослідженнях обчислюють індекси, що відображають в основному дельтовий показник, тобто співвідношення петель і завитків на всіх 10 пальцях за формулою А+2W/10. Найчастіше застосовується формула Dt 10 = А 2W/(А+L+W) 10.
У групових дослідженнях користуються вивченням кількісного значення візерунка, тобто числа гребінців від дельти до центру візерунка (гребінцевий рахунок). У середньому на одному пальці буває 15-20 гребінців, на всіх 10 пальцях у чоловіків - 144,98, а у жінок - 127,23.
При вивченні шкірного рельєфу долоні досліджують:
1. Хід головних долонних ліній А, Y, С, D.
2. Долонні візерунки на тенарі і гіпотенарі.
3. Пальцеві візерунки (форму візерунків і гребінцевий рахунок).
4. Осьові трирадіуси.
На характер пальцевого і долонного візерунків впливають механізми цитоплазматичної спадковості. Дослідження людей з хромосомними захворюваннями дозволило виявити специфічні зміни не тільки візерунків пальців і долонь, але й характер основних згинальних борозен на шкірі долонь. Характерні зміни даних показників спостерігаються при хворобі Дауна, синдромах Клайнфельтера, Шерешевського - Тернера, що дозволяє використовувати методи дерматогліфіки та пальмоскопії для діагностики цих захворювань.
  Дерматогліфічні особливості у осіб з хромосомними порушеннями
 
Трисомія 13 Різке дистальне зміщення основного трирадіуса (108°). Поява 4-пальцевої борозни.
Трисомія 18 Переважання на пальцях дуг. Часто поява варіанта 4-пальцевої поперечної борозни. Зменшення числа гребінцевих ліній.
Трисомія 21 Переважання на пальцях ульнарних петель. Поперечна 4-пальцева борозна. Дистальне зміщення осьового трирадіуса.
Синдром Шерешевського - Тернера Переважання на пальцях петель і завитків. Дистальне зміщення осьового трирадіуса. Збільшення числа гребінцевих ліній. Ульнарне зміщення трирадіуса. Поява на гіпотенаріV-подібного візерунка.
Синдром Клайнфельтера Переважання на пальцях дуг. Зменшення числа гребінцевих ліній. Проксимальне зміщення осьового трирадіуса.
Популяційно-статистичний метод
 За допомогою популяційно-статистичного методу вивчають спадкові ознаки у великих групах населення, в одному або декількох поколіннях. Цим методом можна розрахувати частоту прояву в популяції різноманітних алелів гена і різні генотипи за цими алелями, з'ясувати поширення в ній спадкових ознак, зокрема, захворювань. Він дозволяє вивчити мутаційний процес, роль спадковості і середовища у формуванні фенотипного поліморфізму людини за нормальними ознаками, виникнення хвороб зі спадковою схильністю. Цей метод використовують і для з'ясування значення генетичних чинників в антропогенезі, зокрема, в расоутворенні. Наприклад, порівнюючи частоту хвороби в одній популяції людей, що живуть або працюють у різних умовах, можна визначити роль зовнішніх чинників щодо походження хвороб. При статистичному опрацюванні матеріалу, який отримано при обстеженні групи населення згідно з ознакою, важливою для дослідника, основою для з'ясування генетичної стуктури популяції є закон генетичної рівноваги Харді - Вайнберга. На підставі цього закону, згідно з даними щодо частоти прояву в популяції рецесивного фенотипу, що має гомозиготний генотип (аа), можна розрахувати частоту прояву даного алеля (а) у генофонді покоління. Екстраполюючи зведення на найближчі покоління, можна передбачити частоту появи в них людей із рецесивною ознакою, а також гетерозиготних носіїв рецесивного алеля.
Математично закон Харді - Вайнберга можна зобразити формулою:
P (A) + q (a) = 1,
де р і q - частоти прояву алелів А і а відповідного гена. Розкриття цієї формули дає можливість розрахувати частоту людей з різним генотипом і зокрема гетерозигот-носіїв рецесивного алеля: р (АА) + 2рq (Аа) + q (аа) = 1. Наприклад, альбінізм зумовлений відсутністю ферменту, що бере участь в утворенні пігменту меланіну і є спадковою рецесивною ознакою. Частота прояву в популяції альбіносів (аа) складає 1:20000. Отже, q2 дорівнює 1/20000, тоді q=1/141, а р=1-q=140/141. Згідно з формулою закону Харді - Вайнберга, частота прояву гетерозигот складає 2рq, тобто відповідає 2 х (1/141) > х (140/141) = 280/20000= 1/70. Це означає, що в даній популяції гетерозиготні носії алеля альбінізму зустрічаються з частотою 1 на 70 осіб.
47. Мінливість у людини як властивість життя й генетичне явище. Форми мінливості.
Мінливістю називають відмінності між особинами одного виду - предками і нащадками, які виникають внаслідок змін спадкового матеріалу або впливу умов зовнішнього середовища.
Мінливість, як і спадковість, властива всій живій природі. Генетична наука розрізняє спадкову і неспадкову мінливість.
Спадкова - це здатність до зміни самого генетичного матеріалу, а неспадкова - здатність організмів реагувати на умови зовнішнього середовища, змінюватися в межах норми реакції, заданої генотипом.
Спадкова мінливість у свою чергу поділяється на комбінативну і мутаційну.
Комбінативна (рекомбінативна) мінливість виникає при гібридизації внаслідок незалежного перекомбінування генів та хромосом. Тут відбувається перекомбінація певних генетичних угруповань без якісної і кількісної зміни генетичного матеріалу.
Мутаційна мінливість виникає раптово, в результаті взаємодії організму і середовища, без схрещування. Вона зумовлена якісною зміною генетичного матеріалу, виникненням нових варіантів дискретних одиниць генетичного матеріалу, перш за все нових алелів.
Неспадкова (модифкаційна мінливість) - це фенотипна мінливість, яка виникає в процесі індивідуального розвитку організмів і не передається нащадкам.
Мінливість забезпечує різноманітність за будовою і фізіологічними функціями організмів. Вона є результатом різних процесів. Деякі з них відбуваються в спадковому матеріалі (генотипі). Інші обмежуються фенотипом.
Кожний організм у процесі розвитку і життя зберігає притаманні виду певні властивості, які контролюються спадковістю. Вона ніби закріплює рівень розвитку, досягнутий видом під дією природного добору. Кожна ознака формується в процесі онтогенезу за дії не одного, а багатьох генів і є результатом численних і складних процесів. Так, колір волосся людини або тварин залежить від складу пігменту, кількості його у волоссі, характеру розподілу по довжині волосся та ін.
У вищих тварин і людини на розвиток тієї чи іншої ознаки впливає багато генів. За участю значних ділянок молекули ДНК синтезуються відповідні РНК, а останніх - відповідні ферменти. Отже, у вищих форм процес розвитку ознаки характеризується цілим рядом специфічних взаємодій генів, які входять до генотипу організму. Тому залежно від генотипу при одному і тому ж гені ознака може зазнавати значних змін.
Проте генотип визначає тільки спрямування розвитку ознаки. У залежності від умов середовища характер розвитку ознаки може зазнавати змін. У вищих організмів і людини ембріональний розвиток відбувається за відносно стабільних умов, тому ознаки, які формуються до народження, не зазнають істотного впливу зовнішнього середовища і розвиваються в основному під впливом генотипу і після народження майже не змінюються. До таких ознак слід віднести: форму вух і носа, групи крові, типи гемоглобіну та ін.
Проте відомі випадки, коли, здавалося б, стійкі ознаки зазнають змін під впливом зовнішніх факторів. Так, у горностаєвих кроликів забарвлення тулуба біле, а вуха, кінчик мордочки, хвіст і кінці лапок пігментовані. Таке забарвлення зміниться, якщо на різних ділянках тіла шерсть вибрити і утримувати тварин за різної температури.
Висока температура може гальмувати прояв певних ознак у личинок дрозофіли, викликати захворювання на екзему і запалення шкіри голови у ягнят та ін.
Всі ознаки, які формуються в постембріональному періоді, зазнають істотного впливу середовища. Це можна спостерігати в монозиготних близнюків, які перебувають в різних умовах. Незважаючи на ідентичність їх генотипу, навіть маса тіла зазнає змін.
Середовище може впливати і на прояв домінантної ознаки. Отже, ступінь домінування тієї або іншої ознаки не залишається однаковим; і залежить як від спадковості, так і впливу умов середовища. Проте існують і такі ознаки, ступінь домінування яких майже не залежить від умов середовища.
Звідси виняткового значення набуває знання критичних періодів розвитку ембріона і періодів, коли зигота чутлива до дії різних чинників і легко пошкоджується, що призводить до вад розвитку.

48. Пренатальна діагностика спадкової патології. Дивитися питання 34
49. Фенотипна мінливість. Норма реакції.
Фенотипна (модифікаційна мінливість) - це така форма мінливості, яка не викликає змін генотипу.
Кожний організм розвивається за участі генотипу і під впливом зовнішнього середовища. Спадкові ознаки і властивості проявляються по-різному і залежать від умов, в яких розвиток відбувається. Спадковий матеріал при модифікаційній мінливості змін не зазнає.
Зміни ознак і властивостей організму в межах норми реакції, що виникають внаслідок різних умов існування, називаються модифікаціями.
Модифікації носять адаптивний (пристосувальний) характер і мають значення для виживання організмів, виконуючи певну роль у збереженні виду. Крім корисних (пристосувальних), зміни бувають і індиферентні.
Модифікаційна мінливість - явище масове. Вона торкається не одного, а сукупності об'єктів і тому її ще називають груповою, або визначеною.
На розвиток ознаки впливають регуляторні системи організму, в першу чергу, ендокринна система. Такі ознаки в півня, як забарвлення пір'я, величина гребеня та сережок, характер співу і тембр голосу, зумовлені дією статевого гормону тестостерону. Введення півням жіночих статевих гормонів гальмує ці ознаки. Отже, внутрішнє середовище організму має значний вплив на прояв генів у формі ознак.
Не всі ознаки однаковою мірою зазнають модифікаційної мінливості. Під впливом середовища змінюються маса і розміри тіла, розумові здібності, артеріальний тиск. Проте такі ознаки, як морфологічні, - більш стійкі і менше залежать від екзогенних чинників.
Модифікаційна мінливість характеризується такими властивостями: 1) неуспадкуванням; 2) груповим характером змін; 3) відповідністю змін щодо дії певного чинника середовища; 4) обумовленими генотипом межами змін (хоча напрямок змін однаковий, ступінь їх прояву в різних організмів неоднаковий).
Модифікаційна мінливість - це закономірне біологічне явище, яке постійно супроводжує розмноження організмів. Процес розвитку кожної ознаки або властивостей організму здійснюється на основі генотипу за різних умов середовища. Тому успадкування ознак або властивостей завжди проявляється у формі різних його модифікацій.
Модифікаційну мінливість вивчають за допомогою методів математичної статистики. Вона характеризується варіаційним рядом. Середня величина варіаційного ряду нагадує точку його рівноваги.
Норма реакції Норма реакції  — межі, в яких залежно від умов зовнішнього середовища може змінюватися фенотипічний прояв окремих генів або генотипу в цілому. Спадкові властивості організму не можна охарактеризувати однією формою прояву. Генотип за різних умов має різний фенотип. Генотип характеризує норма реакції - діапазон адаптивної мінливості організму в середовищному градієнті. Норма реакції - це спосіб реагування генотипу на зміни довкілля. Наприклад, врожай озимої пшениці 20 ц з 1 га не дає повної уяви, хороший це сорт чи поганий. Якщо такий врожай отримано на бідному ґрунті або в посушливий сезон, то це хороший сорт. Якщо ж така урожайність досягнута за умов достатньої вологи і поживних речовин, то це - низькопродуктивний сорт.
Мінливість ознаки під впливом середовища не безмежна. Ступінь прояву ознаки, або межі модифікаційної мінливості, зумовлені генотипом і середовищними чинниками. Розрізняють широку і вузьку норми реакції.
Вузька норма реакції властива таким ознакам, як розміри серця або головного мозку, тоді як кількість жиру в організмі людини зазнає змін у широких межах. У вузьких межах коливається будова квітки у рослин, проте значно змінюються розміри листків.
Норма реакції генотипу виявляється в процесі модифікаційної мінливості організму. Нормою реакції визначають пристосувальні можливості сортів і ареали, які вони можуть зайняти.
50. Мультифакторіальний принцип формування фенотипу. Значення умов середовища для експресивності й пенетрантності генів. Фенокопії.
У розвитку одних ознак визначальну роль виконує генотип, а для розвитку інших істотне значення має зовнішнє середовище. Проте немає таких ознак, які абсолютно зумовлювались б тільки спадковістю або тільки середовищем. Ознаки, прояв яких залежить від багатьох генів, більшою мірою зазнають впливу екзогенних чинників. Такі ознаки є мультифакторіальними - за цих умов формування фенотипу відбувається шляхом взаємодії спадковості і середовища, генетичних і негенетичних чинників. У людини такими ознаками є зріст, розумові здібності, артеріальний тиск, поведінкові реакції та ін. Дія будь-якого гена залежить від інших генів та від факторів довкілля. Принцип взаємодії спадковості і середовища лежить в основі розвитку хвороб зі спадковою схильністю, або мультифакторіальних хвороб. Це велика, клінічно різноманітна група патологічних проявів, але зі схожими генетичними закономірностями розвитку. Сюди приналежать уроджені вади розвитку, серцево-судинні, психічні, злоякісні та інші хвороби.
На відміну від моногенних ознак (хвороб), мультифакторіальному успадкуванню властива кількісна й якісна неоднорідність.
 

 
Рис. 1.133. Розподіл населення за схильністю до прояву мультифакторіальних хвороб (за: Є. Т, Лільїн та співавт., 1990):
1 - здорові; 2 - крайні варіанти норми; 3 - субклінічні форми хвороби; 4 - типові форми хвороби.
На осі абсцис - умовна шкала схильності ло захворювання; на осі ординат - відсоток індивідуумів загальної копуляції.
 
Аналіз такого розподілу показує, що імовірність захворювання серед родичів, яким властива генетична схильність, набагато вища, ніж у загальній популяції. Тобто пенетрантність також буде більшою. Якщо у всіх осіб даного генотипу з'являється очікуваний фенотип, то це вказує на повну пенетрантність. Неповна пенетрантність з'являється у випадку багатьох домінантних алелів і у випадку гомозиготності за рецесивними алелями. Функція пенетрантності виражає імовірність хвороби для кожного генотипу і залежить від таких чинників, як стать, вік, вплив навколишньго середовища й ефекту дії інших генів. Наприклад, ризик захворіти на рак грудної залози у віці 40, 55 і 80 років становить 37, 66 і 85 % відповідно.
Сумарна дія генетичних і середовищних чинників зумовлює явище експресивності - ступеня прояву ознаки або хвороби. Унашому випадку - це крайні варіанти норми, субклінічні і типові форми хвороби.
Вирішальним критерієм захворювання є кількісне відхилення у функціях або ознаках, яким властивий широкий розмах мінливості серед населення.
Явище взаємодії генів на рівні фенотипу вивчає новий напрямок генетики, який отримав назву функціональна геноміка або протеоміка.
Фенокопії
 При проведенні медико-генетичного консультування слід пам'ятати про можливість виникнення фенокопій - тобто прояву фенотипу, схожого за характерними проявами мутантного гена, викликаного чинниками зовнішнього середовища.
Фенотипно однорідні аномалії можуть бути наслідком спадкових або середовищних факторів, які діють на ембріон. Так, уроджене помутніння кришталика може бути спадковим рецесивним захворюванням, результатом інфекції (корової краснухи) або впливом іонізуючого випромінювання в ранній період вагітності.
Вживання вагітною синтетичних гормонів, яким властивий маскулінізуючий ефект, може спричинити явище вірилізації плоду жіночої статі (надмірне оволосіння), яке нагадує адреногенітальний синдром.
Деякі ліки (талідомід) хімічної природи, які призначалися хворим вагітним, схильні до провокування вад розвитку (атрезія слухового ходу, аплазія променевої кістки, вади розвитку нирок, атрезія дванадцятипалої кишки, вади серця та ін.), які нагадують фенокопії домінантного синдрому Холта - Орама і рецесивної панмієлопатії Фанконі.
Хімічні речовини (етанол) порушують генетичні механізми формування систем органів, кінцівок, голови і мозку на пізніх стадіях ембріонального розвитку, спричиняють появу фенокопій, схожих на патологію спадкового ґенезу.
Все це докази взаємодії генетичних і негенетичних чинників у виникненні виродливостей та вад розвитку, зокрема фенокопій.
51. Генотипова мінливість, її форми.
Генотипна мінливість - основа різноманітності живих організмів і головна умова їх здатності до еволюційного розвитку. Механізми генотипної мінливості різноманітні, внаслідок чого розрізняють дві її основні форми: комбінативну і мутаційну.
Комбінативна мінливість - найважливіше джерело безмежно великого спадкового розмаїття, яке спостерігається в живих організмів. В основі комбінативної мінливості є статеве розмноження. Генотип нащадків являє собою поєднання генів, які були властиві батькам. Число генів у кожного організму дуже велике. При статевому розмноженні комбінації генів призводять до формуваня нового унікального генотипу і фенотипу. Комбінативна мінливість широко розповсюджена у природі. Навіть у мікроорганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, виникли своєрідні механізми (трансформація і трансдукція), що призводять до появи комбінативної мінливості. Все це вказує на велике значення комбінативної мінливості для еволюції та видоутворення.
Не менше значення в еволюції має і мутаційна мінливість. Саме мутаціями зумовлений поліморфізм людських популяцій: різна пігментація шкіри, волосся, колір очей, форма носа, вух, підборіддя тощо. З мутаційною мінливістю пов'язаний процес утворення нових видів, сортів і порід.
52. Комбінативна мінливість, її значення для фенотипової різноманітності в популяціях людей. Явище гетерозису у людини.
Комбінативною називають мінливість, яка залежить від перекомбінування алелів у генотипах нащадків порівняно з генотипами батьків, що призводить до появи нових ознак у дітей. На відміну від перерозподілу спадкового матеріалу нерегулярного типу при хромосомних абераціях така рекомбінація в організмів, які розмножуються статевим шляхом, відбувається закономірно.
Існує три механізми комбінативної мінливості. Два з них пов'язані з мейозом. Завдяки обміну генетичним матеріалом між гомологічними хромосомами при кросинговері в профазі мейозу алельний склад хромосом статевих клітин нащадків зазнає змін порівняно з гаметами батьків. Хромосоми, успадковані від обох батьків, у метафазі мейозу, комбінуються в різних поєднаннях.
Третій механізм комбінативної мінливості пов'язаний із заплідненням. Внаслідок випадкового підбору гамет, які беруть участь у заплідненні, створюються різноманітні поєднання хромосом з різним набором генів, а відповідно, й алельного складу зигот.
Явище комбінативної мінливості пояснює причину поєднання в дітей і онуків ознак родичів по батьківській або материнській лінії.
З врахуванням міграційних процесів серед людей зростає кількість шлюбів між нареченими, які походять з віддалених регіонів. Чим більша відстань, тим більша ймовірність того, що гамети будуть відрізнятися за набором генів.
Комбінативна мінливість сприяє більшій пристосованості до мінливих умов середовища, підвищує виживання виду.
Гетерозис у природі властивий всім організмам: рослинам, тваринам, мікроорганізмам. Він виник одночасно з утворенням диплоїдності і статевого процесу і безпосередньо зумовлений виникненням і вдосконаленням у процесі еволюції перехресного запилення. Розрізняють репродуктивний гетерозис (кращий розвиток органів розмноження, підвищення фертильності, більший урожай плодів і насіння соматичний гетерозис (більший розвиток вегетативних частин) і пристосувальний, або адаптивний,гетерозис (підвищення життєвої стійкості гібридів).
Для людських популяцій за останні 100-150 років характерний інтенсивний розвиток транспортних комунікацій, зросла міграція населення, що призвело до розпаду ізолятів та розширення інбридних регіонів, поширення кола потенційних партнерів при шлюбах внаслідок подолання релігійних, класових, етнічних, географічних перешкод (бар'єрів) та ін. Це призводить до змішування населення, а тому гени в поколіннях дітей набувають все більшого гетерозиготного стану. За аддитивної дії різних гетерозиготних генотипів сукупний ефект генів у гетерозигот має бути вищим, ніж в обох гомозигот вихідних популяцій. І дійсно, за останню сотню років у багатьох країнах середній зріст населення підвищився на 5-15 см. Настання статевої зрілості змінилося з юнацького віку (16-18 років) на підлітковий вік (13-14 років).
Проте ефект гетерозису у людському суспільстві вимагає подальшого поглибленого вивчення.
53. Класифікація мутацій: генні, геномні, хромосомні аберації.
Мутації можна об'єднати в групи - класифікувати за характером прояву, за місцем або рівнем їх виникнення.
Мутації за характером прояву - бувають домінантними і рецесивними. Більшість з них рецесивні і не проявляються у гетерозигот. Як правило, мутації шкідливі, бо порушують чітко збалансовану систему біохімічних перетворень. Домінантні мутації проявляються зразу у гомо- і гетерозиготного організму, здебільшого такі особини нежиттєздатні і гинуть на ранніх стадіях онтогенезу.
Мутації часто знижують життєстійкість або плодючість. Мутації, які різко впливають на життєздатність, частково або повністю зупиняють розвиток, називаються напівлетальними, а несумісні з життям - летальними. У людини до таких мутацій належить рецесивний ген гемофілії.
Мутації за місцем виникнення. Мутації, що виникають у соматичних тканинах, отримали назву соматичних мутацій. Соматичні клітини складають популяцію, утворену при безстатевому розмноженні (поділ клітин). Соматичні мутації обумовлюють генотипну різноманітність тканин, часто не передаються по спадковості і обмежені тим індивідуумом, у якому вони виникли. Соматичні мутації виникають у диплоїдних клітинах, тому проявляються тільки за домінантними генами або за рецесивними, але в гомозиготному стані. Чим раніше в ембріогенезі людини виникла мутація, тим більша ділянка соматичних клітин відхиляється від норми. І навпаки, чим пізніше в процесі розвитку організм зазнає мутаційного впливу, тим менша та ділянка тканини, яка утворюється із мутаційної клітини. Наприклад, забарвлення райдужної оболонки ока - білий або карий сегменти на блакитній райдужці - зумовлені соматичною мутацією. Вважають, що наслідком соматичних мутацій є ракове переродження. Злоякісний ріст викликається канцерогенами, серед яких найбільш негативні - проникаюча радіація й активні хімічні сполуки (речовини).
І хоча соматичні мутації не успадковуються, вони знижують репродуктивні можливості організму, в якому виникли.
Мутації, що виникають в гаметах або в клітинах, з яких вони утворюються, отримали назву генеративних, або термінальних мутацій. Чим раніше в статевих клітинах виникає мутація, тим більшою буде частка статевих клітин, які нестимуть нову мутацію. Верхня межа частки клітин, які будуть містити індуковану або спонтанну мутацію, складає 50 відсотків.
Існує думка, що найбільша кількість мутацій у статевих клітинах виникає в овоцитах. Оскільки сперматогонії зазнають постійного поділу, то серед них може відбуватися відбір проти мутацій, які зумовлюють шкідливий ефект, і частота мутацій знижується до часу статевої зрілості. Жінка, навпаки, народжується майже з усіма мутантними змінами, в лінії статевих клітин немає паралельного мітотичного відбору. Овоцити не тільки не зазнають мітозу, вони залишаються малоактивними впродовж десятиліть, доки не стануть яйцеклітинами. За цей період овоцити старіють, стають непропорційно чутливими до спонтанної мутації.
На статеві клітини найбільший вплив спричиняють цезій-137, стронцій-90 і вуглець-14.
Генеративні мутації при статевому розмноженні передаються наступним поколінням. Домінантні мутації з'являються вже в першому поколінні, а рецесивні - тільки в другому і наступних поколіннях, з переходом у гомозиготний стан.
Мутації за характером зміни спадкового матеріалу:
1. Зміни, зумовлені заміною одного або декількох нуклеотидів у межах одного гена, називають генними, або точковими мутаціями. Вони обумовлюють зміни як у будові білків, так і функційної активності білкової молекули.
2. Зміни структури хромосом називають хромосомними мутаціями або абераціями. Такі мутації можуть виникнути в результаті втрати частини хромосоми (делеція), подвоєння частини хромосоми (дуплікація), відриву і повороту частини хромосомі на 180° (інверсія). Якщо зміна торкається життєво важливих ділянок гена, то така мутація призведе до смерті. Так, втрата невеличкої ділянки 21-ї хромосоми у людини викликає тяжке захворювання крові - гострий лейкоз. В окремих випадках відірвана ділянка хромосоми може приєднатися до негомологічної хромосоми (транслокація), що призведе до нової комбінації генів і зміни їх взаємодії.
3. Зміни каріотипу, кратні або некратні гаплоїдному числу хромосом називають геномними мутаціями. Внаслідок порушення розходження пари гомологічних хромосом під час мейозу в одній із утворених гамет міститься на одну хромосому менше, а в іншій на одну хромосому більше, ніж за нормального гаплоїдного набору. Злиття такої аномальної гамети з нормальною гаплоїдною гаметою при заплідненні призводить до утворення зиготи з меншою або більшою кількістю хромосом порівняно з диплоїдним набором, характерним для цього виду.
Соматичні мутації - це зміни спадкового характеру в соматичних клітинах, які виникають на різних етапах розвитку особини. Вони часто не передаються по спадковості, а залишаються, доки живе організм, що зазнав мутаційного впливу.
Геномні, хромосомні і генні аберації в соматичних клітинах є наслідком дії мутагенних чинників. У людини це етіологічні фактори спадкових хвороб. Захворювання, зумовлені геномними (зміна числа хромосом) і хромосомними (зміна структури хромосом) мутаціями, називаються хромосомними хворобами. Зміна числа хромосом визначається подвоєнням або зменшенням всього набору хромосом. Це призводить до поліплоїдії або гаплоїдії (відповідно). Лишні або видалення однієї або декількох хромосом призводить до гетероплоїдії або анеуплоїдії. Зміна структури хромосом - це перебудови або аберації. При цьому порушується збалансованість набору генів і нормальний розвиток організму. Як наслідок хромосомного дисбалансу відбувається внутрішньоутробна загибель ембріона або плоду, виникають уроджені вади розвитку. Чим більша кількість хромосомного матеріалу зазнала мутаційного ефекту, тим раніше захворювання з'явиться в онтогенезі і тим вагоміші будуть порушення фізичного і психічного розвитку особини. Характерна риса хромосомного дисбалансу - множинність вад розвитку різних органів і систем.
Хромосомні хвороби складають близько 0,5-1 % всіх спадкових хвороб людини.
Генні, або точкові мутації - це результат молекулярних змін на рівні ДНК. У людини вони викликають генні хвороби. У людини описані наступні види генних мутацій, які призводять до розвитку спадкових хвороб: нісенс, нонсенс, зміщення рамки зчитування, делеції, вставки (інсерції), порушення сплайсингу, збільшення числа (експансії) тринуклеотидних повторів. Мутації ділянок, що транскрибуються (які визначають амінокислотну послідовність у молекулі білка, що синтезується), призводять до синтезу аномального продукту. Мутації ділянок, що транскрибуються, можуть призвести до зменшення швидкості синтезу білка.
Фенотипно генні мутації виявляються на молекулярному, клітинному, тканинному і органному рівнях. Число генних хвороб складає близько 3500-4500.
Генні мутації поділяють на односайтові і багатосайтові. Односайтові - це такі, які торкаються змін одного сайту, багатосайтові - охоплюють декілька сайтів генного локусу.
Розрізняють генні мутації прямі й обернені. Прямі мутації - це мутації, які інактивують гени дикого типу і зумовлюють появу мутантного типу. Обернені мутації, або зворотні, - зміни до висхідної форми від мутантної.
Більшість генів стійкі до мутацій, але окремі гени зазнають мутацій досить часто.
Соматичні мутації зумовлюють генотипну різноманітність тканин однієї особини і здебільшого не передаються по спадковості при статевому розмноженні. При безстатевому розмноженні, якщо організм розвивається з однієї клітини або групи клітин, в яких виникла мутація, - такі зміни можуть передаватися нащадкам. Соматичні мутації використовують у організмів, які розмножуються вегетативно. Соматичні мутації складають основу селекції культурних рослин, зокрема цитрусових.
54. Мутаційна мінливість у людини та її фенотипові прояви. Мозаїцизм.
Якщо хромосомна або генна мутації розвиваються після першого мітотичного поділу зиготи, то пошкодження зазнає тільки частина соматичних клітин і індивід буде мозаїчним за даним геном. Таке явище отримало назву мозаїцизм. В одних клітинах буде функціонувати нормальний алель, в інших - мутантний, або патологічний. При цьому, на відміну від летальності, при ураженні всіх клітин, у мозаїчному стані не обов'язково порушується життєдіяльність організму, виникає функціональний мозаїцизм. Якщо мутація домінантна, вона проявиться у відповідних клітинах і призведе до тяжкого захворювання. Якщо мутація в клітинах на ранніх стадіях розвитку зародка рецесивна, то її ефект проявиться тільки у гомозигот. Частота виникнення мозаїчних форм невисока. Соматичний мозаїцизм доведено при 30 генних хворобах (синдром Олпарта, синдром Марфана, туберозний склероз тощо). Соматичний мозаїцизм виявляють при злоякісних новоутвореннях. Явище мозаїцизму може спостерігатися при хромосомній анеуплоїдії - 47, XX (+13) /46, XX або 47, ХY (+13) / 46, ХY, тобто частина клітин у особини жіночої або чоловічої статі містить нормальний набір хромосом (46 XX або 46 XY), а в частини - явище трисомії (47, XX (+13) або 47, XY (+13)).
