Geoselect : Биология : Реферат: Современные проблемы развития генетики (Биология)


	Биология / Реферат: Современные проблемы развития генетики (Биология)


	Космонавтика Уфология Авиация Административное право Арбитражный процесс Архитектура Астрология Астрономия Аудит Банковское дело Безопасность жизнедеятельности Биология Биржевое дело Ботаника Бухгалтерский учет Валютные отношения Ветеринария Военная кафедра География Геодезия Геология Геополитика Государство и право Гражданское право и процесс Делопроизводство Деньги и кредит Естествознание Журналистика Зоология Инвестиции Иностранные языки Информатика Искусство и культура Исторические личности История Кибернетика Коммуникации и связь Компьютеры Косметология Криминалистика Криминология Криптология Кулинария Культурология Литература Литература : зарубежная Литература : русская Логика Логистика Маркетинг Масс-медиа и реклама Математика Международное публичное право Международное частное право Международные отношения Менеджмент Металлургия Мифология Москвоведение Музыка Муниципальное право Налоги Начертательная геометрия Оккультизм Педагогика Полиграфия Политология Право Предпринимательство Программирование Психология Радиоэлектроника Религия Риторика Сельское хозяйство Социология Спорт Статистика Страхование Строительство Схемотехника Таможенная система Теория государства и права Теория организации Теплотехника Технология Товароведение Транспорт Трудовое право Туризм Уголовное право и процесс Управление Физика Физкультура Философия Финансы Фотография Химия Хозяйственное право Цифровые устройства Экологическое право


	Реферат: Современные проблемы развития генетики (Биология) Введение. Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Судя по разнообразным археологическим данным, уже 6000 лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения другому. Отбирая определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами. Однако лишь в начале XX в. ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью, заложившую основы современной генетики. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные у особей парами, остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г. датский ботаник Иогансен назвал эти единицы гедам», а в 1912 г. американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена. 1. Природа генов Изучение наследственности уже давно было связано с преставлением о ее корпускулярной природе. В 1866 г. Мендель высказал предположение, что признаки организмов определяются наследуемыми единицами, которые он назвал “элементами”. Позднее их стали называть “факторами” и, наконец, генами; было показано, что гены находятся в хромосомах, с которыми они и передаются от одного поколения к другому. Несмотря на то, что уже многое известно о хромосомах и структуре ДНК, дать определение гена очень трудно, пока удалось сформулировать только три возможных определения гена: а) ген как единица рекомбинации. На основании своих работ по построению хромосомных карт дрозофилы Морган постулировал, что ген - это наименьший участок хромосомы, который может быть отделен от примыкающих к нему участков в результате кроссинговера. Согласно этому определению, ген представляет собой крупную единицу, специфическую область хромосомы, определяющую тот или иной признак организма; б) ген как единица мутирования. В результате изучения природы мутаций было установлено, что изменения признаков возникают вследствие случайных спонтанных изменений в структуре хромосомы, в последовательности оснований или даже в одном основании. В этом смысле можно было сказать, что ген - это одна пара комплиментарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК, т.е. наименьший участок хромосомы, способный претерпеть мутацию. в) ген как единица функции. Поскольку было известно, что от генов зависят структурные, физиологические и биохимические признаки организмов, было предложено определять ген как наименьший участок хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта. 1.1 Краткое изложение сути гипотез Менделя 1. Каждый признак данного организма контролируется парой аллелей. 1. Если организм содержит два различных аллеля для данного признака, то один из них (доминантный) может проявляться, полностью подавляя проявление другого (рецессивного). 1. При мейозе каждая пара аллелей разделяется (расщепляется) и каждая гамета получает по одному из каждой пары аллелей (принцип расщепления). 1. При образовании мужских и женских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары (принцип независимого распределения). 1. Каждый аллель передается из поколения в поколение как дискретная не изменяющаяся единица. 1. Каждый организм наследует по одному аллелю (для каждого признака) от каждой из родительских особей. 1.2 Изменчивость Изменчивостью называют всю совокупность различий по тому или иному признаку между организмами, принадлежащими к одной и той же природной популяции или виду. Поразительное морфологическое разнообразие особей в пределах любого вида привлекло внимание Дарвина и Уоллеса во время их путешествий. Закономерный, предсказуемый характер передачи таких различий по наследству послужил основой для исследований Менделя. Дарвин установил, что определенные признаки могут развиваться в результате отбора, тогда как Мендель объяснил механизм, обеспечивающий передачу из поколения в поколение признаков, по которым ведется отбор. Мендель описал, каким образом наследственные факторы определяют генотип организма, который в процессе развития проявляется в структурных, физиологических и биохимических особенностях фенотипа. Если фенотипическое проявление любого признака обусловлено в конечном счете генами, контролирующими этот признак, то на степень развития определенных признаков может оказывать влияние среда. Изучение фенотипических различий в любой большой популяции показывает, что существуют две формы изменчивости - дискретная и непрерывная. Для изучения изменчивости какого-либо признака, например роста у человека, необходимо измерить этот признак у большого числа индивидуумов в изучаемой популяции. Результаты измерений представляют в виде гистограммы, отражающей распределение частот различных вариантов этого признака в популяции. На рис. 4 представлены типичные результаты, получаемые при таких исследованиях, и они наглядно демонстрируют различие между дискретной и непрерывной изменчивостью. 