К у р с л е к ц и й. Лекция по биологии 1 курс мед
Лекция 1 цель изучения биологии в медицинском вузе
1.Уметь интерпретировать универсальные биологические явления, основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен веществ и т. д.) в применении к человеку.
2.Знать эволюционные связи (филогенез органов, возникновение пороков развития).
3.Анализировать закономерности и механизмы нормального онтогенеза и интерпретировать их в отношении к человеку.
4.Владеть основами медико-биологического исследования человека.
5.Интерпретировать явления паразитизма.
Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь).
Биология– наука о жизни, о формах живого, о закономерностях существования и развития органического мира. Объект исследования биологии – живые организмы. Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой). Открытия в биологии конца ХХ века сравнимы с открытиями космоса.
1838 – Т.Шванн, М.Шлейден – клеточная теория.
1865 – Г.Мендель – «Законы наследования».
1953 – Д.Уотсон, Ф.Крик – двойная спираль ДНК.
1965 – Ниренберг – генетический код.
1957 – Д.Кендрью, М.Перути – пространственная структура белка – миоглобина.
1958 – Ф.Санжер – последовательность аминокислот инсулина.
1961 – Ф.Жакоб, Ж.Моно – схема регуляции экспрессии генов у прокариот.
1970 – Х.Темин, Д.Балтимор – обратная транскрипция.
1980 – А.Каледин – способ выделения термостабильной ДНК-полимеразы из бактерий.
1983 – Кэрри Мюллис – полимеризация цепной реакции (ПЦР).
1998 – секвенирование генома многоклеточной нематоды.
Достижения в биологии за последние 10-15 лет:
- клонированы гены более 60 болезней
-открыты болезни экспансии (распространения числа трехнуклеотидных повторов и подтвержден феномен антиципации (синдром умственной отсталости с ломкой Х хромосомы, хорея Гентингтона и др.))
-осуществлены первые попытки генотерапии человека
-разработаны модели трансгенеза на мышах
-отрыты митохондриальные болезни
-осуществление программы «геном человека»
-применение анализа ДНК в криминалистике: установление личности, отцовства
-выделены гены – супрессоры опухолей
-открыты микроделеционные синдромы
- разработаны новые методы пренатального скрининга и диагностики
-осуществление поиска новых генов сложно наследуемых болезней человека
-количество установленных генетических маркеров составляет десятки тысяч.
Современная биологическая наука образует сложную систему биологических направлений. Есть разные классификации биологических наук.
Палеонтология – наука о вымерших животных и растениях.
Неонтология – изучает ныне живущих организмов.
Классификация по объекту исследования.
-зоология: протозоология – учение о простейших организмах
гельминтология – о паразитических червях
арахнология – о паукообразных
энтомология – о насекомых
Зоология изучает строение, происхождение, развитие, образ жизни животных.
-ботаника – изучает строение, происхождение, развитие и функции растений (лекарственные и ядовитые растения)
-гидробиология – наука о водных объектах
-вирусология – наука о вирусах
-микробиология – наука о микроорганизмах.
Классификация по свойствам живого.
Морфология – изучает форму, строение организма (анатомия, гистология)
Физиология – изучает процессы, протекающие в живом организме и обмен веществ между организмом и окружающей средой (нормальная физиология, патологическая физиология)
Экология– изучает взаимодействия между организмом и окружающей средой (гигиена с экологией, биология с экологией)
Этология– наука о поведении животных, человека (у человека детерминировано поведение)
Биология клетки– цитология
Биология развития– закономерности развития (ранее – эмбриология)
Генетика– наука о закономерностях наследственности и изменчивости (кафедра неврологии)
Геронтология– учение о старении организма и борьбе за долголетие
Гериатрия – наука об обмене веществ, протекающем в стареющем организме
Антропология – наука о закономерностях происхождения человека, человеческих рас
Эволюционное учение– изучает закономерности исторического развития.
Далее происходит более мелкое деление групп.
Существуют смежные дисциплины.
Биохимия– классическая наука о химических реакциях, которые протекают в живых клетках, обеспечивают рост, жизнедеятельность и размножение организмов. Биохимии принадлежит открытие ферментов и их роли.
