Механизмы специфической и неспецифической адаптации (информация полностью соответствует лекции № 3)

1.

Практика 6: Механизмы специфической и
неспецифической адаптации (информация
полностью соответствует лекции № 3)
План лекции
1. Адаптация и адаптогенные факторы.
2. Адаптационные ресурсы.
3. Виды адаптации.
4. Резистентность и неспецифическая адаптация.
5. Специфическая адаптация.

2.

I. Адаптация и адаптогенные факторы
Адаптация (А.) – процесс приспособления организма
к меняющимся условиям среды – общеприродным,
производственным, социальным.
А. включает все виды врождённой и приобретённой
приспособительной деятельности организмов с процессами
на клеточном, органном, системном и организменном
уровнях, которые поддерживают гомеостаз.
Критерии А.:
1. Жизнеспособность – способность организма жить
и нормально развиваться в условиях среды.
2. Конкурентоспособность – способность организма
добиваться успеха в борьбе за средства жизни.
3. Фертильность – способность организмов
нормально размножаться.

3.

Адаптогенные факторы – условия внешней среды,
вызывающие изменения в организме и необходимость его
перестройки.
1. Природные – факторы живой и неживой природы:
а) биотические – всё
многообразие животного и
растительного мира, включая возбудителей болезней.
б) абиотические: воздушная
среда, атмосферное
давление, световое излучение, магнитные поля, температура
окружающей среды, метеопогодные факторы и различные
климатогеографические условия, циклические изменения в
природе: смена дня и ночи, времен года.

4.

Земля – это огромный
постоянный магнит.
Необходимое условие
поддержания
магнитного поля –
вращение Земли и
обладание
насыщенной железом
жидкой массы в ее
центре. Огромная
масса расплавленного
железа объемом в 5
раз больше Луны
циркулирует в
сердцевине Земли,
образуя геодинамо.
Магнитное поле
Земли время от
времени меняло
полярность. За
последние 150 лет
переполяризация
происходила сотни
раз!

5.

Табл. Разнообразие возбудителей болезней

6.

2. Антропогенные
– факторы как результат
деятельности самого человека: загрязнение почвы, воздушной
и водной среды, бытовые условия, социальная деятельность.

7.

8.

Рис.
Особенности адаптации
человека к условиям
Земли.

9.

Взаимодействие адаптогенных факторов
Антагонистическое – действие одного фактора
ослабляет другой: жара легче переносится при наличии легкого
ветерка.
Аддитивное – суммарный эффект равен
воздействующих факторов: солнечный свет и ветер.
Синергическое – факторы
усиливают друг друга, т.е.
суммарный
эффект
больше
суммы
воздействующих
факторов:
негативное
воздействие низких температур
усиливается при повышенной
влажности.
сумме

10.

11.

Закон оптимума: каждый фактор имеет лишь
определенные пределы положительного влияния на организмы.
Зона оптимума (оптимум) – благоприятная сила
воздействия экологического фактора для организмов.

12.

Зоны нормы – отклонения от зоны оптимума в
сторону недостаточной или избыточной дозы фактора без
нарушения жизнедеятельности. Такие отклонения человек
переносит
благодаря
специфическим
адаптивным
механизмам, требующим затрат адаптационных ресурсов.
Зоны пессимума – развитие и выраженное проявление
патологических
изменений,
но
жизнедеятельность
сохраняется. Если на процесс адаптации ресурсов
расходуется больше, чем может восстановиться, то в
конечном итоге этот процесс может привести к истощению
адаптационных резервов, угнетению жизни и гибели.
Экологическая
валентность
(толерантность)
живых существ к конкретному фактору среды – пределы
выносливости между критическими точками.

13.

II. Адаптационные ресурсы (АР) – резервы организма,
которые он может расходовать на процесс адаптации:
энергетические: любые вещества, дающие энергию;
пластические – морфоструктурные элементы организма
– макромолекулы и органоиды клеток, клетки, ткани и органы.
Адаптационные резервы зависят от:
1. Тренированности – чем чаще с этими колебаниями
организм сталкивался ранее (при индивидуальном или
эволюционном развитии), тем шире диапазон приемлемых для
организма колебаний фактора.
2. Индивидуальных особенностей: пола, возраста,
конституции и т.п.: женщины адаптируются иначе, чем
мужчины, а взрослые здоровые люди – легче, чем дети,
старики и люди с ослабленным здоровьем. Процессы А. у
детей очень пластичны, но адаптационные резервы невелики.

14.

Энергетический обмен
(энергетические адаптационные ресурсы)

15.

Существуют анаэробные пути «добычи» энергии для работающих мышц и
продуктом выработки энергии служат исключительно углеводы: первый
(креатинфосфатный) действует всего 10-15 с, и второй (гликолиз) – 2-4 мин. При
аэробном режиме работы организм в митохондриях использует все компоненты
питания – углеводы, белки, жиры и энергии добывает в 20 раз больше, чем при
гликолизе. Один из основоположников биоэнегетики А. Ленинджер первые два пути
сравнил с работой поршневого двигателя, а третий путь приравнял к тяге ракетного.

16.

