Biomedyczne 14.10.2008

WYCHOWANIE - z biologicznego punktu widzenia jest to manifestowanie swoich zachowań;

• uniwersalizm genowy cechy człowieka;

• genetyczny indywidualizm każdy jest inny;

• Watson: „Patrz, jak natura i środowisko łączą się, żeby zrobić z nas ludzi”

ZACHOWANIA - interakcje gen - środowisko;

• nie ma recepty na wychowanie, bo geny określają jak jest, a nie mówią jak może być (np. determinują mózg, ale jaki on będzie, to już od nich nie zależy);

• niejasność w determinacji genetycznej i wpływ środowiskowy to nic innego jak rachunek prawdopodobieństwa (wszystkie zjawiska biologiczne to zjawiska losowe);

GENETYCZNE PODSTAWY ROZUMIENIA ZJAWISK BIOLOGICZNYCH W PROCESIE WYCHOWANIA

1. Norma adaptacyjna populacji.

2. Norma reakcji osobnika.

3. Adaptacja.

4. Adaptabilność.

5. Faza rozwoju a poziom rozwoju.

n_i - liczba; jest ona ograniczona;

Zakres zmienności genetycznej ograniczony genotypami A₁ i A₂ ze średnią wartością H w każdym pokoleniu da się opisać za pomocą funkcji tej zależności n_i = f (V_G), co oznacza, że w tym zakresie zmienności genetycznej znajduje się ściśle określona częstość występowania poszczególnych genów( w obszarze przeciętności H jest ich najwięcej)

• w prawidłowym genotypie nic się nie może zdarzyć poza zakresem zmienności genetycznej;

• zakres zmienności genetycznej - efekt rekombinacji genów rodzicielskich; można go zmierzyć i powiedzieć ile wynosi w danym pokoleniu (wariancja genetyczna - miara zmienności genetycznej [V_G]);

• miejsce każdego osobnika jest ściśle określone w tym zakresie zmienności genetycznej;

• z punktu widzenia fenotypowego jesteśmy wolni;

• genom - istotą genomu ludzkiego jest kontrast między uniwersalnymi cechami rodzaju ludzkiego a indywidualnymi cechami jednostki, inaczej mówiąc pytamy: w jaki sposób genom odpowiedzialny jest zarówno za to, co mamy wspólnego z innymi ludźmi jak i za to, co w nas jest niepowtarzalne.

H = ½ (A₁+A₂) przeciętne wartości fenotypowe

• natura przygotowuje najwięcej osobników o takim wyposażeniu genetycznym, aby mogły one poradzić sobie w różnych środowiskach;

• rekombinacja - źródłem zmienności genetycznej - gdyby potomstwo powstające w wyniku rozmnażania było dokładną kopią swoich rodziców ewolucja genetyczna by nie istniała, dlatego jedynym źródłem zmienności genetycznej jest rekombinacja - to nowa kombinacja genów, która choć składa się z genów obojga rodziców, daje w rezultacie taki zestaw genów dla wszystkich cech, który nie posiada żaden z nich. Miarą zmienności genetycznej jest wariancja genetyczna:

ZAKRES ZMIENNOŚCI GENETYCZNEJ - zapisany funkcją n_i = f(V_G) jest pod względem struktury genotypów taki, że istnieje matematycznie ściśle określona częstość (n_i) występowania poszczególnych genotypów pod krzywą tego rozkładu normalnego;

NORMA ADAPTACYJNA - mniej lub bardziej trwały kompleks zmienności genetycznej, dostosowany do środowiska; oznacza to, że ta norma adaptacyjna dotyczy puli genów danego pokolenia, która została wypracowana poprzez mechanizmy ewolucji;

ADAPTACJA - to genowe (genetyczne) przystosowanie puli genów do warunków środowiska zewnętrznego. Adaptacja dotyczy więc pokolenia i jest wynikiem mechanizmu procesu ewolucji genetycznej.

Biomedyczne 27.10.2008

• 3,1 mld ACTG - liczba nukleotypów w jednym genomie;

• 1 osobnik ma 2 genomy = 6,2 mld ACTG

• genom (genotyp) posiada normę reakcji osobnika:

• norma reakcji osobnika - jest to genetycznie zdeterminowany zakres możliwych, prawdopodobnych reakcji fenotypowych, uzewnętrzniających (ujawniających) się w postaci różnych fenotypów, w zależności od interakcji tego genotypu z czynnikami środowiska zewnętrznego;

• genotyp oferuje pewne zdarzenia, które mają granice;

• P₁, P₂, P₃, P₄ ... P_n - liczba fenotypów (poziomy fenotypowe);

• norma reakcji (P_n) jest zawsze adekwatna do środowiska (E_n);

• P_n - ilość możliwych reakcji fenotypowych, które mogą się ujawnić w interakcji ze środowiskiem;

ADAPTABILNOŚĆ - to zdolność przystosowawcza organizmu do warunków środowiska zewnętrznego, która odbywa się na drodze fizjologicznej organizmu, dotyczy pojedynczego (konkretnego) osobnika i jest jego własnością, a nie własnością populacji; proces fizjologicznych zachowań organizmu; ujawnia efekty fenotypowe osobnika i pokazuje, jak jest w konkretnych warunkach ekspresja danego genu;