1.3 Влияние среды Главный фактор, детерминирующий любой фенотипический признак, - это генотип. Генотип организма определяется в момент оплодотворения, но степень последующей экспрессии этого генетического потенциала в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Так, например, использованный Менделем сорт гороха с длинным стеблем обычно достигал высоты 180 см. Однако для этого ему необходимы были соответствующие условия - освещение, снабжение водой и хорошая почва. При отсутствии оптимальных условий (при наличии лимитирующих факторов) ген высокого стебля не мог в полной мере проявить свое действие. Эффект взаимодействия генотипа и факторов среды продемонстрировал датский генетик Иогансен. В ряде экспериментов на карликовой фасоли он выбирал из каждого поколения самоопылявшихся растений самые тяжелые и самые легкие семена и высаживал их для получения следующего поколения. Повторяя эти эксперименты на протяжении нескольких лет, он обнаружил, что в пределах «тяжелой» или «легкой» селекционной линии семена мало различались по среднему весу, тогда как средний вес семян из разных линий сильно различался. Это позволяет считать, что на фенотипическое проявление признака оказывают влияние как наследственность, так и среда. На основании этих результатов можно определить непрерывную фенотипическую изменчивость как «кумулятивный эффект варьирующих факторов среды, воздействующих на вариабельный генотип». Кроме того, эти результаты показывают, что степень наследуемости данного признака определяется в первую очередь генотипом. Что касается развития таких чисто человеческих качеств, как индивидуальность, темперамент и интеллект, то, судя по имеющимся данным, они зависят как от наследственных, так и от средовых факторов, которые, взаимодействуя в различной степени у разных индивидуумов, влияют на окончательное выражение признака. Именно эти различия в тех и других факторах создают фенотипические различия между индивидуумами. Мы пока еще не располагаем данными, которые твердо указывали бы на то, что влияние каких-то из этих факторов всегда преобладает, однако среда никогда не может вывести фенотип за пределы, детерминированные генотипом. 1.4 Источники изменчивости Необходимо ясно представлять себе, что взаимодействие между дискретной и непрерывной изменчивостью и средой делает возможным существование двух организмов с идентичным фенотипом. Механизм репликации ДНК при митозе столь близок к совершенству, что возможности генетической изменчивости у организмов с бесполым размножением очень малы. Поэтому любая видимая изменчивость у таких организмов почти наверное обусловлена воздействиями внешней среды. Что же касается организмов, размножающихся половым путем, то у них есть широкие возможности для возникновения генетических различий. Практически неограниченными источниками генетической изменчивости служат два процесса, происходящие во время мейоза: 1. Реципрокный обмен генами между хромата- дамп гомологичных хромосом, который может происходить в профазе 1 мейоза. Он создает новые группы сцепления, т.е. служит важным источником генетической рекомбинации аллелей. 2. Ориентация пар гомологичных хромосом (бивалентов) в экваториальной плоскости веретена в метафазе I мейоза определяет направление, в котором каждый член пары будет перемещаться в анафазе I. Эта ориентация носит случайный характер. Во время метафазы II пары хроматид опять- таки ориентируется случайным образом, и этим определяется, к какому из двух противоположных полюсов направится та или иная хромосома во время анафазы II. Случайная ориентация и последующее независимое расхождение (сегрегация) хромосом делают возможным большое число различных хромосомных комбинаций в гаметах; число это можно подсчитать. Третий источник изменчивости при половом размножении - это то, что слияние мужских и женских гамет, приводящее к объединению двух гаплоидных наборов хромосом в диплоидном ядре зиготы, происходит совершенно случайным образом (во всяком случае, в теории); любая мужская гамета потенциально способна слиться с любой женской гаметой. Эти три источника генетической изменчивости и обеспечивают постоянную «перетасовку» генов, лежащую в основе происходящих все время генетических изменений. Среда оказывает воздействие на весь ряд получающихся таким образом фенотипов, и те из них, которые лучше всего приспособлены к данной среде, преуспевают. Это ведет к изменениям частот аллелей и генотипов в популяции. Однако эти источники изменчивости не порождают крупных изменений в генотипе, которые необходимы, согласно эволюционной теории, для возникновения новых видов. Такие изменения возникают в результате мутаций. 1.5 Роль генов в развитии Роль генов в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и многое другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм. 2. Эволюция История Земли, со времени появления на ней органической жизни и до появления на ней человека, разделяется на три больших периода – эры, резко отличающиеся одна от другой, и носящих названия: . Палеозой – древняя жизнь, . Мезозой – средняя. . Неозой – новая жизнь. Из них самый большой по времени – палеозой, он иногда разделяется на две части: ранний палеозой и поздний, так как астрономические, геологические, климатические и флористические условия позднего резко отличаются от раннего. В первый входят: кембрийский, силурийский и девонский периоды, во второй – каменноугольный и пермский. До палеозоя была архейская эра, но тогда еще не было жизни. Первая жизнь на Земле – это водоросли и вообще растения. Первые водоросли зародились в воде: так представляется современной науке возникновение первой органической жизни, и только позже появляются моллюски, питающиеся водорослями. Водоросли переходят в наземную траву, гигантские травы переходят в травовидные деревья палеозоя. В девонский период на Земле появляется буйная растительность, а в воде – жизнь в виде ее мелких представителей: простейших, трилобитов и т.д. Теплый климат – на всем земном шаре, ибо нет еще современного неба с его солнцем, луной и звездами; все было покрыто густым, слабопроницаемым, мощным туманом из водяных паров, еще в колоссальном количестве окружающих землю, и только часть осела в водные бассейны океанов. Земля несется в холодном мировом пространстве, но тогда она была одета в теплую, непроницаемую оболочку. Вследствие парникового (оранжерейного) эффекта весь ранний палеозой, включая даже и каменноугольный период, имеет тепловодную флору и фауну по всей земле: и на Шпицбергене, и в Антарктике – всюду залежи каменного угля, являющегося продуктом тропического леса, всюду была тепловодная морская фауна. Тогда лучи солнца не проникали непосредственно на землю, но преломлялись под известным углом через пары и освещали ее тогда иначе, чем сейчас: ночь была не такой темной и не такой длинной, а день не таким ярким. Сутки были короче нынешних. Не было ни зимы, ни лета, нет еще астрономических и геофизических причин для этого. Залежи каменного угля состоят из деревьев, не имеющих годичных колец, их структура трубчатая, как у травы, а не кольцевая. Значит, времен года не было. Не было и климатических поясов, тоже из-за парникового эффекта. Современная палеонтология уже достаточно изучила все виды живых организмов кембрийского периода: около тысячи различных видов моллюсков, но есть основания полагать, что все же первая растительность и даже первые моллюски появились в конце архейской эры. В следующий, силурийский период, количество моллюсков увеличивается до 10000 разновидностей, а в девонский период появляются двоякодышащие рыбы, то есть рыбы, не имеющие позвоночника, но покрытые панцирем, как переходная форма от моллюсков к рыбам. Они дышали и жабрами, и легкими. Они делают попытку превратиться в обитателей суши, но не им приходится осуществить это. Переход из моря на сушу выполнят амфибии, из класса позвоночных типа земноводных ящеров. Первый представитель ящеров – археозавр – появляется в конце палеозоя, развитие получает в начале мезозойской эры, в триасовый период. Отличительные свойства палеозоя: 1) Свет не был отделен от тьмы, промежуточное состояние, среднее между светом и тьмой, между днем и ночью, частично продлевается до начала карбона. 