III. Виды адаптации
I. По скорости возникновения: аккомодации и
эволюционные А.
Аккомодации
–
обратимые
процессы
А.,
возникающие при резком изменении условий среды. При
переселении животные попадают в новую для них обстановку, но
постепенно привыкают к ней. Человек, переселившийся из
средней полосы в тропики или на Крайний Север, некоторое
время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к
новым условиям.
Эволюционная А. необратима и возникшие
изменения генетически закрепляются. Все приспособления,
на
которые
действует
естественный
отбор:
покровительственная окраска или быстрый бег.

17.

18.

19.

II. По степени врожденности:
а) Генотипическая – совокупность врожденных
признаков, которые помогают организму приспособиться к
конкретным условиям обитания: большинство расовых
признаков (черная кожа, узкие глаза и т.д.).
б) Фенотипическая
– совокупность признаков,
приобретенных организмом в течение жизни: все изменения
организма при трудовой или спортивной деятельности.
III. По продолжительности формирования и проявления
адаптационных реакций:
а) Краткосрочная: при физической нагрузке увеличение
ЧСС, АД, ЧДД.
б) Долгосрочная: многократные физические упражнения
увеличивают мышечную массу, мощность сердца; укрепляют
кровеносные сосуды.

20.

21.

IV. По характеру проявления адаптационных реакций у
организма или вида в целом:
1. Организменные А.
а) Биохимические А. – перестройки метаболических
процессов, вызванные тем или иным воздействием: при
голодании,
недостатке
энергетических
ресурсов
активизируется расщепление жиров, а при избыточном
питании – процессы их накопления.
б) Морфологические А. – структурные изменения на
клеточном, тканевом, органном и/или организменном
уровнях: увеличение толщины рогового слоя кожи при
частых механических воздействиях, увеличение мышц при
занятиях спортом, потемнение кожи (загар) под влиянием
УФ и т.п.

22.

Морфологические А.:
•Преимущества строения – оптимальные пропорции тела,
расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п.
•Покровительственная окраска позволяет быть незаметным
среди окружающего фона.
•Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает
потенциального врага о наличии защитных механизмов.
•Мимикрия (М.) – сходство в окраске, форме тела безопасных
животных с ядовитыми и опасными животными. М. Бейтса
модель хорошо защищена и обычно имеет яркую,
предостерегающую
окраску.
М.
Мюллера
сходными
оказываются два и более несъедобных вида: в результате их
сходства хищник скорее отучается схватывать таких животных.

23.

24.

25.

Генри
Уолтер
Бейтс
(1825-1892),
английский естествоиспытатель и путешественник.
При поддержке Британского музея он с 1848 г. и на
протяжении 11 лет изучал Амазонку. Открыл и
объяснил явление мимикрии (1862). Случаи
подражания съедобного для других животных
насекомого несъедобным так и называются
бейтсовская мимикрия.
Иллюстрация Бейтса к
бейтсовской
мимикрии:
данаида монарх имеет такую
же окраску, что и несъедобная
бабочка
Limenitis
archippus
(салициловая
кислота
в
гусеницах).

26.

Фриц Мюллер (1822-1897) –
немецкий
естествоиспытатель.
Последователь Дарвина способствовал
развитию и распространению теории
эволюции. Жил и работал в Бразилии г.
Блуменау среди девственных лесов,
изучал насекомых и их взаимоотношения
с растениями.
Мимикрия
Мюллера
(Мюллеровская мимикрия) – сходная
предупреждающая
окраска
у
различных ядовитых или несъедобных
видов животных: два или несколько
видов, подражая друг другу, образуют
«кольцо мимикрии». Пример: бабочки
геликониды

27.

Рис. Слева оса
Vespula squamosa, а
справа бабочкастеклянница Paranthrene
simulans - обитатели
Северной Америки.

28.

•Маскировка – приспособления, при которых форма тела и
окраска животных сливаются с окружающими предметами.
Рис. Похоже на семена растений, но на самом
деле это яйца палочников.

29.

•Приспособительное
поведение
–
принятие
поз
покоя
(гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень
похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными
крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо,
демонстративное поведение, отпугивающее хищников.

30.

Калли́мы,
или бабочки-листовидки
(лат. Kallima) - род дневных
бабочек. Размах крыльев
60-80 мм. Верхняя сторона
крыльев ярко окрашена, а
когда складывают крылья –
вид сухого листа: выросты
задних крыльев – черешок;
рисунок и цвет сложенных
крыльев – жилкование.

31.

32.

в) Физиологические А. – изменение функционирования
различных
систем
организма:
тренировка
системы
терморегуляции при закаливании; изменение диаметра зрачка
при различной освещенности.
г) Психологические А. – изменение психических
процессов: мышления, памяти, эмоций, речи, поведения и т.д.
Эмоции быстро и точно передают окружающим информацию о
нашем состоянии и намерениях. Спасаясь от жары, человек
находит укрытие, пьет воду, включает кондиционер.
д) Социальные А. – участие в А. нескольких организмов,
приспособление возникает в результате их совместной
деятельности. Детенышу не нужно искать тепло, защиту, пищу
– все это он получает от родителей. Знание языка и традиций
окружающих, получение профессии и т.п.