Іноді під час другого мейотичного поділу направляючі тільця не зникають, а зберігаються. Так виникає двоклітинне яйце, яке може бути запліднене X і Y-сперміями, і виникає рідкісний тип гермафродитизму - мозаїцизм гонад. У суб'єкта міститься оваріальна тканина поряд з тестикулярною, з мозаїцизмом XX і XY-клітин. Описані випадки мозаїцизму у пацієнтів з хворобою Дауна - 46, XY / 47, XY, +21 або 47 XX +21 / 46, XX.
Патологія може виникнути з трисомної зиготи внаслідок втрати однієї з 21 хромосоми в мітотичному поділі або з нормальної зиготи в результаті мітотичного нерозходження. Наявність у мозаїків клітин з нормальним каріотипом зумовлює кращий психічний розвиток, ніж у хворих при чистій трисомії 21. Сучасні молекулярно-генетичні методи дозволяють діагностувати мозаїцизм на клітинному та тканинному рівнях.
Методами аналізу генів людини (визначення групи зчеплення, локалізації гена, його структури, визначення мутації) визначено та ідентифіковано генетичну гетерогенність багатьох спадкових хвороб.
Генокопії. За умов виникнення генних мутацій у різних локусах клінічна картина генного спадкового захворювання формується внаслідок порушення різних патогенетичних ланок. При цьому фенотипні ефекти мутацій різних генів об'єднуються в одну групу, тобто до однієї групи входять різні генетичні захворювання (мутації у різних локусах). Такі випадки називають генокопіями.
55. Спонтанні та індуковані мутації.
Розрізняють спонтанний та індукований мутаційні процеси. Індукований мутаційний процес - це виникнення спадкових змін під впливом направленої дії факторів зовнішнього і внутрішнього середовища. Виникнення мутацій без встановлених причин прийнято називати спонтанним мутаційним процесом.
Мутаційна мінливість зумовлена як впливом на організм чинників зовнішнього середовища, так і його фізіологічним станом. Частота виникнення мутацій залежить від:
• генотипу організму;
• фази онтогенезу;
• статі;
• стадії гаметогенезу;
• мітотичного і мейотичного циклів хромосом;
• хімічної будови окремих ділянок хромосом та ін.
Властивості мутацій:
• мутації виникають раптово, стрибкоподібно;
• мутації успадковуються, тобто передаються від покоління до покоління;
• мутації ненаправлені - зазнавати мутації може будь-який локус, викликаючи зміни як незначних, так і життєво важливих ознак;
• одні і ті ж мутації можуть виникати повторно;
• за проявом мутації можуть бути корисними і шкідливими, домінантними і рецесивними.
56. Мутагенні фактори: фізичні, хімічні, біологічні.
Кожна з мутацій викликається певною причиною. У більшості випадків ці причини невідомі. Мутації, зумовлені зміною в оточуючому середовищі, називаються спонтанними.
Людина зазнавала і зазнає тиску мутацій, які виникають під впливом тих чи інших чинників.
Чинники, які здатні проникати в соматичні або зародкові клітини живих організмів і викликати мутації, отримали назву мутагенів.
Для того, щоб агент був мутагеном, він повинен мати певні властивості: легко проникати в клітини організму, зберігати їх життєстійкість, досягати ядра клітини і впливати на хімічну структуру хромосом та процеси, які відбуваються в них.
Вони можуть бути хімічної, фізичної і біологічної природи.
До найбільш активних мутагенів належить іонізуюче випромінення та ультрафіолетові промені.
Близько 90 % мутагенів є канцерогенами (здатні зикликати злоякісні пухлини).
Всі види випромінювання мають високу енергію і тканинах організму обумовлюють утворення пар іонів, їх ще називають іонізуючим випромінюванням.
Ультрафіолетові промені належать до електромагнітних коливань, але іонізації вони не викликають, їх дія на організм пов'язана з утворенням у тканинах збуджених молекул і атомів. Залежно від довжини хвилі УФ-промені мають різну мутагенну активність. Вона найбільша при довжині хвилі 260 нм, оскільки ДНК поглинає саме цю частину спектра УФ. Більш короткі і більш довгі промені менш активні, проникна активність їх низька. Для отримання мутацій широкого застосування набули гамма-промені, промені Рентгена і нейтрони. Ці види іонізуючого випромінювання мають винятково високу проникність.
Дія радіації на живу істоту визначається дозою випромінювання і дозою енергії, поглинутої тканинами організму. Доза випромінювання вимірюється з рентгенах (Р), а доза поглинутої енергії - в радах.
Іонізуюче випромінювання викликає переважно хромосомні перебудови, які супроводжуються різкими змінами структури і функції організму. Більшість їх шкідлива.
Хімічних мутагенів надзвичайно багато. Вони можуть впливати на спадковість різних експериментальних об'єктів: фагів, мікробів, рослин, комах, ссавців. Мутагенну активність проявляють чотири повних групи хімічних факторів зовнішнього середовища: пестициди, промислові отрути, харчові домішки, ліки.
Серед хімічних мутагенів до найбільш сильних відносять: етиленамін, діетилсульфат, диметилсульфат, нітрозоетилсечовину, нітрозометилсечовину, пероксид водню, іприт та ін. Їх ще називають супермутагенами, оскільки вони викликають один і той же тип мутацій. Другу групу складають речовини, що близькі за будовою з азотистими основами нуклеїнових кислот і діють на них. До третьої групи відносять акридини та їх похідні (акридиновий жовтий, етидій броміду, профлавін акридинового смарагдового та ін.) Вони здатні зміщувати окремі основи ДНК або викликати мутації типу делецій (випадання ділянки ДНК). У четверту групу входять азотиста кислота, формальдегід, гідроксиламін та ін.
Кожний з хімічних мутагенів може викликати як хромосомні розриви, так і генні мутації. Але на відміну від фізичних мутагенів переважно індукують генні мутації, їх дія більш тривала, мутації з'являються не зразу, а через певний час.
Характер спадкових змін, викликаних дією хімічних чинників, залежить від дози мутагену. Невеликі концентрації хімічної речовини - мутагену викликають здебільшого дрібні мутації, які торкаються переважно кількісних ознак; із збільшенням дози мутагену зростає ефект мутацій, зумовлений перебудовою хромосом.
Хімічні мутагени здатні впливати на спадкову основу як прямо, так і опосередковано.
До хімічних мутагенів можна віднести і деякі лікарські речовини. Лікарські препарати, як хімічні речовини різної структури, є чужорідними для організму людини. Звідси виникає проблема їх мутагенності. Нові і давно відомі лікарські речовини здатні викликати мутації генів у рослин, мікроорганізмів, комах, а також у культурі клітин ссавців і людини. Деякі з лікарських препаратів за величиною мутагенного потенціалу не поступаються іонізуючій радіації. Так, наприклад, всі цитостатичні й антимітотичні препарати, які використовуються для лікування злоякісних пухлин, здатні індукувати генні мутації, хромосомні аномалії й інші біологічні ефекти, характерні для іонізуючого випромінювання. Лікарські препарати можуть викликати широкий спектр мутацій - від точкових до пошкодження всього хромосомного набору.
Біологічні мутагени - це віруси, бактерії, найпростіші, гельмінти. Вони спричиняють зміни такого ж характеру, як фізичні та хімічні мутагени.
57. Генетичний моніторинг. Засоби зниження ризику виникнення мутацій.
Моніторинг генетичний - заходи, спрямовані на відслідковування виникнення і поширення спадкової патології. Це комплексне обстеження певних груп населення, спрямоване на реєстрацію подій генетичного характеру, виявлення нових мутацій (анеуплоїдії і тяжких форм домінантних мутацій), успадкованих від попередніх поколінь (генних і хромосомних захворювань), виявлення тимчасових тенденцій або відмінностей у просторовому розподілі хвороб із спадковою схильністю, пошук можливих причин зв'язку між збільшенням частот цих подій з факторами довкілля.
Можна проводити моніторинг великих популяцій для пошуку нових мутацій. У процесі такого обстеження застосовують скринінг на домінантні мутації, які дають специфічні фенотипи. Виконують скринінг на геномні і хромосомні мутації. Для цього необхідно здійснювати скринінг популяцій цілих країн. Проведення таких заходів забезпечує отримання інформації про мутаційні частоти та їх зміну в залежності від умов середовища та генетичної компоненти.
Мутаційний процес - явище, властиве всій живій природі. Людина не є винятком. Цей процес проходить постійно й інтенсивно на генному, хромосомному і геномному рівнях. Близько 20 % всіх спадкових хвороб у кожному з поколінь після народження - хвороби, зумовлені новими мутаціями, тобто внесок мутацій у спадкову патологію вагомий. Відомо, що індукований мутагенез, зокрема вплив радіації і хімічних мутагенів завдає тільки шкоди, викликають спадкові дефекти.
До заходів, спрямованих на запобігання розвитку індукованих мутацій, належить тестування на мутагенність фармацевтичних препаратів, які вже використовуються або плануються до впровадження в клініку. Існують мікробні тест-системи з використанням мікросом печінки ссавців.
Дослідженню на мутагенність підлягають пестициди, які застосовуються або плануються до впровадження в сільське господарство.
Відомо понад 500 сполук, які мають антимутагенні властивості. До них належать вітаміни С, Е, А, інтерферон, бемитил, томерзол та ін. Механізми дії цих речовин досить складні і передбачають залучення їх у ферментативнозалежний антирадикальний ланцюг і здатність до зв'язування супероксидного аніон-радикалу кисню. Вітамінопрофілактика мутагенезу передбачає призначення вітамінних комплексів різного кількісного й якісного складу, що призводить до зниження числа пошкоджених мутагеном клітин, зменшує чутливість лімфоцитів до мутагену.
Встановлено, що рівень окиснювальних пошкоджень ДНК зменшується при споживанні низькокалорійної дієти, багатої на каротиноїди.
За умов наявності мутацій (фенілкетонурія, галактоземія та ін.) з метою зменшення негативного впливу на плід призначають внутрішньоутробне лікування. Так, вагітним з ризиком народження дитини з уродженою гіперплазією кори наднирників до 10-20 тижня вагітності призначають дексаметазон (20 мкг/кг) незалежно від стану плоду. При загрозі розвитку ацидурії вагітним призначають вітамін В12. З виникненням аритмії у плоду вагітні отримують кардіологічні препарати. Якщо провести лікуванні жінок протягом 3-6 міс до запліднення та впродовж перших місяців вагітності вітамінами (С, Е, фолієва кислота), то імовірність розвитку в дитини аномалій нервової трубки істотно зменшується.
Комутагени. Комутагени - це речовини, які підвищують ефекти середовищних мутагенів, хоча самі по собі не здатні до мутагенної дії, не мають власної мутагенної активності. Такий ефект мають сполуки природного і штучного походження, неорганічної і органічної природи. Комутагенез - зростання пошкоджувального ефекту мутагенів під дією немутагенних сполук. Так, аскорбінова кислота (вітамін С) підсилює цитогенетичні ефекти мутагенів, зокрема циклофосаміду, в культурі лімфоцитів людини: збільшує пошкодження ДНК і т. п.
Іншим комутагеном вважається кофеїн, який впливає на спонтанний та індукований мутагенез. Кофеїн збільшує індукцію метотрексатом сестринських хроматидних обмінів, утворення мікроядер тощо.
Комутагенну дію мають деякі фармакологічні засоби. Так, верапаміл та фендилін підсилюють бластогенну дію блеоміцину, пепломіцину Таким же ефектом володіють нестероїдні протизапальні препарати (лорноксикам, теноксикам та ін).
Присутність у середовищі комутагенів може підвищувати негативні ефекти фізичних, хімічних, біологічних, лікарських та інших мутагенів, з якими контактує людина.
Антимутагени. Відомо понад 500 сполук, в яких доведено антимутагенний вплив, - здатність їх до захисту геному від дії мутагенів. Речовини з таким спрямуванням підвищують стійкість клітин до негативного впливу мутагенів, знижують кількість пошкоджених мутагеном клітин. Так, прийом Р-каротину (25 мг), вітаміну С (100 мг) і вітаміну Е (280 мг) зменшує спонтанне пошкодження ДНК у лімфоцитах периферичної крові. Поліфенольні антиоксиданти, які містяться у зеленому чаї, значно зменшують частоту сестринських хроматидних обмінів у лімфоцитах периферичної крові людей, що курять. Прийом аскорбінової кислоти з розрахунку 1 таб/добу значно зменшує рівень хромосомних аберацій в лімфоцитах периферичної крові у робітників, які контактують з кам'яновугільними смолами та вугільним пилом. Встановлено, що прийом вітамінів А (33000 МО/добу) і С (500 мг/добу) впродовж 1 міс. знижують аномально високий рівень спонтанного мутагенезу в робітників, які працюють в умовах виробництва молібдену.
Доведено, що захисний антимутагенний ефект тих чи інших речовин залежить від часу їх введення відносно мутагену, від стадії клітинного циклу. Цей ефект специфічний для різних хвороб людини і тому не має універсального характеру.
Застосування антимутагенів спрямоване на максимальну стійкість клітин людини та захист геному людини від мутагенних впливів.
58. Класифікація спадкових хвороб людини, принципи їх діагностики.
Спадковими називають хвороби, етіологічними чинниками яких є мутації. Останні порушують життєво важливі функції організму, що і спричиняє захворювання. Спадкові хвороби виникають внаслідок змін спадкового апарату клітини (мутацій), які викликаються променевою або тепловою енергією, хімічними речовинами та біологічними факторами (віруси, мігруючі елементи-транспозони, живі вакцини, токсини гельмінтів та ін.)
Класифікація спадкових хвороб. Етіологічним чинником спадкових хвороб слугує патологічна спадковість, одержана організмом хворого через статеві клітини його батьків. Залежно від рівня організації спадкових структур розрізняють генні і хромосомні хвороби. За кількістю залучених у мутаційний процес локусів розрізняють моногенні і полігенні хвороби.
Генні мутації передаються від покоління до покоління без змін, тоді як більшість хромосомних хвороб, особливо внаслідок порушення кількості хромосом (анеуплоїдія), взагалі не успадковуються. Інверсії, транслокації успадковуються із додатковими перекомбінаціями.
Хромосомні хвороби поділяються залежно від типу мутацій на синдроми, зумовлені числовими (поліплоїдії, анеуплоїдії) або структурними змінами (делеції, інверсії, транслокації, дуплікації) хромосом. Хромосомні хвороби характеризуються множинними ураженнями без певної патогенетичної ланки.
Якщо мутація виникла у зародкових клітинах, тоді виділяють повну форму хвороби. Якщо нерозходження хромосом або структурна аберація з'явилися на різних стадіях дроблення зиготи - розвиваються мозаїчні форми.
Моногенні хвороби зумовлені дією гена, що зазнав мутації. Розвиток їх пов'язаний з первинним продуктом одного гена (відсутність білка, ферменту або аномальна їх будова). Розрізняють аутосомно-домінантні, аутосомно-рецесивні, зчеплені з Х-хромосомою хвороби. До них відносяться і спадкові порушення обміну речовин (спадкові ензимопатії).
Полігенні хвороби - це захворювання зі складним характером успадкування і визначаються множинними генами. Свій патологічний прояв вони здійснюють у взаємодії з комплексом чинників зовнішнього середовища.
Діагностика спадкових хвороб базується на даних клінічного, параклінічного і спеціального генетичного обстеження.
Щоб не пропустити спадкову хворобу, лікар повинен пам'ятати про те, шо здебільшого така патологія супутня основному, неспадковому захворюванню, з приводу якого хворий звернувся до лікаря.
Для того, щоб не пропустити спадкову хворобу, діагноз потрібно ставити у два етапи: перший - загальне клінічне обстеження хворого відповідно до сучасних вимог; другий - при підозрі певної спадкової хвороби необхідно провести спеціалізоване діагностичне обстеження.
Лікар будь-якої спеціальності при обстеженні пацієнта повинен пам'ятати загальні принципи діагностики спадкових хвороб:
При обстеженні хворого необхідно застосовувати клініко-генеалогічний метод. Завдяки цьому методу лікар констатує наявність або відсутність схожих захворювань у сім'ї, а також виявляє інші "сімейні" захворювання. За наявності сімейних випадків захворювання або при підозрі на спадковий характер хвороби необхідно провести другий етап обстеження хворого, спрямований на диференціальну діагностику конкретного захворювання.
Рецидивуючі, хронічні захворювання, що тривалий час погано лікуються, особливо в дитячому віці, часто відносяться до спадкових форм. Так, хронічна пневмонія у дітей з легеневою формою муковісцидозу, тривалі розлади кишківнику виникають при целіакії, кишковій формі муковісцидозу, при дисахаридозній нестачі та ін. Хронічний процес розвивається в міру постійної дії мутантного гена, шо сприяє утворенню патологічних метаболітів. Багато форм спадкових хвороб були відкриті під час обстеження груп хворих з хронічними захворюваннями.
Наявність у хворого специфічних симптомів, що рідко зустрічаються, або їх поєднання є підставою думати про природжений чи спадковий характер захворювання..
Патологічні зміни, які охоплюють багато органів та систем, наводять на думку про спадкову (або уроджену) патологію. Більшість мутантних генів, шо викликають спадкові хвороби, мають плейотропний ефект, внаслідок чого патологічні процеси охоплюють багато органів. Особливо розповсюджений характер уражень спостерігається при хромосомних хворобах. Для них характерні не тільки численні мікроаномалії, але й тяжкі вади розвитку. Наявність декількох мікроаномалій або ознак дисплазії розвитку зумовлюють необхідність диференціально-діагностичного обстеження хворого.
Про спадкове захворювання можна думати в тих випадках, коли хвороба має уроджений характер. Коли дитина народжується з комплексом патологічних ознак, вважають, що хвороба є вродженою. Прикладом уроджених спадкових хороб є хромосомні синдроми, ахондроплазія, іхтіоз, X- зчеплена гідроцефалія, аутосомно-ренесивна справжня гідроцефалія та ін. Прикладом уроджених, але неспадкових хвороб є талі- до- мідний, сифілітичний, алкогольний і деякі інші синдроми, етіологію яких встановлюють при цілеспрямованому зборі анамнезу.
Якщо при дотриманні вищезгаданих принципів у процесі обстеження хворого точний діагноз усе-таки не виставлено, а підозра на спадкове захворювання залишається, необхідно продовжити дослідження з використанням спеціальних генетичних методів. Варто зазначити, що для багатьох хвороб інструментальні і лабораторні параклінічні методи є вирішальними у диференціальній діагностиці.
59. Хромосомні хвороби, зумовлені порушенням кількості чи будови хромосом; механізми їх виникнення; принципи лабораторної діагностики.
Хромосомні хвороби - це велика група спадкових хвороб, основою яких є хромосомні або геномні мутації.
Етіологічними чинниками хромосомної патології є всі види хромосомних мутацій і деякі геномні мутації. У людини виявлені три типи геномних мутацій: тетраплоїдія, триплоїдія й анеуплоїдія. Що стосується хромосомних мутацій, то всі їх типи виявлені в людини.
Форми хромосомної патології визначаються типом геномної або хромосомної мутацій, а також індивідуальністю хромосом. Нозологічний розподіл хромосомної патології базується на етіологічному і патогенетичному принципах: для кожної із форм хромосомної патології визначається структура, що задіяна в патологічний процес (хромосома, сегмент, ділянка), та причина генетичного порушення (нестача або надлишок генетичного матеріалу).
Таким чином, для точної діагностики хромосомної хвороби необхідно визначити: 1) тип мутації; 2) задіяну в процес хромосому; 3) форму - повна чи мозаїчна; 4) вид хвороби - спорадичний випадок чи успадкована форма.
Хромосомні аномалії викликають порушення загального генетичного балансу, тому патологічні ефекти хромосомних і геномних мутацій виявляються на всіх стадіях онтогенезу і, можливо, навіть на стадії гамет, впливаючи на формування наступних. Основні ефекти хромосомних аномалій виявляються у двох взаємопов'язаних варіантах: летальності й природжених вадах розвитку. Припускають, що 30-40 % запліднених яйцеклітин гине на стадії зиготи-бластоцисти, тобто до імплантації. У цих випадках мова йде про різкі порушення ранніх морфогенетичних процесів, тому що порушення геномного балансу призводить до дискоординації активації та інактивації генів у відповідній стадії розвитку або відповідному місці бластоцисти. Загальна кількість хромосомних аномалій, що призводять до смерті внутрішньоутробно (після імплантації), складає 45 %. У 2-4-тижневих абортусів хромосомні аномалії виявляють у 60-70 % випадків. У І триместрі вагітності хромосомні аномалії зустрічаються в 50 % абортусів. У плодів-викиднів II триместру такі аномалії складають 25-30 % випадків, а у плодів, що загинули після 20 тижнів гестації, - 7 % випадків.
Серед плодів, що загинули пренатально, часто - та хромосомних аномалій складає 6 %.
Хромосомні аномалії, що виникають у соматичних клітинах у постнатальному періоді, можуть викликати різні наслідки: залишитися нейтральними для клітини, зумовити загибель, активізувати поділ клітини, змінити її функції. Хромосомні мутації виникають у соматичних клітинах постійно з частотою до 2 %. У нормі такі клітини елімінуються імунною системою, проте в деяких випадках хромосомні аномалії є причиною злоякісного росту. Є докази накопичення клітин з хромосомними абераціями в процесі старіння.
При хромосомних хворобах можна виділити три типи генетичних ефектів: специфічні, напівспецифічні і неспецифічні.
Специфічні ефекти повинні бути пов'язані зі зміною кількості структурних генів, що кодують синтез білка. На даний час це положення дійсне лише для небагатьох генів і їх продуктів. При трисомії 21 виявлено 50 % підвищення активності супероксиддисмутази (ген локалізований у 21 хромосомі).
Напівспецифічні ефекти при хромосомних хворобах можуть бути зумовлені зміною кількості, генів, представлених у нормі у вигляді численних копій (гени рибосомних і транспортних РНК, гістонових білків та ін.)
Неспецифічні ефекти хромосомних аномалій пов'язують зі зміною кількості гетерохроматину в клітині. Важлива роль гетерохроматину в поділі клітин, клітинному рості та інших біологічних функціях не викликає сумніву. Таким чином, неспецифічні і частково напівспецифічні ефекти наближають до клітинних механізмів, що відіграють важливу роль у патогенезі природжених вад розвитку.
Спільним для всіх форм хромосомних хвороб є множинні ураження. Це черепно-лицеві дизморфії. уроджені вади розвитку внутрішніх і зовнішніх органів, уповільнення внутрішньоутробного і постнатального росту і розвитку, відставання психічного розвитку, порушення функцій нервової, ендокринної та імунної систем. Множинні уроджені вади розвитку формуються в ранньому ембріогенезі.
Фенотипний прояв хромосомних аномалій залежить від таких чинників: 1) індивідуальності задіяної в аномалію хромосоми або її ділянки (специфічний набір генів); 2) типу аномалії (трисомія, моносомія, повна, часткова); 3) розміри відсутнього (прн делеції) або надлишкового (при частковій трисомії і матеріалу, 4) ступеня мозаїчності організму за аберантними клітинами; 5) генотипу організму; 6) умов середовища (внутрішньоутробна чи постнатальна).
 
Хвороба Дауна
Трисомія 21 є найчастішою хромосомною патологією людини. Частота хвороби Дауна серед новонароджених складає 1:650, у популяції - 1:4000. Співвідношення хлопчиків і дівчаток - 1:1. Серед хворих на олігофренію хвороба Дауна - найчастіша нозологічна самостійна форма, вона складає близько 10%.
Вагітність, від якої народжуються хворі, часто супроводжується токсикозом, загрозою викидня.
У хворих матерів буває несприятливий акушерський анамнез (викидні, мертвонароджені). Середня тривалість вагітності дещо менша від нормальної.
Хворі народжуються часто з малою масою і коротким тулубом; окіл голови в 40 % випадків не досягає 32 см.
Статичні і мовні функції у дітей з хворобою Дауна розвиваються з затримкою: тримати голову вони починають приблизно з 4-5 міс., сидіти з 8-9 міс., ходити - близько 2 років, перші слова вимовляють у 1,5-2 роки, речення - з 4-5 років.
Діагностика хвороби Дауна в новонароджених здебільшого не викликає труднощів. Ці хворі настільки схожі між собою, що необхідно не тільки діагностувати, але й "впізнавати" цю хромосомну аномалію. Здебільшого при цьому синдромі наявний брахіцефальний череп із згладженою потилицею й сплющеним обличчям, косий розтин очей (зовнішній кут виший, ніж внутрішній), епікант, плями Брушфільда (світлі плями на райдужці), розширений і сплощений ніс, маленькі і недорозвинуті вушні раковини, розташовані низько, верхня щелепа недорозвинена. Збільшений "складчастий" язик часто виступає з рота. Високе піднебіння, неправильний ріст зубів, діастема, поперечна посмугованість на губах. У багатьох хворих - коротка шия, широкі кисті з короткими пальцями, вкороченими викривленими V пальцями (клинодактилія), розширені проміжки між І і ІІ пальцями стоп. Зустрічаються й інші аномалії: синдактилії, деформації груднини, вкорочення трубчастих кісток, гіпоплазія тазу. Специфічною ознакою хвороби Дауна є низький хриплий голос. Зріст хворих нижче середнього, постава порушена: плечі опущені, голова і тулуб під час ходи нахилені вперед. Шкіра зазвичай суха, на обличчі злущується, щоки з характерним рум'янцем. Досить часто можна виявити недорозвинені зовнішні статеві органи, пупкові і пахвинні грижі, розходження прямих м'язів живота. Зустрічаються природжені вади серця, шлунково-кишкового тракту.
Для хвороби Дауна характерні такі дерматогліфічні особливості: поперечна борозна на одній або обох долонях, одна згинальна борозна на V пальці, дистальне розташування осьового трирадіуса, частота ульнарних петель вища, а завитків на пальцях - нижча, ніж у популяції. Серед неврологічних симптомів відзначаються м'язова гіпотонія, порушення функції вестибулярного апарату, достатня моторика. Розумова відсталість при повній трисомії 21 виявляється майже у всіх хворих, причому в основному це олігофренія на стадії імбецильності (65-90 %). В інших хворих діагностується дебільність та ідіотія в однаковому співвідношенні.
Недорозвинення інтелекту тотальне. Мислення хворих сповільнене, емоції поверхневі, малодиференційовані. Діти зазвичай ласкаві, добродушні, прихильні, добре засвоюють нескладні життєві поняття і навички.
При хворобі Дауна інтелектуальний дефект проявляється більше з віком хворих. Середнє ІQ дітей 10 років і старше складає всього 24.
При мозаїчному варіанті хвороби Дауна значно частіше зустрічається легка розумова відсталість, можливий також і нормальний інтелект.
Тривалість життя при хворобі Дауна на даний час значно збільшилася, хоча залишається меншою, ніж у популяції.
Найчастішою цитогенетичною формою хвороби Дауна є проста (регулярна) трисомія - 90-93 % випадків близько 3-4 % хворих мають транслокаційний варіант і 3-4 % - мозаїчний варіант хвороби. На даний час виявлення часткової трисомії 21 у багатьох хворих із фенотипом хвороби Дауна показало, що всі особливості клінічного симптомокомплексу пов'язані з трисомією певного невеличкого сегмента довгого плеча хромосоми 21—21q22. При частковій трисомії 21, що не включає цієї ділянки, хворі розумово відсталі, з неспецифічною клінікою.
Медико-генетичне консультування. Розрахунки генетичного ризику істотно різняться залежно від цитогенетичної форми захворювання.
Якщо у пацієнта виявлено транслокаційний варіант хвороби Дауна, то обов'язково досліджують каріотип батьків. Вияв у одного з батьків збалансованої транслокації вказує на те, що при наступних вагітностях необхідна внутрішньоутробна діагностика за допомогою амніоцентезу, тому що ризик народження дитини з хворобою Дауна в такому випадку підвищений. Так, при транслокації типу 13/21, виявленої в батька, ризик складає 2,5 %, а в матері - близько 10 %. Якщо в одного із батьків виявлена транслокація типу 21/21, то ризик складає 100 %.
Практика медико-генетичного консультування показала, що амніоцентез доцільний у випадках, коли ризик народження дитини не менше 1 %, є різні збалансовані транслокації або мозаїцизм в одного із батьків, коли вік матері перевищує 35 років.
При трисомній формі хвороби Дауна ризик народження хворої дитини залежить від віку матері: до 35 років його вважають близьким до 1 %, до 40 років - 1 %, а в 45 років і старше - близько 3 %.
Вважається, що в 10 % матерів, які мають дітей з синдромом Дауна, зустрічається мозаїцизм. При мозаїцизмі батьків генетичний ризик варто вважати близьким до 30 %, тобто близьким до ризику народження дитини з трисомією 21 у жінок з хворобою Дауна.
Синдром Патау 
Частота синдрому серед новонароджених складає 1:7000. Обидві статі уражаються з рівною частотою.
Майже в 50 % вагітність ускладнюється багатоводдям. Маса при народженні значно нижча від норми: часто у пологах відзначається асфіксія.
Клінічна картина типова: мікроцефальний череп з низьким скошеним чолом, втисненими скроневими ділянками і дефектами шкіри. Очні щілини вузькі, розташовані горизонтально, недорозвинені очні яблука, спостерігається помутніння рогівки. Ніс сплюснутий, широкий, з впалим переніссям і тупим втягнутим кінчиком. Вушні раковини розташовані дуже низько, маленькі мочки притиснуті до голови, завитки неправильної форми. Неправильний розвиток кортієвого органа часто призводить до глухоти.