2) На небе не было видно светил 3) Не было времен года и климатических поясов Доказательства: 1) отсутствие годичных колец на деревьях палеозоя, кроме последнего, пермского периода, когда они впервые появляются 2) исчезновение с этого времени всех травовидных деревьев с трубчатой структурой ствола 3) распространение тропической растительности по всей поверхности земли, включая полюсы 4) такая же теплолюбивая фауна по всей земле 5) образование в гигантских количествах залежей каменного угля, как результат гибели травовидных лесов, не приспособленных к прямым лучам солнца и естественно обуглившихся и погибших от ультрафиолета и солнечной радиации, как обугливается трава в жаркое лето при засухе 6) с пермского периода появляются климатические пояса 7) распределение поздних флоры и фауны, по-разному приспособившихся к климатическим поясам. Есть несколько иных объяснений этих явлений, но насколько они убедительны, можно судить из следующего: а) Теория отклонения земной оси категорически опровергается астрономией б) Теория перемещения полюсов за счет материков, плавающих в раскаленной магме (теория Вегенера), вполне правдоподобна, но, чтобы это движение было с полюсов на экватор, противоположно движению Земли, маловероятно, или, во всяком случае, противоречит физическим законам. Кроме того, это все равно ничего не объясняет, так как вся флора и фауна по всему земному шару в палеозое тепловодная, почти тропическая. Далее, как увязать это объяснение с отсутствием годичных колец до пермского периода? Следующему периоду в жизни Земли соответствует вся мезозойская эра, то есть периоды: триасовый, юрский и меловой. Это был самый расцвет животного царства. Самые разнообразные и причудливые формы рептилий населяли Землю. Они были как в морях, так и на суше и в воздухе. Необходимо отметить, что весь класс насекомых появился еще в конце палеозоя, причем они были во много раз крупнее, чем их современные потомки. Первые птицы появляются в юрский период. Размножались не только количественно, но и в разнообразные виды. У одного вида птиц рождались птенцы со своими особенностями, которые давали начало новому виду птиц, у которых в свою очередь появлялись птенцы, не совсем на них похожие. Так развивался многообразный мир живых существ. В некоторые моменты были совершенно удивительные метаморфозы. Палеонтологи знают многие экземпляры разных ступеней в развитии птиц и ни одного промежуточного вида между ними: это птеродактили, археоптериксы и совершенно развившиеся птицы. Птеродактили – это полуптицы, полурептилии. Это ящер, у которого сильно развились пальцы лап и между ними появились пленки, как у летучей мыши. Но следующее поколение, сохранившее тот же длинный позвоночник, по обе стороны от которого выросли перья, резко отличается от предшественников. Туловище и крылья покрылись перьями, но на крыльях остались когти для цепляния за ветви. Голова археоптерикса – морда зверя, унаследованная от птеродактиля, с острыми крупными зубами и мягкими губами. И только в следующем поколении отпадает позвоночный хвост и голова становится головой птицы с клювом. Наступает последняя эра – неозойская. Она включает в себя третичный и ледниковый (четвертичный) периоды. Человек появляется к концу ледникового периода. Именно в неозойскую эру появились млекопитающие. Это почти современный нам мир животных. Фауну того времени можно в некоторой степени увидеть в Африке, которой не коснулся ледник. Самым большим вопросом является для многих вопрос об обезьянах. Большинство ученых склонны считать, что обезьяна никоим образом не может быть предшественником человека; но некоторые говорят, что должен быть какой-то общий предок. Но этого общего предка пока не нашли. Все полувековые эволюционные открытия «предшественника» забывались, как неубедительные. Он открывался несколько десятков раз, что уже само по себе свидетельствует, что все предыдущие открытия были ложными. 2.1. Доказательства единства происхождения органического мира. 1.Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав. 2.У всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены всегда по единому принципу и из сходных компонентов. Высокая степень сходства обнаруживается не только в строении биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого. 3.У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки. 4.Большинство организмов имеют клеточное строение. 2.2 Эмбриологические доказательства эволюции. Отечественные и зарубежные ученные обнаружили и глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные проходят в ходе индивидуального развития стадии бластулы и гаструлы. С особой отчетливостью выступает сходство эмбрионального стадий в пределах отдельных типов или классов. Например, у всех наземных позвоночных, так же и у рыб, обнаруживается закладка жаберных дуг, хотя эти образования не имеют функционального значения у взрослых организмов. Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов. 2.3 Морфологические доказательства эволюции. Особую ценность для доказательства единства происхождения органического мира представляют формы, сочетающие в себе признаки нескольких крупных систематических единиц. Существование таких промежуточных форм указывает на то, что в прежние геологические эпохи жили организмы, являющиеся родоначальниками нескольких систематических групп. Наглядным примером этого может служить одноклеточный организм эвглена зеленая. Она одновременно имеет признаки, типичные для растений и для простейших животных. Строение передних конечностей некоторых позвоночных несмотря на выполнение этими органами совершенно разных функций, в принципиальных чертах строение сходны. Некоторые кости в скелете конечностей могут отсутствовать, другие – срастаться, относительные размеры костей могут меняться, но их гомология совершенно очевидна. Гомологичными называются такие органы, которые развиваются из одинаковых эмбриональных зачатков сходным образом. Некоторые органы или их части не функционируют у взрослых животных и являются для них лишними – это так называемые рудиментарные органы или рудименты. Наличие рудиментов, так же как и гомологичных органов, тоже свидетельство общности происхождения. Палеонтологические доказательства эволюции. Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. В этом отношении интересна эволюция лошадей. Изменение климата на Земле повлекло за собой изменение конечностей лошади. Параллельно изменению конечностей происходило преобразование всего организма: увеличение размеров тела, изменения формы черепа и усложнение строения зубов, возникновения свойственного травоядным млекопитающим пищеварительного тракта и многое другое. В результате изменения внешних условий под влиянием естественного отбора произошло постепенное превращение мелких пятипалых всеядных животных в крупных травоядных. Богатейший палеонтологический материал – одно из наиболее убедительных доказательств эволюционного процесса, длящегося на нашей планете уже более 3 миллиардов лет. Биогеографические доказательства эволюции. Ярким свидетельством происшедших и происходящих эволюционных изменений является распространение животных и растений по поверхности нашей планеты. Сравнение животного и растительного мира разных зон дает богатейший научный материал для доказательства эволюционного процесса. Фауна и флора Палеоарктической и Неоарктической областей имеют много общего. Это объясняется тем, что в пролом между названными областями существовал сухопутный мост – Берингов перешеек. Другие области имеют мало общих черт. Таким образом, распределение видов животных и растений по