33.

Эмпа́тия - осознанное сопереживание текущему эмоциональному состоянию другого
человека без потери ощущения внешнего происхождения этого переживания.
Соответственно эмпа́т — это человек с развитой способностью к эмпатии, имеющий
эмоциональный талант.

34.

35.

е) Этологические А. – поведенческие реакции, направленные
на выживание отдельных особей и вида в целом:
•поведение при поиске пищи и полового партнера,
•спаривание,
•выкармливание потомства,
•избегание опасности и защита жизни в случае угрозы,
•агрессия и угрожающие позы,
•незлобивость и др.
Инстинкты – врожденные поведенческие реакции;
условные рефлексы – приобретенные в течение жизни. У
беспозвоночных
и
низших
хордовых
преобладает
инстинктивное поведение, а у высших млекопитающих
(приматов, хищных) – условнорефлекторное.

36.

2. Видовые А. обнаруживаются при анализе особей
одного вида.
а) Конгруэнции – все морфофизиологические и
поведенческие
особенности,
которые
способствуют
существованию
вида
как
целостной
системы.
Репродуктивные
конгруэнции
обеспечивают
размножение. Непосредственно связаны с репродукцией:
соответствие
половых
органов,
приспособления
к
вскармливанию и др., опосредованно связаны – сигнальные
признаки:
•зрительные – брачный наряд, ритуальное поведение;
•звуковые – пение птиц, рев самца оленя во время гона и др.;
•химические – аттрактанты: феромоны насекомых, выделения
у парнокопытных, кошачьих, собачьих и др.

37.

38.

Брачный наряд птиц – временное изменение окраски в брачный период
(период размножения), особые перья, хвосты, хохлы и т. п. чаще у самцов. Брачный
наряд как пример полового диморфизма, служит для привлечения партнёра
другого пола и обозначения территории. У одних видов ярко окрашенное оперение
после линьки (утиные), у других – бледные перья к весне стираются и выступают
яркие участки оперения (вьюрки, чеканы, каменки), у третьих - ярко окрашенные
выросты: красные брови (куриные), выросты у основания клюва (поганки) и т. д.

39.

Рис. Семейство утиные. Свиязь. Самец в брачном
наряде. Гнездится в умеренных широтах Евразии.

40.

Брачный наряд рыб – изменение внешнего вида в нерестовый период.
Появляется преимущественно у самцов к моменту размножения и выражается в
смене окраски (бычки, лососевые, колюшка и др.), изменении формы черепа,
скелета (лососевые), появлении белых ярких роговых бугорков на голове (у
осетровых) и теле (у карповых). Это признак созревания гонад и готовности рыбы к
нересту.

41.

Внутривидовая кооперация (вариант конгруэнтности):
•Конституциональная кооперация – согласованные действия
организмов в неблагоприятных условиях, которые повышают
шансы на выживание. Зимой пчелы собираются в шар, тепло
расходуется на совместное согревание. При этом самая высокая температура
будет в центре шара и особи с периферии (где холоднее) будут постоянно
стремиться туда – происходит постоянное перемещение насекомых и они
совместными усилиями благополучно перезимуют. Также сбиваются в
тесную группу пингвины во время насиживания, овцы в холодное время и
др.
•Трофическая кооперация – объединении организмов для
добывания пищи. Например, стая волков гораздо эффективнее охотится,
нежели отдельная особь. При этом у многих видов имеет место разделение
обязанностей – одни особи отделяют выбранную жертву от основного стада
и гонят ее в засаду, где затаились их сородичи и т. д. У растений –
совместное затенение почвы, что способствует удержанию влаги.

42.

43.

Волки среди простейших или простейшие волки. Не только
высокоорганизованные животные такие, например, как волки, объединяются вместе
для охоты на крупную добычу. Солнечники временно соединяются в группы по 10-20
особей и нападают на многоклеточных коловраток и мелких рачков. Солнечники
парализуют добычу, прикасаясь к ней аксоподиями – уплотненными выростами тела.
После совместного поедания добычи они расходятся в разные стороны. Вспомним,
что солнечники – одноклеточные гетеротрофные протисты, у них отсутствуют жгутики,
обитают в морских и пресных водоемах. Органоиды захвата пищи – аксоподии. У
большей части видов внутренний «скелет» отсутствует. В пресных водоемах часто
встречается планктонный актиносфериум и эпибионт клатрулина (эпибионты –
животное и растения других видов, прикрепленные к панцирю хозяина). Оба вида
питаются инфузориями, жгутиконосцами, коловратками. Получается для такого
сложного поведения как совместная охота мозги и даже просто нервная система не
нужна?

44.

•Репродуктивная кооперация повышает успешность
размножения и способствует выживанию потомства. У
многих птиц особи собираются на токовищах, и в таких условиях
облегчается поиск потенциального партнера. То же самое происходит
на нерестилищах, лежбищах ластоногих и др. Вероятность опыления у
растений повышается, когда они растут группами и расстояние между
отдельными особями невелико.

45.