Биофизика – изучает живые объекты, используя оригинальные физические методы и концепции.
Молекулярная биология(50-е годы ХХ века) – совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и биосинтеза белка.
Биоорганическая химия– использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств.
Физико-химическая биология– конец ХХ века – союз биофизики, биохимии, биоорганической химии, молекулярной биологии.
Биоинженерия генная– создание нового организма с заранее заданными свойствами. В настоящее время можно выделить, создать ген или группу генов с интересующим признаком, происходит вживление в другой организм (ген инсулина человека встроен в кишечную палочку).
Геномика – компьютерный анализ генома (в том числе и генома человека) и медицинские приложения (так называемая – медицинская геномика). Используется геномная диагностика, выявляющая предрасположенность к каким – либо заболеваниям человека.
Протеомика– связь между наследственным материалом и проявлением признаков.
Биология взаимодействует практически со всеми науками и используется в технике (биотехнологические приемы, промышленный микробиологический синтез, сыроварение и др.)
studfiles.net
Лекции профессора Т.Г. Щербатюк | Приволжский исследовательский медицинский университет
№
Тема лекции
Презентация
1
Биология как наука, содержание, методы исследования. Значение биологии для медицины. Фундаментальны свойства живого. Уровни организации жизни. Основные вехи становления биомедицины. Структура курса биологии в медицинском вузе
Лекция 1
2
Основы медицинской паразитологии. Паразитизм как форма биотических связей. Взаимоотношения паразита и хозяина. Введение в медицинскую протистологию. Основы медицинской гельминтологии. Роль академика К. И. Скрябина в создании и развитии медицинской гельминтологии. Учение академика Е. Н. Павловкого о природной очаговости трансмиссивных болезней человека.
«Основы медицинской паразитологии»
10
Биология индивидуального развития. Онтогенез. Закономерности эмбрионального развития. Молекулярно-генетические механизмы развития. Тератология.
Лекция 2
11+
Старение и проблемы долголетия. Витаукт. Молекулярно-генетические, клеточные и системные основы старения. Современные теории старения
(для самостоятельной работы)
Лекция 3
12+
Клонирование: исторические, методические и этические аспекты. Репродуктивное и терапевтическое клонирование. Стволовые клетки
(для самостоятельной работы)
Лекция 4
13+
Проблемы регенерации и ее клиническое значение.
Физиологическая и репаративная регенерация.
Способы репаративной регенерации.
Регенерация патологически измененных органов и стимуляция репаративных процессов.
Трансплантация органов и тканей
Лекция 5
4
Введение в генетику. Независимое и сцепленное наследование признаков. Законы Г. Менделя. Хромосомная теория наследственности Т. Моргана. Группы сцепления генов. Кроссинговер. Взаимодействие аллелей в детерминации признаков
«Введение в генетику»
«Взаимодействие генов»
7
Биологическая изменчивость. Характеристика комбинативной и мутационной изменчивости. Общая характеристика мутагенеза
«Биологическая изменчивость. Общая характеристика мутагенеза»
9
Человек как объект генетического исследования. Методы изучения наследственности человека. Медико-биологическое консультирование
«Генетика человека»
5
Молекулярные основы наследственности
«ДНК»
6
Экспрессия генов в процессе биосинтеза белка. Этапы биосинтеза белка и его регуляция.
«Биосинтез белка»
8
Генная инженерия. Генная терапия.
«Генная инженерия»
2
Основы медицинской паразитологии. Паразитизм как форма биотических связей. Взаимоотношения паразита и хозяина. Введение в медицинскую протистологию.
«Основы медицинской паразитологии»
3
Основы медицинской гельминтологии. Роль академика К. И. Скрябина в создании и развитии медицинской гельминтологии. Учение академика Е. Н. Павловкого о природной очаговости трансмиссивных болезней человека.
«Основы учения академика Павловского..»
14
Учение о биосфере Владимира Ивановича Вернадского. Основные этапы развития биосферы. Ноосфера.
«Биосфера»
15
История развития эволюционных идей. Теория Ч.Дарвина. Формирование современной теории эволюции
«Теория Дарвина…»
16
Микроэволюция и видообразование
Лекция 6
17
Основные закономерности макроэволюции.