Однією з основних ознак синдрому є "заяча губа" і "вовча паща". Аномалії з боку кістково-м'язової системи відзначаються у вигляді полідактилії, флексорного положення кистей зі своєрідним розміщенням пальців: ІІ—ІV зігнуті, приведені до долоні і перекриті І і V пальцями. У дітей діагностують пупкові і пахвинні грижі, аномалії зовнішніх статевих органів: крипторхізм, гіпоплазію мошонки і статевого члена у хлопчиків та гіпертрофію клітора і соромітних губ у дівчаток. Діти, які прожили більше З міс., мають глибоку розумову відсталість, часто зустрічається судомний синдром.
При патологічному дослідженні спостерігаються множинні дефекти розвитку майже всіх систем органів. Маса мозку зменшена, недорозвинені або відсутні нюхові тракти і цибулини, мозок часто не розділений на півкулі, відзначається гіпоплазія лобних часток і перехрестя зорового нерва, мозочка, мозолистого тіла, гідроцефалія. Майже завжди виявляють аномалії серця та судин: дефект міжшлуночкової і міжпередсердної перегородок, незарощення артеріальної протоки, патологія клапанного апарату, стеноз легеневої артерії. Половина хворих з синдромом Патау мають вади розвитку нирок і сечовивідних шляхів: кістозна нирка, гідронефроз, дисплазія нирок, подвоєння нирок та ін. Досить часто зустрічаються різні дефекти й аномалії розміщення органів травлення: аномалії кишківника, патологія брижі, дивертикул Меккеля, кістозно-фіброзні зміщення підшлункової залози. У 50 % дівчаток спостерігається подвоєння піхви та дворога матка.
Дерматогліфічні зміни характеризуються поперечною долонною складкою, дистальним розташуванням осьового трирадіуса, підвищеною частотою радіальних петель і дуг, в основному на 1-му пальці руки, частота візерунків на тенарі підвищена.
Цитогенетичні обстеження виявляють регулярну трисомію хромосоми 13 у 80 % спостережень. В інших випадках відзначаються різноманітні форми мозаїцизму за участю трисомного клону, транслокації, звичайного типу І (D/13 та G/13).Описані випадки часткової трисомії 13, що є наслідком перицентричної інверсії або збалансованої транслокації у батьків.
Якщо при мозаїцизмі зустрічаються в основному ті ж фенотипні ознаки, що й при "регулярній" трисомії, то клінічні симптоми часткової трисомії хромосоми 13 можуть відрізнятися від класичного синдрому Патау залежно від того, який фрагмент знаходиться в трисомному стані.
Прогноз для життя при синдромі Патау несприятливий, середня тривалість життя 130 днів; 60 % хворих помирають впродовж перших 3 міс. після народження, тільки близько 10 % дітей живуть більше року.
Синдром Eдвардса
Серед новонароджених синдром зустрічається з частотою близько 1:7000, дівчатка хворіють у 3 рази частіше, ніж хлопчики. І. В. Лур'є, Г. І. Лазюк висловлюють думку про стабілізуючу дію Х-хромосоми, під час аберацій 18 пари, тоді як зиготи з трисомією 18, що мають чоловічий генотип, елімінуються. Можливо також частіше запліднення яйцеклітини із зайвою хромосомою 18 сперматозоїдом, що має Х-хромосому. Середній вік матерів 32,5 роки, батьків - 35 років.
Тривалість вагітності перевищує нормальну (в середньому 42 тижні), діагностують слабку активність плода, багатоводдя, плацента малих розмірів, часто виявляється тільки одна пупкова артерія; частина дітей народжується у стані асфіксії, з дуже низькою масою тіла і різкою гіпотрофією.
Фенотипні прояви синдрому Едвардса досить характерні. Череп доліхоцефалічний, здавлений з боків, з низьким чолом і широкою виступаючою потилицею; іноді зустрічається мікроцефалія або гідроцефалія. Надочні валки згладжені, очні щілини вузькі, спостерігається епікант, птоз, зустрічається очна патологія, мікрофтальмія, колобома, катаракта. Перенісся втиснене, але спинка носа тонка, виступає, вушні раковини розташовані дуже низько, часто відсутні мочка і козелок, недорозвинення завитка і протизавитка. Характерна мікроретрогнатія. Рот маленький, трикутної форми з короткою верхньою губою; піднебіння високе, іноді з щілиною, шия коротка, часто з крилоподібною складкою.
Відзначаються різноманітні аномалії опорно-рухового апарату: грудна клітка розширена, груднина вкорочена, таз вузький, кінцівки деформовані, обмежена рухливість в кульшових суглобах, описані вивихи стегна. Кисті та пальці короткі, дистально розташований і гіпоплазований І палець кисті, згладжений тенар. Пальці стиснуті в кулак за типом "флексорної аномалії": II і V пальці розташовані поверху і прикривають притиснуті до долоні ІІІ і IV пальці. Перший палець стопи короткий і широкий, синдактилія II і ІІІ пальців. Типова для трисомії 18 форма стопи у вигляді "гойдалки". Характерна загальна м'язова гіпотонія. У хлопчиків часто зустрічається крипторхізм, гіпосподія, гіпертрофія клітора у дівчаток.
Інтелектуальний дефект відповідає олігофренії на стадії ідіотії або глибокої імбецильності, і тільки в поодиноких випадках мозаїчного варіанту хромосоми 18 розумова відсталість слабше виявлена. Часто у таких хворих розвивається судомний синдром.
Дерматогліфічна картина при синдромі Едвардса має декілька відмінних ознак: велика частота дуг на подушечках пальців рук (приблизно в 10 разів вища, ніж у популяції), часто відсутня дистальна згинальна складка на пальцях, у третини хворих виявляється поперечна долонна борозна, кількість гребінців збільшена, осьовий трирадіус зазвичай розташований дистально.
На аутопсії при синдромі Едвардса знаходять велику кількість вад розвитку майже всіх органів і систем. З різною частотою зустрічаються аномалії ЦНС: недорозвинутість мозолистого тіла, мозочка, атрофія мозкових звивин. Майже 95 % пацієнтів з синдромом Едвардса мають вади серця та великих судин, найчастіше зустрічається дефект міжшлуночкової перегородки і незарощення артеріальної протоки. Близько половини всіх випадків трисомії 18 супроводжуються уродженими аномаліями органів травлення: порушення розміщення кишківника, дивертикул Меккеля, різке звуження стравоходу або анального отвору. З такою ж частотою зустрічаються вади розвитку сечостатевої системи - сегментована або підковоподібна нирка, подвоєння сечоводів, недорозвинутість яєчників.
Під час цитогенетичного обстеження у 80 % випадків виявляють трисомію 18, а в 10 % хворих - мозаїцизм. Описано випадки транслокаційного варіанту, подвійної анеуплоїдії типу 48, ХХY+18 за участю трисомного за хромосомою 18 клону.
Прогноз для життя несприятливий, середня тривалість життя хлопчиків 2-3 міс., дівчаток - 10 міс. Помирають 30 % хворих впродовж першого місяця життя, до року доживають лише 10 % хворих. При мозаїчних варіантах прогноз для життя дещо кращий.
Синдром "котячого крику" (5р”) 
Частота даної патології серед новонароджених складає 1:50000. Співвідношення статей уражених новонароджених 1:1.6, тобто переважають дівчатка.
Основними фенотипними ознаками синдрому є низька маса тіла при народженні (близько 2600 г). мікроцефалія, кругле, "місяцеподібне" обличчя на перших роках життя і вузьке обличчя у старшому віці, антимонголоїдний розтин очей, епікант, косоокість, катаракта, осередки депігментації сітківки, атрофія зорових нервів, сплюснута спинка носа, високе піднебіння, у частини хворих з щілиною. Вушні раковини деформовані і розташовані нижче звичайного, іноді з преаурикулярною западиною. Часто відзначаються дефекти кістково-м'язової системи: синдактилія пальців ніг, косолапість, м'язова гіпотонія, розходження м'язів живота, пупкові та пахвинні грижі.
Характерним симптомом є своєрідний крик під час народження, що нагадує лемент кішки. Він присутній у дітей першого року життя і пов'язаний як з порушенням роботи ЦНС, так і зі змінами гортані (зменшення надгортанника, звуження гортані, набряк слизової оболонки).
При синдромі 5р" зазвичай присутня глибока розумова відсталість (імбецильність та ідіотія), недорозвиток мови, виражена затримка фізичного і моторного розвитку, парези кінцівок.
Дерматогліфічна картина специфічних ознак не має, хоча відзначається ряд змін: поперечна долонна складка, дистальне розташування трирадіуса.
При патологоанатомічних дослідженнях виявляють дифузну атрофію мозку, мозочка, гідроцефалію, рідше вади серця, нирок, легень, дисплазію тимуса.
Моногамія за довгим плечем і часткові трисомії хромосоми 5 мають менш чіткі симптомокомплекси.
Інтелектуальний дефект виражений більше при частковій моногамії за довгим плечем, ніж при часткових трисоміях.
Прогноз відносно життя при часткових трисоміях та моносоміях хромосоми 5 залежить від вираженості симптомів, більшість хворих доживають до підліткового віку.
Синдром Клайнфельтера
Ця хромосомна патологія зустрічається досить часто: вона виявляється в середньому 1:850 новонароджених чоловічої статі і в 1-2,8 % хворих на олігофренію, частіше при неглибокому інтелектуальному зниженні. Серед чоловіків, які страждають на безпліддя, більше 10 % мають додаткову Х-хромосому. Середній вік батьків при народженні дитини з хворобою Клайнфельтера підвищений: він дорівнює 35,5 років у батька.
Зовнішній вигляд немовлят із синдромом звичайний. Зміни, як правило, починають клінічно виявлятися в препубертатному і пубертатному віці.
Дорослі чоловіки мають високий зріст, євнухозидну статуру (довгі ноги, високу талію, відносно широкий таз, відкладання жиру за жіночим типом), схильність до ожиріння, гінекомастію. Як специфічний для захворювання симптом, який не зустрічається при інших формах гіпогонадизму, відзначають відносно короткі руки, їх розмах не більше ніж на 2-3 см перевищує зріст, у той час як при інших варіантах недостатності гормональної активності статевих залоз це розходження складає не менше 4 см. Даний симптом виявляється ще в допубертатному періоді. Пахвове оволосіння виражено недостатньо, на лобку оволосіння за жіночим типом, рослинність на обличчі незначна або відсутня. У хворих часто зустрічаються різні диспластичні ознаки: сплюснута потилиця, гіпертелоризм, епікант, виступаючі надбрівні дуги, високе піднебіння, неправильний ріст зубів, прирослі мочки, клинодактилія мізинців кистей. Мускулатура розвинута слабко, плечі вузькі, грудна клітка сплюснута. Статевий член нормальних розмірів або зменшений, яєчка значно зменшені, щільність їх підвищена, безболісні.
Серед дерматогліфічних ознак нерідко зустрічаються поперечна складка, дистальне розміщення трирадіуса, збільшення частоти дуг на пальцях.
Розумова відсталість відмічається у 25-50 % хворих. Інтелектуальна недостатність виражена нечітко, переважно це гранична розумова відсталість і дебільність різної тяжкості. Хворим властиві астенічні прояви і риси психічного інфантилізму: нестійкість уваги, підвищена втомлюваність, зниження працездатності, підвищена сугестивність та ін. Для синдрому Клайнфельтера характерна певна дисоціація між недорозвиненням інтелекту і незрілістю емоційно-вольової сфери.
Дослідження сперми виявляє зрілі форми сперматозоїдів тільки в дуже рідких випадках. Як правило, виявляється оліго- або азооспермія. У пунктаті яєчка знаходять гіперплазію клітин Лейдига, гіалшзацію сім'яних канатиків. Рівень фолітропіну значно підвищений.
Каріотипічна картина різноманітна: у більшості випадків виявляється класичний каріотип 47ХХY; зустрічаються і каріотипи 48ХХХY; 49ХХХХY, а також різні форми мозаїцизму: 47ХХY/46ХY; 47ХХY/46ХХ; 47ХХY/46ХY/46ХХ.
При трьох зайвих Х-хромосомах (49ХХХХY) симптомокомплекс настільки відрізняється від класичного синдрому Клайнфельтера, що деякі клініцисти виділяють його в окремий синдром - тетрасомію Х. При цьому синдромі відзначається низька маса тіла при народженні (в середньому 2600 г). Для зовнішнього вигляду характерне овальне обличчя, гіпертелоризм, косий розріз очей, епікант, косоокість, спинка носа трохи сплюснута, вдавлена, а кінчик носа піднятий. Рот великий, чітко окреслений, іноді наближається до трикутної форми. Вушні раковини великі, недорозвинені, розташовані нижче звичайного. Шия коротка, широка. З боку кістково-м'язової системи виявляються знижена рухомість у ліктьових суглобах, викривлення шийки стегна. Різко виражений гіпогонадизм, при біопсії знаходять ті ж зміни, що й у хворих з каріотипом 47ХХY. Розумова відсталість при тетрасомії ХY зустрічається у всіх випадках і відповідає глибокій дебільності або імбецильності.
Лікування синдрому Клайнфельтера головним чином гормональне. Його краще розпочинати з 10-12 років, терапія препаратами чоловічих статевих гормонів поліпшує фізичний стан. Призначають 1 % чи 5 % розчин тестостерону пропіонату. Виражену гінекомастію лікують хірургічним шляхом. При неглибокому зниженні інтелекту застосовують психостимулятори і нейрометаболічні препарати.
Для стимуляції росту волосся на обличчі використовують розтирання і мазі, які містять андрогени.
Якщо каріотип батьків нормальний, ризик повторного народження дитини з синдромом Клайнфельтера не перевищує 1 %.
Хвороба Шерешевського – Тернера 
Каріотип 45Х0.
Серед новонароджених дівчаток синдром Шерешевського - Тернера зустрічається з частотою 1:3000, а серед дівчаток, що страждають на олігофренію, - 1:1500.
Фенотипні ознаки синдрому Шерешевського - Тернера можуть виявлятися вже з перших днів життя. Діти народжуються з маленькою масою тіла (2500-2900 г), довжина тіла також нижче середніх цифр (45-47,5 см), з надлишком шкіри на задньо-бічних поверхнях шиї, лімфатичним набряком кистей і стоп. Набряк незапальний, досить щільний і зникає на другому році життя, іноді залишається пастозність на дорсальній поверхні пальців. Надлишок шкіри може зумовити шкірну складку або тільки в'ялість шкіри, пізніше формується "крилоподібна складка".
У підлітковому віці дуже часто зустрічається низький зріст (150-153 см), чоловічий тип статури - коротка і широка шия з крилоподібними складками, низький ріст волосся на потилиці, антимонголоїдний розріз очей, епікант, низько розташовані вушні раковини і деяка гіпомімія. Досить часто зустрічаються косоокість, птоз та інша очна патологія. Відзначають мікроретрогнатію, неправильне розташування зубів, високе піднебіння.
Кісткові зміни різноманітні: грудна клітка широка, "щитоподібна", верхній діаметр більший нижнього: може виявлятися гіпоплазія І шийного хребця або зрощення І і II шийних хребців, кисті широкі, IV і V пальці вкорочені (брахіметакарпія), ліктьові і колінні суглоби часто деформовані, вкорочені III і IV пальці стоп, часто зустрічається синдактилія на стопі, нігті деформовані. На шкірі обличчя, тулуба, кінцівок нерідко видні різної величини пігментні плями.
Зовнішні статеві органи недорозвинені, відсутні або слабко розвинуті грудні залози, ареоли сосків майже не пігментовані, втягнуті, широко розставлені соски, оволосіння на лобку не виражено, майже завжди відсутні менструації.
Типове недорозвинення внутрішніх статевих органів: піхва довга і вузька, матка гіпопластична, шийка матки вкорочена або подвоєна, на місці яєчників - фіброзні тяжі з ділянками яєчникової тканини. Внаслідок недорозвинення яєчників відмічається естрогенна недостатність. Лобкове і підпахвове оволосіння розвивається пізно.
Вади серця діагностують майже у чверті хворих, найчастіше це стеноз легеневої артерії, незарощення міжшлуночкової перегородки, артеріальної протоки. Рідше можна знайти патологію нирок.
При дерматогліфічному обстеженні знаходять детальне розташування осьового трирадіуса, поперечну долонну складку, збільшення частоти візерунків у ділянці гіпотенару, високий гребеневий рахунок.
Інтелектуальний розвиток хворих із синдромом Шерешевського - Тернера в більшості випадків нормальний або близький до норми, але розумова відсталість зустрічається значно частіше, ніж у популяції, досягаючи в окремих випадках олігофренії в ступені імбецильності. Хворим властиві деякі риси недорозвинення емоційно-вольової сфери, вони вередливі, вперті й у той же час легко піддаються впливу, часто ейфоричні.
Гонади мають підвищений ризик пухлинного переродження.
При цій аномалії в ядрах клітин слизової оболонки рота виявляється статевого хроматину, хоча в 20 % хворих зустрічається хроматинпозитивний варіант синдрому. Це пояснюється мозаїцизмом. Виявляються різні мозаїчні варіанти: 45Х0/46ХХ; 45Х0/47ХХХ; 45Х0/46ХХ/47ХХХ, а також складніші випадки мозаїцизму, в тому числі й з чоловічим каріотипом. Крім "регулярної" моносомії, яка зустрічається в 55-60 % всіх випадків, і мозаїцизму, виявляють делецію короткого або довгого плеча X-хромосоми, транслокацію та ін.
При гормональному обстеженні виявляється зниження рівня естрогенів у крові і сечі у 5 разів, прогестинів - у 2-3 рази при одночасному підвищенні лютропіну в середньому в 10 разів і фолітропіну - у 20 разів.
Хворим показана візуалізація внутрішніх статевих органів за допомогою ультразвукового дослідження.
Лікування спрямоване на збільшення довжини тіла і розвиток вторинних статевих ознак. Для цього призначають анаболічні стероїди у віці до 16 років, а після 16 років проводиться тривала курсова терапія естрогенами. Гормональне лікування поліпшує і психічний стан хворих. У 15-17 років при досягненні близького до паспортного кісткового віку показаний перехід на циклічну гормональну терапію.
У зв'язку з підвищеним ризиком пухлинного переродження рудиментарних гонад хворі повинні знаходитися на диспансерному обліку з щорічним УЗД матки і статевих залоз.
Прогноз для життя сприятливий. Потомства хворі не мають, хоча опубліковані поодинокі спостереження за жінками з каріологічно підтвердженим синдромом Шерешевського - Тернера, які народили здорових дітей.
Повторний ризик народження хворої дитини в родині при нормальному каріотипі в батьків не перевищує 1 %. У казуїстичних випадках вагітності у хворих із зазначеним синдромом ризик народження дитини з хромосомною патологією складає 10 %, що визначає необхідність пренатальної діагностики.
Трисомія X 
Фенотип жіночий. Хворі з трисомією X народжуються, як правило, у літніх батьків. Серед немовлят-дівчаток дана аномалія зустрічається з частотою 1:1000 — 1:1200. Жінок, які мають каріотип 47ХХХ, значно більше серед пацієнток психіатричних лікарень. Більше 1 % дівчат, що страждають на знижений інтелект, мають цю хромосомну патологію.
Фенотипні прояви трисомії X різноманітні. Найбільш часто зустрічаються статура за чоловічим типом, зміна форми і розташування вушних раковин, укорочення і викривлення V пальців, зміна форми черепа, гіпертелоризм, епікант, сплюснуте перенісся, високе піднебіння, неправильний ріст зубів. Досить часті різні аномалії внутрішніх органів, порушення діяльності залоз внутрішньої секреції.
При дерматогліфічному обстеженні частіше, ніж у нормі, знаходять поперечну долонну борозну, збільшення частоти дуг і зниження загального гребеневого рахунку.
Інтелектуальне зниження від граничної розумової відсталості до різного ступеня олігофренії відзначається у 2/3 хворих. Половина дітей з розумовою відсталістю мають виражені мовні порушення. Більшість дівчаток відрізняється старанністю, слухняністю.
При тетрасомії X набагато частіше зустрічається глибока розумова відсталість. Серед жінок з полісомією X збільшена частота психічних захворювань.
Лише в деяких жінок із трисомією X відзначається порушення репродуктивної функції (вторинна аменорея, дисменорея, рання менопауза та ін.). Аномалії розвитку зовнішніх статевих органів (ознаки дисембріогенезу) виявляються лише при ретельному обстеженні, виражені вони незначно.
Дослідження каріотипу виявляє збільшене в порівнянні з нормою число Х-хромосом. Зустрічаються численні мозаїчні форми аномалій - 47ХХХ; 48ХХХХ; 47ХХХ/46ХХ; 47ХХХ/48ХХХХ та ін.
Лікування полісомії за статевими хромосомами у жінок зводиться до симптоматичної терапії виявлених розладів і гормональної терапії при статевому інфантилізмі.
Прогноз для життя при трисомії X сприятливий, при полісомії X залежить від виразності природжених каліцтв.
Полісомія за Y-хромосомою 
Частота аномалії в новонароджених хлопчиків складає 1:840 і зростає до 10 % у популяції високорослих чоловіків (вище 200 см).
Фенотипні прояви анеуплоїдії поліморфні, але є клінічні симптоми, що дозволяють запідозрити цю хромосомну патологію. Більшість авторів відзначають прискорення росту в дитячому віці. Довжина тіла дорослих чоловіків також збільшена і складає в середньому 186 см. Пацієнти часто мають євнухоподібну статуру: високу талію, довгі ноги, відносно широкий таз, відкладання жиру за жіночим типом. Нерідкі різні аномалії: мікроцефальний череп, грубі риси обличчя, виступаючі надбрівні дуги і перенісся, збільшена нижня щелепа. Часто виявляють високе піднебіння, неправильний ріст великих зубів з дефектами зубної емалі, великі вушні раковини з прирослою мочкою. Нерідко у хворих описують порушення статевої сфери (гіпогонадизм, оволосіння за жіночим типом, безплідність, крипторхізм), але в більшості випадків статева функція не страждає і вони мають здорових дітей.
Неврологічні зміни у вигляді легкого інтенційного тремору, м'язової слабкості і порушення "тонкої” моторики. У 30 - 40 % хворих виявляють ознаки інтелектуальної недостатності. Частіше це гранична розумова відсталість, ускладнена емоційно-вольовими рушеннями.
При цитологічному дослідженні виявляють дві і більше Y-хромосоми, як самостійні, так і в різних поєднаннях з іншими аномаліями статевих хромосом.
Як експрес-метод діагностики додаткової Y-хромасоми досліджують букальний зішкрібок за допомогою люмінесцентної мікроскопії. Виявлення повного Y -хроматину свідчить про наявність зайвої Y-хромосоми.
Прогноз щодо життя сприятливий. Є дані про збільшення частоти хромосомних аномалій у нащадків.
Мікроцитогенетичні синдроми 
У цю групу входять синдроми, зумовлені незначними делеціями або дуплікаціями чітко визначених ділянок хромосом. Їх називають мікроделеційними і мікродуплікаційними синдромами.
Термін “мікроцитогенетика” уже ввійшов до літератури. Досі не встановлено, що лежить в основі розвитку мікроцитогенетичних синдромів - відсутність структурного гена чи більш довгої ділянки хромосоми, яка містить конкретний ген. Природа клінічних проявів цих синдромів різна.
Патологічний процес при деяких з них розгортається через активацію онкогенів. Клініка інших синдромів зумовлена не тільки розподілами, але й явищами хромосомного імпринтингу й однобатьківських дисомій.
Більшість з них зустрічаються дуже рідко 1:50000-1:100000 немовлят). Їх клінічна картина, як правило, чітка. Діагноз можна поставити за сукупністю симптомів, однак, у зв’язку з необхідністю прогнозу здоров'я майбутніх дітей у родині, потрібне високовірогідне цитогенетичне дослідження хворого і його батьків.
Клінічні прояви мікроцитогенетичних синдромів коливається у зв’язку з різною довжиною делеції або дуплікації, а також з батьківською належністю мікроперебудови - успадкована вона від батька чи від матері. В останньому випадку мова йде про імпринтинг на хромосомному рівні. Це явище було відкрито при вивченні двох клінічно різних синдромів (Прадера - Віллі й Ангельмана). В обох випадках мікроделеція спостерігається в 15-й хромосомі (ділянка 11-12 q). Лише молекулярно-цитогенетичними методами встановлена дійсна природа синдромів. Ділянка q 11-q 12 в 15-й хромосомі володіє настільки вираженим ефектом імпринтингу, що синдроми можуть бути викликані однобатьківськими дисоміями. Дисомія за материнськими хромосомами 15 викликає синдром Прадера - Віллі, як і делеція тієї ж ділянки в батьківській хромосомі при різнобатьківській дисомії. Зовсім протилежною є ситуація при синдромі Ангельмана.
60. Генні (молекулярні) хвороби: ферментопатії.
Історія досліджень хвороб обміну речовин у людини переконливо показує, що піонерами в даній галузі були клініцисти, що описали наприкінці минулого і на початку нинішнього сторіччя деякі з цих патологій. Знаменита концепція А. Гаррода про уроджені порушення обміну як про певні метаболічні блоки, сформульована ще в 1908 р., стимулювала біохімічні дослідження в цьому напрямку, особливо широкий розвиток вони одержали в останні 2-3 десятиріччя. До нинішнього часу накопичений величезний матеріал з біохімічної характеристики багатьох хвороб обміну, без чого неможлива чітка діагностика і лікування. Однак, як і раніше, хворі з дефектами обміну на перших етапах обстеження потрапляють насамперед у поле зору клініцистів різних профілів, перед якими постає дуже важке завдання - віднести ту чи іншу патологію до певної хвороби обміну й організувати комплексне клініко-біохімічне обстеження.
Багато захворювань зумовлені мутаціями, які змінюють генетичну конституцію людини, що призводить до порушення нормального функціонування організму. Вже виявлено близько 600 спадкових порушень метаболізму, але тільки для 105 з них установлений точний рівень "метаболічного блоку" і характер дефекту. Дослідники продовжують ідентифікувати все нові й нові захворювання з цієї групи.
 На підставі даних сучасної біохімічної генетики можна пояснити, яким чином генетична інформація транслюється при синтезі білків зі специфічними метаболічними або структурними особливостями. Усі названі мутації можуть призводити як до порушення первинної структури білка, так і до зміни кількості синтезованого специфічного білка. Якщо процес, порушений природженим дефектом метаболізму, має істотне значення для здоров'я і якщо ступінь змін достатній для прояву патологічного процесу, то можуть виявлятися клінічні ознаки. Деякі генетичні зміни не супроводжуються клінічними проявами і лише визначають поліморфізм, що відрізняє одного індивіда від іншого. Інші зміни можуть виявлятися лише за певних умов, які впродовж усього життя можуть і не виникнути. Нарешті, ймовірні такі генетичні порушення, які викликають захворювання, виразність якого коливається від дуже помірних проявів до станів, що призводять до летального наслідку. У більшості випадків природжені порушення обміну речовин з клінічними наслідками проявляються (або можуть бути виявленими) в період новонароджуваності. Такі немовлята відразу після народження звичайно виглядають здоровими, однак ознаки патології, такі як летаргія, утруднення три годівлі, судоми, блювота та ін., можуть проявитися в них уже через кілька годин. Деякі порушення метаболізму можуть залишитися нерозпізнаними в період новонароджуваності і діагноз може бути поставлений тільки через кілька місяців і навіть років. Ранні клінічні прояви звичайно неспецифічні і можуть бути віднесені до перинатальної патології. Природжене порушення обміну речовин має розглядатися як можливий стан у будь-якої дитини з одним із зазначених клінічних проявів:
• невизначене відставання розумового, рухового розвитку, судоми;
• незвичайний запах, зокрема, під час гострого захворювання;
• інтермітуючі епізоди необгрунтованої блювоти, ацидозу, порушень психіки, кома;
• ниркова колька, гепатомегалія.
 Класифікація молекулярних порушень обміну речовин
1. Порушення метаболізму амінокислот:
1.1. Фенілаланіну (фенілкетонурія);
1.2. Тирозину (тирозинемія, алькаптонурія);
1.3. Метіоніну (гомоцистинурія);
1.4. Цистину (цистинурія);
1.5. Триптофану (хвороба Хартнупа, триптофанемія та ін.);
1.6. Лейцину (хвороба кленового сиропу);
1.7. Гістидину (гістидинурія, гістидинемія) та інших амінокислот.
2. Порушення метаболізму вуглеводів:
2.1. Галактози (галактоземія);
2.2. Фруктози (фруктоземія);
2.3. Глікогену (глікогенози);
2.4. Дисахаридозні ентеропатії (синдром мальабсорбції вуглеводів).
3. Спадкові хвороби обміну сполучної тканини:
3.1. Мукополісахаридози;
3.2. Хвороба Марфана.
4. Спадкові хвороби обміну ліпідів:
4.1. Гіперліпопротеїнемії;
4.2. Сфінголіпідози (хвороба Німанна - Піка);
4.3. Гангліозидози (хвороба Тея - Сакса).
5. Спадкові хвороби порфіринового обміну (порфірії).
6. Ензимопатії жовчно-пігментного обміну (хвороба Жильбера).
7. Ензимопатії панкрео-інсулярного гормоно-синтезу:
7.1. Муковісцидоз;
7.2. Уроджена відсутність ензимів підшлункової залози;
7.3. Хвороба Вільсона - Коновалова;
7.4. Целіакія.
8. Ензимопатії біосинтезу гормонів.
61. Хвороби обміну амінокислот, білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, мінеральних речовин, вітамінів, гормонів. Механізми їх виникнення та принципи лабораторної діагностики.
Хвороби обміну білків 
Мутації, які викликають зміну структурних, транспортних і ембріональних білків, призводять до спадкових хвороб. Хвороби обміну білків можуть виникати внаслідок порушення їх синтезу на рівні претранскрипційному, транскрипційному і трансляційному. Більш ніж для 50 % білків зміни генетичної природи призводять до загибелі клітин.