б) Мутабильность – частота возникновения
мутаций в единицу времени (количество поколений) и на
один ген. Мутации делают популяции гетероморфными и
дают материал для отбора. Для вида опасна как чрезмерно
высокая (угроза целостности вида), так и недостаточная
(невозможно осуществляться отбору) мутабильность.

46.

Рис. Эволюционный мицелий. Красный цвет – эра
«горячей жизни» (отсутствие видовой дивергенции из-за
высокой мутабильности и горизонтального переноса генов).
[Rauchfuss H., 2008].

47.

Эта картина эволюции жизни (типа мицелия)
предложена Ф.
Дулитлом [Doolittle W.F., 1999] и
соответствует схеме многокорневого древа, где различные
клеточные линии возникли в результате переплетения
горизонтальных и вертикальных генных переносов. Идея Ф.
Дулитла: происходившие на ранних этапах эволюции события
базировались не столько на бифуркации, сколько на принципе
множественного взаимодействия геномных сетей.
Горизонтальный перенос генов (ГПГ) – процесс, в
котором организм передает генетический материал другому
организму, не являющемуся его потомком. В отличие от
горизонтального, о вертикальном переносе генов говорят, если
организм получает генетический материал от своего предка.

48.

49.

в) Внутривидовой полиморфизм уникальность
сочетания аллелей у разных особей. Причина
полиморфизма – половое размножение, которое
обеспечивает комбинативную изменчивость, и мутации.
Обеспечивает устойчивость вида и гарантирует его
существование в различных условиях среды.

50.

г) Уровень численности определяет крайние
значения количества особей вида. Снижение численности
ниже порогового уровня ведет к гибели вида. Это связано с
невозможностью встречи партнеров, нарушением внутривидовых
адаптации и др. Чрезмерное увеличение численности также
губительно, поскольку подрывает кормовую базу,
способствует накоплению в популяции больных и
ослабленных особей, у некоторых это приводит к развитию
стресса.

51.

д)
Оптимальная
плотность
населения
–
специфические
для
каждого
вида
особенности
сосуществования особей. Многие организмы предпочитают
одиночный образ жизни и встречаются лишь для спаривания
(тигры, леопарды, самцы слонов и др.). У других сильно
выражен инстинкт коллективности, поэтому они нуждаются
в высокой численности.
Например, самые многочисленные группы среди позвоночных
образовывали американские странствующие голуби, стаи которых
насчитывали миллиарды (!) особей. После того как человеком была
подорвана их численность, странствующие голуби перестали
размножаться и вид исчез.

52.

Странствующий голубь – вымершая птица семейства
голубиных обитала в лиственных лесах Северной Америки. До XIX
века одна из самых многочисленных птиц на Земле – 3-5 млрд. особей.
Поплатилась за массовость, прожорливость и вкусное мясо. Является
примером внутривидовой адаптации, связанной с необходимостью для
размножения высокой плотности особей – тоже причина вымирания.
Адаптация не абсолютна!

53.

IV. Резистентность и неспецифическая адаптация
В ответ на действие раздражителей самой различной
природы
(механических,
физических,
химических,
биологических и психических) в организме возникают
стереотипные изменения – общий адаптационный синдром или
«стрессреакция» по Г. Селье.
Стресс (англ. stress – давление, напряжение, нажим) –
«неспецифический ответ организма на любое предъявленное ему
требование».
Ганс
Гуго
Бруно
Селье (1907-1982) – канадский
патолог
и
эндокринолог.
Рассматривал стресс как реакцию,
помогающую
выжить.
Назвал
отрицательный стресс дистрессом и
положительный – эустрессом. Ввёл
понятие болезней адаптации.

54.

Состояние организма, вызываемое неблагоприятными
воздействиями, Г. Селье (1960) назвал реакцией напряжения
или стресс-реакцией. Независимо от качества стрессора –
фактора,
вызывавшего
стресс,
реакция
напряжения
сопровождается совокупностью постоянных симптомов:
• увеличение коркового слоя надпочечников с уменьшением
в них липоидов и холестерина;
• инволюция тимико-лимфатического аппарата;
• возникновение язв ЖКТ
• эозинопения.
Рис. Схема общего
адаптационного
синдрома (Г. Селье,
1960)

55.

Классический общий (генерализованный) адаптационный
синдром ( Г. Селье, 1936) состоит из трех стадий:
1. Стадия тревоги (аларм-реакция): фаза шока и фаза
противошока. При значительной силе стрессора может
закончиться гибелью.
2. Стадия резистентности, если организм переживает
защитную стадию синдрома.
3. Стадия истощения – при продолжительном
действии стрессора.

56.

Современная модель общего адаптационного синдрома
1. Стадия тревоги (напряжения):
– усиленный выброс адреналина в кровь – обеспечение
мобилизации углеводных и жировых ресурсов для
энергетических целей и активации деятельности бета-клеток
инсулярного
аппарата
с
последующим
повышением
содержания инсулина в крови;
– повышенное выделение в кровь секреторных
продуктов кортикальными клетками, приводящее к истощению
в них запасов аскорбиновой кислоты, жиров и холестерина;
– понижение деятельности щитовидной и половых желез;
– увеличение количества лейкоцитов, эозинофилия,
лимфопения;
– усиление каталитических процессов в тканях,
приводящее к снижению веса тела;
– уменьшение тимико-лимфатического аппарата;
– подавление анаболических процессов, снижение
образования РНК и белков.