FAZA ROZWOJU A POZIOM ROZWOJU

Osobnik, w trakcie rozwoju ontogenetycznego (osobniczego), musi „przejść” przez kolejne formy rozwoju. Jest na to skazany chcąc zrealizować swoją ontogenezę. Natomiast fazy rozwoju są wspólne dla wszystkich osobników i genetycznie zdeterminowane. Fazy rozwoju realizują się zawsze, niezależnie od siły działania czynników środowiskowych, bowiem wchodzą one w pewien samoregulacyjny charakter ontogenezy. Fazy rozwoju upodabniają osobniki do siebie. Natomiast poziom rozwoju, uzyskany przez osobnika w określonej fazie rozwoju, wynika tylko w części z determinacji genetycznej (czyli z genów). Poziom rozwoju kształtuje się poprzez czynniki kulturowe (środowisko). Poziom rozwoju (P₁-P_n) zapewnia zróżnicowanie fenotypowe między osobnikami, zapewnia indywidualność każdemu osobnikowi i jest własnością i właściwością osobnika, a nie populacji. Poziom rozwoju jest wynikiem indywidualnej normy reakcji osobnika. Natomiast forma rozwoju, w której ten poziom się zrealizował, jest wynikiem powszechności rozwojowej i wynika z (genów) normy adaptacyjnej populacji.

I - faza okresu prenatalnego (10 miesięcy księżycowych)

1 miesiąc księżycowy = 28 dni

II - faza okresu postnatalnego:

• faza okresu progresywnego (A>K)

• faza stabilna (A=K)

• faza inwolucyjna (A<K)

K - katabolizm

A - anabolizm

Biomedyczne 04.11.2008

RODZAJE DETERMINACJI GENETYCZNEJ (przekazu informacji genetycznej):

1. determinacja genetyczna poligeniczna - tzn. taka, gdzie zespół genów (wiele genów) determinuje określoną cechę w taki sposób, że efekt fenotypowy tej cechy nie wynika wprost z samych właściwości danych genów, lecz z ich prawdopodobnych natężeń, których efekt ujawni się jak suma ich kumulacji, adekwatnie do warunków środowiska zewnętrznego. Cecha tak determinowana podlega procesowi rozwoju i wpływom środowiskowym.

2. determinacja genetyczna monogeniczna - tzn. taka, gdzie jeden z alternatywnych alleli danego genu przesądza o wartości fenotypowej danej cechy. Cecha taka nie podlega procesowi rozwoju i nie jest kształtowana (modyfikowana) przez czynniki środowiska zewnętrznego.

Rodzaj determinacji genetycznej może być:

1. model dominujący;

2. model recesywny;

3. model ograniczony płcią;

4. model sprzężony z płcią;

MODEL DOMINUJĄCY - model determinacji poligenicznej dla cechy ilościowej (takiej, która - w sensie fenotypowym - ujawnia zmienność o charakterze ciągłym; da się zmierzyć; częstość występowania określonych fenotypów w danym momencie ontogenezy jest matematycznie ściśle określona);

Ad. 1.

W modelu determinacji poligenicznej uczestniczą geny, które nazywają się genami kumulacyjnymi, a to oznacza, że efekt fenotypowy zależy od sumowania się (działań) efektów natężeń poszczególnych alleli tych genów. Geny te (a właściwie allele tych genów) nazywamy genami wielokrotnymi, a to oznacza, że allel określonego genu występuje w tysiącach możliwych, różniących się między sobą zestawem nukleotydów. To jest regułą, a nie wyjątkiem.

Allele wielokrotne - występowanie alleli wielokrotnych do poszczególnych genów jest regułą a nie wyjątkiem. Może być nawet kilkaset alleli jednego genu, wynika to z faktu, że gen jest odcinkiem DNA złożonym z kilkuset par nukleotydów, zmiana dowolnego z nukleotydów jest przyczyną powstania odrębnego allelu danego genu.

Przykład przekazu informacji genetycznej wg modelu poligenicznego:

Wartość genotypowa składa się z sumy natężeń alleli wielokrotnych i zestawu posiadania genów na daną cechę.

np. gen P i Q determinują właściwość x ( P i Q są genami wielokrotnymi- może występować wiele postaci tych genów)

x - dowolna cecha ilościowa

geny kumulatywne allele

5j P ppppp

5j Q qqqqq

10j

największy wkład najmniejszy wkład

Niezależnie od natężeń poszczególnych alleli, genotyp posiadający dwa geny kumulatywne zapewnia organizmowi wystąpienie tej cechy, a więc - jeżeli dany genotyp ma po 2 allele tych 2 genów dwuallelycznych, to dostaje na wstępie 10j.

