31. Особенности наружной морфологии, образа жизни и метаморфоз комнатной мухи. Эпидемиологическая роль.

32. Миазы животных и человека. Возбудители облигатных и факультативных миазов.

33. Систематическое положение, морфологическая диагностика, эпидемиологическое значение вшей. Блохи и их эпидемиологическое значение.

Варианты тестовых заданий

1. Цисты округлой формы с 4 ядрами характерны для:

1. Кишечной амебы

2. Дизентирийной амебы

3. Лейшмании

4. Трихомонады

2. Переносчиком возбудителей американского трипаносомоза являются:

1. Муха це-це

2. Москиты

3. Триатомовые клопы

4. Тараканы

3. Переносчиком лейшманиоза являются:

1. Москиты

2. Муха це-це

3. Слепни

4. Мошки

4. Диагностическим признаком кошачьей двуустки является:

1. Сильно разветвленные семенники в средней части тела

2. Раздельнополость

3. Лопастные семенники позади брюшной присоски

4. Лопастные семенники в задней части тела

5. Особенности половой системы, характерные для Clonorchis sinensis:

1. Сильно разветвленные семенники в средней части тела

2. Раздельнополость

3. Лопастные семенники позади брюшной присоски

4. Сильно изрезанные семенники в задней части тела

6. Диагностические признаки шистосом:

1. Сильно разветвленные семенники в средней части тела

2. Раздельнополость

3. Лопастные семенники позади брюшной присоски

4. Сильно изрезанные семенники в задней части тела

7. Диагностические признаки печеночного сосальщика:

1. Сильно разветвленные семенники в средней части тела

2. Раздельнополость

3. Лопастные семенники позади брюшной присоски

4. Сильно изрезанные семенники в задней части тела

8. Диагностические признаки ланцетовидной двуустки:

1. Сильно разветвленные семенники в средней части тела

2. Раздельнополость

3. Лопастные семенники позади брюшной присоски

4. Сильно изрезанные семенники в задней части тела

9. Первой личиночной стадий сосальщиков является:

1. Мирацидий

2. Спороциста

3. Редия

4. Церкария

10. Инвазивной для человека стадией кошачьей двуустки является:

1. Мирацидий

2. Адолескария

3. Церкария

4. Метацеркария

11. Инвазивной для человека стадией печеночного сосальщика является:

1. Мирацидий

2. Адолескария

3. Церкария

4. Метацеркария

12. Обнаружение яиц в дневной моче больного является признаком для диагностики следующего гельминта:

1. Fasciola hepatica

2. Opisthorchis felineus

3. Schistosoma haematobium

4. Schistosoma japonicum

13. Какой тип финны характерен для свиного и бычьего солитеров?

1. Цистицерк

2. Ценур

3. Цистицеркоид

4. Эхинококк

14. Кто является вторым промежуточным хозяином для широкого лентеца?

1. Моллюски

2. Рыбы семейства карповых

3. Хищные рыбы

4. Циклопы

15. Диагностические признаки зрелых члеников бычьего цепня:

1. Матка имеет 7-14 ответвлений

2. Матка имеет 17-34 ответвлений

3. Матка открытая, розетковидная

4. Членики имеют форму огуречного семени

16. Диагностические признаки широкого лентеца:

1. Матка имеет 7-14 ответвлений

2. Матка имеет 17-34 ответвлений

3. Матка открытая, розетковидная

4. Членики имеют форму огуречного семени

17. Типичным биогельминтом является следующий представитель круглых червей:

1. Аскарида

2. Власоглав

2. Острица

4. Трихинелла

18. Каким путем происходит заражение человека трихоцефалезом?

1. Алиментарным

2. Трансмиссивным

3. Перкутанным

4. Гемоконтактным

19. Каким путем происходит заражение человека анкилостомидозом?

1. Алиментарным

2. Трансмиссивным

3. Перкутанным

4. Гемоконтактным

20. Каким путем происходит заражение человека филяриатозом?

1. Алиментарным

2. Трансмиссивным

3. Перкутанным

4. Гемоконтактным

21. Диагностическими признаками Ixodes persulcatus является:

1. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус спереди, глаз нет

2. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

3. Щиток перламутровый, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

4. Хоботок расположен вентрально, спинных щитков нет, кожа морщинистая

22. Диагностическими признаками клещей рода Dermacentor является:

1. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус спереди, глаз нет

2. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

3. Щиток перламутровый, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

4. Хоботок расположен вентрально, спинных щитков нет, кожа морщинистая

23. Диагностическими признаками Ornithodorus papillipes является:

1. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус спереди, глаз нет

2. Щиток одноцветный, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

3. Щиток перламутровый, анальная бороздка огибает анус сзади, глаза есть

4. Хоботок расположен вентрально, спинных щитков нет, кожа морщинистая

24. Продолжительность жизни аргасовых клещей может составлять:

1. 1-2 месяца

2. 2-3 года

3. 10-15 лет

4. 20-25 лет

25. Каково эпидемиологическое значение гамазовых клещей?

1. Переносчики крысиного сыпного тифа

2. Переносчики клещевого энцефалита, болезни Лайма

3. переносчики лейшманий и трипаносом

4. Не имеют эпидемиологического значения

26. Факультативные миазы вызывают:

1. Оводы

2. Вольфартова муха

3. Малая комнатная муха

4. Малярийные комары

27. Облигатные миазы вызывают:

1. Малая комнатная муха

2. Вольфартова муха

3. Комары

4. Синяя мясная муха

28. Не имеет эпидемиологического значения:

1. Pediculus humanus humanus

2. Pediculus humanus capitis

3. Phthirus pubis

4. Pulex irritans

29. Самки комаров рода Culex имеют следующие диагностические признаки:

1. Антенны слабо опушены, щупики короче хоботка

2. Антенны сильно опушены, щупики длиной с хоботок, не утолщенные на концах

3. Антенны слабо опушены, щупики длиной с хоботок

4. Антенны сильно опушены, щупики на концах с булавовидными утолщениями

30. Самки комаров рода Anopheles имеют следующие диагностические признаки:

1. Антенны слабо опушены, щупики короче хоботка

2. Антенны сильно опушены, щупики длиной с хоботок, не утолщенные на концах

3. Антенны слабо опушены, щупики длиной с хоботок

4. Антенны сильно опушены, щупики на концах с булавовидными утолщениями.