57.

58.

2. Стадия резистентности:
– накопление в корковом слое надпочечников
предшественников стероидных гормонов (липоидов,
холестерина, аскорбиновой кислоты) и усиленное
секретирование гормональных продуктов в кровяное
русло;
– активизация синтетических процессов в
тканях с последующим восстановлением нормального
веса тела и отдельных его органов;
–
дальнейшее
уменьшение
тимиколимфатического аппарата;
– снижение инсулина в крови, обеспечивающее
усиление метаболических эффектов кортикостероидов.
3.
Стадия
истощения
повреждение и распад.
–
преобладает

59.

V. Специфическая адаптация основана на
избирательном
действии
качественно
различных
физических и химических факторов на системы организма
и клеточный метаболизм. При повторном действии
раздражителя включается определенная функциональная
система. Ее защитный эффект проявляется только во время
действия этого раздражителя – принцип специфичности в
развитии повышенной устойчивости организма.
Пример, адаптация к гипоксии, физическим
нагрузкам, высоким температурам и т. д.

60.

Рис. Схема влияния количественного выражения
фактора среды на жизнедеятельность организма (И. А.
Шилов, 1985)

61.

Игорь
Александрович
Шилов (1921-2001) – советский и
российский
ученый-эколог
и
биолог, действительный член РАН с
1994 г. Крупнейший в России
теоретик популяционной экологии,
один из основателей экологической
физиологии,
автор
концепции
«пространственно-этологической
организации» и функционирования
популяционных
систем
позвоночных.

62.

Зоны нормы – отклонения от зоны оптимума в
сторону недостаточной или избыточной дозировки факторов
без нарушения жизнедеятельности. Человек эти отклонения
переносит благодаря I группе адаптивных механизмов
(специфическим). Диапазон затрат энергии индивидуально
обусловлен
полом,
возрастом,
конституцией,
тренированностью и т. п.

63.

Зоны пессимума при сдвиге факторов за пределы
нормы в сторону избытка или недостатка. Они
соответствуют нарушению гомеостаза и проявлению
патологических изменений, но жизнедеятельность еще
сохраняется. Вне зон пессимума адаптивные реакции,
несмотря на полное напряжение всех механизмов
малоэффективны, и наступает гибель.
В зонах пессимума добавляются дополнительные
адаптивные реакции сохранения гомеостаза – II группа
адаптивных механизмов.

64.

Стабильная адаптация жителей гор:
•стойкая перестройка уровня эритропоэза,
•сдвиги сродства гемоглобина к кислороду,
•изменение тканевого дыхания в сторону поддержания
эффективного газообмена при гипоксемии.
Лабильная адаптация равнинных жителей в горах:
•учащение дыхания,
•тахикардия,
•выброс в кровь депонированных эритроцитов,
•ускорение эритропоэза.

65.

Перекрестная
адаптация,
покрывающая
адаптация,
перенос
адаптации:
организм,
адаптированный к действию одного фактора, становится
более устойчивым к действию другого/других факторов.
Гипоксические и антигипоксические реакции у
человека наблюдаются при действии холода, тепла, сдвигах
барометрического давления, влажности, газовой среды (О2,
СО2), светового режима, гравитации, при сильных
эмоциогенных раздражителей, уменьшении/увеличении
информации при физической и умственной работе (В. И.
Медведев, 1982).

66.

Всеволод
Иванович
Медведев (1924-2008) – советский
и
российский
ученый-физиолог,
членкорреспондент
РАН
и
РАМН,
лауреат премии имени А. А. Ухтомского
(1997). Разработал теорию адаптации с
системным
междисциплинарным
характером. Ее основа – описание
механизмов
взаимодействия
физиологических систем организма и
психики человека. Итог этой работы
монография «Адаптация человека», 2003.

67.

Фазы специфической адаптации
1. Начальная – при первичном воздействии внешнего,
необычного по силе или длительности фактора возникают
генерализованные физиологические реакции, в несколько раз
превышающие потребности организма.
Некоординирована, с большим напряжением органов и
систем.
Резерв быстро истощается, приспособительный эффект
низкий.
Программы
и
врожденные
и
приобретенные
(индивидуальный опыт).
На уровне клеток и тканей (рост катаболизма), за счет
фиксированных связей в подкорке, а в коре б.п. временных
связей.
Нарушения в дифференцировке возбуждения и
торможения в гипоталамусе – сбой в функциях дыхательной,
ССС и др. вегетативных систем.

68.

2. Переходная к устойчивой А. проявляется в
условиях
сильного
или
длительного
влияния
возмущающего
фактора,
либо
комплексного
воздействия.
Возникает,
когда
физиологические
механизмы не могут обеспечить должной А..
Необходимо создание новой системы на основе
элементов старых программ новые связи.
Клеточно-молекулярный
уровень
ферментативные сдвиги – функция клетки при более
широком диапазоне колебаний биологических констант.
Изменения морфологии клетки, например
клеточных мембран.
Уровень
ткани,
например,
в
условиях
высокогорья в эритроцитах увеличивается содержание
фетального гемоглобина.