A H = PpQq = 10j + (2x5j) = 20j (wartość genotypu przeciętnego)

A' (pokolenie)

PpQq - ojciec

Gamety: PQ , Pq , pQ , pq - (ze wzoru Kosińskiej = 2³ = 8)

Takie same gamety i tyle samo genów kumulatywnych będzie miała matka, a więc:

8 + 8 = 16 - ilość możliwych genotypów w tym związku

Wartość genotypowa - to prosta suma kumulacji poszczególnych alleli genów kumulatywnych;

W wypadku tego układu na 16 genotypów możemy uzyskać takie kombinacje:

1/16 - PPQQ = 10j + (4x5j) = 30j - max (A₂)

4/16 - (cztery z 3 dominującymi) PPQq, PPqQ, PpQQ, pPQQ = 10j + (3x5j) = 25j

6/16 - (sześć z 2 dominującymi) PPqq,ppQQ,pPQq,PpqQ,pQqQ,PpQq = 10j + (2x5j) = 20j

4/16 - (cztery z 1 dominującym) Ppqq, pPqq, ppQq, ppqQ = 10j + (1x5j) = 15j

1/16 - ppqq = 10j - min (A₁)

H = ½ (A₁+ A₂)

H = ½ (10j + 30j)

H = 20j

Przedstawiony zakres zmienności genetycznej od genotypu A₁ do A₂ jest zakresem odzwierciedlającym przekaz informacji dla dowolnej zmiennej x (fenotypu). Zakres ten ograniczony jest dwoma genotypami (A₁ i A₂), które są homozygotami ze względu na efekty kumulatywne, a to oznacza, że genotyp A₁ jest homozygotą, która efekt kumulacji ujawnia w minimalnym stopniu, natomiast genotyp A₂ to również homozygota, ale taka, która efekt kumulacji ujawnia w maksymalnym stopniu.

Z powyższego modelu jasno wynika, że najwięcej genotypów posiada heterozygotyczne wyposażenie, co oznacza, że takie genotypy mają najprawdopodobniej najszersze zakresy indywidualnych norm reakcji, co z punktu widzenia fizjologii organizmu oznacza prawdopodobnie największe możliwości zdolności przystosowawczych do warunków środowiska zewnętrznego.

Zakres zmienności genetycznej, poczynając od H w kierunku A₁, zmniejsza swoją heterozygotyczność, aż do homozygoty A₁. I odwrotnie - idąc od H w kierunku homozygoty A₂ również zmniejsza się heterozygotyczność w kierunku homozygoty A₂, która efekt kumulacji ujawnia w maksymalnym stopniu. Dla poszczególnych genotpów określona wartość genotypowa (określony zestaw genów kumulatywnych) determinuje jego własną normę reakcji. Im większa więc heterozygotyczność tych genów, tym większe prawdopodobne zdolności przystosowawcze organizmu.

Biomedyczne 25.11.2008 i 16.12.2008

DWA SKŁADNIKI ŹRÓDŁOWE ZMIENNOŚCI FENOTYPOWEJ

1. składnik genetyczny (V_G)

2. 
   składnik środowiskowy (V_E)

V_P = V_G + V_E

V - wariancja - miara zmienności;

V_p - wariancja fenotypowa

V_P = V_G + V_E

V_P = V_A + V_D + V_I + V_Eog + V_Es

Ad. 1.

Każdy allel danego genu określa pewne natężenie cechy. Jego wpływ na wielkość cechy genotypowej (ilościowej) to tzw. efekt alleli (cecha ilościowa - to taka, którą można wyrazić w wartościach mierzalnych. Posiada zmienność o charakterze zmiennej losowej ciągłej i jej częstość występowania w określonym momencie ontogenezy dla określonego pokolenia jest matematycznie ściśle określone). Ponieważ w organizmach diploidalnych allele występują parami, a cecha ilościowa jest determinowana przez wiele alleli, to wielkość cechy, określona kodem genetycznym, tworzy tzw. wartość genotypową. W rzeczywistości na wartość genotypową składa się :

1. interakcja pomiędzy allelami tych samych locji (locus) jest wówczas tzw. dominacja V_D

2. interakcja (oddziaływanie) pomiędzy allelami różnych genów (locji) jest to wówczas tzw. epistaza V_I

3. W najprostszym przypadku wartość genotypowa może być tylko wynikiem sumowania się efektów poszczególnych genów, brak wtedy dominacji i epistazy, taki genotyp posiada tzw. Wartość addytywną V_A

V_A - pojawia się zawsze, niezależnie od środowiska zewnętrznego;

V_D i V_I - ujawniają się szczególnie pod wpływem środowiska zewnętrznego;

Epistaza - wpływ danego genu na efekty fenotypowe innych genów, np. gen C jest epistatyczny w stosunku do genów A i B, które nie przejawiają się w jego obecności i odwrotnie: możemy powiedzieć że geny A i B są hipostatyczne w stosunku do genu C.

V_G = V_A + V_D + V_I

Ujawnienie efektów fenotypowych, specyficznych dla danego genotypu, pochodzących ze źródeł zmienności genetycznej wariancji dominacji i wariancji epistazy, ujawnia się tylko wtedy, gdy czynniki środowiska zewnętrznego różnej natury pełnią rolę kształtującą i modyfikującą określoną cechę x.