Нестача фібриногену (рецесивна ознака) призводить до порушення згортання крові; аномальний фібриноген (домінантна ознака) - причина незгортання крові; поява аномального кріоглобуліну зумовлює нестерпність холоду з розвитком артралгій, пропасниці і кропивниці.
Порушення метаболізму амінокислот.
Алькаптонурія 
Це захворювання належить до патології обміну тирозину і зумовлене нестачею ферменту гомогентизинази з нагромадженням в організмі та екскрецією з сечею гомогентизинової кислоти. Передається за аутосомно-рецесивном типом.
Ознаки нестачі ферменту гомогентизинази можуть спостерігатися незабаром після народження. Сеча дитини зафарбовує пелюшки в чорний колір (внаслідок окиснення на повітрі гомогентизинової кислоти). Повільне накопичення чорного пігменту призводить до поступового чорного забарвлення (охроноз) щік, носа, склер, вух. З ростом дитини розвиваються дефекти сполучної тканини, артрити.
Ідентифікувати гомогентизинову кислоту можна декількома методами:
• додавання лугу до сечі викликає її потемніння;
• у результаті реакції Бенедикта з'явиться коричневе забарвлення з жовтогарячим осадом;
• реакція з хлоридом заліза призводить до появи пурпурно-чорного забарвлення.
Остаточний діагноз може бути підтверджений за допомогою тонкошарової хроматографії або ферментативним визначенням гомогентизату в плазмі крові.
Ефективних способів лікування охронозу, який розвинувся внаслідок алькаптонурії, немає. Рекомендується С-вітамінотерапія і дієтотерапія. З раціону виключають продукти тваринного походження (м'ясо, яйця, сир). Критерієм ефективності лікування є зникнення темного кольору сечі.
Гістпидинемія
Перші хворі на гістидинемію описані в 1961 р. Відомі кілька форм захворювання. При цьому відзначається дефіцит у печінці і шкірі ферменту гістидази, який у нормі перетворює гістидин на уроканінову кислоту. Внаслідок цього гістидин трансамінується в імідазол-піровиноградну кислоту, що разом зі збільшеною кількістю гістидину виявляється в сечі. Продукти аномального метаболізму гістидину завдають токсичного впливу на організм, у першу чергу, на нервову систему. Діагноз захворювання ставлять звичайно не раніше, ніж до кінця 1-го року життя чи навіть пізніше. Найтиповіше у клінічній картині - дефект мови. З описаних хворих 2/3 були розумово відсталими. Коефіцієнт інтелектуальності хворих коливається від 50 % до норми. При нормальному інтелекті відсутні будь-які ознаки захворювання, крім підвищення концентрації гістидину в крові. У типових випадках дитина народжується нібито здоровою, але в ранньому віці частіше за інших переносить інфекційні захворювання, буває низькорослою, у неї з'являються судоми і відхилення в ЕЕГ. У деяких випадках відзначають помірну чи глибоку розумову відсталість, інші хворі емоційно лабільні і важко навчаються.
Успадкування аутосомно-рецесивне. Його частота дорівнює 1:20000.
Для діагностики хвороби застосовують пробу з хлоридом заліза, яка дає зелене забарвлення завдяки імідазолпіровиноградній кислоті. Важливою діагностичною ознакою цього захворювання є відсутність чи низька концентрація уроканінової кислоти в поті і сечі хворих після навантаження гістидином. Підтверджує діагноз безпосереднє визначення активності гістидази в роговому шарі шкіри або тканині печінки.
Лікування захворювання полягає в дієтотерапії, причому для кожної дитини потрібне індивідуальне лікувальне харчування, призначене залежно від віку дитини, концентрації гістидину в крові і клінічних проявів хвороби. Хворим можна вживати вершкове масло, олію, картоплю, моркву, буряк, цибулю, помідори та ін. Нормальний рівень гістидину в крові - основний критерій адекватності лікувального харчування.
Гомоцистинурія
До нинішнього часу описано більше 100 хворих. В основі захворювання є відсутність чи зниження активності ферменту цистатіонінсинтетази, він потребує в якості кофактора вітамін В12, а в якості субстрату - фолієву кислоту. Гомоцистеїн є проміжним продуктом розпаду метіоніну й у нормі не міститься у плазмі і сечі, але дефекти на трьох різних етапах ферментації можуть призвести до гомоцистинемії і гомоцистинурії. Існує класична гомоцистинурія, піридоксинчутлива і піридоксинрезистентна. Захворювання є аутосомно-рецесивним, частина складає 1:200000 населення.
Клінічні прояви гомоцистинурії різні, однак найбільш характерні такі: розумова відсталість, ектопія кришталиків, кісткові деформації, тромбоемболії і серцево-судинна патологія. Такі діти при народженні виглядають здоровими.
Діагноз встановлюють у віці 3-х років, коли виявляють підвивих кришталика, але в більшості випадків яскрава клініка розвивається до 10 років. Батьки помічають, що під час швидкого руху головою райдужки дитини тремтять. Потім приєднуються й інші очні симптоми: міопія, астигматизм, глаукома, катаракта, відшарування сітківки, атрофія зорового нерва. Аномалії скелета у таких дітей виявляються особливо часто. Насамперед звертає увагу диспропорційність статури у вигляді укорочення тулуба, подовження кінцівок, помірно виражений остеопороз кісток, сколіоз, викривлення гомілки, деформації грудної клітки, високе піднебіння, порожниста стопа. У цих дітей блакитні очі і специфічна еритема у формі метелика (палаючі вилиці) й еритематозна плямистість кінцівок. Часто прогресує розумова відсталість, однак у деяких хворих інтелект не порушений. Близько 10-15 % хворих страждають на судоми. Наступним ускладненням цього захворювання є тромбоемболія судин різного діаметра, зокрема головного мозку, вона може проявлятися в будь-якому віці.
Діагностика захворювання полягає у виявленні гомоцистину в сечі. Проводять пробу з нітропрусидом, а також паперову хроматографію амінокислот. Визначають вміст амінокислот у плазмі.
Лікування включає: великі дози вітаміну В6 і фолієвої кислоти, дієтотерапію - продукти з низьким вмістом метіоніну. Припустимий вміст метіоніну - 29-45 мг на 1 кг маси 1 раз на добу. Замість коров’ячого молока можна використовувати козяче, котре містить менше метіоніну, а також кобиляче молоко.
Показником ефективності лікування гомоцистинурії є рівень метіоніну в крові до 0,01 г/л і відсутність гомоцистину в крові. Зважаючи на те, що наркоз підвищує ризик внутрішньосудинної коагуляції, важливо мати на увазі, що планові операції хворим на гомоцистинурію під загальним наркозом протипоказані, як і ангіографії.
Хвороба кленового сиропу 
Декарбоксилювання лейцину, ізолейцину і валіну здійснюється ферментною системою, яка використовує в якості коферменту тіамінпірофосфат. За його відсутності розвивається хвороба "кленового сиропу". Свою назву захворювання одержало через специфічний солодкий запах, що йде від рідин організму, особливо від сечі.
При народженні діти виглядають здоровими. Але на 1-му тижні життя в них порушується травлення, вони втрачають апетит і з'являється блювота. Швидко розвивається коматозний стан. Виявляють гіпертонус, неврологічні симптоми, подібні з такими при сепсисі чи менінгіті. З'являються судоми, гіпоглікемія. Виражений метаболічний ацидоз. У нелікованих хворих смерть настає в перші тижні чи місяці життя.
Діагноз може бути запідозрений завдяки специфічному запаху, що йде від сечі, поту і т.д. Підтверджується він тонкошаровою хроматографією амінокислот. У сечі лейцин, валін, ізолейцин виявляють шляхом додавання декількох крапель 2,4-динітрофенілгідразину, при позитивній пробі утворюється жовтий осад.
Для харчування хворих дітей використовують суміші, які не містять зазначених амінокислот.
Прогноз залишається серйозним.
Фенілкетонурія (ФКУ) 
ФКУ належить до спадкових порушень обміну, які широко відомі і досить детально вивчені. Фенілпіровиноградна олігофренія була описана в 1934 році Феллінгом. Фенілаланін (ФА) належить до незамінних амінокислот. Він надходить із продуктами харчування і не використовується для синтезу білка, а в нормі розпадається за тирозиновим шляхом.
Дефіцит ферменту фенілаланінгідроксилази чи його кофактора тетрагідротіоптерину призводить до нагромадження фенілаланіну в рідких середовищах організму. Це інгібування викликає вторинні блоки. Рівень фенілаланіну в плазмі зростає до 20 мг% вже до кінця першого тижня життя. Далі він підвищується і стабілізується на 40 мг%. Виділення його з сечею посилене, це стосується і продуктів трансамінування: фенілпіровиноградної кислоти, фенілоцтової кислоти (спричиняє запах сечі), фенілмолочної кислоти, фенілглютаміну Відзначається збільшення ФА в спинномозковій рідині. Існує декілька клінічно і біохімічно відмінних форм гіперфенілаланінемії (класична, атипова й зумовлена дефектом дегідроптеридинредуктази).
Класична фенілкетонурія зумовлена повною чи майже повною відсутністю фенілаланінгідроксилази. Надлишок фенілаланіну трансамінується до фенілпіровиноградної кислоти або до фенілетиламіну. Ці та інші метаболіти разом з надлишком фенілаланіну порушують процеси метаболізму і викликають ушкодження клітин головного мозку.
Дитина при народженні виглядає здоровою. Відставання у психічному розвитку може відбуватися поступово і стати очевидним тільки через кілька місяців. Ранній симптом захворювання - блювота, іноді настільки сильна, що її помилково розцінюють як прояв пілоростенозу. Можливі підвищена дратівливість, екзема і судоми. У старшому віці неліковані діти стають гіперактивними, здійснюють безцільні рухи, ритмічні погойдування, у них визначається атетоз. При об'єктивному обстеженні привертає увагу те, що дитина виглядає білявою, у неї світла шкіра і блакитні очі. У деяких хворих з'являється себорейна чи екзематозна шкірна висипка. Від них відходить незвичний запах фенілоцтової кислоти, який характеризують як запліснявілий, мишачий чи вовчий. У більшості дітей визначаються гіпертонус і підвищення глибоких сухожилкових рефлексів, тремор. Близько 1/4 дітей страждають судомами. Поведінка їх змінена: вони здаються або добродушними і привітними, або нервовими і запальними. Часто в нелікованих дітей визначають мікроцефалію, виступаючу верхню щелепу з широко розставленими зубами, гіпоплазією емалі, відставання в рості. У нелікованих випадках розвивається олігофренія різного ступеня, включно до ідіотії.
Цистинурія
Цистинурія - захворювання, пов'язане з порушенням обміну цистину, успадковується за аутосомно-рецесивним типом. У таких хворих відсутня транспортна система, що виводить цистин з лізосом. Цистин, накопичуючись у нирках, сприяє розвитку симптомокомплексу, який включає поліурію, лихоманку, гіпотрофію і втрату апетиту. Інтелектуально діти розвиваються нормально, але відстають у фізичному розвитку. У віці 1-го року дитина не ходить і не стоїть, у неї розвивається рахіт. У рогівці виявляють кристалічні відкладення. Погіршується функція нирок, наростає фотофобія, ацидоз. За умови відсутності терапевтичних втручань хворі гинуть від хронічної ниркової недостатності до кінця 1-го десятиріччя життя.
Діагностика цистинурії полягає у виявленні кристалів цистину в рогівці і нирковій тканині, протеїнурії, глюкозурії, лужної реакції сечі у дитини з ацидозом.
Лікування захворювання тільки симптоматичне.
Порушення обміну вуглеводів.
Галактоземія 
Це уроджене порушення галактозного обміну і передається аутосомно-рецесивним шляхом. Частота захворювання від 1:16000 до 1:17500 населення.
Патогенез хвороби зумовлений блоком у процесі розпаду галактози до глюкози, що здійснюється під дією галактокінази і галактозо-1-фосфатуридилтрансферази. Прийнято вважати, що патологічні ушкодження викликані нагромадженням у клітинах галактозо-1-фосфату і порушенням клітинного метаболізму.
Клінічна картина галактоземії залежить від ступеня ензимного дефекту і кількості галактози, що надходить з їжею. У типових випадках захворювання виявляється в перші дні і тижні. Немовля неохоче приймає молоко, у нього відсутній апетит, виникають блювота, здуття живота, диспепсія, персистуюча жовтяниця, гіпоглікемія. Жовтяниця спочатку нагадує фізіологічну, але на 5-6 день посилюється. У тяжких випадках захворювання різко прогресує і призводить до коми і смерті. У більшості випадків перебіг захворювання більш тривалий: дитина недодає в масі і зрості, збільшуються печінка і селезінка, з'являється асцит. Іноді приєднуються симптоми геморагічного діатезу. Має місце поява катаракти на 3-му тижні життя, яка прогресує і призводить до повної сліпоти. Характерне значне відставання у психомоторному розвитку. За легких форм перебігу захворювання відсутні багато клінічних ознак, але завжди є катаракта і гепатоспленомегалія.
Діагностика полягає у виявленні галактозурії (методом уринолізису), протеїнурії, гіпераміноацидурії. Діагноз уточнюють шляхом тонкошарової хроматографії вуглеводів.
Єдиним методом лікування є харчування, позбавлене лактози. З харчового раціону виключають грудне і коров'яче молоко.
Дітям до 1-го року дають соєве молоко, суміші типу "Малютка" з декстрин-мальтозою, суміші з окремими видами борошна "Мальті", низьколактозне молоко. Дієта дітей після 1 року більш різноманітна, але з неї виключають молочні продукти, шоколад, каву, субпродукти, квасолю, горох, молоду картоплю. Дієту призначають на тривалий час, не менше 5-7 років. Критерієм ефективності лікування є відсутність галактози в сечі.
Призначенням дієти до клінічно виражених проявів хвороби вдається попередити метаболічні розлади і розвиток дитини буде нормальним. Якщо дієта призначена в період нерізко виражених проявів - можна домогтися компенсації порушень метаболізму. Використовують оперативне лікування катаракти.
Має місце антенатальна профілактика захворювання у плоду шляхом призначення безлактозної дієти майбутній матері.
Глікогенози
Глікогенози - це захворювання, зумовлені метаболічними порушеннями, які призводять до надмірної концентрації глікогену або зміни його структури. Глікоген являє собою вуглеводні депо, які є готовими джерелами для негайного забезпечення енергією. У печінці він розщеплюється, забезпечує безперебійне постачання глюкозою мозку й еритроцитів. Для даної групи захворювань властиве нагромадження глікогену в органах і тканинах. Глікогенози відносять до спадкових захворювань, викликаних порушенням активності ферментів, які беруть участь в обміні глікогену і впливають на утворення різних метаболітів. Описано декілька сотень випадків цього захворювання. Поширеність його складає 1:40000.
За клінічними ознаками розрізняють три основні форми захворювання:
1) печінкову;
2) м'язову;
3) генералізовану.
Печінкова форма. Ознаки з'являються на першому році життя, починаючи з 8-9 місяця, коли відзначаються рідкі напади гіпоглікемії. Вони характеризуються тимчасовою втратою свідомості, клонічними судомами кінцівок. Напади починаються до їжі або вранці, їх появі можна запобігти прийманням солодкої води. Характерний зовнішній вигляд дітей: маленький зріст, великий живіт, худі кінцівки, "лялькове обличчя". Відзначається збільшення печінки. Найбільш небезпечний вік - перші 4-5 років. Інфекційні захворювання ускладнюють перебіг патологічного процесу. З віком стан хворого поліпшується завдяки розвитку компенсаторних механізмів обміну. Інтелект, як правило, не порушений. При гістохімічному дослідженні печінки виявляють сильне розростання колагенової сполучної тканини, печінкові клітини багаті на глікоген, містять багато ліпідів.
Фруктоземія
 Фруктоземія - це спадкове захворювання, шо передається за аутосомно-рецесивним типом, воно пов'язане з різко зниженою активністю ферменту фруктозо-1-фосфатальдолази. Поширеність його 1:20000 населення. При недостатній активності цього ферменту асиміляція фруктози затримується до фруктозо-1-фосфату, що накопичується у тканинах і завдає токсичного впливу на клітини.
Клініка фруктоземії нагадує галактоземію, але вона звичайно виникає, коли дитина починає одержувати соки, плоди й овочі або вживати цукор. Організм дитини не сприймає фрукти, у неї з'являється блювота, характерний розвиток гіпотрофії, гепатоспленомегалії, асциту. Вживання великої кількості фруктози може призвести до гострої гіпоглікемії, що супроводжується судомами, тремором і розвитком коматозного стану.
Діагностика фруктоземії полягає у виявленні фруктозурії (реакція Селіванова) при навантаженні фруктозою, гіпоглікемії, гіпофосфатемії, ознаках ураження печінки.
Лікування фруктоземії полягає у виключенні з раціону соків, ягід, фруктів і овочів. При своєчасному виключенні фруктози дитина розвивається нормально і прояви захворювання набувають зворотного розвитку.
Спадкові хвороби обміну ліпідів
Хвороба Німанна - Піка
Захворювання зумовлене спадковим порушенням обміну ліпідів (сфінгофосфоліпідів). Відбувається нагромадження сфінгомієліну в печінці, головному мозку, селезінці, наднирниках, нирках, лімфатичних вузлах, шкірі і мононуклеарних клітинах крові. Захворювання з аутосомно-рецесивним типом успадкування. Частота ураження хлопчиків і дівчаток однакова. Патогенез його пов'язаний з недостатністю у тканинах сфінгомієлінази - кислої лізосомної гідролази, що здійснює гідролітичне розщеплення сфінгомієліну.
Клінічна картина проявляється в грудному віці, переважно в першому півріччі життя. Початковими симптомами є відмова дитини від їжі і періодична блювота. Потім настає різке зниження маси з розвитком гіпотрофії, відзначається затримка психофізичного розвитку. Поступово збільшуються розміри печінки і селезінки, при пальпації вони щільні, з гладенькою поверхнею, безболісні; пізніше розвивається асцит. Шкірні покриви мають восковий відтінок з ділянками посиленої пігментації. Відзначається ураження нервової системи. Надалі розвивається гіпотонія м'язів, виражене різке відставання дитини у психічному розвитку, ідіотія, глухота, у багатьох хворих настає атрофія зорового нерва. Захворювання може перебігати з переважним ураженням нервової системи, печінки, селезінки.
Специфічне лікування не розроблене.
Прогноз несприятливий. Захворювання швидко призводить до виснаження і летального результату. Виживання пізніше п'ятирічного віку вкрай рідкісне.
Можлива пренатальна діагностика за допомогою дослідження клітин амніотичної рідини.
Хвороба Тея - Сакса 
Хвороба Тея - Сакса (амавротична ідіотія) належить до групи внутрішньоклітинних ліпідозів. Це захворювання з аутосомно-рецесивним типом успадкування. Відзначається збільшення в мозку гліколіпіду - гангліозиду, а також підвищення рівня гангліозидів у печінці, селезінці, що свідчить про генералізоване порушення обміну гангліозидів. Гістологічно проявляється картина генералізованого розпаду гангліозних клітин нервової системи. Хвороба починається у віці 4-6 місяців. Часто це захворювання носить сімейний характер. У хворих рано виявляється зниження зору. Дитина не може фіксувати погляд, не стежить за іграшками. Досить рано на очному дні виявляється симптом "вишневої кісточки" - вишнево-червона цятка в макулярній ділянці, оточена сірувато-білим кільцем. Згодом розвиваються атрофія зорових нервів і повна сліпота. Зникають орієнтувальні і захисні реакції. Порушення призводять до повної нерухомості. При хворобі Тея - Сакса спостерігається симптом підвищеної реакції на звукові подразники - діти різко здригаються від звичайного звуку, можуть відзначатися судоми. Смерть настає в середньому через 1-2 роки після початку захворювання.
Специфічне лікування амавротичної ідіотії не розроблено.
Можливе встановлення гетерозиготного носія мутантного гена у батьків хворих. У випадку вагітності жінки, гетерозиготної за геном амавротичної ідіотії Тея - Сакса, доцільне дослідження гексоамінідази-А в амніотичній рідині, отриманій на 18-20-й тиждень вагітності. При значному зниженні гексоамінідази-А показане штучне переривання вагітності.
Спадкові хвороби нуклеїнових кислот 
До їх складу входить декілька добре вивчених хвороб. Особливості цих дефектів можна спостерігати на прикладі синдрому Леша-Наяна. Синдром зустрічається рідко (1:300000 новонароджених) і успадковується за Х-зчепленим рецесивним типом. Хвороба розвивається у грудному віці, проявляється м'язовим гіпертонусом, підвищеною рефлекторною збудливістю, олігофренією, імпульсивною схильністю дитини до самопошкоджень. Виділяють також атипову форму дорослих, що проявляється симптомами подагри.
Первинний дефект: це нестача ферменту гіпоксантин-фосфорибозилтрансферази (ГФРТ), необхідного для синтезу ДНК. Він каталізує перетворення вільних пуринових основ - гуаніну і гіпоксантину - до нуклеотидів. При нестачі цього ферменту кінцевим продуктом розпаду основ є сечова кислота. Високий вміст її солей призводить до формування уратів і розвитку нирковокам'яної хвороби.
Фермент ГФРТ знаходиться в усіх соматичних клітинах. Тому можлива точна діагностика шляхом визначення його активності в клітинах. На практиці для цього використовують культивовані фібробласти шкіри, а при пренатальній діагностиці - амніотичні клітини. Виявлення активності ферменту в культивованих клітинах дозволяє, шляхом сумісного культивування клітин від різних хворих, диференціювати генетично різні форми у випадку метаболічного кооперування (часткового поновлення активності ГФРТ у клітинах хворих).
Спадкові хвороби обміну мінеральних речовин.
Хвороба Вільсона - Коновалова 
Спадкове захворювання, що характеризується поєднанням цирозу печінки з дистрофічним процессом у головному мозку. Успадковується за аутосомно-рецесивним типом.
Для прояву захворювання мають значення екзогенні впливи, що вражають печінку (інтоксикації та інфекції). Основну роль у патогенезі гепатоцеребральної дистрофії відіграють генетично зумовлені порушення обміну білків і міді. Порушення синтезу білків веде до гіпераміноацидурії і гіпопротеїнемії, страждає й обмін нуклеотидів. Особливо велике зачення має зменшення вмісту церулоплазміну – білка, який містить мідь і володіє ферментативними властивостями оксидази. В результаті мідь виявляється слабко зв'язаною з альбуміном і амінокислотами крові, легко відщеплюється від них, у великій кількості виділяється із сечею і відкладається у тканинах, головним чином у печінці, головному мозку і рогівці. Надлишок вільної міді пригнічує активність окисних і деяких інших ферментів, що призводить до загибелі клітин. Ураження печінки з розладом її тканини і зниженням бар’єрної функції веде до аутоінтоксикації продуктами гепаголізу і чужорідними продуктами, що надходять з кишківника. Діагноз ставлять на підставі даних анамнезу про спадковий характер захворювання, наявності рогівкового кільця, вказівок на патологію печінки (діагностична пункція печінки виявляє цироз і великий зміст міді), явищ геморагічного діатезу й особливо гіперкупрурії (виділення за добу більше 200 мкг міді) і гіпераміноацидурії (більше 350 мкг за добу).
У лікуванні ефект дають тіолові препарати, що зв'язують мідь і виводять її з організму.
Хвороби обміну вітамінів
Кальциферол - стероїдний вітамін (вітамін D) регулює вміст зв'язуваного з кальцієм білка у клітинах кишкового епітелію.
Вітамін В6 служить коферментом майже для 50 різних ферментів. Захворювання, що виникають при порушенні обміну вітамінів: вітамін D-резистентний гіпофосфатемічний рахіт (прояви - рахіт, низький зріст, зубні абсцеси); мегалобластична анемія, залежна від фолієвої кислоти (прояви - анемія, атаксія, недоумство, судоми).
Хвороби обміну гормонів
Стероїдні гормони кори наднирників (гідрокортизон, кортикостерон, альдостерон) індукують утворення глутамінсинтетази в сітківці ока, підвищують вміст РНК, антигемофільного глобуліну А.
Кортизон підвищує у ссавців синтез РНК і утворення різних ферментів (тирозинтрансамінази, піру- ваткарбоксилази та ін.)
Тестостерон посилює синтез РНК спеціальних генів у клітинах передміхурової залози.
Естрогени індукують утворення гексокінази і фосфофруктокінази в матці.
Спадкові хвороби, що виникають при порушенні обміну гормонів: домінантний нецукровий діабет, зумовлений відсутністю антидіуретичного гормону; сімейний зоб, тиреоїдини зоб Хашамото, первинна мікседема, тиреотоксикоз - захворювання, зумовлені порушенням функції щитоподібної залози; адреногенітальний синдром (гіперпродукція андрогенів, відсутність гідрокортизону), хвороба Аддисона (нестача гормонів наднирників); синдром тестикулярної фемінізації (знижена чутливість периферичних тканин до андрогенів); цукровий діабет та ін.
62. Генні хвороби внаслідок первинної плейотропії.
Плейотропним називають ген, який зумовлює прояв різних ефектів, що не можуть бути однозначно викликані первинною дією. Так, ген синдрому Барде - Бідля призводить до полідактилії, ожиріння, недоумства і пігментної дегенерації сітківки. Хворобу Фанконі викликає ген панмієлопатії: вади розвитку або відсутність великих пальців рук, променевої кістки, вади розвитку нирок, карликовий зріст, тромбоцитопенія, недокрів'я.
Основу плейотропії складають не множинні незалежні первинні ефекти гена, а первинний, єдиний дефект хімічної природи, який характеризується різноманітними проявами з чіткою кореляцією їх частот у популяції.
Доведено, що більшістю аномальні гени плейотропні. Їх первинні генні продукти виконують важливу роль у розвитку порушень різних органів і функцій при відповідних захворюваннях.
Діагностичне значення плейотропії полягає в тому, що прояв одного із симптомів генної хвороби вказує на високу ймовірність прихованих патологічних зрушень. Так, коричневі пігментні плями навколо рота і на слизовій оболонці губ при синдромі Пейтца-Егерса дозволяють стверджувати, що кишкова кровотеча зумовлена поліпами, які зрідка зазнають злоякісного переродження. І навпаки, множинні остеоми, дермоїдні кісти і ліпоми вказують на поліпоз при синдромі Гарднера, який часто перероджується в рак.
Отже, в основі природи генних хвороб зумовлених первинною плейотропією, знаходяться патогенетична і біохімічна концепції.
63. Генетична гетерогенність спадкових хвороб. Генокопії.
Це означає, що клінічна форма спадкового захворювання може бути зумовлена мутаціями в різних локусах або різними мутаціями в одному локусі (множинні алелі). При цьому має місце клінічна схожість фенотипу.
Генетична гетерогенність поширюється на всі білки організму - виникає спадкове порушення синтезу різних білків або різних варіантів одного і того ж білка. Генетична гетерогенність може бути зумовлена мутаціями в різних локусах (міжлокусна гетерогенність). Наприклад, синдром Влерса-Данло (11 форм), глікогенози (понад 10 форм), нейрофіброматоз (близько 6 форм).
Джерелом генетичної гетерогенності виступають мутації в одному локусі (внутрішньолокусна гетерогенність). При цьому різні мутантні алелі проявляються фенотипно неоднаково. Наприклад, різні β-таласемії, мукополісахаридози та ін.
Встановлення ступеня генетичної гетерогенності спадкових хвороб проводять на різних етапах вивчення: клінічному, визначення типу успадкування і локалізації гена, встановлення типу біохімічного дефекту, молекулярної основи мутації на рівні ДНК. Комплексним застосуванням зазначених спрямувань вивчено декілька форм нервово-м'язових дистрофій, спадкових форм карликовості, гемоглобінопатій, глікогенозів.
Генокопія - виникнення в організмі подібних фенотипових ознак під впливом генів, розташованих у різних ділянках хромосом.
64. Хвороби зі спадковою схильністю. Поняття про мультифакторіальні хвороби.
Ряд захворювань і ознак зумовлені багатьма генами, тому їх позначають терміном полігенні. На їх розвиток великий вплив мають фактори зовнішнього середовища, тому їх називають мультифакторіальними.
Мультифакторіальні (полігенні) захворювання - це захворювання зі спадковою схильністю, у генезі яких поєднуються взаємодія спадкових і зовнішніх факторів.
Мультифакторіальні захворювання - це такі патологічні стани, для прояву яких необхідні дві умови:
1. Наявність спадкової схильності.
2. Несприятливі впливи зовнішнього середовища.
Мультифакторіальні захворювання посідають одне з провідних місць серед хронічних неінфекційних хвороб людини. Вони відрізняються клінічним поліморфізмом. Складна взаємодія генетичних і зовнішньосередовищних факторів призводить до формування клінічної сталості мультифакторіальних захворювань в окремих родинах і популяції в цілому.
До мультифакторіальних захворювань належать: цукровий діабет, гіпертонічна хвороба, виразкова хвороба шлунка, атеросклероз, ішемічна хвороба серця, бронхіальна астма, шизофренія, епілепсія та ін.
Необхідно враховувати, що об'єктом спостереження лікаря будь-якої спеціальності повинен стати не тільки хворий, але й члени його родини. Лікар "загальної практики" і особливо сімейний лікар повинен уміти на підставі методів клініко-генетичного обстеження хворого і його родичів виявляти групи підвищеного ризику, в яких, у першу чергу, потрібно застосовувати відповідні профілактичні заходи.
Мультифакторіальні хвороби чи хвороби зі спадковою схильністю складають у даний час 92 % від загальної патології людини.
Механізм розвитку мультифакторіального захворювання - патологічний фенотип - виявляється тоді, коли сумарна дія генетичних і середовищних факторів досягає чи перевищує деяке граничне значення схильності.
Мультифакторіальні хвороби при всій їх розмаїтості характеризують деякі загальні риси:
1. Висока частота в популяції.
2. Існування клінічних форм, які утворюють неперервний ряд, від прихованих субклінічних до різко виражених проявів.