Историческое развитие (филогенез) организмов
Лекция 7
Лекция 8
18
Антропогенез
Лекция 9
19
Основы экологии. Экология человека
Лекция 10
20+
Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем. Генетические, структурные, кибернетические основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Стресс. Общий адаптационный синдром.
(для самостоятельной работы)
Лекция 11
21+
Биологические ритмы. Классификация биоритмов. Мультиосцилляторная модель регуляции биологических ритмов. Медицинское значение хронобиологии. Принципы хронотерапии.
(для самостоятельной работы)
«Хронобиология»
22+
Ионизирующая радиация как фактор среды обитания. Виды ионизирующих излучений. Проникающая и ионизирующая способность ионизирующих излучений. Биологические эффекты ионизирующей радиации. Радиационный гормезис.
(для самостоятельной работы)
«Ионизирующее излучение»
23
Экологический кризис
Лекция 12
nizhgma.ru
К у р с л е к ц и й
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ
Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
КАФЕДРА БИОЛОГИИ, ВЕТЕРИНАРНОЙ ГЕНЕТИКИ,
ПАРАЗИТОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ
П О Д И С Ц И П Л И Н Е
УЛЬЯНОВСК - 1999 год.
УДК 57.
Лекционный курс разработан зав. кафедрой биологии, ветеринарной генетики, паразитологии и экологии доктором биологических наук, профессором Романовой Е.М.
г. Ульяновск, ГСХА, 1999, 138 с.
Рецензенты: д.б.н., профессор Васильев Д.А.
зав.кафедрой экологии Красноярского Аграрного
Университета профессор Горбачев В.Н.
Печатается по решению Ученого совета УГСХА,
протокол N _8_ от 15___ мая____ 1999 г.
Романова Е.М., 1999
УГСХА, 1999
Тема 1. Введение в биологию
ПЛАН:
1. ПРЕДМЕТ БИОЛОГИИ.
2. БИОЛОГИЯ КАК СИСТЕМА НАУК.
3. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК.
1. Предмет биологии
Термин биология был введен в 1802 г. Ж.Б.Ламарком. Биология - это совокупность наук о живой природе. Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции, происхождение и развитие, распространение и многое другое. Общая биология изучает общие закономерности развития живой природы, раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие.
По классическому определению Ф.Энгельса жизнь - "это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка". Современные определения жизни основаны на достижениях биологии 20 века они глубоко материалистичны, хотя не сводят жизнь только к физико-химическим закономерностям, свойственным неживой природе. Только живая природа на нашей планеты обладает способностью к матричному синтезу ДНК, обмену веществ и прогрессивной эволюции. Живое на нашей планете возникло из неживого, поскольку оно энергетически выгоднее. По сравнению с неживой природой живое можно рассматривать как форму движения материи более высокого уровня.
Биология в начале своего развития решала чисто описательные задачи, но затем обратилась к изучению механизмов функционирования живого. В биологии живых организмов можно обнаружить множество чисто физических явлений: циркуляция крови, давление, проведение нервных импульсов, оптические свойства глаза. Понять эти процессы можно только использовав знания точных наук - физики и химии.
У всех живых существ можно обнаружить множество общих черт. Самое общее то, что они состоят из клеток. Каждая клетка является сложной саморегулирующейся химической "лабораторией".
Большую роль в жизнедеятельности клетки и организма играют ферменты, которые облегчают протекание химических реакций. Зачастую клеточные химические механизмы столь сложны, что их невозможно воспроизвести в лабораторных условиях. Благодаря действию ферментов, в биохимических процессах не нарушается ни один из физических законов. Знание химии необходимо для понимания тонких процессов, протекающих на клеточном уровне.
Современная биологи пользуется не только законами физических и химических наук, но и их методами. В частности, для анализа сложных, многоступенчатых биохимических процессов используется метод меченых атомов. В качестве таких меток выступают изотопы.
