Генотип - совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития.
Возможность и форма проявления гена зависят от условий среды. Среда здесь - это: условия, окружающие клетку, и присутствие других генов. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов.
Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе индивидуального развития генотипа.
Признаки:
внешние (цвет кожи, волос, форма уха или нома, окраска цветков);
внутренние:
анатомические (строение тела и взаимное расположение органов),
физиологические (форма и размеры клеток, строение тканей и органов),
биохимические (структура белка, активность фермента, концентрация гормонов в
крови).
Каждая особь имеет свои особенности внешнего вида, внутреннего строения, характера обмена веществ, функционирования органов, т.е. свой фенотип, который сформировался в определенных условиях среды.
Фенотип формируется под влиянием генотипа и условий внешней среды.
Генотип отражается в фенотипе, а фенотип наиболее полно проявляется в
определенных условиях среды.
4. Системы пищеварения, кровообращения и
кроветворения человека.
Система органов пищеварения
Система органов пищеварения включает ряд органов, отвечающих за поступление, переработку, усвоение и выделение непереваренных продуктов. Она включает ротовую полость, пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку, печень, желчный пузырь, поджелудочную железу, тонкий и толстый кишечник, прямую кишку, а также слюнные железы и железы внутренней секреции.
Пищеварение - сложный комплекс физико-химических процессов усвоения пищи. В нем принимают участие все органы пищеварения.
Поверхность кишечника имеет множество ворсинок. Совокупность этих ворсинок обеспечивает превращение пищевых продуктов, состоящих из мертвой материи, в живые крупинки клеточной цитоплазмы. Длина каждой ворсинки равна 2-5 мкм, диаметр - 1 мкм. Допуская, что площадь наружной оболочки кишечника у человека исчисляется 43 кв.м, внутренняя поглощающая поверхность их со всем объемом ворсинок должна равняться 602 кв.м. Здоровый организм должен выделять в сутки 100-150 г кала.
Печень производит за 24 часа от 1 до 1,5 л желчи. Желчь необходима для расщепления жиров на глицерин и жирные кислоты. В клетках кишечника молекулы глицерина и жирных кислот опять соединяются и проникают в кровь. В крови они снова распадаются, освобождая энергию. И так до углекислого газа и воды с постоянным выделением энергии. Известно приблизительно 30 биохимических функций печени и это только начало. Это уникальная биохимическая лаборатория жизни. Очистка организма происходит преимущественно ночью. Если она протекает некачественно, человек просыпается усталым.
Объем крови, проходящей через печень за 1 час - 100 л (если положить грелку на 1 час на область печени, можно согреть 100 л крови). Поверхность обмена печени очень велика. Печень на 75% состоит из воды, она похожа на огромную всасывающую губку.
Поджелудочная железа начинает функционировать через 1-3 минуты после начала еды. Наибольшее количество желудочного сока выделяется при приеме хлеба. Одновременно она является железой эндокринной системы, выделяющей гормон инсулин, регулирующий концентрацию сахара в крови. На секреторную деятельность поджелудочной железы оказывают влияние гормоны гипофиза, щитовидной железы, надпочечников и коры больших полушарий. В состоянии стресса резко снижается ферментативная активность поджелудочного сока.
Система органов кровообращения
Система органов кровообращения выполняет в организме очень важную функцию - обеспечивает транспорт энергетических и питательных веществ в клетку и освобождает ее от отходов жизнедеятельности. Она включает сердце, систему артериальных и венозных сосудов, капилляры. Сосуды человека, как транспортные магистрали. Движение в них не прекращается ни на секунду. Остановка кровообращения - это смерть для клетки. От слаженной работы системы органов кровообращения зависит работа всех систем.
По артериям кровь, обогащенная кислородом, направляется в клетки. По венам кровь с углекислотой от клетки поступает в легкие. В течение минуты здоровое сердце выбрасывает в аорту 6л крови, за 1 час - 420л, за 24 часа - 10000л. Этот подсчет дает возможность представить себе сердечную нагрузку. Непосредственно к клетке подходят мельчайшие кровеносные сосуды - капилляры. Кровь в них осуществляет свои основные функции: отдает тканям кислород, питательные вещества, гормоны и уносит углекислый газ и другие продукты обмена, подлежащие выделению. Благодаря происходящему в капиллярах обмену веществ поддерживается постоянство физико-химических свойств тканевой жидкости, омывающей клетки и, следовательно, постоянство условий их жизнедеятельности. Капилляры - это конечные разветвления артериальной системы и одновременно начало венозной. Жизнь клетки напрямую зависит от качества капиллярного кровообращения.