поверхности планеты и их группировка в биографические зоны отражает процесс исторического развития Земли и эволюции живого. Оценка теории Ламарка. Выдающаяся заслуга Ламарка заключается в создании первого эволюционного учения. Он отверг идею постоянства видов, противопоставив ей представление об изменяемости видов. Его учение утверждало существование эволюции как исторического развития от простого к сложному. Впервые был поставлен вопрос о факторах эволюции. Ламарк совершенно правильно считал, что условия среды оказывают важное влияние на ход эволюционного процесса. Он был одним из первых, кто отметил чрезвычайную длительность развития жизни на Земле. Однако Ламарк допустил серьезные ошибки прежде всего в понимании факторов эволюционного процесса, выводя их из якобы присущего всему живому стремления к совершенству. Также неверно понимал причины возникновения приспособленности , прямо связывал их с влиянием окружающей среды. Это породило очень распространенные, но научно совершенно необоснованные представления о наследовании признаков, приобретаемых организмами под непосредственным воздействием среды. Эволюционное учение Ламарка не было достаточно доказательным и не получило широкого признания среди его современников. Основные положения теории Дарвина и значение ее для науки. Основные принципы эволюционного учения Дарвина сводятся к следующим положением: 1.Каждый вид способен к неограниченному размножению. 2.Ограниченность жизненных ресурсов препятствует реализации потенциальной возможности беспредельного размножения. Большая часть особей гибнет в борьбе за существование и не оставляет потомства. 3.Гибель или успех в борьбе за существование носят избирательный характер. Организмы одного вида отличаются друг от друга совокупностью признаков. В природе преимущественно выживают и оставляют потомство те особи, которые имеют наиболее удачное для данных условий сочетание признаков, т.е. лучше приспособлены. Избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов Ч. Дарвин назвал естественным отбором. Под действием естественного отбора, происходящего в разных условиях, группы особей одного вида из поколения в поколение накапливают различные приспособительные признаки. Группы особей приобретают настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды. Крупнейшие ученые в разных странах способствовали распространению эволюционной теории Дарвина, защищали ее от нападок и сами вносили вклад в ее дальнейшее развитие. Дарвинизм оказал сильнейшее влияние не только на биологию и естественные науки, но и на общечеловеческую культуру, способствуя развитию естественнонаучных взглядов на возникновение и развитие живой природы и самого человека. Список использованной литературы: Н. Грин, Биология, Москва, “МИР”, 1993. Ф. Кибернштерн, Гены и генетика, Москва, “Параграф”, 1995. А. Артёмов, Что такое ген, Таганрог , “Красная страница”, 1989. А также статьи: Ламаркизм и неоламаркизм, Сальтационизм (Коржинский), Научный креационизм (Агассис). Учение о макроэволюции, В.И.Назаров, 1991 ЛИТЕРАТУРА: 1) Большая Российская Энциклопедия, 1997 2) Географический атлас мира, 1983 3) Учение о макроэволюции, В.И.Назаров, 1991 4) Популярный биологический словарь, Н.Ф.Реймерс, 1991 5) Биологический энциклопедический словарь, 1986 6) Камень преткновения, С.Бейкер, 1992 7) Опыт согласования научных данных: геология, палеонтология, археология, палеогеография, антропология, С.Ляшевский, 1996. 8) А также статьи: Ламаркизм и неоламаркизм, Сальтационизм (Коржинский), Научный креационизм (Агассис). Реферат на тему: Содержание аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах здоровых детей и страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Биологический факультет Кафедра биохимии и физиологии человека и животных С.А. Костогорова студентка 4 курса СОДЕРЖАНИЕ АСКОРБИНОВОЙ, ДЕГИДРОАСКОРБИНОВОЙ И ДИКЕТОГУЛОНОВОЙ КИСЛОТ В ЭРИТРОЦИТАХ ЗДОРОВЫХ ДЕТЕЙ И СТРАДАЮЩИХ ИНСУЛИНЗАВИСИМЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ (курсовая работа) Научный руководитель: к.б.н., доц. Титова Н.М. Красноярск, 1999 оглавление Введение 2 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 3 1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов 3 1.1.1. Характеристика эритроцитов 3 1.1.2. Энергетический обмен в эритроцитах 5 1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов 6 1.2. Аскорбат как компонент АОС эритроцитов 8 1.2.1. Строение и физико-химические свойства аскорбата 8 1.3. Сахарный диабет как один из распространёенных патологических процессов 9 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 11 2.1. Подготовка эритроцитов 11 2.2. Метод раздельного определения аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах 11 2.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ 13 Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 14 ВЫВОДЫ 15 литература 16 SUMMARY 19 Приложение 20 Введение Зрелые эритроциты млекопитающих – это высокоспециализированные безъядерные клетки. Основной функцией эритроцитов является транспорт кислорода от клетки к тканям и углекислоты в обратном направлении. Высокие концентрации кислорода и процессы оксигенации – деоксигенации гемоглобина обуславливают образование высокореакционных интермедиатов кислорода, вызывающих нарушение нормального функционирования клетки. Существует антиоксидантная система защиты клетки от свободнорадикального окисления. В её состав входит ряд ферментов и небелковых веществ. Важную роль в антиоксидантной системе играет вещество небелковой природы – аскорбат. Он обладает широким спектром антиоксидантных свойств, в частности, только аскорбат достаточно реакционноспособен для эффективного ингибирования инициации перекисного окисления липидов. Аскорбат блокирует поглощение кислорода и образование перекиси водорода; присутствие аскорбата в клетках оказывает защитное действие на гемоглобин, препятствуя его окислению. Аскорбат в ходе выполнения своих биохимических функций обратимо переходит в окисленную форму – ДАК и ДКГК. Основную роль в биохимических процессах играет редокс-пара – АК/ДАК. По данным литературы, это соотношение может меняться при различных патологических процессах, одним из наиболее распространённых из них является инсулинзависимый сахарный диабет. Исследования, направленные на изучение изменения содержания АК, ДАК и ДКГК в клетках могут быть одним из критериев, свидетельствующих о наличии в организме вышеуказанных процессов. Целью данной работы явилось определение содержания АК, ДАК, ДКГК в общей эритроцитарной массе у детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом. Данная работа представляет собой часть исследований, проводимых на кафедре биохимии и физиологии человека и животных КГУ по изучению метаболизма эритроцитов. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1.биохимические процессы при созревании и старении эритроцитов 1.1.1. Характеристика эритроцитов Зрелый эритроцит человека является упрощенной клеткой по биохимической и структурной организации. Это высокоспециализированная безъядерная клетка. Эритроциты человека образуются из ядросодержащих клеток преимущественно в костном мозге. В этих предшественниках эритроцитов содержатся субклеточные структуры и ферментные системы, необходимые для деления, созревания, дифференцировки, процессов биосинтеза ДНК, РНК, белков, в том числе глобина, синтеза гема, липидов, углеводов, других соединений. На этой стадии развития эритроцита осуществляются окислительные процессы, тканевое дыхание, анаэробное расщепление углеводов (гликолиз), прямое окисление глюкозы через пентозофосфатный путь (Черняк Н.