Вспомним, что химические свойства атомов определяются числом электронов, а не массой ядра. Например, в химическом отношении С (12) и (14) не отличаются, но С (14) радиоактивный изотоп, с его помощью можно весьма точно проследить за малыми порциями веществ и их превращениями в организме. Изучая биологические процессы, нельзя забывать, что все тела состоят из атомов, поэтому большой вклад в понимание тонких клеточных механизмов вносит атомная физика.
Такое взаимодействие и взаимопроникновение наук взаимовыгодно. В частности, именно биология помогла физике открыть закон сохранения энергии. Майер установил этот закон при излучении количества тепла, выделяемого и поглощаемого живым организмом.
studfiles.net
Лекция № 2
Министерство здравоохранения Республики Беларусь
УО «Гомельский государственный медицинский университет»
Кафедра медицинской биологии и генетики
Обсуждено на заседании кафедры
Протокол № ____ от «___»_________________20___ года
по медицинской биологии и генетике
для студентов 1 курса лечебного факультета
Тема: «ХРОМОСОМНЫЙ И ГЕНОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА»
Время - 90 мин.
Учебные и воспитательные цели:
Разобрать роль хромосом в передаче наследственной информации на примере типов наследования пола.
Дать понятие о сцепленном наследовании его механизмах и закономерностях.
Назвать основные положения хромосомной теории наследственности.
Указать особенности генома про- и эукариот.
ЛИТЕРАТУРА:
Бекиш О.-Я. Л. Медицинская биология. Курс лекций для студентов мед. ВУЗов. - Витебск, 2000 с. 119-135.
Биология /Под ред.В.Н. Ярыгина/ 1-я книга - М.:Вш,1997. с. 139-145.
О.-Я. Л. Бекиш, Л.А. Храмцова. Практикум по мед.биологии. - Изд. «Белый Ветер», 2000 - с. 52-54.
Бочков И.П., Захаров А.Ф., Иванов В.И. «Медицинская генетика». - М.: Медицина, 1984. - с. 41-49.
Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: в 3-х т., т. 1-й - М.: Мир, 1989. - с.191-230.
МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Мультимедийная презентация.
РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ
| № п/п | Содержание | Расчет рабочего времени |
| 1. | Хромосомный уровень организации наследственного материала. Морфофункциональная характеристика хромосом. | 10 |
| 2. | Кариотип и идиограмма. Классификации хромосом человека. | 10 |
| 3. | Молекулярная организация хромосом эукариот. | 15 |
| 4. | Уровни упаковки генетического материала. | 15 |
| 5. | Геномный уровень организации наследственного материала. | 15 |
| 6. | Цитоплазматическая наследственность. Генетическая система клетки. | 15 |
| 7. | СРС. | 10 |
| Всего: | 90 | |
Вопрос 1.
Хромосомный уровень организации наследственного материала характеризуется особенностями морфологии и функций хромосом. Роль хромосом в передаче наследственной информации была доказана благодаря:
1) открытию хромосомного определения пола,
2) установлению групп сцепления генов, соответствующих числу хромосом,
3) построению генетических и цитологических карт хромосом.
У ДНК-содержащих вирусов, бактерий, сине-зеленых водорослей, а также в самореплицирующихся органеллах клеток эукариот (пластиды, митохондрии, кинетопласты и др.) наследственный материал представлен единственной хромосомой, которая представляет собой голую двуспиральную молекулу ДНК. Молекула эта у некоторых форм линейна, но у большинства образует кольцо, которое обычно перекручено и имеет суперспирализованный вид. Длина молекул ДНК-содержащих вирусов, прокариот и клеточных органелл составляет: от 5 до 100 мк. У наиболее мелких вирусов - от 0,4 до 1 мк, а у бактерий - 1000-2000 мк.
У большинства РНК-содержащих вирусов хромосома представлена голой однонитевой молекулой РНК, например у ВИЧ. Однако известны вирусы, у которых хромосома образована двунитевой молекулой РНК. Размеры хромосом РНК-содержащих вирусов меньше, чем у ДНК-содержащих вирусов.
В ДНК вирусов закодирована информация обо всех его структурных белках. Многие вирусы содержат гены специфических ферментов, контролирующих репликацию фермента клетки-хозяина. Мелкие вирусы содержат только 3 гена, которые кодируют А-белок, репликазу, белок оболочки. Гены вирусов могут существовать в виде фрагментов ДНК, разделенных генетически инертными нуклеотидными последовательностями, которые в момент работы генов "вырезаются" и целостность генетической информации восстанавливается.