Поверхность клеток всех кровеносных капилляров у взрослого человека - 7300м2. Общее количество крови и лимфы - 7,3л. Каждая сердечная систола здорового человека выбрасывает в поток крови от 80 до 100мл. Общее количество крови 5л. Общее количество циркулирующей жидкости - 28л. Сердце на 71% состоит из воды. Общая длина капилляров у взрослого человека достигает 100 тысяч км. Диаметр капилляров варьирует между 6 и 30мкм. Давление крови в капиллярах колеблется от 10 до 20мм рт ст. При гиперемии давление поднимается до 40мм. Не все капилляры постоянно открыты. При покое органов функционирует примерно их десятая часть - "дежурные капилляры". В отличие от артерий и вен капилляры могут вновь образовываться и исчезать.
Ни одно заболевание не обходится без вовлечения в патологический процесс капиллярного русла. Любое психическое и физическое напряжение сопровождается усилением капиллярного кровотока. Именно с помощью микроциркуляторных реакций осуществляются процессы адаптации организма к изменениям внутренней и внешней среды.
Система органов кроветворения
Кроветворная система отвечает в организме за функцию обеспечения постоянного состава крови. Она включает костный мозг, селезенку, лимфатические железы. Кровь имеет очень важное значение для функционирования организма. Она переносит кислород и другие важные вещества к тканям и клеткам, а взамен выводит углекислоту и другие отработанные продукты. Кровь состоит из бесцветной жидкости, называемой плазмой, в которой находятся эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и лимфоциты.
Плазма содержит огромное количество химических веществ, необходимых для жизни организма: белки, углеводы, жиры, минеральные соли, ферменты, гормоны, витамины и др. Важной составной частью плазмы являются белки: альбумины и глобулины. Альбумины удерживают воду, не позволяя крови превратиться в желе. Глобулины выступают в роли антител при попадании инфекции.
Эритроциты - безъядерные клетки крови животных и человека. Они содержат гемоглобин, который легко соединяется с кислородом. В капиллярах гемоглобин отдает кислород тканям (выделяет в межклеточную жидкость) и присоединяет к себе углекислый газ. После гибели эритроцит распадается на белковую часть - глобин и красящее вещество - гем. От молекулы гема отсоединяется желчный пигмент - билирубин, который выводится из организма. Остатки эритроцита с током крови переносятся в костный мозг и используются для образования новых эритроцитов. Это происходит в костном мозгу грудины, ребер, позвонков, в диафизах трубчатых костей, в лимфатических железах и селезенке.
Масса костного мозга составляет 2 кг. Он ежедневно производит 300 млрд. эритроцитов. Каждые 2 месяца общее количество эритроцитов обновляется. Жизнь 1 эритроцита длится от 42 до 127 дней. Ежедневно умирает более 200 млрд. эритроцитов, 2 млн. почечных нефронов обеспечивает выведение остатков эритроцитов. При анемии умирает до 300-500 млрд эритроцитов и проблема их эвакуации встает очень остро.
Лейкоциты - белые кровяные клетки. Они защищают организм от различных чужеродных частиц и болезнетворных микробов. Лейкоциты чувствительны к веществам, выделяемым бактериями. В очагах повреждения погибшие лейкоциты скапливаются в виде гноя.
Лимфоциты играют жизненно важную роль в организме, обеспечивая ему естественный иммунитет к заболеваниям. Лимфоциты вырабатывают антитоксины и антитела, которые не позволяют клеткам организма погибнуть от натиска бактерий.
Тромбоциты. Основная функция этих клеток - создание сгустков крови,
необходимых для остановки кровотечения. При повреждении сосудистой стенки
тромбоциты мгновенно разрушаются, образуя сгусток белка - фибрина, который
закупоривает сосуд. Адреналин ускоряет свертываемость крови. С этим связана
опасность тромбозов при хронических стрессах.
5. Понятие о предельно-допустимых
концентрациях (ПДК) и классах опасности загрязняющих веществ. Ксенобиотики,
кумулятивный эффект
Предельно допустимая концентрация (далее ПДК) - утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический <#"791561.files/image008.gif">
Рис.