Б., 1976). До сих пор нет достаточно чётких представлений о том, как соотносятся отдельные стадии созревания ядерных клеток с изменениями химического состава и обмена веществ. Однако известно, что в процессе развития клетки на стадии нормобласта уменьшается количество РНК, увеличивается содержание гемоглобина и утрачивается способность к синтезу ДНК, в связи с чем нарушается способность к митотическому делению. Ретикулоциты – безъядерные клетки, образующиеся на последнем этапе созревания, предшествующем образованию эритроцитов, характеризуются схожей морфологией, в частности, содержат митохондрии, рибосомы, ЭПР. В ретикулоцитах осуществляется биосинтез глобина, гема, пуринов, пиридиннуклеотидов, фосфатидов, липидов (Фёдоров Н.А., Черняк Н.Б., 1976). РНК практически не синтезируется. Происходит фосфорилирование, сопряжённое с окислением, и гликолиз (Гинодман Л.М., 1968). В обмене веществ ретикулоцитов участвуют эндогенные и экзогенные субстраты, в том числе аминокислоты, глюкоза. Последний этап созревания – превращение ретикулоцита в эритроцит – протекает 1-3 дня. Происходят значительные изменения в обмене веществ и морфологии клеток (Фёдоров Н.А., 1976). В зрелых безъядерных эритроцитах нарушены биологический аппарат дыхания, системы синтеза белка, пуринов, порфиринов. Сохраняется способность к гликолизу, утилизации небольшого количества глюкозы в пентозном цикле и синтезу некоторых соединений, например, глутатиона. В норме длительность жизни эритроцитов поддерживается в течение 120 дней специализированными ферментными системами. Выведение эритроцитов из циркуляции связано с изменениями (структурных компонентов, химического состава, источников энергии), характеризующими старение клеток. Наиболее характерными изменениями при старении эритроцитов являются: 1) уменьшение активности различных ферментов гликолиза и пентозного цикла, что понижает интенсивность данных процессов (Мортенсен, Брайн, 1974); 2) уменьшение содержания липидов, что приводит к изменению структуры эритроцитов, увеличению чувствительности к осмотическому лизису и механическим воздействиям; 3) изменения в составе катионов в результате изменения проницаемости мембраны; 4) изменение содержания АТР, что в свою очередь связывается как с одной из причин нарушения проницаемости, так и с уменьшением приживаемости эритроцитов в кровяном русле. Одной из ведущих гипотез старения является свободнорадикальная гипотеза, предложенная Д. Хартманом. Она связывает причины возрастных изменений с накоплением молекулярных повреждений в мембранах и генетическом аппарате клетки свободными радикалами и продуктами перекисного окисления липидов. Нарушение нормального функционирования клетки обусловлено высокими скоростями образования высокореакционных интермедиатов кислорода (супероксидрадикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал), что, в свою очередь, связано с постоянно протекающими процессами оксигенации и деоксигенации гемоглобина и наличием высоких концентраций кислорода в ходе выполнения основной функции эритроцитов – транспорта кислорода от клетки к тканям и углекислого газа в обратном направлении. 1.1.2. Энергетический обмен в эритроцитах Для поддержания функциональной активности клеток организма необходима затрата энергии. Зрелые эритроциты, циркулирующие в кровяном русле, являются метаболически активными клетками, несмотря на отсутствие способности к синтезу белков, аэробному расщеплению глюкозы в лимоннокислом цикле Кребса (Владимиров Г.Е. по Рапопорту, 1970). Основным процессом обмена энергии в них является гликолиз. Процесс, протекающий в эритроцитах, близок к процессам в других клетках и тканях, и подробно описан (Фёдоров Н.А. по Райкеру, 1976). К особенностям гликолиза в эритроцитах можно отнести использование, помимо глюкозы, других моносахаридов: фруктозы, маннозы, галактозы, а также инозина, сорбита при наличии соответствующих ферментов (Йошикава, 1968). В процессе гликолиза происходит образование АТР и NADH. Энергия гликолиза используется для активного транспорта катионов через клеточную мембрану и поддержания соотношения между ионами калия и натрия в эритроцитах и плазме, для сохранения целостности мембраны и двояковогнутой формы клетки. Образующийся NADH используется для восстановления пировиноградной кислоты в молочную и для восстановления метгемоглобина при участии метгемоглобинредуктазы. В составе метгемоглобина содержится трёхвалентное железо, вследствие чего он не способен к транспорту кислорода. Характерной особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3- дифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3- дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3- дифосфоглицерат имеет, наряду с АТР, важное значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. По мере старения эритроцита происходит уменьшение способности к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, т.е. нарушение функциональной активности эритроцита. Это связанно именно с уменьшением интенсивности гликолиза, в результате которого образуется NADH, необходимый для действия метгемоглобинредуктазы. Уменьшение содержания 2,3- дифосфоглицерата приводит к сдвигу диссоциационной кривой влево, ухудшению отдачи кислорода тканям. Итогом всех реакций гликолиза является превращение 1 молекулы глюкозы в 2 молекулы молочной кислоты с одновременным превращением 2 молекул ADP в 2 молекулы АТР. Наряду с гликолизом – анаэробным расщеплением глюкозы до молочной кислоты – в эритроцитах существует дополнительный путь утилизации глюкозы – прямое окисление до углекислого газа и воды в ходе пентозофосфатного цикла. Этот путь неотличим от подобных процессов, протекающих в других клетках и тканях; суммарным результатом цикла является окисление одной из 6 молекул глюкозо-6-фосфата до 6 молекул СО2 и восстановление 12 молекул NADPH. Роль пентозного цикла в зрелых эритроцитах заключается, с одной стороны, в образовании пентозофосфатов. В реакции цикла образуется 3- глицероальдегидфосфат, подвергающийся превращениям в цепи гликолитических реакций и, таким образом, является дополнительным источником энергии. Основное значение пентозофосфатного цикла заключено в образовании молекул NADPH. Значение NADPH определяется его участием в ряде реакций, необходимых для поддержания функциональной активности и целостности эритроцитов. К ним относятся восстановление метгемоглобина в гемоглобин при участии NADPH и метгемоглобинредуктазы и восстановление окисленного глутатиона с помощь. NADPH- глутатионредуктазы. Восстановленный глутатион (GSH), форма со свободно реагирующей тиоловой группой составляет в эритроцитах до 96% общего количества. Сохранение глутатиона в восстановленном состоянии необходимо для предохранения ряда ферментов, содержащих SH- группы, от инактивации, ограждение мембраны клетки от действия перекисей и необратимого окислительного денатурирования гемоглобина. 