Warto wiedzieć, że V_A (addytywna) wynika tylko z właściwości poszczególnych alleli. Natomiast V_D (dominacji) i V_I (interakcji) są wynikiem określonego kombinowania się ze sobą poszczególnych alleli, niezależnie od efektów addytywnych. Warincja addytywna ujawni się zawsze niezależnie od modyfikującej roli wpływów czynników środowiska zewnętrznego. Wobec tego V_D i V_I jest dodatkowym źródłem wpływu na wartość fenotypową danej cechy uruchamianą przez czynniki środowiska kulturowego człowieka.

Ad. 2. (składnik środowiskowy)

Środowisko zewnętrzne to wszystkie te elementy środowiska, które są zewnętrzne dla moich genów. Rozróżniamy 2 grupy elementów środowiska zewnętrznego:

1. elementy środowiska biogeograficznego (śr. naturalnego) -należą do nich wszystkie elementy materii ożywionej i nieożywionej te czynniki nazywamy modyfikatorami naturalnymi; np. wirusy, bakterie, zwierzęta, warunki środowiska naturalnego

2. elementy środowiska społeczno-ekonomicznego - to wszystkie te czynniki, które nazywamy modyfikatorami kulturowymi (nakazy, zakazy, status społęczny, majętność, miejsce pochodzenia i zamieszkania, inni ludzie); należą do nich wszystkie te elementy, które są wytworem ludzkiego umysłu

!! Wartość fenotypowa dowolnej cechy zależy od stopnia modyfikacji przez czynniki środowiskowe mojej wartości genotypowej (mojego genotypu). Wygodnie jest wyróżnić dwa zespoły czynników środowiskowych:

1. czynniki wspólne dla grupy osobników, np. w rodzinie, działające z podobnym natężeniem w podobnym kierunku przez całą ontogenezę progresywną danego dziecka (cały okres kształtowania) tj. do momentu zakończenia kształtowania dojrzałości biologicznej. Nazywamy je ogólnymi warunkami środowiska i one tworzą tzw. Składnik wariancji środowiskowej ogólnej V_Ego

3. szczególnie krótkotrwałe i podlegające częstym zmianom uwarunkowania specyficzne, działające z różną intensywnością i w różnym kierunku w różnych fazach ontogenezy, często na przemiennie i dotyczy pojedynczego osobnika. Te czynniki to specyficzne warunki środowiska zewnętrznego, których działanie wspólne tworzy źródło zmienności środowiskowej specyficznej V_Es

V_P = V_A + V_D + V_I +V_Eog +V_Es

Obraz graficzny wpływu elementów środowiska zewnętrznego i jego udział w „obrazie genotypowym danej cechy u wybranych osobników i wskazanie udziału poszczególnych składników źródłowych w zmienności fenotypowej tj. udziału materiału genetycznego i środowiska zewnętrznego w kształtowaniu owej zmienności fenotypowej:

V_G

α - różnica fenotypowa

V_P (wariancja fenotypowa)

przykładowa norma

reakcji x₃

Z tego wynika, że:

efekty fenotypowe w dowolnej fazie ontogenezy dowolnego osobnika są wyłącznie właściwością tego osobnika (i w wyraźnie większej roli środowiska zewnętrznego) bliskość fenotypowa tego osobnika z taką samą wartością fenotypową drugiego osobnika nie zaświadcza o takiej samej wartości ich genotypów. Z tego jasno wynika, że różnice fenotypowe między osobnikami nie są wynikiem wyłącznie różnic genetycznych między nimi, bo przede wszystkim sprawcą zmienności fenotypowej w ramach normy reakcji osobnika jest środowisko.

Wyposażenie genetyczne dowolnego osobnika determinuje osobnikowi jedynie zakres pewnych możliwości fenotypowych pod wpływem elementów środowiska zewnętrznego. Genotyp zajmuje stałe miejsce na tle zakresu zmienności genotypowej. W trakcie rozwoju otogenetycznego kształtowanie fenotypu odbywa się wedle tego mechanizmu, co oznacza, że bliskość fenotypowa dwóch organizmów w dowolnym momencie ontogenezy nie oznacza takiej samej bliskości genetycznej między dwoma osobnikami, podobnie jak określona odległość genetyczna między dwoma osobnikami nie gwarantuje takiej samej odległości genotypowej. Wynika z tego, że udział środowiska i genów w kształtowaniu dowolnego zjawiska biologicznego jest różna i w związku z tym powoduje wybranie przez określonego osobnika różnych poziomów rozwojowych w ramach swojej własnej normy reakcji.

Teoria limitowanego ukierunkowania rozwoju podana przez J. Gran, która w sposób przekonujący ilustruje kształtowanie się różnorodności fenotypowej w trakcie naszego życia osobniczego, przy założeniu, że obserwacji dokonujemy przez:

1. wyposażenie genetyczne

2. tempo (czas) realizacji danego zjawiska genetycznego

3. momencie wykonania kształtowania danej cechy tj. w momencie uzyskania przez tę cechę doskonałej funkcji

Trzy modele:

W modelu A przy tym samym wyposażeniu genetycznym, różnym tempie realizacji danej cechy i w równym czasie ujawnienia doskonałej funkcji, czyli wyhamowania tego tempa, mamy efekty końcowe różne.