Транскрипция и репликация генетической информации осуществляется с участием ферментов клетки-хозяина.
Хромосомы прокариот представлены голой кольцевой молекулой ДНК. Прокариоты содержат только по одной хромосоме и являются гаплоидами. Молекулярная масса ДНК прокариот соответствует примерно 2000 структурных генов, длиной около 1 500 пар азотистых оснований. Гены располагаются линейно и несут информацию о структуре 3-х – 4,5 тысяч различных белков.
Хромосомы эукариот, в отличие от хромосом прокариот, построены из нуклеопротеида, главными компонентами которого являются ДНК и два типа белков - гистоновых (основных) и негистоновых (кислых) белков. Установлено, что в хромосомах эукариот (за исключением политенных хромосом) имеется лишь одна непрерывная нить ДНК, представляющая единую гигантскую двуспиральную молекулу, состоящую из сотен миллионов пар нуклеотидов. Длина ДНК в хромосоме может достигать нескольких сантиметров. Подтвердилось блестящее представление Н.К. Кольцова, который писал ещё в 30-х годах: «В основе каждой хромосомы лежит тончайшая нить, которая представляет собой спиральный ряд огромных органических молекул - генов. Возможно, что эта спираль является одной гигантской молекулой». Молекулярная организация хромосомы была рассмотрена нами ранее. В метафазе хромосомы, состоящие из двух сильно спирализованных хроматид, хорошо заметны, но гены в них остаются неактивными на протяжении всего митоза. После окончания митоза происходит деспирализация хромосом. В интерфазном ядре хромосома состоит из сильно растянутой хроматиды. Из-за небольшой толщины (25 мк) они не видны в оптический микроскоп, но хорошо видны в электронном микроскопе и не теряют своей индивидуальности на протяжении всего жизненного цикла клетки.
ДНК эукариот по структуре похожа на ДНК прокариот. Различия касаются:
количества ДНК на геном;
длины молекулы;
порядка чередования нуклеотидных последовательностей;
формы укладки ДНК. У прокариот – кольцевая форма молекулы ДНК, для эукариот - характерна линейная.
Особенностью ДНК эукариот является ее избыточность. У эукариот размер генов составляет около 1000 пар нуклеотидов. Генов у растений и животных много: у дрозофилы - 100 000, у млекопитающих и человека - 3-6 млн. нуклеотидных пар. А количество ДНК, участвующее в кодировании наследственной информации, необходимой для выполнения полной программы онтогенеза, - около 2% всей ДНК. Это является доказательством избыточности ДНК эукариот.
Часть избыточной ДНК представлена одинаковыми повторами нуклеотидов. Различают многократно и умеренно повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Все они либо сконцентрированы в определенных местах генома и образуют структурный (конститутивный) хроматин, либо равномерно распределены вдоль генома. Структурный хроматин обычно встроен между уникальными последовательностями. Избыточная ДНК существует для управления генами, препятствует изменчивости.
Метафазная хромосома (спирализованный хроматин) состоит из двух хроматид. Форма определяется наличием первичной перетяжки - центромеры. Она разделяет хромосому на 2 плеча. Расположение центромеры определяет основные формы хромосом: метацентрические, субметацентрические, акроцентрические, телоцентрические.
Степень спирализации хромосом не одинакова. Участки хромосом со слабой спирализацией называют эухроматиновыми. Это зона высокой метаболической активности, где ДНК состоит из уникальных последовательностей. Зона с сильной спирализацией - гетерохроматиновый участок, способный к транскрипции. Различают конститутивный гетерохроматин-генетический инертный, не содержит генов, не переходит в эухроматин, а так же факультативный, который может переходить в активный эухроматин. Концевые отделы дистальных участков хромосом называют теломеры.
Хромосомы обладают следующими свойствами (правила хромосом):
1. Индивидуальности - отличия негомологичных хромосом.
2. Парности.
3. Постоянством числа - характерным для каждого вида.
4. Непрерывности - способности к репродукции.
studfiles.net