1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов Основная функция эритроцитов – транспорт кислорода от лёгких к тканям и СО2 в обратном направлении. Благодаря высоким концентрациям кислорода и постоянно протекающим процессам оксигенации – деоксигенации гемоглобина, в этих клетках с высокой скоростью идут процессы образования свободных радикалов: Н2О2, ОН-. Кроме того, в эритроцитах в результате аутокаталитических реакций образуются перекиси и гидроперекиси липидов. Основное количество О2- в эритроцитах образуется при аутоокислении гемоглобина в метгемоглобин. Это пример генерации супероксидного радикала, связанной с неферментативным окислением субстрата: Hb + O2 ( Hb…O2 ( MetHb + O2- Большую роль в защите клетки от свободных радикалов играют ферментативные антиоксиданты. Эритроциты содержат высокоактивную супероксиддисмутазу, которая осуществляет дисмутацию двух O2- с образованием перекиси водорода: O2- + O2- ( H2O2 + O2 Образовавшаяся перекись водорода, являющаяся сильнейшим окислителем, частично нейтрализуется неферментативным путём при непосредственном участии аскорбата или других антиоксидантов ((-токоферол, глутатион восстановленный). Основное количество Н2О2 расщепляется в реакциях, катализируемых каталазой и глутатионпероксидазой: Н2О2 + Н2О2 ( 2Н2О + О2 Н2О2 + RH2 ( 2Н2О + R Важную роль в антиоксидантной системе эритроцитов играют легкоокисляющиеся пептиды, содержащие аминокислоты с SH-группой: метионин, цистеин. Особое место занимает глутатион – трипептид, образованный цистеином, глутаматом, глицином. В организме он присутствует в окисленной и восстановленной форме (GSH). Основной антиоксидантный эффект глутатион оказывает, участвуя в работе ферментативных антиоксидантов. Глутатион является ингибитором активированных кислородных радикалов и стабилизатором мембран. Это связано с тем, что SH- содержащие соединения подвергаются окислению в первую очередь, что предохраняет от окисления другие функциональные группы. Немаловажный вклад в защиту клетки от органических радикалов вносят неферментативные антиоксиданты. Эффективными перехватчиками органических радикалов являются фенольные антиоксиданты, имеющие в структуре ароматическое кольцо, связанное с одной или несколькими гидроксильными группами. Имеется несколько тысяч фенольных соединений, обладающих антиоксидантным эффектом: витамины группы Е и К, триптофан, фенилаланин, убихиноны, большинство животных и растительных (каротиноиды, флавоноиды) пигментов. Синтезируется ароматическое кольцо только у высших растений и микроорганизмов, поэтому многие из фенольных антиоксидантов входят в группу облигатных пищевых, которые эффективно ингибируют О2- , ОН- и индуцируемые ими процессы перекисного окисления (Оксенгендлер, 1985). Антиоксидантными свойствами обладают хелатные соединения, связывающие металлы переменной валентности (церулоплазмин, мочевая кислота, трансферрин). Тем самым они препятствуют вовлечению их в реакции разложения перекисей, поскольку в присутствии металлов переменной валентности образование высокореакционных радикалов усиливается (Эристер, 1987). Таким образом, развитие и функционирование клеток в кислородсодержащей среде не представляется возможным без существования защитных систем – специализированных ферментативных и неферментативных антиоксидантов. В живых организмах постоянен процесс образования прооксидантов, уравновешиваемый дезактивацией их антиоксидантными системами. Для поддержания гомеостаза регенерация антиоксидантов должна быть непрерывной. Отсутствие или нарушение в её непрерывной работе приводит к развитию окислительных процессов, к накоплению окислительных повреждений, что сопровождает ряд патологических физиологических процессов, например, старение (Оксенгендлер, 1985). 4 Аскорбат как компонент АОС эритроцитов 1 Строение и физико-химические свойства аскорбата Витамин С (L-аскорбиновая кислота) входит в состав алифатического ряда витаминов. По своему строению он может быть отнесен к производным углеводов. Это ?-лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты, производное ненасыщенных полиокси-?-лактонов. Структура близка структуре (-глюкозы. Благодаря наличию двух асимметричных атомов углерода в 4 и 5 положениях, аскорбиновая кислота (АК) образует 4 оптических изомера и 2 рацемата. D- и L- аскорбиновые кислоты в природе не встречаются и синтезированы искусственным путём. Наличие в АК двух сопряжённых двойных связей (углерод-углеродной и углерод-кислородной) обуславливает ее способность к обратимому окислению, продуктом которого является дегидроаскорбиновая кислота (ДАК). ДАК устойчива, но ее лактонное кольцо, в отличие от стабилизированного двойной связью лактонного кольца L-АК в водном растворе легко гидролизуется с образованием 2,3-дикетогулоновой кислоты (2,3-ДКГК). Эта реакция необратима, ее скорость возрастает при повышении температуры и рН среды. Через ряд дальнейших превращений ДКГК переходит в щавелевую и L-треоновую кислоты. Такое же превращение имеет место в организме (Халмурадов, Тоцкий, 1993): Способность к О-В превращениям, связанная с ендольной группировкой, которая стабилизирована находящейся в цикле соседней карбонильной группировкой, сопровождающаяся перенесением атомов водорода к акцепторам, является важнейшей каталитической функцией АК в живом организме. L-АК по своей биологической активности высокоспецифична. Витаминная активность проявляется только при наличии свободных гидроксильных групп. Различные функциональные производные по ним лишают молекулу витаминной активности почти полностью, как и гидрирование ненасыщенной связи лактонного кольца. Поэтому L-ДАК имеет витаминную активность, равноценную L-АК, тогда как 2,3- ДКГК полностью ее лишена. Вследствие легкой окисляемости L-АК – донор Н+, она количественно легко восстанавливает многочисленные соединения, как-то: йод, перманганат калия и другие. L-АК – переносчик Н+ в некоторых ферментативных реакциях живой клетки, она легко окисляется пероксидазой, цитохромоксидазой, каталазой. L-АК восстанавливает окисленные формы ферментов, окисляясь в ДАК, обратимо легко регенерирующуюся в АК под действием глутатиона за счет его сульфгидрильной группы: [pic] [pic] [pic] [pic] Окисление АК катализируется медью, в меньшей степени – катионами серебра и железа. Имеется предположение, что специфическим катализатором окисления АК в животных организмах является белок, синтезирующийся в печени, осуществляющий транспорт меди, обладающий оксигеназной активностью, - церулоплазмин. В меньшей степени окисление аскорбата катализируют другие катионы, в частности, серебра и железа. Комплексоны, флавоноиды тормозят окислительный распад АК. Некоторые белки ингибируют окисление АК, связываясь с ней или путём образования комплекса с медью – сывороточные глобулины (Борец, 1980). Окисление тормозится –SH содержащими соединениями: сернистая кислота блокирует фермент аскорбиназу; С-SH связывает ионы Cu+, удаляя т. с. катализатор окисления АК из реакции (Киверин, 1971). 1.2.2. Биосинтез АК в живом организме L-АК синтезируется в растениях и организме некоторых животных из D- глюкозы через лактон D-глюкуроновой кислоты и L-гулоно-?-лактон или их производное. В процессе биосинтеза происходит превращение соединений D-ряда в соединения L-ряда (Березовский, 1993): Биосинтез АК в организме животных происходит в клетках печени, почек, надпочечников, гипофиза, стенки тонкого кишечника (Киварин, 1973). 