Варианты заданий для самостоятельной работы студентов

1. Создать анимационную модель цикла развития малярийного плазмодия (на примере P. vivax)

2. Создать анимационную модель цикла трипаносом и лейшманий (на примере T. brucei и L.tropica)

3. Создать анимационную модель цикла развития сосальщиков (на примере O. felineus)

4. Создать анимационную модель цикла развития цепней (на примере T. solium)

5. Создать анимационную модель цикла развития лентецов (на примере D. latum)

6. Создать анимационную модель цикла развития круглых червей биогельминтов (на примере T. spiralis)

7. Создать анимационную модель цикла развития круглых червей - микрофилярий (на примере Loa loa)

8. Создать анимационную модель цикла развития факультативного паразита (на примере S. stercoralis)

9. Подготовить презентацию по теме «Дифференциальная диагностика яиц гельминтов»

10. Подготовить презентацию по теме «Дифференциальная диагностика сосальщиков по морфологическим признакам»

11. Подготовить презентацию по теме «Особенности циклов развития круглых червей - геогельминтов»

12. Подготовить презентацию по теме «Особенности циклов развития круглых червей - биогельминтов»

13. Подготовить презентацию по теме «Особенности циклов развития круглых червей - возбудителей трансмиссивных филяриатозов»

14. Подготовить презентацию по теме «Дифференциальная диагностика клещей - паразитов человека по морфологическим признакам»

15. Подготовить презентацию по теме «Дифференциальная диагностика эхинококкоза и альвеококкоза»

16. Подготовить презентацию по теме «Возбудители облигатных и факультативных миазов - клиническое значение»

17. Подготовить презентацию по теме «Дифференциальная диагностика комаров Culex, Anopheles и Aedes на каждой стадии их развития»

18. Подготовить презентацию по теме «Гирудотерапия и апитерапия в клинической практике»

19. Подготовить презентацию по теме «Ядовитые животные в клинической практике»

20. Подготовить презентацию по теме «Транзитные паразиты человека: их циклы развития и медицинское значение»

Рекомендуемая литература по модулю

Обязательная

Биология. Под ред. В.Н. Ярыгина, 2-й том. М., 2008 г.

Дополнительная

1. Беклемишев В.Н. Биоценологические основы сравнительной паразитологии.- М.: Наука, 1970. - 248 с

2. Виноградов А.Б., Глумов С.Г, Афонина Т.Д. и др. Медицинская паразитология. Пермь: Феникс, 2006.

3. Гапонов С.П. Паразитология. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2011. - 776 с.

4. Генис Д.Е. Медицинская паразитология. - М., 1991.

5. Гинецинская Т.А., Добровольский А.А. Частная паразитология. Паразитические черви, моллюски и членистоногие. - М.: Высшая школа, 1978. Т.1-2.

6. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. М.: Высшая школа, 1981. - 606 с.

7. Догель В.А. Курс общей паразитологии. Л., 1947.

8. Заяц Р.Г., Рачковская И.В., Карпов И.А. Основы общей и медицинской паразитологии. Ростов-на-Дону: Феникс. - 2002.

9. Захваткин Ю.А. Акарология - наука о клещах. История развития. Современное состояние. Систематика. - 2012. - 192 с.

10. Кеннеди К. Экологическая паразитология. М.: Мир, 1978. - 227 с.

11. Крылов М.В. Возбудители протозойных болезней домашних животных и человека. Т. 1, 2. СПб, 1994.

12. Павловский Е.Н. Руководство по паразитологии человека с учением о переносчиках трансмиссивных болезней. Т.1-2 - М.-Л., 1946-1948.

13. Паразитоценология (под. ред. А.П. Маркевича). - Киев: Наукова Думка, 1985. - 245 с.

14. Ройтман В.А., Беэр С.А. Паразитизм как форма симбиотических отношений. - М., 2008.

15. Теоритические и прикладные проблемы паразитологии. - М.: "Наука", 2002. -335 с.

16. Шульц Р.С., Гвоздев Е.В. Основы общей гельминтологии. М., 1970-76. Т.1-3.

МОДУЛЬ 5. ЭКОЛОГИЯ. БИОСФЕРА

Популяционная генетика - раздел генетики, изучающий генофонд популяций и его изменение в пространстве и во времени.

Популяция - это совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Популяция обладает только ей присущими особенностями: численностью, плотностью, пространственным распределением особей. Различают возрастную, половую, размерную структуру популяции. Соотношение разных по возрасту и полу групп в популяции определяют ее основные функции. Соотношение разных возрастных групп зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла вида и от внешних условий.

Для популяции так же характерны такие свойства, как частоты генотипов и аллелей.

Закон Харди - Вайнберга: В популяции из бесконечно большого числа свободно скрещивающихся особей в отсутствие мутаций, избирательной миграции организмов с различными генотипами и давления естественного отбора первоначальные частоты аллелей сохраняются из поколения в поколение.

p² + 2pq+q²=1 - Уравнение Харди - Вайнберга.

Следует помнить что формула Харди-Вайнберга применима при определенных условиях: 1) для одной пары аутосомных аллелей; 2) если спаривание особей и сочетание гамет при оплодотворении в популяции совершается случайно; 3) если прямые и обратные мутации происходят настолько редко, что их частотой можно принебречь; 4 если популяция достаточно многочислена; 5) если особи разных генотипов имеют одинаковую жизнеспособность, плодовитость и, следавательно, не подвергаются отбору, очевидно, что в природных популяциях это далеко не всегда осуществляется, ограничивая тем самым формула Харди - Вайнберга.