3. Більш ранній початок і деяке посилення клінічних проявів у наступних поколіннях.
4. Значні статеві і вікові розходження в популяційній частоті нозологічних форм.
5. Відносно низький рівень за маніфестними проявами хвороби у монозиготних близнюків (60 % і нижче) та істотно перевищуючий відповідний рівень у дизиготних близнюків.
6. Невідповідність закономірностей успадкування простим менделівським моделям. З огляду на різноманітні механізми, що впливають на розвиток і перебіг хвороби, не вдається простежити чітких закономірностей передачі захворювання з покоління до покоління. Аналіз родоводів при мультифакторіальних хворобах грунтується не на законах Менделя, а на емпірично отриманих даних.
7. Залежність ступеня ризику для родичів хворого від частоти хвороби в популяції (вона тим вища, чим рідше зустрічається дане захворювання); ризик зростає з народженням кожного наступного хворого, крім того, він підвищується в міру збільшення ступеня тяжкості хвороби пробанда.
8. Подібність клінічних та інших проявів хвороби в найближчих родичів пробанда, що віддзеркалює коефіцієнт спадковості (для полігенних хворої він перевищує 50-60 %).
Мультифакторіальним захворюванням властиві певні закономірності успадкування. Так, ризик виникнення захворювання і вираженість клінічної картини залежать від:
1. Кількості уражених родичів і ступеня їх споріднення з пробандом.
2. Віку, в якому відбувається прояв захворювання в родині.
3. Клінічної його тяжкості.
4. Кількості осіб менш ураженої статі.
5. Частоти повторюваності даної патології в популяції.
Отже, при мультифакторіальних захворюваннях має місце зростання відповідних патологічних станів серед близьких родичів пробанда, нерідко з різною частотою ураження особин чоловічої чи жіночої статі. Чим вищий генетичний ризик (ступінь генетичного обтяження), тим менша інтенсивність зов- нішньосередовищних впливів необхідна для прояву "граничного ефекту", тобто розвитку хвороби.
Група ризику при мультифакторіальних захворюваннях.
До даної групи відносять осіб з урахуванням величини спадкового обтяження, яка залежить від тяжкості захворювання, ступеня спорідненості з хворим і числа хворих у родині. Виявлення груп ризику за допомогою клініко-генеалогічного методу дозволяє ефективно провести ранні лікувально-профілактичні заходи для осіб, схильних до різних захворювань.
Так, за наявності гіпертонічної хвороби в одного з батьків необхідно контролювати артеріальний тиск у дитини. У цих родинах потрібно якомога раніше пропагувати здоровий спосіб життя, а членам цих родин треба постійно займатися спортом, дотримуватися режиму праці і відпочинку, обмежувати споживання кухонної солі. Якщо такі звички розвиваються з дитинства, то вони можуть мати профілактичний ефект. Сімейний лікар повинен мати тісний контакт із родиною хворого. При першій фіксації підвищення артеріального тиску особу з групи ризику треба взяти на диспансерний облік. Особлива увага повинна приділятися родинам, члени яких схильні до таких хвороб, як цукровий діабет, виразкова хвороба, епілепсія, шизофренія.
Так, у випадку, якщо один з батьків хворий, то ризик народження дитини з цукровим діабетом дорівнює 10 %. Отже, існує реальна небезпека розвитку даного захворювання. Членів таких родин необхідно поставити на диспансерний облік, періодично проводити профілактичні огляди із застосуванням додаткових методів.

65. Медико-генетичні аспекти сім’ї. 66. Медико-генетичне консультування.
Медико-генетичне консультування - спеціалізована медична допомога - найбільш розповсюджена форма профілактики спадкових хвороб.
Генетичне консультування - складається з інформування людини про ризик розвитку спадкового захворювання, передачі його нащадкам, про діагностичні та терапевтичні дії.
Досвід роботи медико-генетичних консультацій показує, що велике число звернень пов'язане з питанням прогнозу нащадків, з оцінкою генетичного ризику. Генетичний ризик, що не перевищує 5 %, розцінюється як низький, до 20 % - як підвищений і понад 20 % - як високий.
Консультування з приводу прогнозу нащадків можна розділити на дві великі групи: проспективне і ретроспективне. Проспективне консультування - це найбільш ефективний вид профілактики спадкових хвороб, коли ризик народження хворої дитини визначається ще до настання вагітності чи на ранніх іі етапах. У цьому випадку подружжя, направлене на консультацію, не має хворої дитини, але існує певний ризик її народження, що ґрунтується на даних генеалогічного дослідження, анамнезу чи перебігу даної вагітності. Ретроспективне консультування - це консультування щодо здоров'я майбутніх дітей після народження в родині хворої дитини.
 
Завдання медико-генетичного консультування:
1. Встановлення точного діагнозу природженого чи спадкового захворювання.
2. Визначення типу успадкування захворювання в даній родині.
3. Розрахунок величини ризику повторення захворювання в родині.
4. Пояснення змісту медико-генетичного прогнозу тим людям, що звернулися за консультацією.
5. Диспансерне спостереження і виявлення групи підвищеного ризику серед родичів індивіда зі спадковою хворобою.
6. Пропаганда медико-генетичних знань серед лікарів і населення.
 
Показання для медико-генетичного консультування:
1. Народження дитини з природженими вадами розвитку.
2. Встановлена чи підозрювана спадкова хвороба в родині.
3. Затримка фізичного розвитку чи розумова відсталість у дитини.
4. Повторні спонтанні аборти, викидні, мертвонародження.
5. Близькоспоріднені шлюби.
6. Вік матері старше 35 років.
7. Несприятливі впливи факторів зовнішнього середовища в ранній термін вагітності (інфекційні захворювання, особливо вірусної етіології; масивна лікарська терапія; рентген-діагностичні процедури; виробничі шкідливості).
8. Несприятливий перебіг вагітності.
 
Етапи медико-генетичного консультування.
Консультування повинне складатися з декількох етапів для того, щоб лікар-генетик міг дати обґрунтовану рекомендацію і підготувати людей до правильного сприйняття поради. При цьому перед лікарем виникають не тільки генетичні, але й морально-етичні питання.
Медико-генетична консультація складається з чотирьох етапів: діагноз, прогноз, висновок, порада. При цьому необхідне відверте і доброзичливе спілкування лікаря-генетика з родиною хворого.
Перший етап консультування починається з уточнення діагнозу хвороби. Це вимагає близького контакту між генетиком і лікарем-фахівцем у галузі тієї патології, що є предметом консультування (акушер, педіатр, невропатолог та ін.) Початковим моментом діагностики є клінічний діагноз. У медико-генетичних консультаціях діагноз уточнюють за допомогою генетичного аналізу (що і відрізняє лікаря-генетика від інших фахівців), широко використовують генеалогічний і цитогенетичний методи, а також специфічні методи біохімічної генетики, які спеціально розроблені для діагностики спадкових хвороб і не часто застосовуються у клінічній практиці.
На другому етапі консультування завдання лікаря-генетика полягає у визначенні ризику народження хворої дитини. Початковим моментом є родовід обстежуваної родини. Генетичний ризик виражає імовірність появи певної аномалії в обстежуваного чи його нащадків. Він визначається двома способами: або шляхом теоретичних розрахунків, які ґрунтуються на генетичних закономірностях, або за допомогою емпіричних даних.
На третьому етапі консультування лікар-генетик повинен дійти висновку про ризик виникнення хвороби в дітей обстежуваних і дати їм відповідні рекомендації. Складаючи висновок, лікар враховує тягар сімейної патології, величину ризику народження хворої дитини і морально-етичний бік питання.
Заключний етап консультування - порада лікаря-генетика - вимагає найбільш уважного ставлення. Як відзначають деякі автори, багато обстежуваних не готові до сприйняття генетичної інформації. Всі особи, що звертаються в консультацію, хочуть мати дитину і чекають від консультантів позитивної відповіді. Нерідко їх запити нереальні, оскільки вони не знають про можливості консультанта-генетика й очікують від нього практичної допомоги. Консультант-генетик завжди повинен враховувати мотиви, якими можуть керуватися люди (емоційний, соціально-економічний та ін.), оцінювати інтелектуальний і освітній рівень людини (пробанда), психологічний клімат у родині. Тільки за цієї умови він може дійсно допомогти подружжю в аналізі ситуації. Родина самостійно приймає кінцеве рішення.
У кожному конкретному випадку за наявності більше одного фактора ризику всі бали додаються. Грунтуючись на бальній оцінці обтяжуючих факторів, є реальна можливість вирахувати ступінь ризику народження дитини з вадами розвитку. 
На сьогодні тільки незначне число родин (не більше 10 %), яким потрібна порада лікаря-генетика, звертається за такою спеціалізованою допомогою. При цьому більше 50 % направлених на консультацію осіб мають неправильні показання для її проведення. Ця невідповідність між величиною потенційного консультування і звертанням за ним пов'язана з двома обставинами: 1) недостатнім рівнем медико-генетичних знань у лікарів і населення; 2) недостатнім розумінням організаторами охорони здоров'я значення медико-генетичного консультування як методу профілактики спадкових хвороб.
Медико-генетичне консультування повинно стати складовою комплексу заходів, спрямованих на охорону здоров'я матері і дитини, на зниження пренатальної смертності, тому особливого значення варто надати пропаганді знань у галузі клінічної генетики для практичних лікарів акушерів-гінекологів, неонатологів, невропатологів, терапевтів, онкологів. Важливим профілактичним заходом виникнення різних аномалій у нащадків є широка санітарно-просвітня пропаганда як серед дорослого населення, так і серед підлітків, які стануть родоначальниками нових, фізично і розумово здорових поколінь.
67. Пренатальна діагностика спадкової патології. Дивитися питання 34
68. Скринінг-програми новонароджених для виявлення спадкових порушень обміну речовин.
Масове дослідження немовлят на спадкові хвороби обміну (СХО), поряд із пренатальною діагностикою і медико-генетичним консультуванням, є основою профілактики спадкових хвороб у популяціях. За визначенням ВООЗ - "скринінг" (просіювання) означає можливе виявлення не діагностованої раніше хвороби за допомогою тестів, обстежень чи інших процедур, що дають швидку відповідь. Основна мета первинної діагностики СХО полягає в тому, щоб виявити здорових і відібрати осіб для наступного уточнення діагнозу. Програми первинної біохімічної діагностики спадкових хвороб можуть бути масовими і селективними. Масове дослідження належить до числа принципових нововведень практики світової охорони здоров'я XX століття і характеризується наступним:
1. Бездобірний підхід до обстеження.
2. Профілактичний характер обстеження.
3. Масовий характер обстеження.
4. Двоетапний характер обстеження: скринінг не дає можливості встановити остаточний діагноз, а лише виявляє можливих хворих, які повинні бути обстежені повторно і у яких слід підтвердити діагноз.
Таким чином, скринінг - це обстеження контингентів з метою поділу їх на групи з високою і низькою вірогідністю захворювання.
Спадкові хвороби обміну речовин, які включаються в скринінгові програми, відбираються за наступними критеріями:
1. Захворювання, що призводять до вираженого зниження праце- і життєздатності без своєчасного виявлення і лікування.
2. Захворювання, досить поширені в популяції (частота не менше 1:50000-200000 немовлят).
3. Захворювання, що піддаються лікуванню з досягненням принципового успіху для хворого і для яких розроблені ефективні методи профілактики.
4. Захворювання, для яких розроблений адекватний просіюючий тест.
Цим критеріям в європейських популяціях точно відповідають фенілкетонурія, гіпотиреоз, менш точно - адреногенітальний синдром (природжена адренальна гіперплазія) і галактоземія.
Масовий скринінг передбачає обстеження всіх немовлят за допомогою простих діагностичних тестів. Селективний скринінг проводиться, як правило, серед спеціальних контингентів розумово відсталих, дітей з порушенням зору, слуху, мови, опорно-рухового апарату, а також із групи ризику за СХО, виявленої при масовому скринінгу. Селективні діагностичні програми передбачають перевірку біохімічних аномалій обміну (сеча, кров) у пацієнтів, у яких підозрюються генні спадкові хвороби. У селективних програмах можуть використовуватися прості якісні реакції (наприклад, тест із хлоридом заліза для виявлення фенілкетонурії чи динітрофеніл-гідразином для виявлення кетокислот) або більш точні методи, що дозволяють виявити великі групи відхилень. Наприклад, за допомогою тонкошарової хроматографії сечі і крові можна діагностувати спадкові порушення обміну амінокислот, олігосахаридів і глікозаміногліканів (мукополісахаридів). Газова хроматографія застосовується для виявлення спадкових хвороб обміну органічних кислот. За допомогою електрофорезу гемоглобінів діагностується вся група гемоглобінопатій.
Для поглибленого біохімічного аналізу - від кількісного визначення метаболіту до встановлення активності ферменту (використання нативних тканин, або культивованих клітин), наприклад, за допомогою флуорометричних методик.
Показаннями для застосування біохімічних методів діагностики в немовлят є такі симптоми, як судоми, кома, блювота, гіпотонія, жовтяниця, специфічний запах сечі і поту, ацидоз, порушена кислотно-лужна рівновага, припинення росту. У дітей біохімічні методи використовуються у всіх випадках підозри на спадкові хвороби обміну речовин (затримка фізичного і розумового розвитку, втрата надбаних функцій, специфічна для спадкової хвороби клінічна картина).
Біохімічні методи застосовуються для діагностики спадкових хвороб і гетерозиготних станів у дорослих (гепатолентикулярна дегенерація, недостатність альфа-1-антитрипсину, недостатність Г-6-ФД та ін.).
69. Перспективи генотерапії.
Генна терапія - заміна дефектних генів нормальними. Вона включає також використання генів для лікування цукрового діабету і СНІДу. Питання про можливість лікування спадкових захворювань виникло відразу ж, як тільки вчені розробили шляхи перенесення генів у визначені клітини, де вони транскрибуються і транслюються. Більшість схилялися до того, що генна терапія повинна бути створена для тих хвороб, про які більше відомо: відомий уражений ген, білок, тканини їх локалізації. Так, зокрема, сталося з тяжким імунодефіцитом, що пов'язаний з відсутністю в організмі ферменту аденозиндезамінази (АДА). Внаслідок дефіциту АДА порушується формування у дитини Т- і В-лімфоцитів і вона стає зовсім беззахисною перед бактеріями і вірусами. На фоні великих фінансових витрат отримано терапевтичний ефект у хворих дітей внаслідок введення їм гена АДА. Однак таких дітей щорічно народжується кілька десятків. На даний час велика увага надається дослідженням з генотерапії хвороб, що уражають багатьох людей: гіпертонія, високий рівень холестерину, діабет, деякі форми раку та ін.
Зважаючи на те, що генотерапія пов'язана зі зміною спадкового апарату людини, потрібні особливі вимоги при клінічному дослідженні: 1) чітке знання дефекту гена і яким чином формуються симптоми хвороби; 2) відтворення генетичної моделі у тварин; 3) відсутність альтернативної терапії, або існуюча терапія неможлива або неефективна; 4) безпека для хворого.
При розробці генотерапії також вирішуються такі питання: 1) які клітини необхідно використовувати? 2) яку частину клітин необхідно вилікувати, щоб зменшити або зупинити прогресування хвороби? 3) чи буде небезпечна зверхекспресія введеного гена? 4) чи є безпечним потрапляння реконструйованого гена в інші тканини? 5) як довго буде функціонувати змінена клітина? 6) чи будуть атаковані нові клітини імунною системою?
Спадкова генотерапія є трансгенною і змінює всі клітини організму. У людини вона не використовується. Неспадкова (соматична) генна терапія корегує тільки соматичні клітини, уражені внаслідок генетичного дефекту. Неспадкова генотерапія може допомогти індивідууму, але вона не покращить стан майбутніх поколінь, тому що мутантний ген не змінений у гаметах.
На жаль, про більшість спадкових хвороб поки мало що відомо. У тих випадках, коли відомо, які тканини уражені, введення нормального гена в них ускладнено. Незважаючи на це, медична генетика досягла значних успіхів у лікуванні окремих захворювань. При цьому використовуються два підходи. Перший із них передбачає виділення клітин із тіла пацієнта для введення в них необхідного гена (генна терапія ex vivo), після чого вони повертаються в організм хворого. Як вектор використовують ретровіруси, що містять генетичну інформацію у вигляді РНК. Ретровірус забезпечується рекомбінантною РНК (РНК вірусу + РНК копія гена людини). Після надходження рекомбінантної РНК у клітину людини, наприклад, у стовбурову клітину червоного кісткового мозку, відбувається зворотна транскрипція і рекомбінантна ДНК, що несе нормальний ген, попадає в хромосому людини.
Так було проведено лікування зазначеного вище тяжкого імунодефіциту, внаслідок відсутності АДА, у декількох дітей. Паралельно вони отримали виділення у корів ферменту АДА як лікувальний препарат.
Використовуючи як вектор аденовірус (AVV), вчені розробили метод генної терапії серпоподібно-клітинної анемії. За природних умов AW уражає тільки ті клітини червоного кісткового мозку, які є попередниками еритроцитів. Функціональний ген B-глобіну ввели в AVV, а вірус переніс його в незрілі еритроцити. Останні наповнюються нормальним гемоглобіном і спрямовуються у кровотік.
Інший підхід у генотерапії передбачає використання вірусів, вирощених у лабораторії клітин і навіть штучних носіїв для введення генів безпосередньо в організм хворого. Наприклад, позбавлений хвороботворних властивостей аденовірус міститься у флаконі з аерозолем. При вдиханні хворим аерозольної суспензії вірус проникає в клітини легень і приносить до них функціональний ген муковісцидозу.
Якщо клітини стійкі до генетичних маніпуляцій, вчені впливають на клітини, що знаходяться поруч. Останні мають вплив на дефектні за визначеним геном клітини. Так, апробується генна терапія мишей, в яких ушкоджена та ж ділянка мозку, що й у хворих з хворобою Альцгеймера. У фібробласти проникає ген фактора росту нервів. Ці клітини імплантуються у розріз мозку і секретують фактор росту, що необхідний нейронам. Нейрони починають рости і продукувати відповідні нейромедіатори. Передбачається, що схожий тип генної терапії може бути використаний для лікування хвороби Гентінгтона, хвороби Паркінсона, депресії та ін.
Певні успіхи досягнуті при використанні генної терапії в лікуванні злоякісних новоутворень. Виділяється пухлинна клітина, в яку вводяться гени, що кодують такі протиракові речовини імунної системи, як інтерферони, інтерлейкіни. Введені заново у пухлину, клітини починають продукувати ці речовини, вбивають і себе і навколишні злоякісні клітини.

70. Генетичне обтяження в популяціях.
Генетичним обтяженням називають наявність у популяції у складі гетерозиготних генотипів шкідливих алелів (летальних, напівлетальних, сублетальних), які при переході в гомозиготний стан викликають загибель особин або зниження їх плодючості. Це величина, на яку зменшується пристосованість реальної популяції у порівнянні з пристосованістю ідеальної популяції з "кращих" генотипів, можливих при даному генофонді. Розрізняють декілька типів генетичного обтяження: мутаційне, сегрегаційне і субституційне. Вони корелюють з різними формами добору. Мутаційне генетичне обтяження - результат мутаційного процесу, який створює шкідливі мутації. При переході у гомозиготний стан рецесивні мутації вищеплюються у вигляді нежиттєздатних особин, особин з каліцтвами, які елімінуються стабілізуючим добором. Сегрегаційне обтяження виникає у випадку селективної переваги гетерозигот. У кожному поколінні відбувається поява менш пристосованих гомозигот, чисельність яких корелює врівноважуючий добір. Субституційне генетичне обтяження породжується спрямованим добором, який зумовлює заміщення старого алеля новим алелем з більшою адаптивною цінністю, а це веде до загибелі носіїв старого алеля. Будь-яка форма генетичного обтяження - це та "ціна", яку вимушена сплачувати популяція за право еволюціонувати, за добір, який зумовлює генетичну загибель особин. Під генетичною загибеллю розуміють неможливість розмноження організмів через їх вибіркову смертність або інші причини. Популяція мала б більшу чисельність, якби їй не довелося нести генетичне обтяження.
ПАРАЗИТОЛОГІЯ
1. Явище паразитизму, його поширення в природі. Паразитарна система та її складові. Пояснити на конкретних прикладах.
Паразитизм широко розповсюджений у природі (бактерії, віруси, гриби, багато безхребетних). Особливо багато видів паразитів серед типів найпростіших, плоских і круглих червів.
Паразитологія - наука про біологію та екологію паразитів, їх взаємини з хазяями і навколишнім середовищем, викликані хвороби і заходи боротьби з ними в людини, тварин і рослин. Вона вивчає морфологію, фізіологію і функціональні пристосування у процесі формування паразитизму як явища, причини й механізми розвитку багатьох хвороб людини, свійських і диких тварин та рослин.
Медична паразитологія розробляє питання біології і екології паразитів людини, викликаних ними хвороб, методи їх діагностики, лікування і профілактики.
Медичну паразитологію поділяють на три розділи:
1) медична протозоологія - вивчає паразитів людини, які належать до підцарства одноклітинних і викликають протозойні захворювання;
2) медична гельмінтологія - вивчає паразитів людини, які належать до типів плоских і круглих червів і викликають гельмінтози;
3) медична арахноентомологія - вивчає тварин з типу членистоногих, які є переносниками, природними резервуарами чи збудниками хвороб людини.
Елементарна паразитарна система включає два компоненти: організм-паразит і організм-хазяїн. Для паразита організм хазяїна виконує такі функції:
• місце проживання;
• джерело живлення;
• "захищає" паразита;
• створює умови для розмноження;
• регулює зв'язок між паразитом і середовищем проживання хазяїна.
Організм хазяїна для паразита є середовищем першого порядку, а середовище існування хазяїна - середовищем другого порядку. Ставлення до паразитизму як біологічного явища не повинно бути лише негативним, адже відносини в системі "паразит - хазяїн" грунтуються на певних екологічних закономірностях. Так, паразити беруть участь у регуляції чисельності в популяціях хазяїна, інакше вона зросте. Це, у свою чергу, призведе до виснаження харчових ресурсів, порушення екологічної рівноваги і може нанести збитків самому паразитові.
Різні паразити можуть відігравати також і роль хазяїнів для більш дрібних паразитів. Йдеться про явище "надпаразитизму", або " гіперпаразитизму". Наприклад, у зовнішньому шарі сисунів можуть паразитувати найпростіші.
Система "паразит - хазяїн" є антагоністичною, вона приносить користь лише одному з її учасників - паразитові.
Хвороби людини, зумовлені патогенними найпростішими, гельмінтами або членистоногими, називаються інвазійними, на відміну від інфекційних хвороб, які викликають патогенні мікроби, спірохети, віруси та ін.
Людина, інвазована паразитами, може стати джерелом зараження не тільки оточуючих, але й самої себе. Таке явище отримало назву аутоінвазії. Повторне зараження людини паразитом, яким вона раніше інвазувалася і перехворіла, називається реінвазією.
Джерелом інвазії можуть бути носії паразитів - хворі тварини, людина. Наприклад, людина, хвора на аскаридоз, трихоцефальоз, дифілоботріоз або інший гельмінтоз, постійно виділяє в навколишнє середовище яйця. Люди, які перенесли амебіаз, лямбліоз, можуть виділяти назовні цисти дизентерійної амеби, лямблій і сприяти зараженню оточуючих.
Згідно з уніфікованою номенклатурою інвазійних хвороб, які позначаються за зоологічною назвою збудника, до родової назви паразита додається закінчення "аз" або "оз" (амеба - амебіаз, лейшманія - лейшманіоз, трихомонада - трихомоноз тощо).
Знання паразитів людини, їх біології та екології, вивчення шляхів передачі інвазії, впливу паразитів на людину, а також чутливості паразитів до різних чинників - все це необхідно для розробки заходів боротьби з паразитарними хворобами.

2. Паразити: визначення, класифікація— облігатні та факультативні, постійні та тимчасові, екто- та ендопаразити, моноксенні та гетероксенні. Специфічні та неспецифічні. Пояснити на конкретних прикладах.
Паразити - це такі організми, які використовують організми іншого виду (хазяїна) як джерело харчування і середовище існування, завдаючи їм шкоди; при цьому паразит не вбиває свого хазяїна одразу, на відміну від того, як це робить хижак зі своєю жертвою.
Не завжди паразитизм є єдиною формою існування організму, тому його поділяють на факультативний і облігатний.
Факультативний характерний для тих організмів, які звичайно вільно живуть у природі, але, випадково потрапляють до організму іншого виду (хазяїна) і ведуть паразитичне існування (деякі круглі черви, хижі п'явки).
Облігатний - характерний для тих організмів, що не здатні вільно жити у природі. Для них паразитизм - умова існування.
Від справжніх паразитів слід відрізняти псевдо-паразитів та омеопаразитів.
Псевдопаразити - це вільноживучі організми, які в разі випадкового проникнення до іншого організму деякий час там перебувають, іноді викликають кишкові розлади (тирогліфоїдні кліщі - шкідники зерна, сиру; личинки мух). Серед них є:
• справжні, що дійсно перебувають в іншому організмі, виводяться з його фекаліями, де їх можна знайти (личинки хатньої мухи);
• несправжні (удавані), що можуть випадково потрапити у фекалії, принесені, наприклад, на аналіз (мухи можуть відкласти на них яйця, а з них швидко вилуплюються личинки).
Омеопаразити - це подібні до паразитів утвори (згортки слизу з кишківника), які можуть нагадувати, наприклад, аскариду.
Буває, що паразити випадково потрапляють не до свого звичайного хазяїна, а до іншого, і продовжують в ньому жити; таких паразитів звуть ксенопаразитами, тобто чужопаразитами. Наприклад, аскариди деяких м'ясоїдних тварин можуть паразитувати й у людини.
 
Класифікація паразитів:
1. Залежно від кількості ймовірних хазяїнів:
• евриксенні - ті, що мають широке коло хазяїнів (іксодові кліщі, комарі);
• моноксенні - ті, що паразитують на хазяїні певного виду (кривоголовка, неозброєний ціп'як - у кишківнику людини; головна воша - на тілі людини);
• стеноксенні - ті, що мають певний вид хазяїна, але можуть паразитувати й на інших (коростяний кліщ людини й коня); серед них є звичайні - такі, що трапляються у певного хазяїна (собача блоха - у собаки,людська блоха - в людини), і випадкові - ті, що випадково потрапляють до невластивого їм хазяїна; наприклад, при проковтненні блохи, зараженої цистицеркоїдами, людина може стати хазяїном собачого ціп'яка - паразита собак і котів;
• гетероксенні - ті, що проходять складні цикли розвитку за рахунок декількох хазяїнів. Так, собачий кліщ проходить три стадії розвитку: личинка, німфа, імаго - і на кожній стадії має свого хазяїна.
2. Залежно від терміну паразитування:
• тимчасові - такі, що живуть поза організмом хазяїна і нападають на нього лише для живлення кров'ю (кліщі, блохи, комарі, москіти) тривалістю від півхвилини до кількох діб;
• постійні - живуть в організмі хазяїна чи на його покривах на всіх стадіях розвитку.
3. Залежно від місця локалізації:
• ектопаразити:
зовнішні - живуть на зовнішніх покривах хазяїна (воші, блохи, комарі);
шкірні - живуть у товщі шкірного покриву, а почасти і на його поверхні (коростяний свербун);
порожнинні - живуть у порожнинах, що сполучаються із зовнішнім середовищем - у зовнішньому слуховому ході, в порожнині носа (личинки вольфартової мухи).
• ендопаразити:
порожнинні - живуть у порожнинах тіла внутрішніх органів (аскарида, гострик);
тканинні - у м'язовій, нервовій тканинах (трихінела);
внутрішньоклітинні (споровики, джгутикові).
3. Морфофізіологічна адаптація паразитів. Пояснити на конкретних прикладах.
Багато ектопаразитів виникло від хижаків. Наприклад, клопи із роду Reduvins є вільноживучими хижаками, які живляться комахами, але один із видів цього роду може нападати на людину і живитися кров'ю. Тут тільки один крок до облігатного ектопаразитизму. У деяких випадках переходу до ектопаразитизму сприяв сидячий спосіб життя. Так, вусоногі рачки прикріпляються до підводних предметів, але для ряду видів рачків такими предметами стають живі організми, а один з видів навіть глибоко проникає у шкіру китів. І тут можливий перехід від синойкії до паразитизму.
На ряді прикладів вдається прослідкувати перехід від екто- до ендопаразитизму. Так, один із сисунів є ектопаразитом на зябрах пуголовків жаби, але у процесі метаморфозу переселяється в сечовий міхур, де завершує свій розвиток і перетворюється на ендопаразита. Мабуть, пухоїди - ектопаразити птахів - виникли від комах, які спочатку поселялися у гніздах і живилися нагромаджуваними там рослинними і тваринними рештками, а з часом перейшли до живлення пір'ям мешканців гнізда. Але пухоїд пелікана мігрував у його піддзьобок і живиться кров'ю.
Походження кровопаразитів у деяких із хребетних хазяїв пов'язано зі зміною місця локалізації колишніх кишкових паразитів, проникнення їх у кров'яне русло. Можливий також інший шлях. Найпростішими кровопаразитами хребетні заражаються через укуси членистоногими. Можна припустити, що в ендопаразитів первинним місцем мешкання були кишки членистоногих, із яких вони при смоктанні крові спочатку випадково потрапляли у кров'яне русло нового хазяїна, а потім уже пристосовувались і до нового хазяїна і нового способу передавання від одного хазяїна до іншого.
Перехід до паразитизму супроводжується появою пристосувань до умов існування. Серед них - різноманітні органи фіксації паразитів: присоски, гачки, присмоктувальні щілини гельмінтів, чіпкі кінцівки членистоногих, ротовий апарат кліщів тощо.