5. Сущность образования металлической струи
В результате концентрации энергии взрыва и создания уплотнённой газово-металлической струи в области кумулятивной выемки (рис. 1), частицы наружного слоя металла воронки под действием упругого удара получают движение, отрываются от воронки и летят с большей скоростью (до 12-15 км/с), образуя иглу кумулятивной струи. Кумулятивная энергия струи переходит в энергию давления равную Р=1-2 млн. кг/см2 в результате чего металл брони течёт не нагреваясь до температуры плавления (температура кумулятивной струи составляет 200-600 % С). Кумулятивный эффект открыл в 1864 году русский военный инженер генерал М. М. Андриевский, который использовал это явление при создании капсюля-детонатора. Значительный вклад в теорию кумулятивного эффекта внесли русские учёные М. Я. Сухаревский, М. А. Лаврентьев, Е. И. Забабахин, Г. И. Покровский, Ф. А. Баум и другие. Кумулятивный эффект нашёл широкое использование не только в, военном деле, но и в строительстве и горнорудной промышленности, в исследованиях свойств веществ при высоких давлениях.
Ксенобиотики - условная категория для обозначения чужеродных для живых организмов химических веществ, естественно не входящих в биотический круговорот. Как правило, повышение концентрации ксенобиотиков в окружающей среде прямо или косвенно связано с хозяйственной деятельностью человека. К ним в ряде случаев относят: пестициды <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B4%D1%8B>, некоторые моющие средства (детергенты <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%82>), радионуклиды, синтетические красители, полиароматические углеводороды и др. Попадая в окружающую природную среду, они могут вызвать повышение частоты аллергических <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F> реакций, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BC%D0%BC%D1%83%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%82>, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом.
Изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и во внешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы.
Действие ксенобиотиков. Ксенобиотики - любые чуждые для организма вещества (пестициды, токсины, др. поллютанты), способные вызвать нарушение биологических процессов, не обязательно яды или токсины. Однако в большинстве случаев ксенобиотики, попадая в живые организмы, могут вызывать различные прямые нежелательные эффекты <http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%F1%E5%ED%EE%E1%E8%EE%F2%E8%EA>, либо вследствие биотрансформации образовывать токсичные метаболиты:
- токсические или аллергические реакции
изменения наследственности
снижение иммунитета
- специфические заболевания (болезнь минамата <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B0_(%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8C)>, болезнь итай-итай <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8C_%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B9-%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B9>, рак <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%BA_(%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5)>)
искажение обмена веществ, нарушение естественного хода природных процессов в экосистемах, вплоть до уровня биосферы в целом.
Примеры ксенобиотиков
тяжёлые металлы (кадмий <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%B4%D0%BC%D0%B8%D0%B9>, свинец <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86>, ртуть <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D1%82%D1%83%D1%82%D1%8C> и другие)
фреоны
нефтепродукты
пластмассы <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BC%D0%B0%D1%81%D1%81%D1%8B>, особенно это относится к пластиковой упаковке (полиэтиленовые пакеты, пластиковые ПЭТФ-бутылки и т.д.)
полициклические и галогенированные ароматические углеводороды
пестициды
синтетические поверхностно-активные вещества
Некоторые вещества, относимые к ксенобиотикам, могут быть найдены в природе. Так, диоксины <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%8B> образуются в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B2%D1%83%D0%BB%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B0> и лесные пожары <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B6%D0%B0%D1%80><http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%F1%E5%ED%EE%E1%E8%EE%F2%E8%EA>. Многие вещества, например ксилол <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%BB>, стирол <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%BB>, толуол <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%BB%D1%83%D0%BE%D0%BB>, ацетон <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%86%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BD>, бензол <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%BE%D0%BB>, парыбензина <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D0%BD> или хлороводорода <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4>, могут быть отнесены к ксенобиотикам, если они накопятся в окружающей среде <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0> в неестественно высоких концентрациях в процессе промышленного производства <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C>.
Липофильные
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C>
ксенобиотики в настоящее время вызывают особенное внимание экологов и
токсикологов, так как, накапливаясь в жировых тканях, способны переходить по
пищевой цепи <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B8%D1%89%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%8C>
в организмы животных и человека, превращаясь в более полярные и, следовательно,
более легко усваиваемые или экскретируемые вещества.
6. Ксенобиотики (тяжелые металлы, диоксины,
бенз(а)пирены), загрязняющие продукты питания и корма. Источники загрязнения,
меры по снижению их негативного действия
Чужеродные вещества, поступающие в человеческий организм с пищевыми продуктами и имеющие высокую токсичность, называют ксенобиотиками, или загрязнителями.
"Под токсичностью веществ понимается их способность наносить вред живому организму. Любое химическое соединение может быть токсичным. По мнению токсикологов, следует говорить о безвредности химических веществ при предлагаемом способе их применения. Решающую роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки); длительность потребления; режим поступления; пути поступления химических веществ в организм человека".