Хронобиология - одна из молодых и быстро развивающихся наук ХХ-ХХ1 веков, изучает временную организацию биосистем на всех уровнях организации живого. Из года в год возрастает интерес к проблемам хронобиологии, методологические принципы которой уверенно проникают в исследования всех уровней организации живого - от молекулярного до биосферного. Основа хронобиологии - биоритмология. Ритмичность - фундаментальное свойство живого. В настоящее время временная организация биологических систем рассматривается как один из основных принципов их организации. Хронобиология является междисциплинарной наукой, которая проникает буквально во все разделы биологии. Хронобиология составляет фундамент хрономедицины, которая в настоящее время выглядит как дерево со многими ответвлениями (хронодиагностика, хронопрофилактика, хронофармакология, хронотерапия, хроногигиена и т.д.).

Биоритмы - это регулярные количественные и связанные с ними качественные изменения биологических процессов, происходящие на различных уровнях организации живого: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом органном, организменном популяционно-биосферном. Главными составляющими параметрами ритма являются период, МЕЗОР, амплитуда, акрофаза (табл. 1).

Классификация биологических ритмов.

Класс ритмов:

1) Высокой частоты (период менее 0,5 ч.) (микроритмы)

Название ритмов: Специальных названий пока нет.

Пример: Ритмы электроэнцефалограммы (альфа-, бета и др.)

Минутные волны. Секундные волны

Период: От тысячной до сотой доли мкрсек. От 30 мс до 2 мс

Минутные волны; до 30 мин

Секундные волны: от 1с до 1мин

Функции, которые присущи данным ритмам: осцилляции на молекулярном уровне, ЭЭГ, дыхание, перистальтика кишечника, ЭКГ.

Рисунок 1. Схематическое изображение ритма и его показателей. Период (Т) - время между повторениями событий или время, требуемое для завершения цикла. Обратная величина периода, в единицах циклов в единицу времени - частота ритма. МЕЗОР (М) - средний уровень показателя. Амплитуда (А) - расстояние от МЕЗОРа до пика, максимума показателя (наибольшее отклонение полезного сигнала от МЕЗОРа). Акрофаза - момент времени, соответствующий регистрации максимального значения полезного сигнала (когда ритм описывается косинусоидой, пик кривой обозначается термином акрофаза, 0).

Цель изучения модуля: Ознакомить студентов с задачами и методами экологии, дать понятие о роли экологических факторов в биосфере. Изучить взаимосвязь человека и окружающей среды. Ознакомиться с основными характеристиками популяции. Освоить основные понятия хронобиологии.

Задачи модуля: Научить студентов применять закон Харди-Вайнберга для человеческих популяций. Ознакомить студентов с основными понятиями хронобиологии.

Изучение данного учебного модуля направлено на формирование у обучающихся следующих компетенций, предусмотренных ФГОС-3 по направлениям подготовки - 060201 «лечебное дело» и 060103 «педиатрия»:

а) общекультурные (ОК):

способностью и готовностью анализировать социально значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности (ОК-1);

б) профессиональные (ПК)

способностью и готовностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат (ПК-2);

способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности (ПК-3);

способностью и готовностью анализировать роль биологических факторов в развитии болезней, генотипические и фенотипические проявления наследственных болезней, генетические основы врожденных нарушений челюстно-лицевого аппарата, владеть современными методами исследования генетики человека, принципами медико-генетического консультирования; объяснять характер отклонения в ходе развития, способных привести к формированию вариантов, аномалий и пороков развития (ПК-26).

В результате освоения модуля студент должен:

Знать:

- основные принципы и эволюционные механизмы, действующие в человеческих популяциях.;

- сущность, математическое выражение и практическое использование закона Харди-Вайнберга.;

- цели и задачи современной хронобиологии, базовые термины хронобиологии, классификацию ритмов и их основные параметры;

- главные механизмы регуляции суточной ритмичности.

Уметь:

- применить полученные знания для расчета генетической структуры популяции по имеющимся данным о частоте встречаемости признака;

- самостоятельно обосновать значение хронобиологии для медицины.;

- получить ориентировочные расчеты основных параметров ритма (мезора, амплитуды, периода и акрофазы) по нескольким точкам во временном ряду.

Владеть:

- подходами к решению популяционно-генетических задач;

- навыками построения биоритмов в виде графика.

Занятие 5.1 Генетическая структура человеческой популяции. Популяционная генетика. Практическое использование закона Харди - Вайнберга

Цель занятия: Ознакомиться с характеристикой популяции, законом Харди-Вайнберга, с условиями его действия. Научиться определять частоту встречаемости аллелей и генотипов в популяции и определять характер исследования признаков.

Знать: Основные принципы и эволюционные механизмы, действующие в человеческих популяциях. Сущность, математическое выражение и практическое использование закона Харди-Вайнберга.

Уметь: Применить полученные знания для расчета генетической структуры популяции по имеющимся данным о частоте встречаемости признака.

Материалы и оборудование: Два мешочка, в каждом из которых имеется по 100 гамет - 30 белых (рецессивной аллель «а») и 70 черных (доминантная аллель «А»).

Вопросы самоподготовки:

1. Генофонд популяции, как основа эволюционной и экологической пластичности вида. Консервативность и пластичность генофонда. Аллелофонд.

2. Вид. Критерии вида. Значение полового процесса для существования вида. Динамичность вида. Различия популяции и вида. Почему понятие «вид» не может быть применено к размножающимся бесполым путем агамным, самооплодотворяющимся и строго партеногетическим организмам.

3. Популяция. Экологическая и генетическая характеристика популяции. Генетическа стабильность популяции. Типы расселения популяций.

4. Закон Харди-Вайнберга, условия его проявления. Практическое применение закона Харди-Вайнберга для анализа человеческих популяций. Частоты аллелей и генотипов. Менделевская популяция, причины их отсутствия в природе.

5. Элементарные эволюционные факторы популяции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор, дрейф генов.

6. Видообразование. Наследственный полиморфизм природных популяций. Генетический груз и мутационный груз и их биологическая сущность.

7. Популяционная структура вида. Взаимодействие между генами полное и неполное доминирование, экспрессивность, пенетрантность.

8. Популяция людей. Дем. Изолят. Демографические показатели.