Przy określonym wyposażeniu genetycznym, równym tempie realizacji, różnym czasie wyhamowania tej realizacji tj. takiej, której doskonała funkcja jest wyraźna, to efekty końcowe są różne.

W modelu C przy tym samym wyposażeniu genetycznym, różnym czasie wyhamowania, efekty końcowe są bardzo podobne lub identyczne.

Przy określonym wyposażeniu genetycznym, różnym tempie realizacji tego zdarzenia, różnym czasie wyhamowania efekty końcowe mogą być różnorakie.

Monogeniczna determinacja to taka kiedy jeden z alternatywnych alleli przesądza o obrazie genotypowym danej cechy.

Determinacja monogeniczna może być:

1. dominująca

2. recesywna

3. ograniczona płcią

4. sprzężona z płcią

W zależności od sposobu determinacji miejsca genu w chromosomach autosomalnych lub płci prawdopodobieństwa zdarzeń są różne.

Ad. 1

- kiedy allel dominujący ujawnia daną cechę, natomiast allel przeciwny - recesywny, jest normalny i tej cechy nie ujawni, którą ujawni allel dominujący;

Ad. 2

Recesywny model - kiedy allel recesywny ujawnia daną cechę.

Allel recesywny to allel, który wpływa na genotyp tylko w układzie homozygotycznym (aa)

Takie prawdopodobieństwo zdarzeń jest możliwe tylko wtedy, kiedy geny występują w autosomach (22 pary)

MODEL CECHY OGRANICZONEJ PŁCIĄ

Allele znajdują się w autosomach. Cechy, na które geny mamy wszyscy, ale pokazują się tylko w jednej płci (np. łysienie).

CECHA SPRZĘŻONA Z PŁCIĄ

Prawdopodobieństwo upodobnienia się jest inne. Allel jest w chromosomach płci (kobieta - XX; mężczyzna - XY, a cecha jest tylko w X)

ROLA I FUNKCJA UKŁADU NEOROHORMONALNEGO W STEROWANIU PROCESAMI ROZWOJOWYMI - układ neurohormonalny steruje, kontroluje i reguluje wszystkimi procesami rozwojowymi, które wynikają z zapisu genetycznego (czyli z mojego genomu) ale równocześnie ta regulacja, stymulacja i kontrola odpowiada za wszystkie zróżnicowanie w czasie indywidualne zdarzenia każdego osobnika w konkretnym środowisku.

Układ neurohormonalny steruje, kontroluje i stymuluje wiele procesów życiowych i stanowi jednostkę anatomiczną i czynnościową. Układ ten działa na trzech poziomach. Częścią nadrzędną tego układu jest:

1. Układ podwzgórzowo-przysadkowy, w skład którego wchodzi podwzgórze jako część centralnego układu nerwowego oraz gruczołowa i nerwowa część przysadki mózgowej

2. W skład tego układu wchodzą gruczoły dokrewne rozmieszczone w organizmie w różnych częściach czoła, do których należą:

• Przysadka mózgowa

• Tarczyca

• Przytarczyce

• Kora nadnerczy

• Gonady

• Trzustka

• Szyszynka

• Grasica

Gruczoły te pod wpływem układu podwzgórzowo-przysadkowego produkują swoiste dla siebie hormony, które wywierają wpływ na takie procesy życiowe jak:

• Przemiana materii

• Rozmnażanie

• Morfologiczne i biochemiczne różnicowanie

• Dojrzewanie narządów

• Odpowiedź na procesy odpornościowe

• Zdolność przystosowawczą organizmu do zachodzących zmian środowiska zewnętrznego i wewnętrznego

sprzężenie zwrotne ujemne - konstrukcja uruchamiająca procesy fizjologiczne;

• Wrażenia odbiera się za pomocą receptorów (ze środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego)

1. Informacja dostała się do podwzgórza drogą nerwową, Podwzgórze dostało impuls nerwowy;

2. Podwzgórze posiada jądra, czyli zespoły komórek nerwowych wyspecjalizowanych, które przetwarzają informację z drogi nerwowej na drogę chemiczną w postaci neurosekrecji - czyli mają zdolność produkcji neurohormonów. Neurohormonami w podwzgórzu są:

• tzw. liberyny - czynniki uwalniające;

• tzw. statyny - czynniki hamujące;

podwzgórze „poinformowało” układ hormonalny A o wytworzeniu hormonu;

podwzgórze i przysadka mózgowa tworzą układ zwany układem podwzgórzowo - przysadkowym, który jest nadrzędnym wobec pozostałych poziomów działania tego mechanizmu;

• przysadka mózgowa (jej część gruczołowa) produkuje 2 grupy hormonów:

• tzw. hormony organotropowe (tropowo-wzrostowe) - HGH (ludzki hormon wzrostu, somatotropowy), ACTH (adrenokortykotropowy), TSH (tyreotropowy);

• tzw. hormony gonadotropowe - LH( luteotropowy, luteinizujący), FSH, PRL ( prolaktyna), SSH ( folikulotropowy)

np. przysadka mózgowa otrzymała informację w postaci sygnału nerwowego jako czynnik uwalniający (liberynę) dla HGH;

np. brakuje hormonów kory nadnerczy - czynnik uwalniający dla ACTH z przysadki mózgowej do kory nadnerczy; zostaje wydzielany odpowiedni hormon do organizmu;

(mówimy tylko o przednim płacie przysadki mózgowej!)