1.2.3. Физиологические свойства аскорбата Витамин С является постоянной составной частью тканей и органов человека. Его поступление в организм должно быть ежедневным, т. к. аскорбат, играя важную роль в обменных процессах организма, все время расходуется. Он восстанавливает окисленные формы ферментов, активирует некоторые протеазы, тормозит действие амилазы и протеазы поджелудочной железы, активирует эстеразу печени. L-АК участвует в обмене некоторых ароматических аминокислот, регулирует уровень холестерина в крови, усиливает антитоксические функции гепатоцитов (вкупе с глюкозой), норамализирует белковообразование. Витамин С необходим для нормального функционирования клеток, продуцирующих коллаген, активирует и регулирует зритропоэз (способствуя усвоению железа), нормализует нарушенное протромбинообразование, нормализует процессы свертывания (Андреев; 1996). Аскорбат играет положительную роль в развитии иммунных реакций организма, обладает некоторым детоксицирующим свойством, является существенным фактором профилактики и лечения инфекционных заболеваний. Витамин С оказывает положительное воздействие на углеводный обмен. Волынский З. М. с сотрудниками показали, что повышает синтез гликогена в печени, и что нарастание содержания гликогена в печени, как правило, прямо пропорционально повышению в этом органе витамина С. К такому выводу позволяют прийти многочисленные клинические наблюдения последнего времени, подтверждающие ценное свойство АК обладать нормализующим действием на уровень сахара в крови. Подобный эффект связан с синергическим действием аскорбата и гормонов – инсулина и адреналина. Витамин С может усиливать действие инсулина или действовать аналогично ему, способствуя образование гликогена в печени. Синергизм возникает косвенным путем через воздействие инсулина и витамина С на общегормональный фон организма. Таким образом, АК оказывает разностороннее влияние на процессы обмена веществ у здоровых людей, а при различных патологических состояниях благоприятствует нормальному течению обмена веществ и функционированию различных органов и систем организма (Бременер; 1997). 5 Сахарный диабет как один из распространенных патологических процессов Диабет сахарный (diabetes mellitus; сахарная болезнь, сахарное мочеизнурение) – эндокринное заболевание, обусловленное дефицитом гормона инсулина в организме или его низкой биологической активностью; характеризуется хроническим течением, нарушением всех видов обмена веществ, ангиопатией. Сахарный диабет представляет собой самую распространённую эндокринную патологию. В его развитии существенную роль играют наследственная предрасположенность и неблагоприятное воздействие окружающей среды, однако, характер наследственной предрасположенности и так называемых факторов риска различны при разных типах сахарного диабета. Факторами риска развития сахарного диабета являются появление антител к (-клеткам островков поджелудочной железы, частые вирусные инфекции, гиподинамия, ожирение, нерациональное или недостаточное питание, стрессы, генетически отягощенный по сахарному диабету анамнез и другие. Согласно классификации ВОЗ, различают два основных типа сахарного диабета. Это инсулинзависимый (I тип) и инсулиннезависимый (II тип) сахарный диабет. Инсулинзависимый сахарный диабет, как правило, развивается у лиц молодого возраста и детей, имеющих генетическую предрасположенность к сахарному диабету именно данного типа. Инсулиннезависимым сахарным диабетом чаще болеют лица, старше 50 лет (особенно женщины). Наследственная предрасположенность играет большую роль, чем при сахарном диабете I – типа. Механизм развития сахарного диабета сложен и многогранен. Он зависит как от функции самой поджелудочной железы, так и от внепанкреатических факторов. Прежде всего, нарушен обмен углеводов. Из-за недостатка инсулина или других причин затрудняется переход глюкозы в мышечную и жировую ткань, снижается синтез гликогена в печени, усиливается образование глюкозы из белков и жиров (глюконеогенез). В развитии этих процессов увеличивается содержание глюкозы в крови. Если в норме оно довольно устойчиво и натощак у здоровых людей колеблется в пределах 3,33 – 35,55 ммоль/л (70 – 100 мг%), то при сахарном диабете в зависимости от формы и тяжести течения обычно превышает 6,00 ммоль/л, достигая 20 –30 ммоль/л и больше. Диабет у детей и подростков характеризуется тяжелым течением и, как правило, острым началом заболевания. От времени появления первых признаков заболевания (жажда, похудание, выделение большого количества мочи, общая слабость, сухость кожи) до развития тяжёлого состояния и значительных нарушений обмена веществ, проходит обычно 2 недели. Дети, больные сахарным диабетом, требуют обязательного лечения и постоянного лечебного контроля. ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Нами обследован 41 ребёнок, страдающий инсулинзависимым сахарным диабетом, и 10 человек контрольной группы. Объектом исследования служили эритроциты больных и здоровых детей. Для получения эритроцитов кровь брали из локтевой вены капельным способом, в качестве антикоагулянта использовали гепарин. Исследования проводили в общей эритроцитарной массе детей, страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом, и детей контрольной группы. 2.1. Подготовка эритроцитов Свежую гепаринизированную кровь разливали в центрифужные пробирки по 5 мл. После пятнадцатиминутного центрифугирования при 3000 об/мин при 40 С отбирались и отбрасывались лейкоцитарный слой и плазма. Эритроциты суспендировали в десятикратном объёме 0.9% раствора NaCl и центрифугировали в течение пятнадцати минут при 3000 об/мин. Супернатант отсасывали, процедуру повторяли 3 раза. Это делалось для более плотной упаковки эритроцитов. 2.2. Метод раздельного определения аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах Для количественных определений АК, ДАК и ДКГК использовали метод J.H. Roe, C.A. Kuether (1943) в модификации В.В. Соколовского, Л.В. Лебедевой, Т.Б. Лиэлуп (1967). Метод основан на взаимодействии 2,4- динитрофенилгидразина с ДАК с образованием в серной кислоте соответствующего озазона. ДАК и ДКГК дают красное окрашивание, используемое для фотометрического определения. Для вычисления суммы всех кислот их окисляют 2,6- дихлорфенолиндофенолятом натрия. Содержание АК определяют по разности. Для дифференцированного определения ДАК и ДКГК смесь подвергают действию восстановителей, при этом в АК восстанавливается только ДАК. В качестве восстановителя использовали димеркаптопропансульфонат натрия (унитиол) Реактивы: 1. 2.10 М унитиол (0.84 мл 5% раствора ампулированного препарат в 100 мл 0.2 М фосфатного буфера рН 7.0. хранить не более суток). 2. 5% трихлоруксусная кислота (ТХУ). Хранить в холодильнике не более двух недель. 3. 85% раствор серной кислоты (100 мл воды + 900 мл концентрированной серной кислоты). 4. 2% раствор 2,4-динитрофенилгидразина в 9Н серной кислоте, содержащей 0.25% тиомочевины (хранить в холодильнике не более 1 месяца). 5. 0.001 Н раствор 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия (краска Тильманса). Хранить в темноте не более 1 недели. 6. 