9. Действие эволюционных факторов на популяции людей: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, дрейф генов, естественный отбор.

10. Генетический полиморфизм. Генетический полиморфизм человечества. Генетический груз в популяциях людей.

Литература обязательная:

Учебник по биологии. Под ред. В.Н.Ярыгина, 2008, 2 т. c. 2-51.

Литература дополнительная:

1. «Генетика» под ред. Н.В.Лобашова

2. «Введение в медицинскую генетику» В.Л.Эфроимсон

3. Лекции по генетике

Работа №1. Составление модельных панмиктических популяций при заданных частотах гамет.

Изучение наследования в популяциях связано с изучением их генотипического состава в сменяющихся поколениях, т.е. с определением частот различных генотипов и аллелей. Частота определенного генотипа в популяции - это относительное количество особей данного генотипа, выраженное в долях единицы или процентах (за единицу или 100% принимается общее число особей в популяции или исследуемой выборке). Аналогичным образом рассчитываются и частоты аллелей.

Инбридинг - близкородственное скрещивание, скрещивание организмов, имеющих общих предков, приводящее к гомозиготизации. У человека к такому же результату приводят родственные браки.

Панмиксия - это свободное скрещивание особей в популяции с различными генотипами. Поскольку в панмиктической популяции следующее поколение воспроизводится за счет разнообразных сочетаний различных гамет, произведенных родительскими организмами, численность особей того или иного генотипа будет определяться частотой разных типов гамет родителей.

В двух мешочках имеется по 100 гамет - окрашенные кружочки с аллелью «А» (30 с рецессивной аллелью и 70 с доминантной аллелью). В одном мешочке «яйцеклетки», в другом «сперматозоиды». Один из студентов вытаскивает, не глядя в мешочек, по одному кружочку - «яйцеклетку», другой «сперматозоид», третий записывает сочетание гамет, т.е. «зиготу» (АА, Аа, аа). Каждый кружок возвращается на место и тщательно перемешивается. Эта процедура повторяется 100 раз. Подсчет результатов работы проводится по правилу конвертов согласно таблице 1.

Таблица 1. Учет фактической частоты генотипов панмиктической популяции.

Генотипы	АА	Аа	аа
Число

Теоретически ожидаемое соотношение генотипов для данного случая можно рассчитать по таблице 2. Для выражения результатов в целых числах необходимо полученные величины умножить на 100.

Таблица 2. Расчет теоретически ожидаемых частот генотипов в модельной панмиктической популяции (указана частота образования гамет для мужчин и женщин).

> +	0,7 А	0,3 а
0,7 А	0,49 АА	0,21 Аа
0,3 а	0,21 Аа	0,09 аа

В таблицу 3 внести фактически полученные и теоретически ожидаемые частоты и, сравнив их методом ² (кси-квадрат), доказать соответствие фактов. Вероятности «р» для критериев ² даны в табл.4

Таблица 3 Расчет величины ².

Показатели	Частоты генотипов
	АА	Аа	аа	Всего
Фактически полученные (х)
Теоретически ожидаемые (у)	49	42	9	100
б2 ( б2 = (х-у)2 )

Достоверность полученных данных оценивать с помощью таблицы 4.

Таблица 4. Критическая (процентная) точка для вероятности Р=0,05 при числе степеней свободы k=1. (по Г.Ф. Лакину, 1990).

k	Р=0,05
1	3,841

k=1, т.к. учитывается только один фактор: частота аллелей в популяции.

Уровень значимости, или вероятность ошибки, допускаемой при оценке принятой гипотезы, может различаться. Обычно при проверке статистических гипотез принимают три уровня значимости: 5%-ный (вероятность ошибочной оценки Р=0,05), 1%-ный (Р=0,01) и 0,1%-ный (Р=0,001). В биологических исследованиях часто считают достаточным 5%-ный уровень значимости. Если значение ² меньше или равно 3,841, то полученные результаты являются достоверными, так как теоретические и фактические данные близки между собой. Если значение ² больше 3,841, то полученные фактические результаты являются недостоверными.

Пример решения и оформления задачи:

Допустим, что случайным образом у нас образовалось 52 зиготы с генотипом АА, 37 - с генотипом Аа и 11 - с генотипом аа. Необходимо сравнить теоретические и фактические полученные данные и выяснить, существуют ли между ними различия и случайны ли они.

Таблица 5. Ход решения задачи.

Показатели	Частоты генотипов
	АА	Аа	аа	Всего
Фактически полученные (х)	52	37	11	100
Теоретически ожидаемые (у)	49	42	9	100
(б2)	(52-49)2=9	(37-42)2=25	(11-9)2=4

² = 9/49 + 25/42 + 4/9 = 1,223

Ответ: Так как 1,223 < 3,841 (таблица 4), то полученные данные являются достоверными, потому что в фактически существующей популяции с такими же частотами аллелей «А» и «а» возможно такое распределение аллелей между потомками.

Работа №2. Решение задач на частоту гомо- и гетерозигот в популяции. Различные способы выражения Расчет частоты, выраженной частоты аллеля в долях единицы или генотипа в популяции

1. В исследуемой популяции 84 человека 84 : 420 = 0, 2

из 420 имели доминантный признак.

2. В одной из популяций встречаемость 15 : 100 = 0,15

людей с резус-положительной кровью

(рецессивный признак) составляет 15 %.

3. Встречаемость больных, страдающих 10^-4 = 1 : 10000 = 0,0001

фенилкетонурией, равна 10^-4.

4. В европейских популяциях 0,02 : 1000 = 0,00002

распространенность ахондроплазии

составляет 0,02 на 1000 новорожденных.

5. Алкаптонурия встречается с частотой 1 : 100 000 = 0,00001

1 : 100 000.

6. Изучаемый признак характеризуется 0,09 : 0,3 = 0,3

неполной пенетрантностью, равной

30%, и встречается в популяции с

частотой 0,09.

Частота генотипа - доля особей в популяции, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции.

Частота аллеля - доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена.