Kontrola wydzielania hormonalnego polega na hierarchicznym podporządkowaniu i zamanifestowaniu tzw. sprzężenia zwrotnego ujemnego.

wydzielanie hormonów stymulujących odpowiednie gruczoły do uwolnienia odpowiednich hormonów jest regulowane na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego, które polega na tym, że: wzrost stężenia hormonów np. płciowych, hormonów tarczycy, hormonów kory nadnerczy we krwi hamuje wydzielanie odpowiednich hormonów wydzielanych przez przysadkę. Natomiast spadek stężenia tych hormonów pobudza przysadkę do wydzielania hormonów przysadkowych.

Mechanizm kontroli gruczołowej części przysadki prze podwzgórze odbywa się za pośrednictwem tzw. Naczyń wrotnych zwanych też żyłami wrotnymi. Żyłami wrotnymi nazywa się naczynia łączące ze sobą dwie sieci naczyń włosowatych, z których jedna ma dopływ tętniczy, a druga odpływ żylny.

Hormony uwalniające podwzgórza dostają się do sieci naczyń włosowatych przedniego płata przysadki, a z nich dyfundują do komórek gruczołowych. Pod ich wpływem komórki te wydzielają odpowiednie hormony, które przedostają się do naczyń włosowatych i wraz z odpływem żylnym hormony te wędrują do serca, a potem dalej krwioobiegiem rozprowadzane są po całym organizmie.

Regulacja neurohormonalna to mechanizm kontroli zjawisk fizjologicznych odbywających się w organizmie, który kontroluje i reguluje fazowość rozwoju ontogenetycznego człowieka, jak również każdą sytuację życiową niezależnie od fazy ontogenezy. Odbywa się to za pomocą sprzężenia zwrotnego ujemnego oraz rozprowadzenia produktów (hormonów) przez tzw. Układ naczyń wrotnych.

DZIAŁANIE HORMONÓW:

1. HGH - regulowany przez statynę i liberynę w układzie podwzgórzowo-przysadkowym. To hormon, który wydzielany z przysadki mózgowej do krwi działa bezpośrednio na tkanki naszego organizmu. Hormon ten bierze udział w:

• Syntezie białek organizmu

• W przemianie węglowodanowej

• W przemianie tłuszczów

• Reguluje gospodarke mineralną w organizmie

• Wzmaga transport aminokwasów do wnętrza komórek

• Hormon wzrostu działa w organizmie człowieka mniej więcej od 2 roku życia. Do tego czasu organizm korzysta z hormonów łożyskowych matki.

• Zawartość hormonu we krwi ulega częstym fluktuacjom dobowym i fazowym ( w zależności od fazy ontogenezy).

• Najwięcej hormonu HGH wydziela się podczas snu lub w tzw. Drzemkach poobiednich.

• Nadmiar tego hormonu w okresie progresywnego rozwoju ontogenetycznego może prowadzić do bardzo wysokiego wzrostu lub niedobór do niskowzrostowości środowiskowej.

• Nadmiar tego hormonu po okresie skoku pokwitaniowego prowadzi do tzw. Akromegalii - czyli nadmiernego wzrostu jak również powiększenia w miejscach kostnienia części miękkich ciała.

• Nieprawidłowości w budowie hormonu HGH jak również w złej funkcji układu neurohormonalnego prowadzi do wielu patologii najczęściej zwanych karłowatością podwzgórzowo-przysadkową, gdzie efektem reakcji organizmu na taką patologię charakteryzuje się niskim wzrostem i zakłóconymi proporcjami długościowymi i szerokościowymi organizmu, w szczególności złym stosunkie długości głowy z szyją do długości tułowia z kończynami dolnymi.

• Takie czynnki jak ból organizmu, zimno, znaczny wysiłek fizyczny również głód , obniżenie poziomu glukozy we krwi wywołuje zwiększenie HGH.

• ACTH - regulowany przez układ podwzgórzowo-przysadkowy, działa na korę nadnerczy, a ta pod wpływem tego hormonu wydziela tzw. Kortykosteroidy, które dzielimy na:

• Glikokortykoidy - działają na metabolizm węglowodanów, białek, tłuszczów w tkankach całego organizmu, utrzymują prawidłową pobudliwość mięśni szkieletowych, mięśni gładkich i mięśnia sercowego. Zwiększają wydzielanie tzw. soku żołądkowego i są odpowiedzialne za wydalanie wody w organizmie.