69.

Рис.
Принципиальная
схема
типичной
функциональной системы на примере дыхательной
функции (П. К. Анохин, 1962).

70.

Уровень органа – принцип замены функции более
адекватной. Так, увеличение легочной вентиляции при
нагрузках происходит как за счет частоты, так и за счет
глубины дыхания. Второй вариант при А. для организма
более выгоден.
Организменный уровень – принцип замещения,
либо подключение дополнительных функций благодаря
нейрогуморальным влияниям на трофику органов и
тканей.

71.

3. Устойчивая или долговременная А. при
многократном либо длительном действии факторов,
мобилизующих созданную функциональную систему.
Организм работает в более экономном режиме за счет
уменьшения затрат на неадекватные реакции.
Преобладают биохимические процессы на тканевом
уровне. Анаболизм начинает преобладать над катаболизмом:
синтез
АТФ;
транскрипция
РНК,
увеличение
информационной РНК; синтез белка.

72.

Признаки достижения
адаптации
Адаптация
–
качественно
новое
состояние
повышенной
устойчивости организма к
экстремальным
воздействиям.
Главная
черта
адаптированной
системы – экономичность
функционирования, т. е.
рациональное
использование энергии.

73.

ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ –
способность особи сохранять свое
существование в меняющихся условиях
окружающей среды; рефлекторнопсихологические нормы (адекватность)
ответных реакций организма на изменения в
окружающей среде. Структура
жизнеспособности - общая
антропологическая теория Б. Г. Ананьева о
комплексных функциональных,
операционных и мотивационных механизмах
психики; теория психологических систем В.Е.
Клочко современный взгляд на человека как
самоорганизующуюся открытую систему и
транскоммуникативная теория В. И. Кабрина.

74.

Борис
Герасимович
Ананьев
(1907-1972)
–
советский психолог. Работал на
психологическом
факультете
ЛГУ,
пытался
создать
системную
модель
человекознания с разделами: 1)
человек как биологический вид;
2) онтогенез и жизненный путь
человека как индивида; 3)
изучение
человека
как
личности;
4)
проблема
человечества.
Выделил
иерархически соподчиненные
уровни организации человека:
индивид,
личность,
индивидуальность.

75.

С помощью средств профилактики препятствовать развитию полной
адаптации к невесомости, не дать системам организма «забыть» свое земное
предназначение, «напомнить» им о их роли на Земле. Космонавты тренируются на
велоэргометре и «бегущей дорожке», носят спецкостюм «Пингвин». В его ткань вшиты
резиновые тяжи, которые при движениях создают напряжение различных мышечных
групп. Используют вакуумный костюм «Чибис», который создает отрицательное
давление на нижнюю половину тела, кровь из верхних отделов устремляется в сосуды
ног и тем самым имитируется кровообращение в организме подобно земным
условиям.

76.

77.

Гипокинезия – состояние недостаточной двигательной
активности, ограничение темпа и объема движений при
неврологических и психических расстройствах (паркинсонизм,
депрессия, кататонический и апатический ступор). Может быть
вызвана сидячей работой и малоподвижным образом жизни гиподинамия – нарушение опорно-двигательного аппарата,
кровообращения,
дыхания,
пищеварения.
Распространенность
возросла из-за урбанизации, автоматизации и механизации труда, а
также средств коммуникации.

78.

Виды гипокинезии
Классификационный признак - причина и
мотивация гипокинезии
Физиологическая
Влияние генетических факторов, наличие моторной
«дебильности», аномалии развития
Привычно-бытовая
Привыкание к малоподвижному образу жизни, наличие
сниженной двигательной инициативы, бытовой комфорт,
пренебрежение физической культурой
Профессиональная
Ограничение объёма движений
Клиническая
Заболевание опорно-двигательного аппарата, болезни
и травмы, требующие длительного постельного режима
Школьная
Неправильная организация учебно-воспитательного
процесса: перегрузка учебными занятиями,
игнорирование физического и трудового воспитания,
отсутствие свободного времени.
Климатогеографическая
Неблагоприятные климатические или географические
условия, ограничивающие двигательную активность
Экспериментальная
Моделирование сниженной ДА для проведения медикобиологических исследований

79.

80.

81.

Адаптация к окружающей среде микроорганизмов. В 1871 г. Пастер в лаборатории
своего ученика Дюкло, в Клермон-Ферране, исследовал пиво. Он прояснил
интересное явление, открытое Байлем в 1857 г.: плесневый гриб Mucor mucedo,
развивающийся обыкновенно в форме мицелия, будучи погружен в сахарный
раствор без доступа кислорода, вызывает спиртовое брожение - на дне сосуда в
жидкости вместо нитей мицелия оказываются круглые или овальные почкующиеся
клетки, которые Байль принял за дрожжи. На это он смотрел как на превращение
мукора в дрожжи. Пастер же доказал, что мукор, вызывая в отсутствии кислорода
воздуха спиртовое брожение сахаристой жидкости, остается мукором, но
принимает новую форму, напоминающую дрожжевые клетки. Эта форма есть
только приспособление (адаптация) грибка к особенным условиям жизни. На
основе этого Пастер сделал широкое обобщение по брожению: брожение есть
жизнь в отсутствии воздуха. Пастер показал, что и дрожжи изменяют свою
ферментационную функцию, в зависимости от того, развиваются ли они в
присутствии или отсутствии воздуха и что для дрожжей также эта функция связана с
анаэробной жизнью.