В організмі хазяїна постійний паразит забезпечений їжею. Зв'язок із зовнішнім середовищем, особливо ендопаразитів, опосередкований через організм хазяїна. Внаслідок цього в будові багатьох паразитів є тенденція до спрощення. Типовим прикладом зміни організації у зв'язку з паразитичним способом життя є ракоподібне - сакуліна. Ця тварина, яка паразитує на інших ракоподібних, втратила почленованість тіла, органи чуття, травну систему. Вона складається із безформного мішка, який наповнений статевими залозами і яйцями. Про належність сакуліни до класу ракоподібних стало відомо тільки завдяки вивченню її зародкового розвитку.
Нерідко спрощення організації супроводжується зменшенням розмірів паразита, що сприяє проникненню його до хазяїна. Можна припустити, що у вірусів надзвичайно малі розміри і спрощення організації (аж до втрати клітинної будови) пояснюються пристосуванням до внутрішньоклітинного паразитування. У багатьох паразитів спрощення супроводжується втратою органів чуття, а в деяких, які живуть у кишках або крові, відсутня травна система. Навпаки, у тимчасових ектопаразитів у кишках є пристосування до можливого більшого наповнення. У цьому одна з причин того, що в кишках п'явок і кліщів є бічні вирости.
У паразитів добре розвинені органи прикріплення: присоски у сисунів; присоски, гачки, ботрії у стьожкових червів; чіпкі кінцівки у ряду паразитичних членистоногих тощо. Ендопаразити живуть у безкисневому середовищі, тому в них з'явилися спеціальні пристосування для процесу життєдіяльності в цих умовах. У гельмінтів - мешканців кишок - клітини на поверхні тіла виділяють речовини, які перешкоджають перетравленню цих паразитів ферментами травних соків хазяїна.
Характерними рисами паразитів є добрий розвиток органів розмноження і величезна плодючість, що викликано двома причинами. По-перше, багате харчування забезпечує можливість інтенсивного розмноження. По-друге, в результаті природного добору виживають тільки ті паразити, які набувають здатності до інтенсивного розмноження у зв'язку з труднощами поширення, необхідністю зміни хазяїнів і загибеллю великої кількості зародків. Крім того, яйця гельмінтів і цисти найпростіших дуже стійкі до несприятливих умов абіотичного середовища.
У результаті імунної відповіді хазяїна на паразитів, які у ньому поселилися, нерідко в останніх знижується інтенсивність росту та продуктивність статевих клітин.
На систему "паразит - хазяїн" впливають фактори зовнішнього середовища. Встановлено, що несприятливі чинники абіотичного, біотичного і соціального середовища можуть підсилювати патогенну дію паразитів.
4. Вплив паразитів на хазяїна. Пояснити на конкретних прикладах.
Вплив паразита на хазяїна дуже різноманітний. Перш за все паразит, знаходячись у тілі хазяїна, діє механічно. Так, міхур ехінокока тисне на органи, порушує їх функціонування. Стьожкові черви й аскариди можуть викликати кишкову непрохідність. Кишкова непрохідність може бути наслідком не тільки механічної закупорки, а й рефлекторних спазмів у відповідь на подразнення стінки кишок паразитами. Печінкові сисуни й аскариди можуть закупорювати жовчні протоки і стати причиною жовтяниці.
Паразити кишок використовують частину їжі, яка перетравлена їх хазяїном, що може зумовити виснаження хазяїна. Продукти життєдіяльності, що їх виділяють паразити, постійно завдають шкоди отруйними хімічними речовинами - токсинами. Токсини малярійних плазмодіїв викликають напади малярії. Аскариди й анкілостоми виробляють речовини, які руйнують еритроцити. Спеціальними експериментами було доказано, що екстракт із стьожкового черв'яка впливає на моторну функцію кишок. Слина кровосисних членистоногих також має токсичні властивості.
Ряд паразитів сприяє проникненню в тіло хазяїна інших хвороботворних організмів. Наприклад, волосоголовці, анкілостоми, личинки аскариди порушують цілісність стінок кишок, сприяють проникненню хвороботворних мікроорганізмів у порожнину тіла. Збудники деяких хвороб проникають в організм хазяїна через укуси кровосисних членистоногих, тобто трансмісійним шляхом.
Продукти життєдіяльності багатьох паразитів токсичні. Вони призводять до нападів гарячки (при малярії), недокрів'я (при дифілоботріозі), загального нездужання, зниження працездатності (при багатьох гельмінтозах), до затримки розвитку в дітей (при анкілостомозі). Патогенна дія паразитичних червів часто супроводжується алергічною реакцією організму, порушенням регулювальних систем хазяїна, зокрема його нейрогуморальної системи.
Дія паразитів на організм хазяїна залежить від інтенсивності інвазії.
Інтенсивність інвазії - це ступінь зараженості паразитом, яка оцінюється числом паразитів в організмі хазяїна.
Екстенсивність інвазії - характеризує поширеність паразитів і оцінюється відсотком зараженого населення.
Паразити характеризуються певною патогенністю і вірулентністю.
Патогенність - хвороботворність, здатність паразита викликати захворювання у хазяїна.
Вірулентність - властивості паразита, які визначають характер і силу його патогенності.
5. Поняття про інтенсивність та екстенсивність інвазій. Пояснити на конкретних прикладах.
Інтенсивність інвазії - це ступінь зараженості паразитом, яка оцінюється числом паразитів в організмі хазяїна. Так, легко підрахувати кількість личинок підшкірного овода у великої рогатої худоби в період клінічного перебігу інвазії. Для виявлення ступеня зараження при внутрішніх інвазійних хворобах частіше вдаються до лабораторних досліджень фекалій, сечі, крові. Проте одержані показники досить приблизні, особливо коли йдеться про високу інтенсивність інвазії (в організмі молодняка великої рогатої худоби може паразитувати до 100 тис. і навіть більше збудників гемонхозу чи кооперіозу). Підрахунок гельмінтів можна проводити при патологічному розтині тварини, що загинула. Інтенсивність інвазії буває слабкою (паразитоносійство), середньою та сильною.
Екстенсивність інвазії - характеризує поширеність паразитів і оцінюється відсотком зараженого населення. Так, на фермі із обстежених 100 свиней 12 тварин виявили ураженими аскаридами. Екстенсивність інвазії становить 12%.
6. Патогенність і вірулентність паразитів. Пояснити на конкретних прикладах
Патогенність - хвороботворність, здатність паразита викликати захворювання у хазяїна. Патогенність паразитичних організмів є суворо індивідуальною генетичною ознакою, здатною викликати хворобу. Щодо тварин патогенність зоопаразита є видовою ознакою. Одні види збудників патогенні щодо лише одного виду твари, інші — до багатьох видів тварин (токсоплазми, фасціоли).
Вірулентність - властивості паразита, які визначають характер і силу його патогенності. Для патогенних зоопаразитів є характерною певна вірулентність, яка має властивість змінюватися. Особливо чітко вона проявляється у найпростіших організмів. II можна легко знизити внаслідок впливу фізичних та біологічних факторів. Так, за допомогою холоду тимчасово вдається знизити' вірулентність у деяких видів збудників кровопаразитарних хвороб. Зниження вірулентності найпростіших організмів спостерігається також при перезараженні ними тварин з високою резистентністю. Опромінення рентгенівським промінням деяких видів найпростіших організмів зумовлює їх інактивацію, що свідчить про послаблення вірулентності за допомогою іонізуючої радіації.
7. Вплив хазяїна на паразита. Пояснити на конкретних прикладах.
Вплив хазяїна на паразита спрямований на пригнічення життєдіяльності паразита або його знищення. Виділяють три групи реакцій відповіді організму хазяїна:
• клітинну реакцію, що проявляється, наприклад, збільшенням розмірів клітин, де локалізуються паразити;
• тканинну реакцію, що полягає у створенні навколо паразита сполучнотканинної капсули, яка певною мірою ізолює паразита від тканин хазяїна;
• гуморальну реакцію, що є імунологічною і полягає у створенні в організмі хазяїна антитіл у відповідь на антигени, які виробляє паразит. Найбільш гостро вона розвивається на личинковій стадії паразита, оскільки личинки дрібні й тісно контактують із тканинами хазяїна, а їх антигени мають більшу активність.
Імунні реакції хазяїна виникають у відповідь на дію антигенів двох різних типів: ті, що входять до складу організму паразита, і ті, що виділяються в навколишнє середовище.
Антигени першого типу, крім тих, що входять до складу покривів, звільняються тільки після загибелі паразитів. Вони дуже різноманітні, але в багатьох, особливо в родинних форм, часто бувають подібними. Тому антитіла на такі антигени мають слабку специфічність. Антигени покривів різноманітні і специфічні. Зазвичай вони глікопротеїнової природи і на різних етапах життєвого циклу паразитів можуть змінюватися, тому імунітет до них виробляється з деякими труднощами. Антигени другого типу специфічні. Це компоненти слини кровосисних паразитів, ферменти, що продукуються різними залозами гельмінтів.
Найпростіші, що паразитують поза клітинами, вкриваються антитілами і в такому вигляді втрачають свою рухливість. Внаслідок цього полегшується їх захоплення макрофагами. У деяких випадках антитіла забезпечують аглютинацію (склеювання) паразитів, які після цього гинуть. Внутрішньоклітинні паразити в макрофагах - лейшманії, токсоплазма - у випадку активації макрофагів антитілами можуть в них перетравлюватися. Проти багатоклітинних паразитів такі механізми імунного захисту недійсні. До неушкоджених покривів гельмінтів антитіла не прикріплюються. Тому імунітет при гельмінтозних захворюваннях частковий і дієвий переважно проти личинок: мігруючі личинки червів за присутності антитіл уповільнюють або припиняють свій розвиток. Деякі типи лейкоцитів, зокрема еозинофіли, здатні прикріплюватися до мігруючих личинок. Поверхня тіл личинок при цьому ушкоджується лізосомальними ферментами, що полегшує контакт тканин з антитілами і часто призводить до загибелі. Гельмінти, що прикріплюються до стінки кишки, можуть зазнавати дії клітинного імунітету слизової оболонки. При цьому гельмінти викидаються перистальтикою кишківника у навколишнє середовище. При багатьох паразитарних захворюваннях між хазяїном і паразитом встановлюються компромісні відносини: хазяїн адаптується до перебування в його організмі невеликої кількості паразитів, а їх існування в організмі хазяїна створює імунітет, що перешкоджає виживанню личинок, які повторно потрапляють в організм хворого. Такий стан називають нестерильним імунітетом. Нестерильний імунітет запобігає посиленню ступеня інвазії: часто у випадку загибелі паразита виникають серйозні тканинні реакції, здатні призвести до смерті хазяїна. Прикладом таких реакцій є місцеві і загальні ускладнення після загибелі личинок філярій у лімфатичних вузлах і в очах, а також цистицерків свинячого ціп'яка в головному мозку. Доки паразити живі, такі реакції взагалі не проявляються. Тому здебільшого система "паразит-хазяїн" тривалий час залишається у рівновазі.
Різні фактори генетичної і негенетичної природи зумовлюють різну сприйнятливість організму хазяїна до паразита.
До негенетичних чинників відносять вік, характер харчування, гормональний статус, супутні захворювання тощо. Наприклад, у дітей з порушеним білковим харчуванням тяжче перебігають амебіаз, стронгілоїдоз і пневмоцистоз, а тропічна малярія, навпаки, - легше. На фоні злоякісних пухлин товстої кишки і жіночої статевої системи тяжче перебігає амебіаз і трихомоноз.
Важливе значення у сприйнятливості людини до паразитарних захворювань має її генетична конституція. Наприклад, люди з групою крові II (А) більш сприйнятливі до лямбліозу. Люди, в генотипі яких є гєн серпоподібноклітинної анемії, практично не сприйнятливі до малярії, тощо.

8. Шляхи розселення і проникнення паразитів в організм хазяїна. Пояснити на конкретних прикладах.
Шляхи проникнення паразита в організм людини:
• аліментарний, коли збудник заноситься з їжею, як, наприклад, личинки сисунів;
• водний, коли зараження відбувається при питті або випадковому заковтуванні води, в якій можуть бути паразити (наприклад, з водою проковтуються циклопи - проміжні хазяї мікрофілярій ришти);
• контактно-побутовий, зіткнення поверхні тіла з безпосереднім джерелом інвазії (зараження коростяним свербуном відбувається при потисканні рук хворої на коросту людини або користуванні її речами, на яких є кліщі);
• статевий - таким шляхом передається піхвова трихомонада;
• трансплацентарний (конгенітальний), коли паразит проникає з організму зараженої вагітної жінки в організм плода через плаценту (таким шляхом можливе зараження плода токсоплазмою, малярійним плазмодієм);
• гемотрансфузійний - при випадковому переливанні зараженої крові.
Способи зараження паразитами:
• інокулятивний, коли переносник під час живлення кров'ю хазяїна вносить збудника інвазії в ранку разом із своєю слиною (малярійний комар);
• перкутанний, коли збудник активно проникає крізь шкіру (наприклад, церкарії кров'яних сисунів або філярієподібні личинки кривоголовки);
• контамінативний, коли збудник пасивно проникає в організм хазяїна (наприклад, збудники поворотного тифу можуть потрапити в організм людини при розчавленні зараженої воші і попаданні її вмісту в ранку).
Механізми передачі паразита:
• фекально-оральний - паразит на певній стадії свого розвитку виводиться з фекаліями хазяїна назовні, а його інвазійна стадія заноситься в організм хазяїна через рот немитими руками, забрудненою їжею (наприклад, механізм зараження цистами дизентерійної амеби);
• трансмісійний - паразит передається через кровосисного переносника (наприклад, механізм передачі людині малярійного плазмодія комаром роду Anopheles).
9. Специфічність паразитів. Пояснити на конкретних прикладах.
Характерною особливістю паразитизму є відповідність певного виду паразита до конкретного хазяїна. Така відповідність називається специфічністю паразита.
Специфічність паразита може бути різною: від конкретного підвиду до форм, що зустрічаються в десятках різних видів хазяїв. Прикладом специфічних паразитів людини є малярійний плазмодій, гострик дитячий та деякі інші. Джерелом інвазії таких паразитів завжди є людина. Такі специфічні паразити людини викликають захворювання, що називаються антропонозними.
Багато інших паразитів, що зустрічаються у людини, можуть уражати також і людиноподібних мавп. Такими є, наприклад, воші, вухерерія Банкрофта та деякі інші. Джерелом інвазії здебільшого є також людина.
Багато паразитів мають меншу специфічність, частіше зустрічаються у домашніх і диких тварин, але можуть уражати також і людину. До таких паразитів відносять печінкового сисуна, стьожаків, вольфартову муху та багато інших. Джерелом зараження людини в такому випадку є, зазвичай, тварини. Захворювання, що викликаються цими паразитами, називають зоонозними.
В одного й того ж виду паразитів специфічність може різнитися на стадіях життєвого циклу. У деяких видів специфічність більш виражена на личинкових стадіях, а статевозрілі організми живуть у великих кількостях у кінцевих хазяїв. Це, наприклад, сисуни, личинки яких адаптовані до певних видів молюсків, а дорослі форми можуть паразитувати у різних видів ссавців.
Зміна специфічності паразитів до хазяїв впродовж життєвого циклу забезпечує їм широку екологічну пластичність, що дозволяє виживати в мінливих умовах і відкриває подальші еволюційні перспективи.
10. Життєві цикли паразитів. Пояснити на конкретних прикладах.
11. Остаточні, проміжні, додаткові, резервуарні, облігатні, факультативні хазяїни паразитів. Пояснити на конкретних прикладах.
Для більшості паразитів характерними є складні цикли розвитку, пов'язані зі зміною хазяїна. Залежно від своєї ролі в життєвому циклі паразита хазяїн буває:
• остаточним, або дефінітивним, де паразит досягає статевої зрілості і розмножується статевим шляхом;
• проміжним, де відбувається розвиток личинок, безстатеве чи партеногенетичне розмноження паразита;
• додатковим (якщо проміжних більше, ніж один);
• резервуарним, що не є обов'язковим, але може накопичувати личинки паразита в інвазійному стані й сприяти передаванню до остаточного хазяїна. Так, хижі риби можуть накопичувати в собі личинки стьожака широкого - плероцеркоїдів, поїдаючи іншу, заражену ними рибу, яка є проміжним хазяїном цього гельмінта. Від хижих риб може заражатися остаточний хазяїн, включаючи людину У резервуарному хазяїні ніякого розвитку паразита не відбувається;
• облігатним - без якого цикл розвитку паразита неможливий;
• факультативним - який є не обов'язковим у циклі розвитку паразита.
Джерелом інвазії називають організм, який виділяє в навколишнє середовище паразитів на різних стадіях їхнього розвитку, якими можуть заразитися інші організми.
Зміна хазяїна сприяє розмноженню, розселенню і поширенню паразитів.
Якщо передачу збудника від одного хазяїна до іншого здійснює переносник (кровосисні членистоногі - кліщі, комахи), захворювання зветься трансмісійним. Переносників поділяють на специфічних та механічних.
Деякі з переносників можуть відігравати роль природних резервуарів. Так, блоха може зберігати в своєму організмі збудника чуми від 27 діб (при температурі 37 °С) до 358 діб (при температурі 0-5 °С).
12. Специфічні і механічні переносники збудників захворювань. Пояснити на конкретних прикладах.
Специфічні переносники - це ті членистоногі, в організмі яких паразит проходить певні стадії розвитку, тому їх ще звуть біологічними (малярійний комар - специфічний переносник малярійного плазмодія).Механічні переносники - членистоногі, в організмі яких не відбувається розвитку паразита. Так, у кишківнику хатньої мухи, на її лапках, волосках можуть знаходитися збудники інфекційних захворювань, цисти найпростіших, яйця гельмінтів.
13. Аутоінвазії та реінвазії. Пояснити на конкретних прикладах.
Аутоінвазія - це повторне самозараження хазяїна паразитом, який уже паразитує в організмі. Наприклад, при ентеробіозі недотримання дітьми правил особистої гігієни може спричинити повторне самозараження гостриком. Це сприяє тривалому перебігу хвороби.
Реінвазія - це коли людина повторно заражається тим же паразитом, але після видужання.
14. Організм як середовище проживання паразитів. Пояснити на конкретних прикладах.
На відміну від інших організмів, основою зовнішнього середовища паразитів є живий організм, а не нежива природа (вода, ґрунт, повітря). Вчення про організм як середовище існування найбільш повно розроблене Є. Н. Павловським. Середовищем щодо паразита будуть як органи хазяїна, так і інші організми, які населяють хазяїна. Це середовище першого порядку. Але паразити пов'язані також з зовнішнім середовищем, яке оточує хазяїна (середовище другого порядку) і діє на паразитів опосередковано, через тіло хазяїна.
15. Паразитоценологія. Людина як основний компонент симбіозу. Пояснити на конкретних прикладах.
Сукупність усіх паразитів, які одночасно живуть в організмі людини або тварини, Є. Н. Павловськии назвав паразитоценозом. Оскільки в будь-якому організмі одночасно поряд з паразитами є й інші симбіонти, то сукупність їх разом з організмом хазяїна називають симбіоценозом (О. П. Маркевич). Компонентами симбіоценозу є віруси, рикетсії, спірохети, бактерії, гриби, найпростіші, гельмінти, членистоногі тощо. Всередині симбіоценозу між окремими компонентами й організмом хазяїна встановлюються складні взаємовідносини. Останні між хазяїном і усім комплексом симбіонтів, які складають симбіоз, забезпечують нормальне існування організму хазяїна. У нормі в тілі людини і тварин кількість мікросимбіонтів більша, ніж власних клітин. З ними пов'язаний синтез ряду білків - ферментів, вітамінів, яких не може самостійно синтезувати макроорганізм. Тільки у присутності паразитичних симбіонтів формується імунітет, утворюються імунокомпетентні клітини.
Взаємовідносини між організмом хазяїна й усім комплексом симбіоценозу є також джерелом патологічного процесу (хвороби) в організмі хазяїна. Дуже показові у цьому досліди з зараженням морських свинок культурою найпростіших - збудників амебіазу. Коли заражали свинок, які штучно позбавлялися кишкових бактерій, то хвороба не виникала, в той час як тварини з "нормальною" мікрофлорою захворювали на тяжку форму амебіазу.
Розвиток патогенних грибів у тілі людини стримується симбіотичними бактеріями-коменсалами. Існування їх може бути пригнічене при лікуванні хворого антибіотиками, чим створюються сприятливі умови для патогенних грибів, тому впровадження у медичну практику антибіотиків призвело до почастішання захворювань, які викликаються паразитичними грибами, зокрема роду Candida (кандидомікоз).
Численні факти переконують у тому, що захворювання, які викликаються паразитами, розвиваються внаслідок різноманітних відносин між макроорганізмом і комплексом усього симбіоценозу. Встановлено, що люди, які страждають на гельмінтози (тобто уражені паразитичними червами - гельмінтами), тяжче хворіють на туберкульоз, черевний тиф, деякі хвороби нервової системи і багато інших. Це обов'язково має знати і враховувати лікар і при лікуванні будь-якої хвороби - необхідно лікувати пацієнта і від супутніх хвороб, які викликаються паразитичними організмами. При цьому не слід забувати, що кожний організм разом з усім своїм симбіоценозом є частиною біоценозу (з усіма його біотичними й абіотичними факторами). Щодо людини, то окрім перерахованих чинників певну роль відіграють і соціальні умови.

16. Трансмісійні та природноосередкові захворювання. Пояснити на конкретних прикладах.
Трансмісійними називаються захворювання, збудники яких передаються переносниками (наприклад, збудник малярії - малярійний плазмодій - передається людині малярійним комаром Anopheles) . Для цілої низки трансмісійних хвороб властиве те, що джерела захворювання (вогнища, або осередки) існують у природі без участі людини. Потрапивши до них, людина може захворіти. Такі осередки звуться природними, а відповідні хвороби - природно-осередковими.
17. Природний осередок (вогнище) та його головні елементи: збудник захворювання, резервуар збудника (живитель), переносник збудника. Пояснити на конкретних прикладах.
Природний осередок — це найменша територія одного чи декількох ландшафтів, де здійснюється циркуляція збудника без заносу його ззовні необмежено довгий період. В осередку відбувається циркуляція збудника від хворих тварин (донорів збудника) через переносника до здорових (реципієнтів), які в подальшому стають донорами збудника. Переносниками являються кровососисні членистоногі, а донорами і реципієнтами можуть бути гризуни і птахи. Якщо людина попадає в природний осередок захворювання, то він стає спочатку реципієнтом, а потім і донором збудника. Природні осередки існують довгий час, але епідеміологічне значення вони набувають тоді, коли в них попадає і заражається людина.
Компонентами природного осередку обов'язково є збудник, специфічний переносник збудника і тварини-резервуари збудника (живителі). Якщо збудники циркулюють лише серед диких тварин, осередок зветься первинним. Потрапивши в такий осередок, людина зазнає нападу голодних заражених переносників і стає інвазованою. Повертаючись до свого житла, де є специфічні переносники і тварини-живителі, людина (чи свійська тварина) може дати початок так званому антропургічному осередку. Якщо заражена людина потрапляє в райони, де збудника немає, але є придатні для нього кліматичні умови, тварини-живителі, специфічні переносники, то може виникати вторинний природний осередок.
18. Види природних осередків, синантропні осередки. Антропонози й зоонози. Пояснити на конкретних прикладах.
Синантропні осередки існують у населеному пункті, де циркулюює збудник, здійснюється за рахунок синантропних тварин ( короста).
Антропоноз - існування збудника забезпечується повністю завдяки постійній передачі його від людини до людини. Тварини до збудників антропонозів нечутливі (амебіаз, лямбліоз, трихомоноз кишковий, малярія, трипаносомози, лейшманіози);
Зооноз – існування збудника відбувається серед тварин, людина заражається від тварин, але при цьому являється біологічним «тупіком». Збудники цих хвороб паразитують в організмі певних видів тварин (балантидіаз, трихінельоз).
19. Поняття про облігатно- й факультативно-трансмісійні хвороби. Пояснити на конкретних прикладах.
Трансмісійні хвороби, збудники яких передаються лише специфічними переносниками, звуться облігатно-трансмісійними (малярія). Якщо збудники передаються не лише через переносників, але й іншими шляхами, то хвороби мають назву факультативно-трансмісійних. Наприклад, збудники туляремії, можуть проникати в організм людини як через переносників (кліщі, двокрилі), так і через заражену воду чи їжу, а також при знятті шкурки з хворого гризуна.
Крім свійських тварин, птахів, існування таких осередків можуть підтримувати ще й синантропні гризуни.
Переносники у природі активні лише в теплий період року, тому природно-осередкові хвороби мають сезонний характер. Природний осередок перебуває у так званому валентному стані, тобто зберігається здатність заразитися людині або тварині.
20. Роль Є.Н.Павловського в розробці вчення про природну осередковість трансмісійних захворювань. Пояснити на конкретних прикладах.
Євгену Никаноровичу Павловському належить провідна роль у створенні екологічного напряму в медичній паразитології, який вивчав різноманітні взаємини паразитів з навколишнім середовищем. Є. Н. Павловський наголосив на особливостях середовища існування паразитів. Фактори зовнішнього середовища, у тому числі й соціального, впливають на паразита через організм хазяїна. Це означає, що можливість зараження людини залежить від умов її життя і праці, а перебіг хвороби - від лікування, харчування, догляду тощо.
 Є. Н. Павловський створив вчення про трансмісійні хвороби та їх природну осередковість. Прикладами таких хвороб є весняно-літній і тайговий енцефаліти, збудник яких - вірус. Природним резервуаром вірусу є дикі тварини - білка, заєць, їжак, бурундук, які мають певний ареал існування. Іксодові кліщі, що паразитують на цих тваринах, передають вірус від тварини до тварини. Тому збудники існують у природі довгий час незалежно від людини.
Вчення про природну осередковість трансмісійних захворювань визнано у всьому світі й прийнято Всесвітньою організацією охорони здоров'я.
Роль Павловського в розробці вчення про природні осередки.
Розробив вчення про природну осередкованість трансмісійних захворювань.
Виділив компоненти природно-осередкових захворювань.
Разробив критерії паразитизму.
Разробив основи екологічної паразитології в книзі «Організм як середовище існування», запропонував термін паразитоценоз.
21. Біологічні принципи боротьби з тринсмісійними і природноосередковими захворюваннями. Пояснити на конкретних прикладах.
Методи боротьби з природно-осередковими захворюваннями є досить складними через те, що здебільшого в циркуляцію збудника залучена велика кількість хазяїв і переносників, тому руйнування цілих біогеоценотичних комплексів, які виникли в результаті еволюції, екологічно недоцільне, шкідливе і технічно неможливе. Лише в тих випадках, коли осередки є невеликими і добре вивченими, можливе комплексне перетворення таких біогеоценозів у напрямку, який виключає циркуляцію збудника. Так, рекультивація пустельних ландшафтів і створення на їх місці садівничих господарств призводить до різкого зниження кількості гризунів і москітів, що віддзеркалюється зниженням захворюваності населення на лейшманіоз.
У більшості випадків, профілактика і боротьба з природно-осередковими захворюваннями повинна бути направлена на індивідуальний захист людини (попередження укусів кровосисних членистоногих, термічна обробка харчових продуктів тощо) відповідно до шляхів циркуляції у природі певних збудників.
22. Основи профілактики захворювань в медичній паразитології. Методи профілактики: біологічні, імунологічні, екологічні, суспільні. Пояснити на конкретних прикладах.
Численність видів збудників паразитарних хвороб, різноманітність шляхів і факторів їх передачі вимагають удосконалення нагляду за місцевими природно-кліматичними та соціально-побутовими умовами життя і діяльності людей.
Основи профілактики паразитарних захворювань передбачають визначення: поширення паразитарних хвороб серед людей і тварин; обсіменіння збудниками паразитів різних компонентів довкілля, продуктів харчування; шляхів і факторів передачі інвазії; інтенсивних і екстенсивних показників у залежності від сезону року; тривалості реального й очікуваного зараження; оцінку отриманих доз збудників; оцінку популяції населення, яка може зазнати ризику зараження.
Ідентифікація збудника паразитарних хвороб та місця існування, визначення його загрози для людини, - одна із складових розробки заходів запобігання паразитозів.
Обстеження прилеглої території - виявлення інвазійних яєць аскарид кішок, та собак у ґрунті на території дитячих дошкільних закладів - складає реальну загрозу зараження.
Основними напрямками захисту від паразитарних хвороб є паразитологічний нагляд, санітарно-гігієнічні заходи, ветеринарно-санітарний нагляд, санітарно-просвітницька робота.
Серед методів профілактики визначають:
• Біологічні - найбільш оптимальні, оскільки спрямовані на розведення природних ворогів збудників паразитарних хвороб. Наприклад, риба гамбузія знищує личинок і лялечок малярійного комара - переносника збудника малярії. Запровадження телергонів і феромонів передбачає порушення рівноваги розмноження переносників.
• Імунологічні, знаходяться на стадії розробки. Запроваджуються щеплення проти лейшманіозу, розробляється вакцина проти малярії тощо. Виявлення імунологічними методами (РІФ, ПЛР та ін.) алергійної схильності людей до тих чи інших видів паразитів спрямовано на запобігання розвитку патологічних станів.
• Екологічні - передбачають всебічне вивчення й обгрунтування антропогенного впливу на оточуючу природу: безпідставне і необгрунтоване створення водосховищ, спорудження зрошувальних систем, осушування боліт тощо порушують природну рівновагу, сприяють поширенню переносників та проміжних хазяїв. Ці методи передбачають запобігання антропогенного забруднення прісноводних водойм.
• Соціальні - спрямовані на дотримання правил особистої та громадської гігієни: санітарна очистка населених пунктів, видалення та знезаражування нечистот. Запобігання повсюдної неконтрольованої реалізації тваринницької продукції без належної експертизи, відповідних умов та ін.