> +	А (р)	а (q)
А (р)	0,49 АА (р2)	0,21 Аа (рq)
а (q)	0,21 Аа (рq)	0,09 аа (q2)

р - частота аллеля «А» в популяции

q - частота аллеля «а» в популяции

Закон Харди-Вайнберга:

р² + 2рq + q² = 1; р + q = 1.

Пример: Альбинизм общий наследуется как аутосомный рецессивный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 20 000. Вычислите частоту гетерозигот в популяции.

Решение:

Таблица “Признак - ген”

Пара альтернативных Аллели Возможные генотипы

признаков гена

Альбинизм а (q) аа (q²)

Отсутствие альбинизма А (р) А _ (р² + 2рq): АА (р²) или Аа (2рq)

Частота гомозигот по рецессивному признаку в популяции:

q² = 1 : 20 000 = 0,00005

Частота рецессивного аллеля в популяции:

q = = 0,07

Частота доминантного аллеля в популяции:

р = 1 - q = 1- 0,07 = 0,93

Частота гетерозигот в популяции:

2рq = 2 * 0,07 * 0,93 = 0,1302 (13 %)

Ответ: Частота гетерозигот в популяции 13 %.

1. Одна из форм фруктозурии (ослабление усвоения фруктозы и повышенное ее содержание в мече) проявляется субклинически. Дефекты обмена снижаются при исключении фруктозы из пищи. Заболевание наследуется аутосомно-рецессивно и встречается с частотой 7:1000000 (В.П. Эфроимсон, 1968 г.) Определить частоту гетерозигот в популяции.

2. Врождённый вывих бедра наследуется доминантно, средняя пенетрантность гена 25%. Заболевание встречается с частотой 0,06% (В.П. Эфроимсон, 1968). Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену.

3. В одной панмиктической популяции частота аллелей b равна 0,1, а в другой - 0,9. В какой популяции больше гетерозигот?

4. Болезнь Тей-Сакса, обусловленная аутосомным рецессивным геном, неизлечима; люди, страдающие этим заболеванием, умирают в детстве. В одной из больших популяций частота рождения больных детей составляет 1:5000. Сколько здоровых людей будет проживать в популяции численностью 400 000 человек?

5. Кистозный фиброз поджелудочной железы (муковисцидоз) поражает индивидуумов с рецессивным гомозиготным фенотипом и встречается среди населения с частотой 1 на 2000. Вычислите частоту гена кистозного фиброза в популяции численностью 1 000 000 человек.

6. В популяции встречаются три генотипа по гену цвета глаз в соотношении: 9/16АА, 6/16Аа и 1/16аа. Карий цвет глаз - это аутосомный доминантный признак с постоянной пенетрантностью. Находится ли данная популяция в состоянии генетического равновесия?

7. Аниридия наследуется как доминантный аутосомный признак и встречается с частотой 1:10000 (В.П. Эфроимсон). Определить генетическую структуру популяции.

8. Хорея Генгингтона наследуется как аутосомно-доминантный признак с пенетрантностью 82,5%. В популяции на 100 тысяч человек приходится 4 больных. Определите процент людей-носителей данного заболевания в популяции.

9. Популяционная частота дизостоза черепно-лицевого - 1:25 000. Этот признак наследуется аутосомно-доминантно с пенетрантностью 50%. Сколько людей в популяции будут носителями данного гена.

10. Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным доминантным геном. У женщин ген подагры не проявляется, у мужчин пенетрантность его равна 20% (В.П. Эфроимсон, 1968). Определите генетическую структуру популяции.

11. Из ниже приведенных заболеваний укажите те, чью популяционную численность можно рассчитать с помощью закона Харди-Вайнберга: Синдром Патау, синдром Джейкоба, фенилкетонурия, полидактилия, серповидно-клеточная анемия, синдром кошачьего крика, гипертрихоз, дальтонизм.

12. Туберозный склероз (эпилойя) наследуется как аутосомный доминантный признак. По данным Пенроза (1972), данное заболевание встречается с частотой 1 : 600 000. Один из симптомов данного заболевания - факома глазного дна (опухоли сетчатки) - обнаруживается у 80% всех гомозигот и у 20% предположительно гетерозиготных, у которых нет других клинических симптомов. Определите частоту встречаемости доминантного гена (решение задачи по желанию студента).

Работа № 3. Решение задач по популяционной генетике при множественном аллелизме.

1) В некоторой популяции по данным станции переливания крови, так представлены группы крови:

I^oI^o = 36% I^oI^a= 28% I^oI^b= 28% I^aI^b =8%

0,36 I^aI^a 0,28 I^bI^b 0,28 0,08

А) Рассчитать частоту генов 2 и 3 группы крови. Б) Рассчитать процент гомо- и гетерозигот в популяции.

2) Известно, что частота аллелей групп крови в популяции следующая: I^o = 0,5; I^a = 0,1; I^b = 0,4. Рассчитать процент гомо- и гетерозигот в популяции.

3) У кроликов сплошная темная окраска обусловлена доминантным аллелем (А), а белая - рецессивным (а), но существуют еще аллели а^сh (шиншилловая окраска) и а^h (гималайская окраска). Вся серия аллелей по доминированию может быть представлена в виде ряда: А > а^сh > а^h > а. Определить процент кроликов с различной окраской в популяции, если известны частоты аллелей: А=0,25; а^сh=0,15; а^h=0,33; а=0,27 (решение задачи по желанию студента).

Занятие 5.2 Медицинские аспекты хронобиологии

Цель обучения: Освоить основные понятия хронобиологии и параметры биоритмов на примере циркадианных ритмов. На конкретных примерах суточной динамики температуры тела, частоты пульса показать существование суточных ритмов физиологических процессов в организме человека. Научиться разбираться в основных характеристиках суточного ритма. Раскрыть значение хронобиологии для медицины.

Знать: Цели и задачи современной хронобиологии, базовые термины хронобиологии, классификацию ритмов и их основные параметры. Главные механизмы регуляции суточной ритмичности.

Уметь:

Самостоятельно обосновать значение хронобиологии для медицины. Получить ориентировочные расчеты основных параметров ритма (мезора, амплитуды и акрофазы) по нескольким точкам во временном ряду.