82.

83.

Кинесика, актоника, гаптика, гастика, хронемика - трудно представить, но это
все науки об общении. Гаптика (греч. hapto – касаюсь, хватаю) – наука о телесном
контакте людей при коммуникации. Различают факторы телесного контакта
участников коммуникации: социальное положение, пол, степень близости, отношение
к тактильным ощущениям, стиль тактильного поведения, физическое и
психологическое состояние, наличие третьих лиц и др. Допустимые нормы
тактильного поведения регулируются установками личными и социальными.
Например, отрицательное отношение к нерегламентированным касаниям можно
встретить в Китае, Египте. Но есть культуры, которые, напротив, высоко ценят касания
– итальянская, турецкая, латиноамериканская. Есть мнение, что недостаток
тактильных контактов, впрочем, как и их избыток существенно влияет на психическое
состояние - эмоции, поведение и может привести к неврозам и эмоциональным
нарушениям.

84.

85.

Предел или лимит Хейфлика (Hayflick
limit) – граница количества делений
соматических клеток. В 1961 г. Леонард
Хейфлик наблюдал, как клетки человека в
клеточной культуре, умирают приблизительно
после 50 делений и при приближении к этой
границе проявляют признаки старения.
Данная граница была найдена в культурах
всех полностью дифференцированных клеток
как человека, так и др. организмов. Граница
Хейфлика связана с сокращением размера
теломер, участков ДНК на концах хромосом.
Таким образом, чем короче у ДНК
«теломерный хвост», тем больше делений у
неё прошло, а значит – тем старше клетка. В
клетке существует фермент теломераза,
активность которого обеспечивает удлинение
теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки.
Клетки, в которых функционирует теломераза
(половые, раковые), бессмертны. Когда после
определенного числа делений теломеры
исчезают совсем, клетка замирает в
определенной стадии клеточного цикла или
запускает программу апоптоза - плавного
разрушения клетки.

86.

Дополненная реальность (англ. augmented reality) – введение в поле
восприятия сенсорных данных для дополнения информации об окружении. Это
смешение воспринимаемой обычной реальности и элементов компьютерной
реальности, когда реальные объекты монтируются в поле восприятия (вспомогательная
информация). Дополненная реальность используется в военной технике, компьютерных
играх, мобильных технологиях, рекламе, литературе, кинематографии, телевидении,
медицине и др. Например, в медицине при лапароскопических операциях
изображение на эндоскопе дополняется изображением интраоперативной
ангиографии. Это позволяет хирургу точно знать, где находится опухоль, и
минимизировать потери здоровой ткани при операции по удалению опухоли.

87.

Обман – секрет успешной охоты!
Охотясь, летучая мышь европейская
широкоушка (barbastella barbastellus)
обманывает свою добычу. Она использует
звуки, почти неслышимые для насекомых
по данным журнала Functional Ecology.
Для ориентации в пространстве летучие
мыши
используют
эхолокацию
–
посылают высокочастотные звуки и по
отраженным от препятствий волнам
определяют расстояние до объектов.
Некоторые
насекомые
способны
улавливать эти звуки и спасаться от этих
ночных
хищников.
Европейская
широкоушка научилась обманывать своих
жертв – по мере приближения к
насекомому широкоушка «кричит» все
тише и тише. Насекомое просто не
успевает услышать, так как широкоушка
понижает громкость эхолокационного
«крика» в два раза. Такая тактика
практически не оставляет насекомому
шансов на спасение.

88.

Народная медицина - часть системы здравоохранения! Всемирная
организация здравоохранения (ВОЗ) провела анализ роли народной медицины в
различных странах мира и создала «Стратегии ВОЗ в области народной медицины
2014-2023гг.». ВОЗ считает народную медицину недооцененной частью системы
Здравоохранения и необходимо использовать ее при обеспечении здоровья,
благополучия населения. Организация видит свою задачу в содействии безопасному и
эффективному использованию народной медицины, путем установления норм и
правил проведения научных исследований и интеграции продукции, практики и
практиков народной и дополнительной медицины в систему здравоохранения.
Народная медицина - общий итог накопленных знаний, навыков и практики, которые
основаны на теориях, верованиях и опыте коренных народов и представителей
различных культур, независимо от того, можем мы их объяснить или нет, и
используются для поддержания здоровья, а также для профилактики, диагностики,
улучшения состояния или лечения при физических и психических расстройствах.

89.