• Mineralokortykoidy - (aldosteron) reguluje gospodarkę sodową i potasową w organizmie. Aldosteron przyspiesza syntezę mRNA w jądrach komórkowych, który przeniesiony do cytoplazmy wzmaga syntezę białek w rybosomach, a te przyśpieszają resyntezę ATP w ADP, potrzebną do uzupełnienia energii w organizmie.

• Androgeny - przyspieszają, regulują w sposób specyficzny w okresie dojrzewania syntezę bialek w organizmie i kontrolują w tej fazie ontogenezy wzrastanie organizmu oraz są odpowiedzialne za proces wykształcenia i fizjologicznego działania tzw. Drugorzędnych cech o charakterze męskim

3. TSH - działa na tarczycę, a ta pod jego wpływem produkuje trójodotyroninę i tyroksynę. Hormony te odpowiedzialne są za specyficzny metabolizm tkanki nerwowej jak również za regulację procesu wzrastania w okresie pokwitania (szczególnie u dziewcząt). Hormony tarczycy regulują gospodarkę jodową w organizmie, również wspomagają proces tzw. pierwszej i drugiej dentycji.

4. PRL - zaczyna się wydzielać u kobiet po porodzie i powoduje produkcję i kontrolę wydzielania mleka w okresie laktacji (karmienia). U kobiet karmiących po porodzie prolaktyna wydzielana przez układ podwzgórzowo-przysadkowy powoduje hamowanie wydzielania hormonów gonadotropowych - FSH i LH. Nie dochodzi wówczas do owulacji jak również nie ma cykli miesiączkowych.

5. FSH i LH - hormony te działają na gonady żeńskie i męskie, pod ich wpływem gonady męskie (jądra) produkują testosteron a gonady żeńskie (jajniki)- estrogeny.

ROLA I FUNKCJE UKŁADU NERWOWEGO W STEROWANIU PROCESAMI ROZWOJOWYMI

Układ nerwowy pełni 3 podstawowe funkcje - czynności ośrodkowego układu nerwowego u człowieka są ściśle związane z 3 podstawowymi procesami:

1. odbieranie bodźców ze środowiska zewnętrznego i wewnętrznego organizmu;

2. reagowanie na odebrane bodźce;

3. przechowywanie śladów po bodźcach, czyli ich zapamiętywanie;

ODRUCH - odbieranie bodźców i adekwatne reagowanie na nie nosi nazwę czynności odruchowej i jest najbardziej podstawowym przejawem funkcji ośrodkowego układu nerwowego. Odruch - refleks jest to odpowiedź efektora wywołana przez bodziec działający na receptor i wyzwolona za pośrednictwem centralnego układu nerwowego. Taka reakcja nerwowa realizowana jest poprzez tzw. łuk odruchowy. Każdy łuk odruchowy jest zbudowany następujących elementów:

1. receptor

2. droga aferentna (in. doprowadzająca, czuciowa)

3. ośrodek nerwowy

4. droga eferentna (in. odprowadzająca, ruchowa)

5. efektor

Ośrodki nerwowe znajdujące się w rdzeniu kręgowym i mózgowiu to zespół wyspecjalizowanych neuronów a właściwie ciał komórkowych zwanych perykarionami. Ośrodki nerwowe znajdują się w substancji szarej układu nerwowego, którą tworzą wyłącznie ciała komórek. Natomiast informacje, które muszą być poprowadzone do mózgowia przekazywane są za pomocą struktur nazywanych szlakami nerwowymi, pęczkami i sznurami (podstawowa droga przekazu).

Wszystko to jest możliwe za pośrednictwem aferentnych włókien nerwowych, przewodzących impulsy nerwowe od receptorów do różnych pięter ośrodkowego układu nerwowego. Następnie, przez coraz to wyższe piętra ośrodk. ukł. nerwowego impulsy te przekazywane są do mózgu, tj. do kory mózgowej. W przeciwnym kierunku - od kory mózgowej do efektorów, impulsy przekazywane są poprzez różne piętra układu nerwowego za pośrednictwem dróg aferentnych do efektorów.

Pomiędzy ośrodkami nerwowymi znajdującymi się na różnych piętrach tego centralnego układu nerwowego impulsy przewodzone są jednocześnie za pośrednictwem połączeń o małej i dużej liczbie neuronów.

Impulsy przekazywane za pośrednictwem małej liczby neuronów nazywane są układami swoistymi, szybko przewodzącymi impulsy. Natomiast te reakcje, które wymagają uczestnictwa większej liczby neuronów, tworzą tzw. układy nieswoiste, wolno przewodzące.

Układy swoiste - wytworzyła je potrzeba szybkiego reagowania na określony bodziec otoczenia, co doprowadziło do wykształcenia się w ośrodkowym układzie nerwowym dróg i ośrodków szybko przekazujących impulsy od receptorów do efektorów za pośrednictwem ściśle określonych ośrodków swoistych dla miejsca i charakteru działającego bodźca;

W obrębie układów nieswoistych, wolno przewodzących impulsy, znajdują się skupiska neuronów o wyspecjalizowanej funkcji. Skupienia tych neuronów tworzą ośrodki kontrolujące i regulujące czynności poszczególnych narządów i układów, takich jak: układ krążenia, oddechowy, płciowy itd.