Материалы и оборудование:

Домашнее задание к занятию

каждый студент должен измерить у себя и записать значение температуры тела и частоты пульса в следующие часы суток 7⁰⁰, 11⁰⁰, 15⁰⁰, 19⁰⁰ и 23⁰⁰.

Вопросы для самоподготовки:

1. Динамическая устойчивость обмена веществ. Сущность определения “гомеостаз”, “здоровье”, “норма”.

2. Гомеостаз и биоритмы. Основные параметры ритма.

3. Здоровье и биоритмы.

4. Хронобиология и ее роль в теории и практике медицины (хронофизиология, хронопатология, хронодиагностика, хронотерапия, хроногигиена, хронопрофилактика).

5. Биологические ритмы в онтогенезе человека. Медицинское значение хронобиологии. Хронобиологическая концепция оценки биологического возраста и темпа старения.

Работа №1. Суточный ритм температуры тела человека.

Предварительно каждый студент в подмышечной области измеряет у себя температуру тела в 7, 11, 15, 19, 23 часа, по полученным данным строится кривая динамики температуры тела, при этом на оси абсцисс указывается время (в часах), а на оси ординат - значение температуры тела в градусах. Затем, используя данные 10 или более человек, заполняется следующая таблица:

№ обследуемого	7:00	11:00	15:00	19:00	23:00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Средняя арифметич. по часам

Студенты находят среднюю арифметическую по часам величину («условный «МЕЗОР»), строят суточную кривую температуры тела по среднечасовым значениям с указанием минимального и максимального значения. Определяют размах колебаний, который находится как разность между максимальным и минимальным среднечасовым значением, амплитуду колебаний, отклонение от среднесуточного значения до максимума.

По рассчитанным показателям строится индивидуальный и групповой график, где по оси абсцисс обозначается время суток, а по оси ординат полученное значение показателя.

Записывается вывод: температура тела у человека существенно изменяется в течение суток с периодом в 24 часа. По полученным данным максимальное значение наблюдается в …. Часов, среднесуточный уровень составляет … градусов, размах колебаний … , амплитуда колебаний ….

Обратите внимание на особенности индивидуальных хронограмм температуры тела и ЧСС. При заболеваниях и утомлении структура биоритма меняется.

Работа №2. Суточный ритм пульса у человека.

По данным регистрации частоты пульса в покое в 7, 11, 15, 19, 23 часа строится индивидуальная суточная кривая. Затем заполняется следующая таблица, в которой используются результаты 10 человек и более. Находится средняя арифметическая по часам, МЕЗОР. Затем нужно построить суточную кривую частоты пульса (по среднечасовым значениям). Определяется размах колебаний, амплитуда, акрофаза.

№ обследуемого	7:00	11:00	15:00	19:00	23:00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Средняя ариф. по часам

По рассчитанным показателям строится индивидуальный и групповой график, где по оси абсцисс обозначается время суток, а по оси ординат полученное значение показателя.

Делается вывод: Частота сердечных сокращений у человека изменяется в течение суток. По полученным данным максимальное значение отмечается в … часов, размах колебаний … , амплитуда колебаний … ударов в минуту.

Работа №3. Решение ситуационных задач

1. В течении язвенной болезни наблюдается сезонность обострений. Неблагоприятное время года для многих больных - весна и осень. Под влиянием климатических условий (температура воздуха, колебания барометрического давления и других факторов) нарушается реактивность организма. Изменения наступают главным образом в нервной и эндокринной регулирующих системах. Они приводят к нарушению функции органов пищеварения (желудка и двенадцатиперстной кишки). Как можно объяснить данный факт?

2. Установлено, что психически больные люди начинают чувствовать себя хуже, когда световой день весной увеличивается на два часа и осенью на эти же два часа уменьшается. Здоровый человек ощущает в этот период вялость, снижение работоспособности, раздражительность, но он в состоянии преодолеть эти неприятные ощущения и ведет обычную жизнь. Поясните данную зависимость с точки зрения хронобиологии.

3. Распределите ниже перечисленные циклы по трем группам: годовые циклы, лунные циклы и суточные циклы. Обоснуйте свое распределение.

Температура тела, менструальный цикл, обострение психических заболеваний, частота дыхания, колебания рождаемости, пульс, артериальное давление, колебания инфарктов миокарда и апоплексических инсультов.

4. Эпифиз вырабатывает гормон мелатонин, который тормозит действие гонадотропных гормонов. Секреция изменяется в зависимости от освещенности: увеличение светового дня уменьшает секрецию мелатонина, что приводит к секреции половых гормонов. Как повлияло на человека возникновение круглосуточного искусственного освещения? На ком больше отразились эти изменения: на людях живущих ближе к экватору или живущих ближе к полярному полюсу?

5. В животном мире зимняя спячка, перелет птиц, вскармливание потомства и диапауза, как и смена формы у насекомых - самые распространенные формы годовых ритмов. Объясните, почему в северном и южном полушарии они протекают со сдвигом в полгода? Зависят ли эти ритмы от широты?

6. Человек, и голубь (дневные типы животных), а также кошка, хомячок, мышь и таракан (ночные типы) были помещены на неделю в условия постоянной темноты. Что произойдет с параметрами циркадианного ритма двигательной активности у представителей этих видов. Что изменится, если их поместить в условия постоянного освещения. Используйте правило Ашоффа.

	Постоянная темнота	Постоянное освещание
Ночные животные	Период сокращается	Период увеличивается
Дневные животные	Период увеличивается	Период сокращается

7. Известно следующее: синхронное сопряжение между парными СХЯ гипоталамуса снижается с возрастом. В некоторых Средиземноморских странах, например Италии, существует сиеста - дневной отдых и сон. Некоторые лекарственные препараты назначаются два раза в день - утром и вечером. Что общего между всеми этими факторами с точки зрения хронобиологии, что может увидеть на графиках АД кардиолог при анализе данных амбулаторного мониторинга артериального давления у пожилого итальянца, придерживающегося сиесты и получающего лечение от артериальной гипертонии.