Отже, моніторинг паразитарних хвороб, заходи щодо охорони навколишньго середовища і здоров'я населення мають бути покладені в основу профілактики захворювань у медичній паразитології.
23. Міграційна активність людей і паразитарні хвороби. Пояснити на конкретних прикладах.
Сучасні тенденції паразитарних захворювань характеризуються збільшенням загальної інвазованості. Так, в Україні щорічно виявляють близько 4.5 млн. паразитарних хвороб. У сучасній Росії на паразитози хворіє понад 20 млн. осіб. Хоча справжня захворюваність ними вища від реєстрованої у три рази, зокрема на ентеробіоз, опісторхоз, гіменолепідоз, дифілоботріоз та ехінококоз. Ризик для здоров'я, зумовлений як тривалим безпосереднім впливом паразита на функціональні системи організму, так і опосередковано, сприяє виникненню патологічних станів.
Чинниками, що значною мірою сприяють високому рівню поширення паразитарних хвороб, є стан зовнішнього середовища і несприятливі соціально- економічні умови. Серед причин, що призвели до зростання інтенсивності паразитозів, - погіршення санітарної очистки населених пунктів, видалення та знезаражування нечистот. Така ситуація ускладнюється скиданням знезаражених стічних вод у прісні водойми.
Останнім часом різко зросли надмірні міграційні процеси населення як в межах України, так і в далекому зарубіжжі.
У медичній паразитології особливого значення набула зміна вірулентності і патогенності цілого ряду паразитів - збудників малярії, шистосомозу, онхоцеркозу та ін. Це є причиною того, що паразитарні хвороби останнім часом мають хронічний перебіг, викликають вторинний імунодефіцит, спричиняють затримку фізичного і психічного здоров'я дітей і зниження працездатності дорослих.
Паразитарні хвороби залишаються найбільш масовими причинами захворюваності і смертності населення.
24. Видатні вчені-паразитологи. Пояснити на конкретних прикладах.
Великий внесок у розвиток медичної паразитології зроблено українськими вченими. Так, В. Я. Данилевський (1852-1939) вперше показав, що кровопаразити (трипаносоми, гемогрегарини), які паразитують в еритроцитах, поширені серед різних хребетних тварин. Його праці стали доказом того, що відкриті А. Лавераном паразити в еритроцитах людини, є збудниками малярії, а комарі - їх переносниками. Він вперше довів, що розвиток збудників малярії відбувається не лише в еритроцитах, але й в інших клітинах. Це відкриття започаткувало вивчення екзоеритроцитарного циклу розвитку збудників малярії. Було остаточно розв'язано проблему етіології малярії і досягнуто успіхів в її лікуванні й профілактиці.
Д. К. Заболотний (1866-1929) був організатором першої у світі кафедри епідеміології в Одесі, довів природну осередковість чуми. Він з'ясував, що носіями збудника чуми і джерелом зараження людини є дикі гризуни (ховрахи, байбаки-тарбагани).
Л. К. Коровицький (1890-1976) присвятив свої праці клініці й лікуванню таких паразитарних хвороб, як малярія, токсоплазмоз.
Найбільшу школу паразитологів в Україні створив О. П. Маркевич (1905-1999). Він був професором Київського державного університету ім. Т. Г. Шевченка. Займався ветеринарною паразитологією, вивчав паразитологічну ситуацію в різних природних зонах України. Він був одним із фундаторів нового спрямування - гідропаразитології, вперше заклав її теоретичні основи.
Окремі праці О. П. Маркевича присвячені вивченню гельмінтозів людини в Україні, джерелом яких є риба, боротьбі з інвазіями людини й сільськогосподарських тварин, завданням та перспективам розвитку паразитологічної науки і практики. Ним зроблено оригінальні теоретичні узагальнення щодо походження й еволюції паразитизму, походження й шляхи формування паразитофауни людини і свійських тварин.
О. П. Маркевич працював у сфері організації і планування паразитологічних досліджень в Україні. Він підготував сотні спеціалістів-зоологів та паразитологів, виховав численні наукові кадри.
З 1945 року було створене Українське товариство паразитологів. Зусиллями українських маляріологів і медичних ентомологів в Україні було ліквідовано малярію як масове захворювання. Проведено дослідження балантидіазу (В. В. Богданович), трихомонозу та інших протозойних захворювань людини (І. К. Падченко). Паразитологи провели велику роботу щодо з'ясування паразитологічної ситуації в Україні, зональних і ландшафтних особливостей фауни паразитів, переносників збудників трансмісійних хвороб, проміжних і резервуарних хазяїв. Впроваджено систему комплексних протипаразитарних заходів у тваринництві.
Організатором найбільшої у світі школи гельмінтологів був російський вчений К. І. Скрябін (1878-1972). Він відкрив і описав понад 200 нових видів гельмінтів, розробив заходи боротьби з гельмінтозами, методи їх діагностики, терапії і профілактики.
Російський вчений Є. Н. Павловський (1884-1965) розробив вчення про трансмісійні хвороби та їх природну осередковість. Під його керівництвом проводилися вагомі за своїм значенням дослідження з біології кліщів та їх ролі в передачі трансмісійних захворювань.
В. О. Догель (1882-1955) створив екологічну паразитологію, яка вивчає залежність паразитофауни від біологічних циклів і специфіки фізіології хазяїв, факторів навколишнього середовища. Ним створено найбільшу школу паразитологів.
25. Підцарство Protozoa: характеристика, класифікація, медичне значення.
Найпростіші (Protozoa) - одноклітинні тваринні організми, налічують понад 65 000 видів, багато з яких паразити.
Будова: тіло найпростіших складається із цитоплазми, ядра і клітинної мембрани (тонка пелікула, що зберігає властивості живої цитоплазми, і щільна кутикула); цитоплазма диференційована на зернисту рідку ендоплазму і більш в'язку склоподібну ектоплазму; в ній знаходяться органели загального і спеціального призначення. Органели загального призначення забезпечують життєдіяльність організму і притаманні будь-якій клітині. Органелами спеціального призначення є скоротливі вакуолі, що беруть участь в осморегуляції і виділенні рідких продуктів обміну речовин, травні вакуолі, органели руху: псевдоподії, джгутики, війки. Між джгутиком і тілом найпростіших може знаходитися виріст цитоплазми - ундулююча мембрана, що є додатковою органелою руху; кількість ядер може бути від одного до декількох (однакові чи різні за формою і функцією).
Живлення: гетеротрофне, поглинання їжі шляхом фагоцитозу і піноцитозу або осмотично; міксотрофом є евглена зелена, яка на світлі живиться аутотрофно, як рослина, а в темряві - гетеротрофно.
Розмноження: безстатеве (поздовжній та поперечний поділ, множинний поділ) і статеве (кон'югація, копуляція).
У зовнішньому середовищі більшість найпростіших утворюють цисти, що забезпечує їх тривале перебування в несприятливих умовах.
Класифікація: базується на наявності певних органел руху й особливостях життєвого циклу. За новою зоологічною класифікацією (1980) найпростіші (Protozoa) є підцарством, в якому виділяють типи: Саркомастігофори (Sarcomastigophora) - мають джгутики або псевдоподії, об'єднують у підтипи Мастігофори (Mastigophora) (мають один або більше джгутиків) і Саркодові (Sarcodina) (мають псевдоніжки); Апікомплекси (Apicomplexa) - паразити, мають апікальний комплекс органел для проникнення у клітину хазяїна; Ціліофори (Сорhora) - мають війки.
26. Дизентерійна амеба. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Амеба дизентерійна
(Entamoeba histolytica)
Дизентерійна амеба - збудник амебіазу (амебної дизентерії).
Географічне поширення: зустрічається повсюдно, частіше у країнах з тропічним і субтропічним кліматом (Індія, Північна і Центральна Африка, Південна Америка).
Морфологія: паразит існує у трьох формах.
Тканинна вегетативна форма (forma magna) Розміри 20-40 мкм, дуже рухома.
Просвітна вегетативна форма (forma minuta).
Розміри 15-20 мкм. Рух більш слабкий, ніж у forma magna, поділ на екто- й ендоплазму відбувається тільки при утворенні псевдоніжок. Живиться бактеріями, часточками їжі. Розмножується поділом.
Циста. Нерухома, 8-15 мкм в діаметрі, безбарвна, покрита товстою оболонкою. Зріла циста містить 4 ядра.
Життєвий цикл: паразитує тільки в людини.
Інвазійна форма - циста. Механізм передачі фекально-оральний. Цисти потрапляють в організм здорової людини з забрудненою їжею, водою, із брудних рук. Механічними переносниками можуть бути мухи і таргани. Локалізація: просвіт товстої кишки, переважно сліпа і сигмоподібна кишки.
Патогенна дія: утворення мікроабсцесів стінки кишківника при проникненні амеби, після прориву яких виникають виразки різного розміру подразнення нервових закінчень стінки кишки, що викликає гіперперистальтику і гіперсекрецію слизової оболонки; руйнування стінки кровоносних судин при поглибленні виразки, перфорація виразки призводить до перитоніту.
Клініка: інкубаційний період - від одного тижня до 3 міс, частіше 3-6 тижнів.
Лабораторна: виявлення forma magna у нативних чи пофарбованих мазках фекалій;
дослідження нативних мазків необхідно проводити не пізніше 20 хв. після дефекації, оскільки тканинні форми амеб швидко руйнуються.
Профілактика. Особиста: дотримання правил особистої гігієни, кип'ятіння води, миття овочів, фруктів, захист їжі від мух і тарганів. Громадська: виявлення і лікування хворих та цистоносіїв, контроль за станом джерел водопостачання, знищення мух і тарганів, санітарно-просвітня робота.
28. Збудники шкірного та вісцерального лейшманіозу. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Вісцеральний лейшманіоз
Leishmania donovani - збудник індійського лейшманіозу (кала-азар).
Leishmania infantum - збудник середземноморського (дитячого) лейшманіозу.
Географічне поширення. Leishmania donovani — Індія, Пакистан, Північно-Східний Китай, Непал. Бангладеш. Leishmania infantum - басейн Середземномор'я, Ближній і Середній Схід, Центральна і Південна Америка.
Життєвий цикл: хребетні хазяїни - люди, собаки, вовки, шакали й ін. Безхребетний хазяїн і специфічний переносник - москіт роду Phlebotomus.
Лейшманіоз - трансмісійне захворювання. Живлячись на хворих тваринах і людях, москіти всмоктують паразитів з кров'ю. У шлунку москітів впродовж першої доби утворюються лептомонадні (джгутикові) форми. Через 6-8 діб лейшманії концентруються у глотці москіта, утворюють пробку, при укусі відбувається зараження хребетного хазяїна. З біологією переносника пов'язана сезонність хвороби - в основному з травня по листопад (максимум випадків у серпні - вересні).
Атипові шляхи зараження - трансплапентарний, гемотрансфузійний і перкутанний.
Інвазійна форма - джгутикова. У макрофагах шкіри в місці укусу, а через кілька днів - у клітинах внутрішніх органів утворюються лейшманіозні форми.
Локалізація: клітини печінки, селезінки, червоного кісткового мозку, лімфатичні вузли (середземноморський лейшманіоз).
Якщо кількість паразитів усередині клітини досягає декількох десятків, то оболонка клітини розривається й уражаються нові клітини.
Індійський лейшманіоз - антропоноз, основне джерело зараження - хворі люди.
Середземноморський лейшманіоз - антропозооноз. Основне джерело зараження - шакали, собаки, лисиці, які є резервуарними хазяїнами, зрідка - хвора людина, тому що кількість лейшманій у її крові незначна.
Патогенна дія. На місці укусу за декілька днів або тижнів розвивається ущільнений вузлик або невеличка блідо-рожева папула. Спостерігається ураження селезінки, печінки, лімфатичних вузлів. У пульпі цих органів розвиваються некротичні й дистрофічні зміни. Ураження кровотворної системи призводить до лейкопенії та анемії. Майже у всіх хворих на вісцеральний лейшманіоз збільшуються лімфатичні вузли. У процесі розвитку інвазії важливого значення набуває імунопатологічний процес. У частини хворих на тілі виникають специфічні ураження шкіри (лейшманоїди), в яких триває розмноження паразитів.
Клініка. Інкубаційний період - від 10 днів до 2-х років, близько - 3-5 міс. Первинний афект - невелика папула рожевого кольору в місці укусу москіта, виникає за 1-2 тижні (зазвичай залишається непомітною).
Виділяють три періоди хвороби:
початковий - слабкість, нездужання, зниження апетиту, поступове підвищення температури тіла;
період розпалу характеризується тривалою лихоманкою. При індійському лейшманіозі шкіра,
внаслідок ураження наднирників, набуває темного забарвлення ("кала-азар" - чорна хвороба). Поступово збільшується печінка й особливо селезінка. Для середземноморського типу лейшманіозу характерне збільшення лімфовузлів;
• кахектичний період - виснаження, набряки, різке збільшення розмірів живота. Приєднуються різні інфекційні захворювання, що в 75-95 % випадків призводять до смерті.
При видужанні у деяких хворих на шкірі різних частин тіла розвиваються лейшманоїди - плями, вузлики, ділянки зі зниженою пігментацією. Вони є результатом розмноження лейшманій у шкірі, зберігаються довготривало і є джерелом зараження переносників.
Середземноморський тип лейшманіозу перебігає більш легко і зазвичай закінчується видужанням. В осередках захворювання в основному хворіють діти (звідси назва "дитячий лейшманіоз"), а також приїжджі.
Діагностика. Клінічна: лихоманка, виражене збільшення селезінки, темно-сіре забарвлення шкіри при індійському типі лейшманіозу.
Лабораторна: виявлення паразитів у мазках клітин червоного кісткового мозку (знаходять безджгутикові форми, розташовані внутрішньоклітинно і виявлення паразитів у товстій краплі крові при індійському типі хвороби; постановка серологічних реакцій РЗК, РГА, РІФ (з діагности кумами).
Профілактика. Особиста: захист від укусів москітів (застосування репелентів, москітних сіток), профілактичні щеплення. Громадська: своєчасне виявлення і лікування хворих; знищення москітів за допомогою інсектицидів; знищення бродячих собак в осередках середземноморської форми вісцерального лейшманіозу.
Шкірний лейшманіоз
Шкірний лейшманіоз можуть викликати лейшманії декількох видів:
Leishmania tropica minor - збудник шкірного лейшманіозу міського типу, шо пізно проявляється.
Leishmania tropica major - збудник шкірного лейшманіозу сільського типу, що гостро некротизується.
Leishmania aethiopia - збудник дифузного лейшманіозу, що не проявляється.
Географічне поширення: Leishmania tropica minor - Центральна і Західна Індія; Leishmania tropica major - Середня Азія, Північний Афганістан, Ірак, Іран, Центральна Африка; Leishmania aethiopia - Ефіопія, Східна Африка.
Життєвий цикл: мало відрізняється від життєвого циклу інших лейшманій.
Міський лейшманіоз - антропоноз, джерелом зараження є хворі люди, рідше – собаки. Сільський лейшманіоз - антропозооноз. Резервуарі хазяїни - гризуни (піщанки, ховрахи та ін.), серед яких збудник циркулює постійно.
Переносник збудника захворювання - москіт. Зараження відбувається при укусі москіта, рідше - при прямому контакті ушкодженої шкіри з інфікованим матеріалом.
Інвазійна форма - джгутикова.
Локалізація: внутрішньоклітинна (моноцити і макрофаги) у клітинах шкіри.
Патогенна дія. Паразити проникають у шкіру при укусі москіта. На місці вхідних воріт лейшманії розмножуються, утворюються специфічні виразки, які заживають рубцем.
Клініка: Шкірний лейшманіоз характеризується циклічним перебігом.
Міський тип : інкубаційний період від 3-8 місяців до 5 років. У місці укусу москіта виникає плоский горбик діаметром 2-3 мм (первинна лейшманіома). Поступово він збільшується за розмірами, шкіра над ним набуває буро-червоного кольору (стадія горбка). За 3-6 міс. горбик покривається лускатою кіркою, при видаленні якої утворюється виразка (стадія виразки). Виразка округлої форми, нерівні краї, виділення із виразки незначні. Навколо утворюється інфільтрат, при розпаді якого розміри виразки поступово збільшуються. Потім від центра і країв виразки починається рубцювання, що закінчується приблизно через рік від початку хвороби (іноді до 2 років). На місці виразки залишається рубець, спочатку рожевий, потім блідий, атрофічний (стадія рубця). Описані як поодинокі, так і множинні виразкові ураження. Виразки локатізуються на відкритих частинах тіла, доступних для укусу москіта, ніколи не утворюються на долонях, підошвах і волосистій частині голови.
Сільський тип: характеризується коротким інкубаційним періодом (від декількох днів до 3 тижнів). На місці укусу москіта виникає безболісний яскраво-червоний горбик з набряком і гіперемією шкіри навколо. За 1-3 тижні на місці лейшманіоми утворюється виразка округлої форми з обривистими краями. Виразка швидко поширюється внаслідок некротизапії інфільтрату по краях, діаметр може досягати 5 см і більше. Характерні об'ємні серозно-гнійні виділення. Потім дно виразки очищається, утворюються грануляції, загоєння закінчується за 2- 4 міс. від початку хвороби (до 6 міс). Зазвичай після загоєння залишаються рубці.
Загальний стан хворих при шкірному лейшманіозі змінюється незначно.
Після перенесеної хвороби розвивається перехресний імунітет до обох підтипів хвороби.
При обох підтипах хвороби може розвинутися хронічна туберкулоїдна форма, шо нагадує за перебігом і проявами вовчак. У розвитку цієї форми важливу роль відіграють аутоімунні процеси. Хвороба може тривати до 20 років. Основний елемент - горбики жовтувато-бурого кольору, поодинокі або такі, шо зливаються в суцільну нерівну поверхню.
Лепроматозна шкірно-дифузна форма (L. aethiopia) за зовнішніми ознаками нагадує проказу, малочутлива до лікування і зазвичай призводить до смерті.
Діагностика. Клінічна: характерні виразки на відкритих ділянках тіла при нормальному загальному самопочутті.
Лабораторна: мікроскопія зішкрібків горбиків, що не розпалися, чи країв виразки; у гнійному вмісті кількість лейшманій невелика, у другій половині хвороби лейшманії знайти важче; посів матеріалу з шкірних виразок на середовище NNN сприяє виявленню джгутикових форм; серологічні реакції. Шкірно-алергійний тест з лейшманіном (реакція Монтенегро) позитивний на 4-5 тижнях хвороби; в ендемічній зоні цей тест недосить достовірний, тому що може свідчити про перенесений раніше лейшманіоз або підвищену чутливість до лейшманій.
Профілактика. Особиста: захист від укусів москітів. Громадська: знищення гризунів у осередках шкірного лейшманіозу, щеплення живою культурою Leishmania tropica major, що створює перехресний імунітет до антропонозного шкірного лейшманіозу.
30. Лямблія. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Лямблія
(Lamblia intestinalis) - збудник лямбліозу.
Географічне поширення: зустрічається повсюдно, особливо в країнах з жарким кліматом.
Морфологія: існує у двох формах: трофозоїт (вегетативна форма) і циста.
Трофозоїт - грушоподібної форми, передній кінець розширений і заокруглений, задній - загострений. Довжина - 9-12 мкм, ширина- 8-10 мкм.
Органели симетричні. Має 2 однакові ядра, 4 пари джгутиків, присмоктувальні диски для фіксації і два тонких аксостилі по середній лінії тіла. Рух активний, обертальний навколо поздовжньої осі, їжу поглинає всією поверхнею тіла. Розмножується шляхом поздовжнього поділу.
Циста овальної форми, довжиною 10-14 мкм і шириною 6-10 мкм.
Життєвий цикл: паразитує тільки в людини.
Інвазійна форма - циста, потрапляє в організм через брудні руки, їжу і воду; механізм передачі – фекально-оральний.
Локалізація: слизова оболонка верхніх відділів тонкої кишки, особливо дванадцятипалої кишки.
Патогенна дія: лямблії подразнюють нервові рецептори слизової оболонки кишки, порушують процеси пристінкового травлення та всмоктування, сприяють розвитку запалення жовчного міхура і жовчних ходів,
Клініка: інкубаційний період 10-15 Характерні періодична нудота і болі в животі, рідкі випорожнення. Температура тіла залишається нормальною.
У дітей переважно спостерігається клінічно виражений лямбліоз. Болі в животі можуть бути інтенсивними, Апетит знижений, періодично нудота, блювота. Невротичні симптоми: слабкість, швидка втомлюваність, плаксивість, запаморочення, головні болі і болі в серці.Можуть бути алергічні прояви у вигляді шкірного свербежу, кропивниці, астматичних бронхітів.
Діагностика. Клінічна: нестійка дисфункція кишківника при мало зміненому самопочутті і нормальній температурі тіла.
Лабораторна: в дуоденальному вмісті виявляють вегетативні форми, у фекаліях (нативні і пофарбовані розчином Люголя мазки) - цисти і вегетативні форми
Профілактика. Особиста: дотримання санітарно-гігієнічних правил: миття рук, кип'ятіння води, захист продуктів від механічних переносників цист(мухи і таргани). Громадська: виявлення і лікування хворих і цистоносіїв контроль санітарно-гігієнічного стану джерел водопостачання; знищення мух, тарганів; санітарно-просвітня робота.
27. Збудники сонної хвороби (трипаносомозу). Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика
Африканський трипаносомоз (сонна хвороба)
Збудниками цього захворювання є два види трипаносом: Trypanosoma brucei gambiense і Trypanosoma brucei rhodesiense.
Географічне поширення: пов'язано з місцями паразитування специфічного переносника -мухи цеце.
Trypanosoma brucei gambiense - Центральна і Західна Африка.
Trypanosoma brucei rhodesiense - Південно- Східна Африка.
Морфологія: тіло видовжене, звужене на кінцях. Розрізняють трипаносомиу форму (мембрана закінчується на передньому кінці тіла, джгутик виступає допереду, утворює довгий вільний кінець) критидіальну форму (джгутик починається попереду від ядра, направлений вперед, утворює коротку ундулюючу мембрану і вільний кінець), мета- циклічну форму (подібна до критидіальної, але не має вільного джгутика). Рух трипаносом активний, за допомогою джгутика, мембрани та згинання тіла. Розмноження відбувається шляхом поздовжнього поділу.
Життєвий цикл : хребетні хазяї - люди і деякі ссавці (свині, вівці, кози, буйволи, антилопи, рідше собаки). Безхребетний хазяїн і специфічний переносник - муха цеце (Glossina palpalis, Glossina morsitans та ін.)
Трипаносомоз — трансмісійне захворювання. Інвазійна форма - метациклічні трипаносоми. Зараження людини відбувається при потраплянні слини зараженої мухи цеце в ранку під час кровоссання. З місця укусу через 2-3 тижні збудник поширюється по всіх органах і тканинах. Можливе трансплацентарне зараження, при гемотрансфузіях, статевим шляхом.
Локалізація: головний мозок, печінка, селезінка, нирки, серце, легені, кістковий мозок, лімфатичні вузли. Уражається переважно головний мозок.
Трипаносомоз родезійського типу - природно-осередкове захворювання. Основний резервуар і джерело зараження - дикі антилопи. Випадки захворювання людей не часті, в основному хворіють чоловіки (мисливці, лісоруби).
При трипаносомозі гамбійського типу основне джерело зараження - люди і домашні тварини (свині, кози, буйволи), рідше дикі тварини.
Патогенна дія: потрапивши в організм людини при укусі інвазованої мухи, трипаносоми накопичуються в лімфатичних судинах і вузлах, розмножуються і через 20-25 днів виходять у кровоносні судини, поширюються по всіх тканинах і органах, особливо уражуючи головний мозок. Шлуночки мозку переповнюються рідиною, мозкова тканина набрякає. У розвитку патологічного процесу певного значення набувають аутоімунні реакції. Внаслідок запальних і аутоімунних ушкоджень у тканинах внутрішніх органів розвиваються різного характеру зміни, аж до некротичних.
Клініка. Інкубаційний період при африканському трипаносомозі триває 1,5-3 тижні, іноді до 2-х років і більше.
Хвороба перебігає у двох стадіях: ранній і пізній. Для ранньої стадії інвазії характерні: первинний афект, висипання, збільшення лімфатичних вузлів, лихоманка. На шкірі тулуба і кінцівок у перші дні хвороби відмічають висипання, що мають вигляд рожевих або фіолетових плям, чи кілець діаметром до 5 см. Раннім симптомом африканського трипаносомозу є збільшення лімфатичних вузлів, особливо шийних. Вузли безболісні, рухомі й пружні на дотик, ніколи не нагноюються.
Для пізньої стадії характерні значні ураження центратьної нервової системи, що можуть виявлятися вже в перші місяці захворювання і супроводжуються збільшенням кількості лімфоцитів і білка у спинномозковій рідині. Одним із проявів пізньої стадії хвороби є психічні порушення від слабко помітних до різко виражених. Відзначаються недоумство, головний біль, апатія, загальмованість.Діагностика. Клінічна: тривала лихоманка неправильного типу, шкірна висипка, ураження нервової системи. В ендемічних районах усі хворі з клінічними ознаками ураження ЦНС повинні обстежуватися на трипаносомоз. Лабораторна: На ранній стадії - мікроскопія нативних і пофарбованих за методом Романовського - Гімзи мазків крові і товстої краплі крові, зішкріба з місця укусу, пунктату шийних лімфатичних вузлів. На пізній стадії хвороби - мікроскопія спинномозкової рідини (паразит відсутній у крові і лімфатичних вузлах); серологічні дослідження - РЗК і РФА з діагностикумами.Профілактика. Особиста: захист від укусів мухи цеце за допомогою репелентів, сіток; Громадська: раннє виявлення і лікування хворих, знищення переносників за допомогою інсектицидів.
29. Трихомонади урогенітальна та кишкова. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Піхвова трихомонада
Піхвова трихомонада є збудником урогенітального трихомонозу
Географічне поширення: повсюдно.
Морфологія: існує тільки у вигляді вегетативної форми (трофозоїт), цист не утворює. Трофозоїт має грушоподібне тіло довжиною 14—30 мкм. На передньому кінці тіла знаходяться 4 вільних джгутики й ундулююча мембрана, що доходить до середини тіла. Ядро одне, знаходиться ближче до переднього кінця тіла. Цитоплазма вакуолізована. Крізь усе тіло проходить аксостиль, який виступає на задньому кінці у вигляді шпички.
Життєвий цикл: паразитує тільки в людини. Передається від однієї людини до іншої тільки у вологому середовищі.
Інвазійна форма - трофозоїт. Основні шляхи зараження: при статевих контактах, через вологі рушники, губки, через гінекологічні й урологічні інструменти
Локалізація: у жінок у піхві, бартолинових залозах, сечоводах, сечовому міхурі, у чоловіків – в уретрі, сім'яних мішечках, простаті.
Патогенна дія: запалення слизової оболонки сечостатевих шляхів.
Клініка. Трихомоноз у жінок перебігає у вигляді гострого запалення піхви. Через 3-30 днів після зараження з'являються серозно-гнійні виділення з піхви, що супроводжуються свербіжем, печією в ділянці статевих органів. Трихомоноз у чоловіків перебігає зазвичай безсимптомно, що сприяє поширенню хвороби. Іноді розвивається трихомонадний уретрит, що виявляється виділенням крапель серозної рідини з уретри.
Діагностика. Клінічна: наявність специфічних виділень із піхви. Лабораторна: виявлення вегетативних форм у нативних і пофарбованих мазках із піхви й уретри, рідше - в осаді сечі після центрифугування;
Профілактика. Особиста: відмова від безладних статевих стосунків, використання презервативів.
Громадська: лікування хворих; стерилізація гінекологічного та урологічного інструментарію.
32. Збудники малярії людини. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Для людини патогенні чотири види Малярійного плазмодія.
Plasmodium vivax - збудник триденної малярії.
Plasmodium ovale - збудник ovale-малярії (малярія типу триденної).
Plasmodium malariae - збудник чотириденної малярії.
Plasmodium falciparum - збудник тропічної малярії.
Географічне поширення: в усіх країнах Африки і Середнього Сходу, Південно-Східної Азії, на островах Тихого океану, Центральній і Південній Америці (між 40° південної широти і 60° північної широти).
Морфологія: малярійний плазмодій проходить складний життєвий цикл з декількома стадіями розвитку). В організмі людини виявляють наступні стадії:
• спорозоїт - розміром 1x15 мкм, веретеноподібної форми;
• тканинний (передеритроцитарний) шизонт - округлої форми, розміром 50-70 мкм;
• тканинний мерозоїт - діаметром близько 0,7 мкм, округлий або овальний, з ексцентрично розташованим ядром.
Еритроцитарний трофозоїт проходить наступні стадії розвитку:
• кільцеподібний трофозоїт - займає не більше 1/3-1/5 діаметра еритроцита;
в центрі трофозоїта знаходиться безбарвна вакуоля, цитоплазма розташована у вигляді обідка блакитного кольору, ядро темно-червоне;
• амебоподібний трофозоїт - займає більше половини еритроцита, має нестандартну форму внаслідок появи псевдоніжок, рухомий; вакуоля зменшується, в цитоплазмі містяться зерна темно-коричневого пігменту, що утворилися внаслідок розщеплення гемоглобіну;
• зрілий трофозоїт займає майже весь еритроцит, округлої форми; вакуоля маленька або
відсутня; ядро велике, кількість зерен пігменту збільшується.
Шизонт характеризується ядром, що розділилося; Ця стадія називається морула.
Еритроцитарний мерозоїт - нагадує за будовою тканинний, розміром близько 1,5 мкм.
Жіночі і чоловічі гаметоцити (макро- і мікрогаметоцити) - незрілі статеві клітини округлої форми
(PL falciparum - півмісяцеві).