Не все ассоциации верны и не все пророчества сбываются! Эйджизм дискриминация человека по возрасту. Старики ассоциируются со старением и
смертью, поэтому люди, дистанциируясь от смерти, замещают страх на стереотипы о
пожилых: негибкое мышление, медлительность, устарелые взгляды, слабоумие, бремя
для семьи и общества. Высокая смертность в старом возрасте как «монополия на
смерть», отвергать старение – отвергать смерть. Антиэйджизм (отрицание старения) сокрытие и уничтожение физических следов старения любыми методами
фармакологии, пластической хирургии, биотехнологии и т.п.. При опросе европейцев
35% сообщили об эйджизме, 25% - сексизме, и только 17% - расизме. Когда пожилые
люди и молодежь слышат слова о своей воображаемой некомпетентности и
бесполезности, они показывают результаты хуже, чем до этого. Так стереотипы
становятся сбывающимися пророчествами. А на фото просто красавицы!

90.

Беспокойная я! Эх, успокойте меня! Новых нейронов во взрослом мозге
появляется немного (взрослый нейрогенез). Новые нервные клетки важны для
памяти и для большей устойчивости к стрессу. Гиппокамп считается одним из главных
центров памяти, он также контролирует тревогу и страх. В ответ на антидепрессанты
и физические упражнения (как антидепрессант) новых нейронов в гиппокампе
появляется больше. Выяснили, что чем меньше в зубчатой извилине гиппокампа
появляется новых нервных клеток, тем активнее ведут себя здесь старые нейроны, и
наоборот – чем больше появлялось новорожденных нейронов, тем спокойнее были
старые. Если то же самое происходит и в человеческом мозге, то, возможно,
стимулируя нейрогенез человека, можно справиться с тревогами и депрессиями,
идущими вслед за стрессом.

91.

Эпигенетика – часть генетики, изучающая закономерности изменения
экспрессии генов клетки вне ДНК. Эпигенетические изменения происходят при митозе
соматических клеток, и передаются следующим поколениям. Например:
метилирование ДНК и деацетилирование гистонов. Эпигеном – это множество
молекулярных меток, регулирующих активность генов, но не изменяющих первичную
структуру ДНК. В эпигенетике исследуются парамутации, генетический букмаркинг,
геномный импринтинг, инактивация X-хромосомы, эффект положения, материнские
эффекты, репрограммирование др. механизмы регуляции экспрессии генов. В 2011 г.
выявлено, что метилирование мРНК приводит к предрасположенности к диабету –
новая отрасль – РНК-эпигенетика. Используется методы молекулярной биологии:
иммунопреципитация хроматина, гибридизация in situ, идентификации ДНК-аденинметилтрансферазы (DamID), бисульфитное секвенирование. Используются методы
биоинформатики (компьютерная эпигенетика). Термин «эпигенетика» ввел в 1942 г.
английский биолог Конрад Уоддингтон.

92.

В начале эмбрионального развития у зародышей вне зависимости от
хромосомного набора, половая система закладывается одинаково, и есть возможность
для развития как женской, так и мужской половой системы. Так, у зародыша
формируются одновременно вольфов и мюллеров протоки, которые потом
превращаются в семяпровод у мужчин и матку с фаллопиевыми трубами и влагалищем
у женщин. Половые железы (гонады) эмбриона не дифференцированы и содержат
первичные половые клетки, которые могут превратиться как в клетки яичников, так и в
клетки семенников. Для того чтобы запустить развитие желез по мужскому пути,
необходима Y-хромосома, точнее, единственный ее ген под названием SRY (sexdetermining region Y). Этот ген кодирует фактор транскрипции, то есть белок,
управляющий экспрессией других генов. Включение гена SRY на определенной стадии
развития приводит к дифференциации первичных клеток-предшественников в клетки
Сертоли - вспомогательные клетки семенников. Клетки Сертоли продуцируют антимюллеров гормон, подавляющий развитие мюллерова протока в женский половой
тракт. Кроме того, они продуцируют факторы, способствующие развитию семенника,
появлению в нем предшественников сперматозоидов и созреванию клеток Лейдига,
вырабатывающих тестостерон. С участием тестостерона вольфов канал
трансформируется в семявыводящий проток, а под действием его производной —
дигидротестостерона - происходит дифференциация наружных половых органов по
мужскому типу. Если Y-хромосома есть, но SRY по какой-то причине не сработал, «по
умолчанию» происходит активация факторов транскрипции WNT4 и RSPO1,
определяющих
развитие
женской
половой
системы:
дифференциация
предшественников во вспомогательные клетки яичников (гранулезные клетки),
образование ооцитов и фолликулов. В отсутствие анти-мюллерова гормона и

93.

Система определения
пола с участием Y-хромосомы
появилась у млекопитающих
около 300 миллионов лет назад
(по другим данным 160 мллн) и
характерна для большинства из
них. Скорее всего, в процессе
эволюции половые хромосомы
произошли из пары идентичных
соматических
хромосом
в
результате того, что одна из них
приобрела
функции
определения мужского пола. X- и
Y-хромосомы
не
могут
обмениваться участками между
собой так, как это делают
остальные
пары
хромосом,
поэтому ДНК на Y-хромосоме не
может ремонтироваться за счет
рекомбинации. Это делает ее
уязвимой к накоплению мутаций
и деградации.