8. Антибиотики обладают либо бактерицидным (убивают бактерий), либо бактериостатическим действием (не дают им размножаться), последних большинство. Ниже приведен график пролиферации (размножения) госпитального штамма 2888 Staphylococcus aureus. Как вы оцените эффективность антибиотика с бактериостатическим действием, который не знающий этого, врач назначил в 8 и 17 часов? Оправдана ли будет 3-х разовая схема назначения данного антибиотика?

9. Основной белок ключевых генов биологических часов клетки, вырабатывающийся в течение всей фазы активности у человека носит название PER. Наиболее активные ферменты, выводящие «из игры» белок PER путем его фосфорилирования - это несколько разновидностей казеинкиназ (ck). Если фосфорилирование белка PER происходит слишком быстро - биологические часы ускоряют свой ход, если слишком медленно - замедляют. Подумайте, какие молекулярно-генетические особенности могут способствовать вечерним («совам») и, наоборот, утренним («жаворонкам») хронотипам?

10. Изучите представленные ниже рисунки суточной динамики систолического АД и ЧСС в двух различных широтах Тюменской области. Интерпретируйте их исходя их региональных особенностей (Север - Ямал, 68° с.ш.) и Тюмень (55° с.ш.). Какие факторы и механизмы могут быть лежать в основе и использованы для объяснения наблюдаемых здесь закономерностей.

11. Приведите собственные примеры биоритмов в природе и для человека.

Терминология к занятию

1.Акрофаза (расчетная, 0) - момент времени, соответствующий регистрации максимального значения полезного сигнала (зависит от момента времени соотнесения).

2.Акрофаза внутренняя - акрофаза, рассчитанная по отношению к акрофазе некого другого физиологического события.

3.Амплитуда (А) - величина наибольшего отклонения полезного сигнала от МЕЗОРа.

4.Ауторитмометрия (АР) - набор данных, полученных путем самостоятельных измерений с автоматической записью физиологических показателей как функции времени.

5.Ациркадианный (аЦД) - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам ультра- и инфрадианных областей, отличным от циркадианного диапазона.

6.Батифаза (надир; ортофаза) - момент времени, соответствующий регистрации минимального значения полезного сигнала (зависит от времени соотнесения).

7.Биологическая временная структура - сумма предсказуемых, зависимых от времени биологических измерений, включающих наряду с ростом, развитием и старением спектр различных частот.

8.Внешняя десинхронизация - десинхронизация биологических ритмов от циклов окружающей среды (например, при преодолении нескольких часовых поясов на самолете).

9.Внутренняя десинхронизация - десинхронизация одного от другого из двух или более ритмов в биосистеме путем появления ранее отсутствующих различий в частоте и (или) изменения во временном отношении двух ритмов с той же частотой (например, при алкоголизации).

10.Время соотнесения (reference time) - момент времени, принимаемый за начало отсчета (00:00), по отношению к которому рассчитывается акрофаза и батифаза.

11.Десинхроноз - заболевание (патологическое состояние), вызванное внешней и (или) внутренней десинхронизацией биологических ритмов.

12.Десинхронизация - состояние двух или более ранее синхронизированных ритмических переменных, переставших показывать те же частоты и (или) акрофазные взаимоотношения и демонстрирующие изменения временных взаимосвязей (явление или процесс изменения нормальных, естественных фазовых взаимоотношений между двумя или более физиологическими показателями - может быть транзиторной или устойчивой (персистирующей)).

13.Диапазон колебаний (двойная амплитуда, 2А) - величина между акрофазой и батифазой.

14.Инфрадианный - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой ниже циркадианного диапазона (т.е., с периодом длиннее 28 часов).

15.Косинор-анализ - оценка параметров ритма методом наименьших квадратов или его вариациями.

16.Косинородезм - динамическая норма реакции физиологической величина, аппроксимированная косинусоидой.

17.Мезор - статистическая срединная ритма (полезного сигнала); при равноудаленных данных совпадает со средней арифметической.

18.Период (Т) - промежуток времени, за который совершается один полный цикл.

19. Синхронизатор - внешняя периодичность, определяющая временное положение данного ритма кратной частоты.

20.Синхронизация - состояние системы, когда два или более показателя проявляют сходную периодичность и их акрофазы целыми множителями одна другой.

21.Спектр биологических ритмов - эндогенные биологические ритмы с различной частотой.

22.Фазовый сдвиг (сдвиг по фазе) - отдельное, относительно резкое или постепенное изменение ритма, описываемое разностью между начальной (исходной) и конечной акрофазами.

23.Ультрадианный - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой выше циркадианного диапазона (т.е с периодом короче 20 часов).

24.Циркадианный (ЦД, околосуточный) - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой 1 цикл в 24± 4 часа.

25.Циркасемидианный (ЦСД, околополусуточный) - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой 1 цикл в 12 часов.

26.Циркаселтанный (ЦС, околонедельный) - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой около 1 цикла в 168 часов.

27.Циркасемисептанный (ЦСС, околополунедельный) - относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой около 1 цикла в 1 в 84 часа.

28.Хронобиология - отрасль науки, объективно исследующая и количественно оценивающая механизмы биологической временной структуры, включая ритмические проявления жизнедеятельности (наука, изучающая закономерности организации жизнедеятельности биологических систем во времени).

29.Хронограмма - изображение данных как функции времени

30.Хронодезм - норма реакции физиологической величины, специфицированная во времени,

31.Хроном - термин, обозначающий комплексную временную организацию живых систем независимо от их уровня организации и сложности, происходит от трех корней (латинских chronos - время, nomos - правило и английского chromosome - хромосома), чем подчеркивается, что временная организация биологических систем закономерно организована во времени и генетически детерминирована, но находится под модифицирующим влиянием внешней среды. Хроном состоит из трех взаимосвязанных аспектов: ритмы разных частот, модулирующие друг друга, тренды, обуславливаемые возрастными изменениями, заболеваниями, лечение и выздоровлением и т.д., а также области шумов (хаотических изменений - недоступных описанию каких-либо закономерностей современными математическими средствами).