Життєвий цикл. Для малярійного плазмодія характерний складний життєвий цикл зі
зміною хазяїв і чергуванням статевого і безстатевого розмноження.
Проміжний хазяїн - людина.
Остаточний хазяїн і специфічний переносник - самка комара роду Anopheles.
Зараження людини відбувається при укусі самки комара роду Anopheles.
Інвазійна стадія - спорозоїт. Зі слиною комара спорозоїти потрапляють у кров'яне русло і через 30-40 хв у місце первинної локалізації - клітини печінки.
Патогенна дія: розвиток малярійного нападу як реакції організму на дію пірогенних білків, що вивільняються при руйнуванні уражених еритроцитів; розвиток анемії внаслідок розпаду еритроцитів; аутоімунні процеси.
Клініка. Інкубаційний період близько 7-20 днів, іноді довше. Потім розвивається первинна (свіжа) малярія. Характеризується типовими нападами лихоманки. Напад проходить зі зміною трьох послідовних фаз:
• фаза "ознобу" - починається з підвищення температури до 39-40 °С, шкіра холодна, шорстка ("гусяча шкіра"), губи синюшні, може бути нудота і блювота;
• фаза "жару" характеризується збереженням високої температури, наростає головний біль, болі у м'язах; з'являється відчуття жару, шкіра гаряча на дотик;
• фаза потовиділення - температура швидко знижується до норми або нижче норми, виражене потовиділення; самопочуття поліпшується,
Діагностика. Клінічна: характерна лихоманка, збільшення селезінки, анемія. Лабораторна: виявлення паразитів у мазку і товстій краплі крові і підтвердження раніше перенесеної малярії.
Профілактика. Особиста: захист від укусів комарів, профілактичний прийом протималярійних препаратів. Громадська: оздоровлення місцевості за допомогою меліоративних заходів, знищення комарів та їх личинок за допомогою інсектицидів.
31. Токсоплазма. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Токсоплазма
(Toxoplasma gondii)
Токсоплазма (Toxoplasma gondii) - збудник токсоплазмозу.
Географічне поширення: повсюдно.
Морфологія: в організмі людини існує у вигляді вегетативної форми (ендозоїт) і справжньої цисти.
Вегетативна форма (ендозоїд) півмісяцевої форми, довжиною 4-7мкм. Один кінець загострений, другий заокруглений. На загостреному передньому кінці знаходиться апарат проникнення у клітину хазяїна (апікальний комплекс) - коноїд (для прикріплення до клітини) і роптрії, що містять ферменти для розчинення клітинної мембрани. У центрі або на задньому полюсі клітини розташоване ядро.
Справжні (тканинні) цисти — сферичні або овальні утворення, розміром 50-200 мкм, є скупченням кількох сотень ендозоїтів, оточених щільною захисною оболонкою.
Життєвий цикл: складний, зі зміною хазяїв і чергуванням статевого і безстатевого розмноження.
Проміжні хазяїни: ссавці, зокрема людина, багато видів птахів, рідше рептилії. Остаточний хазяїн - ссавці родини котячих. Людина заражається токсоплазмами при: потраплянні ооцист у рот із брудних рук, немитих овочів і фруктів, шерсті кішок; вживанні в їжу погано прожареного м'яса і некип'яченого молока від хворих тварин
Локалізація: головний мозок, сітківка ока, серцевий і скелетні м'язи, лімфатичні вузли, печінка легені та інші органи.
Патогенна дія: зруйнування клітин хазяїна внаслідок розмноження токсоплазм у гострий період
інвазії;
Клініка. Залежно від механізму зараження розрізняють набутий і уроджений токсоплазмоз.
Діагностика. Клінічна: утруднена внаслідок розмаїтості клінічної картини.
Лабораторна: мікроскопія мазків крові, пунктату лімфовузлів, центрифугату спинномозкової рідини, плаценти.
Профілактика. Особиста: кип'ятіння молока, термічна обробка м'яса, дотримання правил особистої гігієни, вагітним жінкам небажано тримати у житловому будинку кішок.
Громадська: серологічне обстеження вагітних і лікування за необхідності
33. Балантидій. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Балантидій
(Balantidium coli) - збудник балантидіазу.
Морфологія: існує в формі трофозоїта і цисти.
Трофозоїт (вегетативна форма) - овальної форми, 30-200 мкм завдовжки, завширшки- 20-70 мкм. Тіло вкрите війками. На передньому кінці тіла знаходиться клітинний рот (цитостом), що продовжується у клітинну глотку (цитофаринкс). Війки навколоротового простору (перистома) більшої довжини. Біля заднього кінця тіла знаходиться анальна пора (цитопрокт). У цитоплазмі розташовані травні і дві скоротливі вакуолі. В ендоплазмі два ядра - бобоподібний макронуклеус, на ввігнутому боці якого розташований кулястий мікронуклеус. Макронуклеус часто поліплоїдний, регулює життєдіяльність клітини, мікронуклеус завжди диплоїдний, зберігає генетичну інформацію і бере участь у статевому розмноженні. Живиться вуглеводами, оформленими харчовими частками, бактеріями, лейкоцитами. Розмножується поперечним поділом надвоє, можлива кон'югація.
Циста овальна або куляста, 50-60 мкм в діаметрі, покрита двошаровою оболонкою. У цитоплазмі виявляється макро- і мікронуклеус, задня скоротлива вакуоля.
Життєвий цикл: паразитує в основному у свиней, рідше - в людини, пацюків. Людина заражається через забруднену воду або їжу, брудні руки.
Інвазійна форма - циста.
Основне джерело зараження-свині.
Локалізація: товста кишка (переважно сліпа).
Патогенна дія: утворення виразок і некроз слизової оболонки товстої кишки.
Клініка. Хвороба може перебігати в гострій і хронічній формах. Характеризується загальною інтоксикацією (слабкість, головний біль, помірна лихоманка) і ознаками коліту (біль у животі переймоподібного характеру, рідкі випорожнення зі слизом і домішками крові).
Діагностика. Лабораторна: мікроскопія нативного мазка фекалій, в якому виявляють переважно вегетативні форми;
Профілактика. Особиста: дотримання правил особистої гігієни, особливо при догляді за свиньми.
34. Біологічні особливості життєвих циклів гельмінтів. Геогельмінти, біогельмінти, контактні гельмінти. Пояснити на конкретних прикладах.
Для гельмінтів характерною є зміна хазяїна в циклі розвитку, що забезпечує розмноження, розселення і поширення паразитів.
Ще в 1937 р. К. І. Скрябін і Р. С. Шульц поділили всіх паразитичних червів на дві групи за характером їх життєвого циклу: геогельмінти і біогельмінти - й відповідно виділили дві епідеміологічні групи гельмінтозів - геогельмінтози і біогельмінтози.
До геогельмінтів належать види (значна частина нематод), що розвиваються без участі проміжного хазяїна. їхні яйця або личинки досягають інвазійної стадії у зовнішньому середовищі й потрапляють до організму остаточного хазяїна переважно через рот - внаслідок випадкового проковтування з їжею або водою, занесення брудними руками (перорально). Личинки деяких видів (анкілостомід, стронгілоїдів) активно проникають через шкірні покриви людини при контакті з грунтом.
До біогельмінтів належать види (сисуни, стьожкові, частина власне круглих червів), життєві цикли яких обов'язково пов'язані зі зміною хазяїна - проміжного й остаточного. У тілі проміжного розвиваються личинкові форми, а перетворення інвазійних личинок на дорослу форму відбувається в тілі остаточного хазяїна, куди вони потрапляють різними шляхами. У деяких видів для завершення розвитку личинок необхідна участь другого проміжного хазяїна (додаткового).
Є. С. Шульман у 1952 р. запропонував, крім біота геогельмінтозів, виділити додаткову групу - контактних гельмінтозів, до якої включив дві інвазії - ентеробіоз і гіменолепідоз. Особливості їхньої епідеміології не дозволяють віднести їх ні до біо-, ні до геогельмінтозів.
Таким чином, залежно від механізму передачі інвазій гельмінтози людини поділяють на три групи: геогельмінтози, біогельмінтози і контактні гельмінтози.
Геогельмінтози - інвазії, збудники яких розвиваються прямим шляхом (без участі проміжного хазяїна) і передаються людині через елементи довкілля (ґрунт, овочі, ягоди тощо), забруднені інвазійними яйцями або личинками.
Біогельмінтози - інвазії, збудники яких розвиваються за участю проміжних хазяїнів і передаються людині через тканини їх тіла.  
Контактні гельмінтози - інвазії, збудники яких розвиваються у безпосередній близькості до людини й передаються через руки хворого або через предмети, що її оточують.
35. Сисун печінковий. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Сисун печінковий, або фасціола (Fasciola hepatica), - збудник фасціольозу.
Географічне поширення: повсюдне.
Морфологія. Статевозріла особина листкоподібна, довжиною 20-30 мм, шириною 8-12 мм. На передньому кінці тіла знаходиться невеликий конічний виступ довжиною 4—5 мм. Черевний присосок більший, ніж ротовий. Сім'яники дуже розгалужені, знаходяться всередині тіла. Жовтівники розташовані з боків тіла. Матка звивиста, розміщена в передній частині тіла. Позаду і збоку середньої лінії знаходиться гіллястий яєчник.
Яйця великі, овальної форми (130-150 X 70-90 мкм), мають кришечку.
Життєвий цикл фасціола – біогельмінт.
Остаточний хазяїн - велика і мала рогата худоба, зрідка людина.
Проміжний хазяїн - молюск ставковик малий (Galba truncatula).
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: внутрішньопечінкові жовчні протоки.
В організмі людини може жити впродовж 9-13 років. Яйця виділяються у зовнішнє середовише з фекаліями. У воді з них виходять мірацидії, які активно проникають у тіло проміжного хазяїна-молюска ставковика малого, де проходять стадії спороцисти, редій, церкарій. Інвазійна стадія для остаточного хазяїна - адолескарії, які зберігають інвазійність 2-3 роки. Людина і тварини заражаються під час пиття води з заражених водойм або при поїданні водяних рослин з прикріпленими адолескаріями.
Патогенна дія: паразит викликає токсично-алергічні реакції; механічне ушкодження жовчних ходів та тканини печінки;
Клініка. Інкубаційний період близько 15 днів. Хвороба перебігає у 2 фази:
• гостра фаза, для якої характерні неспецифічні симптоми хвороби: болі в суглобах, лихоманка, висипання на шкірі; непостійні болі в животі, діарея або запор;
• хронічна фаза починається з третього місяця хвороби, коли статевозрілі сисуни знаходяться в печінці; печінка збільшена, іноді жовтяниця; хворий худне, періодично алергічні прояви.
Діагностика. Клінічна: хронічний холангіт і холецистит у поєднанні з алергічними проявами.Лабораторна: серологічні реакції (ΡΗΓΑ, ΡΙΦ) у перших три місяці після зараження, коли статевонезрілі фасціоли ще не виділяють яєць; овоскопія дуоденального вмісту або фекалій.Яйця у фекаліях можуть виявлятися при вживанні в їжу печінки хворих тварин.
Профілактика. Особиста: не пити сиру воду з відкритих водойм не вживати в їжу в сирому вигляді дикорослі рослини. Громадська: основана на ветеринарних заходах щодо боротьби з фасціольозом тварин.
37. Сисун ланцетоподібний. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патогенний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Сисун ланцетоподібний (Dicrocoelium lanceatum) - збудник дикроцеліозу.
Географічне поширення: повсюдне.
Морфологія. Статевозріла особина довжиною 5-12 мм, тіло спереду рівномірно звужене, задній кінець заокруглений. Два часточкові сім'яники знаходяться в передній третині тіла. Яєчник розташований за заднім сім'яником, матка – у задній частині тіла. Жовтівники - з боків у середній частині тіла. Яйця коричневого забарвлення, розміром 38-45 мкм, асиметричні. Кришечка зрілого яйця слабко помітна, розташована на гострішому полюсі. Всередині зрілого яйця знаходиться зародок з двома круглими клітинами.
Життєвий цикл. Остаточний хазяїн - травоїдні тварини: велика і мала рогата худоба, свині. У людини описані поодинокі випадки хвороби.
Проміжний хазяїн: перший - наземні моллюски (Неlісеllа, Zebrina та ін.), другий - мурахи.
Інвазійна стадія - метацеркарій. Людина зажається при випадковому проковтуванні мурах з ягодами, овочами.
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: внутрішньопечінкові жовчні протоки.
Патогенна дія і клініка дикроцеліозу - механічне ураження жовчних проток і проток підшлункової залози, що може призвести до первинного раку печінки і підшлункової залози, цирозу печінки; розвиток патологічних шлунково-кишкових рефлексів; вторинне інвазування жовчних проток і міхура; механічна жовтяниця внаслідок закупорки жовчних шляхів; токсично-алергічні реакції, особливо в перший місяць хвороби. (подібні до опісторхозу, однак виражені слабше).
Діагностика. Клінічна: ґрунтується на поєднанні симптомів холециститу з алергічними проявами.
Лабораторна: виявлення яєць у дуоденальному вмісті і фекаліях, як і при фасціольозі, можливе виявлення "транзитних" яєць; серологічні реакції.
Профілактика. Особиста: мити овочі і фрукти перед вживанням. Громадська: ветеринарний контроль за тваринами.
36. Сисун котячий (сибірський). Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Сисун котячий (сибірський), або опісторх(Opisthorchis felineus) - збудник опісторхозу.
Географічне поширення: на берегах великих рік, в основному в басейнах рік Західного Сибіру,
Казахстану, Наддніпрянщини, Волго-Камського і Донського басейнів.
Морфологія. Статевозріла особина завдовжки 8-13 мм. Тіло звужене спереду. Гілки кишківника досягають заднього кінця тіла. У задній частині тіла знаходяться два великих чотири і п'ятилопатеві сім'яники. Матка темнозабарвлена, разом з жовтівниками займає середню частину тіла. Яйця дрібні, довжиною 26-30 мкм, асиметричні,мають кришечку і невеликий горбок на протилежних кінцях.
Життєвий цикл опісторх – біогельмінт.
Опісторхоз – природно-осередкове захворювання.
Остаточний хазяїн - люди і тварини, що харчуються рибою.
Проміжні хазяїни: перший - молюск (Bithynia),другий - риби родини коропових.
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: внутрішньопечінкові жовчні протоки, протоки підшлункової залози.Інвазійна стадія - метацеркарій. Патогенна дія: механічне ураження жовчних проток і проток підшлункової залози, що може призвести до первинного раку печінки і підшлункової залози, цирозу печінки; розвиток патологічних шлунково-кишкових рефлексів; Клініка. Хвороба перебігає у дві фази:
у ранній фазі, що виникає за 2-4 тижні після зараження, переважають токсично-алергічні прояви (підвищення температури тіла, м'язові і суглобові болі, висипка алергійного характеру, астматичний бронхіт); виражена еозинофілія;
у другій, хронічній фазі хвороби, переважають ознаки ураження печінки і підшлункової залози (болі в правому підребер'ї, порушення моторики шлунково-кишкового тракту, запалення жовчного міхура і жовчних проток, збільшення печінки).
Діагностика. Клінічна: основана на даних епідеміологічного анамнезу, симптомах ураження печінки, жовчного міхура і підшлункової залози.
Лабораторна: виявлення яєць у дуоденальному вмісті і фекаліях
Профілактика. Особиста: не вживати в їжу недостатньо термічно оброблену або погано просолену рибу. Громадська: виявлення і лікування хворих, захист водойм від фекального забруднення, санітарно-просвітня робота.
39. Сисун легеневий. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Сисун легеневий, або парагонім (Paragonimus ringeri або P. westermani) - збудник парагонімозу.
Географічне поширення: Далекий Схід, Південно-Східна Азія, Філіппіни, Індонезія, Південна Америка (Перу, Еквадор), Африка (Заїр, Камерун, Нігерія).
Морфологія. Статевозріла особина має тіло яйцеподібної форми, розміром до 1 см, червоно-коричневого кольору. Часточкові сім'яники знаходяться в задній третині тіла, часточковий яєчник і матка розташовані над сім'яниками. Жовтівники займають бічні поверхні вздовж тіла. Яйця: широкі та овальні, з кришечкою, золотаво-коричневого кольору, довжиною до 100 мкм.
Життєвий цикл: парагонім – біогельмінт.
Остаточний хазяїн - тварини із родини собачих, котячих, єнотових, рідше людина.
Проміжний хазяїн: перший - молюск Меіапіа, другий - раки, краби.
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: дрібні бронхи.
Інвазійна стадія - метацеркарій.
Патогенна дія: механічне ураження тканин хазяїна під час міграції, ураження стінок бронхів, альвеол; формування паразитарних кіст; розвиток легеневих абсцесів; токсично-алергічна дія.
Клініка. Можуть розвинутися запальні процеси очеревини, стінки кишківника, тканини печінки, осередкова пневмонія, плеврит. Гостра стадія триває 1,5-3 міс, надалі хвороба переходить у хронічну стадію. Хронічний легеневий парагонімоз клінічно нагадує туберкульоз. При загостреннях температура тіла підвищується до 38-39 °С, задуха, біль в грудях, кашель, харкотиння з домішками крові, у легенях вислуховуються сухі і вологі хрипи. Пізніше розвиваються легеневі абсцеси.
З позалегеневих локалізацій часто зустрічається парагонімоз мозку, що проявляється запаленням мозкових оболонок і тканини мозку, епілепсією.
Діагностика. Клінічна: грунтується на епідеміологічному анамнезі, виражених алергічних проявах, ураженні легень. Лабораторна: овоскопія харкотиння або фекалій (яйця потрапляють у кишківник при заковтуванні харкотиння) через 1,5-2 місяці після зараження; серологічні реакції РЗК, РПГА на ранніх стадіях хвороби.
Профілактика. Особиста: не вживати в їжу сирих раків і крабів, не пити сиру воду в осередках хвороби. Громадська: виявлення і лікування хворих, захист водойм від фекального забруднення, санітарно-просвітня робота.
38. Клонорх китайський. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патологічний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Клонорх китайський (Clonorchis sinensis) - збудник клонорхозу.
Географічне поширення: Китай, Японія, Північна Корея, В'єтнам, Далекий Схід.
Морфологія. Статевозріла особина завдовжки 10-25 мм (розміри змінюються залежно від віку і кількості паразитів у хазяїна). Передній кінець звужений, задній - заокруглений. Ротовий присосок значно більший, ніж черевний. Матка і жовтівники займають середину тіла, за ними розміщені яєчник і великий сім'яприймач. Два гіллястих сім'яники розташовані у задній частині тіла.
Яйця дрібні (26-30 X 15 мкм), жовто-коричневого кольору Кришечка знаходиться на звуженому полюсі яйця і має вигляд лінзи. Добре виражені бічні виступи оболонки перед кришечкою, на протилежному полюсі яйця є горбок.
Життєвий цикл: клонорх – біогельмінт.
Остаточний хазяїн - люди, собаки, кішки, пацюки, багато хутрових звірів
Проміжний хазяїн: перший — молюск Bithynia, другий - риба з родини коропових.
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: внутрішньопечінкові жовчні протоки і протоки підшлункової залози. У зовнішнє середовище з фекаліями виділяються яйця з розвинутим мірацидієм. Яйця потрапляють у воду, де заковтуються молюском. У тілі молюска мірацидії вивільняються, проходять стадії спороцисти, редії, церкарія. Церкарій виходить з тіла молюска й активно проникає в тіло риби. У м'язах і підшкірній клітковині, частіше біля хвостового плавця, утворюються метацеркарії, які за 4-5 тижнів стають інвазійними.
Людина заражається, з'ївши погано термічно оброблену рибу.
Інвазійна стадія - метацеркарій.
Патогенна дія, клініка, діагностика, лікування і профілактика хвороби такі ж, як при опісторхозі, внаслідок однакової локалізації в тілі хазяїна і схожого життєвого циклу.Патогенна дія: механічне ураження жовчних проток і проток підшлункової залози, що може призвести до первинного раку печінки і підшлункової залози, цирозу печінки; розвиток патологічних шлунково-кишкових рефлексів; вторинне інвазування жовчних проток і міхура; механічна жовтяниця внаслідок закупорки жовчних шляхів; токсично-алергічні реакції, особливо в перший місяць хвороби.Клініка. Хвороба перебігає у дві фази:
у ранній фазі, що виникає за 2-4 тижні після зараження, переважають токсично-алергічні прояви (підвищення температури тіла, м'язові і суглобові болі, висипка алергійного характеру, астматичний бронхіт); виражена еозинофілія;
у другій, хронічній фазі хвороби, переважають ознаки ураження печінки і підшлункової залози (болі в правому підребер'ї, порушення моторики шлунково-кишкового тракту, запалення жовчного міхура і жовчних проток, збільшення печінки).
Діагностика. Клінічна: основана на даних епідеміологічного анамнезу, симптомах ураження печінки, жовчного міхура і підшлункової залози.
Лабораторна: виявлення яєць у дуоденальному вмісті і фекаліях
Профілактика. Особиста: не вживати в їжу недостатньо термічно оброблену або погано просолену рибу. Громадська: виявлення і лікування хворих, захист водойм від фекального забруднення, санітарно-просвітня робота.
40. Шистосоми. Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патогенний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Шистосоми
Шистосоми (кров'яні сисуни) - це група тропічних гельмінтів, які є збудниками шистосомозів.
Основні види шистосом, що паразитують у людини:
• Shistosoma haematobium - збудник сечостатевого шистосомозу.
• Shistosoma mansoni - збудник кишкового шистосомозу.
• Shistosoma japonicum - збудник японського шистосомозу.
Географічне поширення:
S. haematobium поширена в 52-х країнах Африки й Азії (Західна Індія, Ангола, Нігерія, Судан, Єгипет, Сирія, Ліван, Ірак, Саудівська Аравія та ін.) S. Mansoni - зустрічається в 53-х країнах Екваторіальної і Південно-Східної Африки, у західній півкулі (Бразилія, Суринам, Венесуела, деякі Карибські острови).
Морфологічні особливості. Роздільностатеві трематоди. Самець має широке тіло довжиною 10-15 мм. Краї тіла за черевним присоком загорнені усередину, утворюють гінекофорний канал, в якому знаходиться довга (близько 20 мм) тонка самка.
Яйця шистосом великі, не мають кришечки, наявна шпичка, розмір яйця 150 х 62 мкм яйце S. mansoni містить шпичку на бічній поверхні, розмір яйця 140 х 61 мкм ; яйце S. japonicum округле, шпичка невелика розташована латерально, розмір яйця 85 х 60 мкм
Життєвий цикл : шистосоми - біогельмінти.
Остаточний хазяїн - людина, для S. japonicum - велика і мала рогата худоба, коні, свині, собаки,кішки, гризуни.
Проміжний хазяїн - прісноводні молюски
Локалізація в тілі остаточного хазяїна: S.haematobium - у венах малого таза, зокрема сечового міхура, S.mansoni - у венах брижі кишківника і гемороїдальних венах, S. japonicum - у верхніх венах брижі кишківника і ворітній вені.
Японський шистосомоз - природноосередкове захворювання з широким колом хазяїнів.
Інвазійна стадія - церкарій.
Патогенна дія: токсично-алергічна дія паразита на ранній стадії хвороби; розвиток запального процесу, а згодом розростання сполучної тканини і деформація стінок сечового міхура та кишківнику на пізніх стадіях хвороби внаслідок постійного травмування стінок органа.
Клініка. Інкубаційний період складає 4-6 тижнів. У розвитку хвороби виділяють такі стадії:
Стадія проникнення. На шкірі в місці проникнення церкаріїв виникає відчуття печії, свербіж, почервоніння, висипка, що зберігається 1-2 дні. Тривалість цієї стадії – 2-3 тижні.
Стадія дозрівання. Шистосоми досягають місця локалізації. Характерна лихоманка з ознобом, біль у суглобах і головний біль, нудота, блювота, пронос, можливе збільшення селезінки. Тривалість цієї стадії – 8-м тижнів.
Стадія розвиненої інвазії відповідає паразитуванню статевозрілих шистосом та інтенсивному відкладанню яєць. Характерні біль у животі, чергування запору і проносів, у випорожненнях домішки крові і слизу Стадія розвиненої інвазії продовжується 3-7 років.
Стадія пізньої інвазії й ускладнень. Виділення яєць зменшується або припиняється,
Діагностика. Клінічна: ґрунтується на даних епідеміологічного анамнезу і відповідних симптомах хвороби.
Лабораторна: овоскопія осаду сечі (S. haematobium) або фекалій (S. mansoni, S. japonicum).
Застосовують цистоскопію і ректороманоскопію, рентгенівське дослідження на пізніх стадіях хвороби, коли інтенсивність виділення яєць невелика. Профілактика. Особиста: не купатися в заражених водоймах. Громадська: виявлення і лікуванна хворих, охорона водойм від фекального забруднення, знищення молюсків
41. Ціп’як неозброєний (бичачий). Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патогенний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Неозброєний (бичачий) ціп'як (Taeniarhynchus saginatus) - збудник теніаринхозу.
Географічне поширення: зустрічається повсюдно. Частота захворювання переважає в Центральній Європі, на території колишнього Радянського Союзу, на півночі Африки, Південній Америці.
Морфологія. Статевозріла особина близько 5-6 метрів довжиною (може досягати довжини 12-20 м), складається із 1000-2000 члеників. Сколекс округлий, 1-2 мм діаметром, має 4 пігментовані присоски. Шийка коротка і тонка. Гермафродитний членик має дволопатевий яєчник.
Зрілі членики прямокутної форми, розміром 20-30 х 12 мм, довжина членика перевищує ширину (3:1-4:1). Матка закритого типу, розгалужена у вигяді стовбура, від якого з кожного боку відходять 17-35 бічних відгалужень, містить до 150000 яєць.
Кінцеві членики здатні до активного руху.
Яйця округлої форми, мають зародок - онкосферу з трьома парами гачків.
Зовнішня оболонка яйця тонка, безбарвна, у яєць, що виділилися, дуже швидко руйнується.
Фіна типу цистицерк (Cysticercus bovi),
Життєвий цикл: неозброєний ціп'як - біогельмінт.
Остаточний хазяїн - людина
Локалізація в тілі остаточного хазяїна – тонка кишка.
Проміжний хазяїн - велика рогата худоба. Велика рогата худоба заражається, поїдаючи забруднену яйцями траву. Людина заражається, з'ївши погано термічно оброблену фінозну яловичину.
Інвазійна стадія - цистицерк. Розвиток фін в організмі людини неможливий.
Патогенна дія: внаслідок виділення паразитом антипротеолітичних ферментів порушується травлення й всмоктування; призводить до схуднення; механічне ураження слизової оболонки кишківника органами фіксації.
Клініка. Інкубаційний період - від 8 до 10 тижнів. Іноді єдиною скаргою хворих є виділення члеників ціп'яка під час дефекації. Однак (особливо в дітей та осіб, ослаблених іншими захворюваннями) можуть бути нудота, блювота, запаморочення, біль у животі, роздратованість, холецистит, панкреатит.
Діагностика. Клінічна: виділення члеників з фекаліями і виявлення їх. Лабораторна: гельмінтоскопія фекалій, вид паразита визначають за кількістю відгалужень матки (від 17 до 35); овоскопія зішкрібка з періанальних складок або виявлення яєць за допомогою методу "липкої стрічки".
Профілактика. Особиста: дотримання правил особистої гігієни, ретельна термічна обробка яловичини.
Громадська: контроль яловичини на ринках і бойнях перед продажем, попередження фекального забруднення навколишнього середовища, санітар-нопросвітня робота.
42. Ціп’як озброєний (свинячий). Поширення, морфофункціональні особливості, цикл розвитку, шляхи зараження людини, патогенний вплив, лабораторна діагностика і профілактика.
Озброєний (свинячий) ціп'як (Taenia solium) - збудник теніозу.
Морфологія. Статевозріла особина близько 2-3 м довжиною, має до 1000 члеників.
Сколекс округлий, 1-2 мм у діаметрі, має 4 присоски і хоботок з подвійним віночком гачків. На сколексі розміщені залози, секрет яких полегшує прикріплення до слизової оболонки кишківника хазяїна.
Особливість гермафродитних члеників - трилопатевий яєчник (дві основні частки й одна дрібна додаткова частка).
Зрілі членики прямокутної форми, розміром 12-15 х 6-7 мм, довжина членика перевищує ширину(2:1). Містить розгалужену матку, що має вигляд стовбура, від якого з кожного боку відходять 7-12 пар бічних гілок.
Яйця за будовою подібні до яєць неозброєного ціп'яка.
Життєвий цикл: озброєний ціп'як - біогельмінт.
Остаточний хазяїн - тільки людина.
Локалізація статевозрілої особини: тонка кишка.
Проміжний хазяїн - домашні і дикі свині, рідше собаки, кішки, мавпи. Проміжним хазяїном може також бути людина,
Інвазійна стадія - цистицерк.
Патогенна дія: подібна до теніаринхозу (внаслідок виділення паразитом антипротеолітичних ферментів порушується травлення й всмоктування; призводить до схуднення; механічне ураження слизової оболонки кишківника органами фіксації)
Клініка. Здебільшого хвороба перебігає безсимптомно, проявляється тільки виділенням члеників з фекаліями. В інших випадках пацієнтів турбує головний біль, слабкість, зниження або підвищення апетиту, голодні болі в животі, нудота, блювота, пронос, що змінюється запором.
Клінічні прояви цистицеркозу дуже різноманітні і залежать від локалізації цистицерків. Цистицеркоз м'язів і підшкірної клітковини зазвичай проходить непоміченим. Цистицеркоз мозку може виявлятися: епілептичними нападами, підвищенням внутрішньочерепного тиску та ін. Цистицеркоз очей призводить до зниження гостроти зору, а в тяжких випадках - до сліпоти та атрофії ока. Цистицеркоз серця проявляється порушенням серцевого