Ośrodki kontrolujące zachowanie człowieka, przystosowując jego zachowanie do warunków środowiska albo do bodźców z otoczenia, jak i do bodźców ze środowiska wewnętrznego, znajdują się również w ośrodkach nieswoistych, wolno przewodzących.





przekrój rdzenia kręgowego





droga aferentna


róg boczny













• substancja biała (wytworzona przez aksony) przekazuje informacje do mózgowia;

• drogą wejścia do centralnego układu nerwowego jest korzeń grzbietowy

Synapsa - miejsce styku między dwoma neuronami (ośrodek nerwowy):

1. aksosomatyczna - połączenie aksonu jednego neuronu ze ścianą drugiego neuronu

2. aksodendryczna - połączenie aksonu jednego neuronu z dendrytem drugiego neuronu

3. aksoaksonalne - połączenie dwóch aksonów

Reakcja odruchowa - to odpowiedź efektora wywołana przez bodziec działający na receptor i wyzwolona (ta odp.) za pośrednictwem ośrodka nerwowego znajdującego się w rdzeniu kręgowym.

W rozwoju rodowym (filogenetycznym) naszego gatunku wykształciły się drogi dla impulsów nerwowych, które łączą określone receptowy z określonymi efektorami. Są to połączenia wrodzone. Dzięki nim bodziec działający na określony receptor wyzwala odpowiedź określonego efektora zawsze dają tę samą reakcję. Taką reakcję nazywamy odruchem bezwarunkowym lub wrodzonym.

W rozwoju ontogenetycznym wytwarzają się nowe połączenia pomiędzy różnymi ośrodkami, dzięki temu pojawiają się nowe odruchy nabyte. Wytworzenie nowego połączenia wymaga pewnych określonych warunków. Muszą zaistnieć różne zmiany w zespołach określonych bodźców. Zmiany zachodzące w tych zespołach bodźców prowadzą do zahamowania lub przekształcenia wcześniej wytworzonych odruchów warunkowych i tworzenie w to miejsce nowych odruchów warunkowych. Odruchy nabyte charakteryzują się dużą zmiennością odpowiedzi na bodźce, w przeciwieństwie do odruchów wrodzonych, gdzie istnieje zawsze taka sama odpowiedź na ten sam bodziec.

Z ośrodków świadomych kory mózgowej i ośrodków podkorowych impulsy przekazywane są do efektorów za pomocą:

1) dróg piramidowych (tj. reakcji świadomych);

2) z ośrodków podkorowych do efektorów tzw. drogami pozapiramidowymi (reakcje podświadome);

Każda nowa czynność wykonywana po raz pierwszy przez organizm to reakcja świadoma, prowadzona drogami piramidowymi. Reakcja przećwiczona i zapamiętana, zwana podświadomą, realizowana jest drogami pozapiramidowymi. Jasno z tego wynika, że każda reakcja podświadoma musiała być najpierw reakcją świadomą. Zarówno reakcja podświadoma, jak i świadoma, są świadomymi dlatego, że ich ośrodki nerwowe znajdują się w mózgowiu. Nie są to odruchy.

Dla odruchów ośrodki znajdują się w rdzeniu kręgowym.

P₁ (fenotyp) E₁ (środowisko)

P₂ E₂

P₃ E₃

P₄ E₄

P_n E_n

czas

0

genotyp

ścieżka życia

Norma reakcji osobnika oferowana przez jeden genotyp

x ₁

0

narodziny

A ₁

A ₂

H

I

II

III

A > K

A = K

A < K

faza stabilna

faza okresu progresywnego

faza inwolucyjna

czas [T_i]

α_i

zakres zmienności genetycznej

A₁

A₂

n_i

n_i = f(V_G)

A₁

A₂

H

n_i

Określone wyposażenie genetyczne

P

Q

p

q

1

2

3

4

5

6

n_i

10

15

20

25

30

A₂

A₁

H

V_G (zmienność gen.)

0

wariancja genetyczna

wariancja środowiskowa

wariancja addytywna

wariancja dominacji

wariancja interakcji

czas [t_i]

00

12 lat

20 lat

moment zerowy (powstaliśmy)

A₁

A₂

H

x₁

x₂

x₃

min

max

x₃

x₂

x₁

x₁

x₂

x₃

α

działanie środowiska

centralny układ nerwowy (podwzgórze)

narząd hormonalny A (przysadka mózgowa)

narząd hormonalny B

komórka, tkanka, układ (pokarmowy, oddechowy), organizm

droga nerwowa

czynniki uwalniające lub hamujące

wszystkie pozostałe narządy wydzielania wewnętrznego oprócz przysadki

I poziom

II poziom

III poziom

efektor

receptor

mięsień

nerw rdzeniowy

Droga eferentna

wejście

wyjście

Synapsa (przetworzenie informacji)

substancja szara

substancja biała

róg tylni

róg przedni

---