0.9% раствор хлорида натрия (физиологический раствор). Ход определения. В три пробирки помещали по 0.5 мл упакованных и отмытых от плазмы эритроцитов с известным гематокритом. В первую прибавляли 0.25 мл физиологического раствора и 0.25 мл унитиола. После пятнадцатиминутной инкубации при периодическом помешивании суспензии отбирали 0.5 мл экстракта, к которому прибавляли 1.5 мл ТХУ. В две другие пробирки также прибавляли по 1.5 мл ТХУ. В две пробирки вносили по 0.75 мл супернатанта, полученного при центрифугировании смеси упакованных эритроцитов с ТХУ. В одну из пробирок добавляли по каплям 0.001 Н раствор 2,6- дихлорфенолиндофенолята натрия до появления слаборозового окрашивания, устойчивого в течение 30 секунд. В третью пробирку помещали 0.75 мл супернатанта, полученного после центрифугирования смеси упакованных эритроцитов с физиологическим раствором, унитиолом и ТХУ. Во все пробирки добавляли по 0.25 мл 2,4- динитрофенилгидразина и доводили объём до 1.25 мл дистиллированной водой, инкубировали при 100 0 С в течение 10 минут и охлаждали в ледяной бане. В каждую пробирку добавляли небольшими порциями 1.25 мл 85% раствора серной кислоты, охлаждая в ледяной бане после каждой порции. Окрашенные растворы фотометрировали через час при длине волны 540 нм. Концентрацию кислот определяли по формуле: С = (3*А)/0.085; где С – концентрация кислот, мг% 3 – концентрация стандартного раствора, мг% А – оптическая плотность пробы 0.085 – оптическая плотность стандартного раствора 2.3. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ Результаты исследований обрабатывались статистически (Лакин И.А., 1976). Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Целью исследования являлось определение содержания аскорбата и его окисленных форм – ДАК и ДКГК в общей эритроцитарной массе взрослых, страдающих ИЗСД, со стажем болезни более 10 лет; сравнение и сопоставление полученных результатов с данными, полученными ранее, в ходе работы со здоровыми детьми и страдающими ИЗСД. В эксперименте участвовал 21 взрослый в возрасте от 25 до 40 лет, 37 больных детей и группа контроля, включающая 10 здоровых детей. Результаты исследований отображены на диаграммах. Рис.1. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах здоровых детей и детей, страдающих ИЗСД (мг%) Рис. 2. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах взрослых, страдающих ИЗСД (мг%) Как следует из полученных результатов, в эритроцитах детей и взрослых, страдающих ИЗСД, наблюдается увеличение содержания окисленной форма АК-ДАК, что может свидетельствовать о нарушении процесса восстановления АК в ДАК, большем участии АК в метаболических процессах, нарушении транспорта АК в клетке. Процентное содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК также демонстрирует превалирование окисленных форм АК над восстановленной. Рис. 3. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах здоровых детей и страдающих ИЗСД (%). Рис. 4. Содержание общей АК, АК, ДАК и ДКГК в эритроцитах взрослых, страдающих ИЗСД (%). Все полученные данные согласуются с данными литературы об изменении общего количества АК в организме при патологии (нормальное содержание составляет 5 – 15 мг%) и соотношения «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» в сторону увеличения первой. ВЫВОДЫ 1. Содержание общей АК в эритроцитах детей и взрослых, страдающих ИЗСД, составляет 19.52 мг% и 6,47 мг%, в эритроцитах здоровых детей – 12.48 мг%. 2. Содержание восстановленной АК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 4.1 и 2,01 мг% (20.5 и 31% от общей АК), в эритроцитах здоровых детей – 4.28 мг% (33%). 3. Содержание окисленных форм АК – ДАК и ДКГК в эритроцитах больных детей и взрослых составляет 15.5 и 4.46 мг% (79.5 и 69% от общей АК), в эритроцитах здоровых детей – 8.36 мг% (67%). 4. В общей эритроцитарной массе больных детей соотношение окисленная форма АК/ восстановленная форма АК составляет 4/1, что свидетельствует о превалировании окисленной формы АК над восстановленной. 5. В общей эритроцитарной массе здоровых детей это соотношение равно 2/1, т.е., налицо тенденция к росту содержания восстановленной АК. Заключение Уже давно доказали тот факт, что аскорбиновая кислота является постоянной составной частью тканей и органов человека. Важность выполняемых ею физиологических функций не подлежит сомнению. Некоторые из них давно известны и хорошо изучены. Например, то, что витамин С оказывает благоприятное воздействие на работу иммунной системы, нормализует эритропоэз и продукцию коллагена, является компонентом антиоксидантной системы клетки. Однако многочисленные исследования недавнего времени показали, что возможности этого вещества гораздо шире, чем представлялось до сих пор. К примеру, было обнаружено ценное свойство аскорбата нормализовать уровень сахара в крови, оказывая положительное воздействие на углеводный обмен. При выполнении этой и других биохимических функций аскорбиновая кислота обратимо окисляется в ДАК, при последующем воздействии окислителя необратимо переходит в ДКГК. По данным литературы, соотношение «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» может изменяться при различных патологиях, как и ее общее содержание в организме. Одной из распространенных патологий является инсулинзависимый сахарный диабет. Поскольку ИЗСД является эндокринной патологией, протекающей с нарушением углеводного обмена, в регуляции которого аскорбат играет немаловажную роль, было бы логичным предположить, что его содержание в организме больного окажется иным, чем у здорового человека. Экспериментальные данные подтвердили это предположение. В организме больного ребенка содержание общей АК повышено на 37 % по сравнению с общей АК и составляет 19,52 мг%, тогда как нормальным считается наличие от 5 до 15 мг% аскорбата. Среднее значение АК у здорового ребенка – 12,48 мг%. В то время как содержание ДКГК в процентном соотношении практически не изменено и составляет у больных и здоровых детей 46 и 49,4 % соответственно (6,16 мг% и 8,96 мг%), концентрация ДАК у больных детей повышена против здоровых почти вдвое и составляет 33,5 % вместо 17,6 % (6,54 мг% и 2,2 мг%). Основные различия выявляются в процентном содержании восстановленной формы АК. Ее содержание у здоровых детей составляет 33 % общей АК (4,28 мг%), тогда как у больных детей оно ниже на 13 % и составляет 4,1 мг%. Таким образом, соотношение «окисленная форма АК/восстановленная форма АК» у больных детей составляет 4:1, в отличие от здоровых детей, у которых оно равняется 2:1. На основании этих данных можно предположить следующие причины подобных изм


	Новинки рефератов :: Реферат: Делопроизводство (Право) Реферат: Сравнительная характеристика животных Типа хордовых Подтипа позвоночных (Биология) Реферат: Мастер функций в Excel (Программирование) Реферат: Учет расчетов с использованием векселей (Бухгалтерский учет) Реферат: Какая армия лучше? (Военная кафедра) Реферат: "СтранныйТургенев" (Литература) Реферат: Логопедия (Педагогика) Реферат: Дизартрия (Педагогика) Реферат: Размещение отраслей промышленности строительных материалов (Геология) Реферат: Бухгалтерский учет векселей (Бухгалтерский учет) Реферат: Проверка основных средств (Бухгалтерский учет) Реферат: Встреча Берлиоза и Бездомного с Воландом в романе М.А. Булгакова "Мастер и Маргарита" (Литература) Реферат: Разработка модели управления гостиницы делового назначения и отдыха на 100 мест (Менеджмент) Реферат: Гитлеровская диктатура в Германии (История) Реферат: Возникновение жизни на земле (Биология) Реферат: Житие А.С. Грибоедова (Литература : русская) Реферат: Пути повышения эффективности молочного скотоводства (Сельское хозяйство) Реферат: Таблица по биологии (Биология) Реферат: Проблема дислексии у детей младшего школьного возраста (Педагогика) Реферат: Кредитно-банковская система и ее развитие в современных условиях (Деньги и кредит)


	Copyright © GeoRUS, Геологические сайты