32.Хронопатология - изменения биологической временной структуры индивидуума, предшествующие функциональным расстройствам или органическим заболеваниям и (или) зависящим от времени проявления болезни.

Занятие 5.3 Промежуточный контроль по модульной единице 5 (Коллоквиум)

1. Окружающая среда, как фактор, влияющий на здоровье человека.

2. Экология как наука. Задачи экологии. Методы экологии: полевой, экспериментальный, математические моделирование и другие. Понятие об открытых и закрытых системах.

3. Экологические факторы. Биологический оптимум. Оптимальные значения и пределы выносливости (границы терпимости факторов). Лимитирующие факторы. Эврибионты и стенобионты.

4. Абиотические факторы. Фотопериодизм, пойкилотермные и гомойотермные животные, анабиоз, оцепенение, спячка. Охарактеризовать солнечный свет, температуру, влажность, соленость воды, барометрическое давление, состав атмосферного воздуха как абиотические факторы.

5. Биотические факторы. Взаимосвязи между живыми существами: конкуренция, хищничество, антибиоз, мутуализм, квартиранство, нахлебничество, паразитизм, коадаптация.

6. Антропогенные факторы. Положительное и отрицательное воздействие человека на окружающую среду. Экологические катастрофы XX - XXI веков.

7. Экологические ниши. Морфологические особенности животных, обитающих в различных условиях среды. Адаптации организмов к среде обитания. Биологическая целесообразность организации живых существ.

8. Биотоп. Биоценоз. Биогеоценоз. Саморегуляция биогеоценозов. Компоненты экологических систем: вещество, факторы, организмы. Регуляция численности популяций в экологических системах.

9. Цепи питания. Правило 10%. Правило экологической пирамиды. Привести примеры цепей питания в различных экологических нишах.

10. Широтно-зональное (от экватора к полюсам) и вертикально-поясное (от глубин океанов до вершин гор) распределение животных по Земному шару в зависимости от экологических факторов.

11. Роль растений в сукцессии. Причины сукцессии.

12. Учение о биосфере. Ноосфера, литосфера, гидросфера, атмосфера. Границы биосферы.

13. Агроценозы, их отличие от биоценозов. Пути повышения продуктивности агроценозов. Мелиорация земель. Гидропоника и аэропоника. Значение селекции при создании агроценозов.

14. Состав биосферы: живое вещество, косное вещество, биокосное вещество. Роль живого вещества в круговороте веществ: биогеохимические функции.

15. Круговорот веществ в природе: азота, кислорода, водорода, углерода, фосфора, железа, серы, калия, кальция.

16. Роль человека в круговороте веществ. Промышленное загрязнение окружающей среды. Привести примеры отрицательного влияния научно-технического прогресса на биосферу.

17. Восполнимые и невосполнимые природные ресурсы.

18. Круговорот энергии в природе. Биомасса суши и Мирового океана.

19. Роль международных организаций в охране биосферы. ЮНЕСКО. Красная книга. Заповедники, заказники, национальные парки. памятники природы.

20. Мероприятия по защите окружающей среды, проводимые в России и Тюменской области.

21. Генофонд популяции, как основа эволюционной и экологической пластичности вида. Консервативность и пластичность генофонда. Аллелофонд.

22. Вид. Критерии вида. Значение полового процесса для существования вида. Динамичность вида. Различия популяции и вида. Почему понятие «вид» не может быть применено к размножающимся бесполым путем агамным, самооплодотворяющимся и строго партеногетическим организмам.

23. Популяция. Экологическая и генетическая характеристика популяции. Генетическа стабильность популяции. Типы расселения популяций.

24. Закон Харди-Вайнберга, условия его проявления. Практическое применение закона Харди-Вайнберга для анализа человеческих популяций. Частоты аллелей и генотипов. Менделевская популяция, причины их отсутствия в природе.

25. Элементарные эволюционные факторы популяции: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор, дрейф генов.

26. Видообразование. Наследственный полиморфизм природных популяций. Генетический груз и мутационный груз и их биологическая сущность.

27. Популяционная структура вида. Взаимодействие между генами полное и неполное доминирование, экспрессивность, пенетрантность.

28. Популяция людей. Дем. Изолят. Демографические показатели.

29. Действие эволюционных факторов на популяции людей: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, дрейф генов, естественный отбор.

30. Генетический полиморфизм. Генетический полиморфизм человечества. Генетический груз в популяциях людей.

31. Биологические ритмы в онтогенезе человека. Медицинское значение хронобиологии. Хронобиологическая концепция оценки биологического возраста и темпа старения.

32. Хронобиология и ее роль в теории и практике медицины (хронофизиология, хронопатология, хронодиагностика, хронотерапия, хроногигиена, хронопрофилактика).

Рекомендуемая литература по модулю

Литература обязательная

1. Учебник по биологии. Под ред. В.Н.Ярыгина, 2008, 1 т, c. 404-405.

2. Учебник по биологии. Под ред. В.Н.Ярыгина, 1985, с.221-229

3. Учебник по биологии А.А.Слюсарева, с.211-214.

Литература дополнительная

1. Лекция «Медицинские аспекты хронобиологии».

2. Губин Г.Д., Герловин Е.Ш. «Суточные ритмы биологических процессов», 1980

3. Руководство «Хронобиология и хрономедицина» под ред. Комарова Ф.И., 1989

4. Тезисы международного симпозиума СССР-ГДР, 1982

Варианты задания для самостоятельной работы студентов

1. Подготовить анимацию по теме: Круговорот кислорода в природе.

2. Подготовить анимацию по теме: Круговорот углерода в природе.

3. Подготовить анимацию по теме: Круговорот водорода в природе.

4. Подготовить анимацию по теме: Круговорот азота в природе.

5. Подготовить анимацию по теме: Круговорот серы в природе.

6. Подготовить анимацию по теме: Круговорот железа в природе.

Требования к анимациям по темам № 1 - 6:

а) указать уравнения химических реакций происходящих в круговороте веществ;

...