Медицина | Медицинаның биохимиялық мәселелері

Мазмұны
Кіріспе.....................................................................3
1 Биология тіршілікті зерттейтін ғылым және медициналық биохимияға түсінік.
1.1 Жасуша биологиясы.........................................................................................4
1.2 Көбею биологиясы.........................................................................................10
1.3 Генетика негіздері..........................................................................................12
1.4 Даму биологиясы............................................................................................14
2 Медицинаның биохимиялық мәселелерін зерттеу
2.1 Антропогенез негіздері...................................................................................17
2.2 Медициналық паразиталогияның жалпы мәселелері..................................19
2.3 Экологияның жалпы мәселелері....................................................................20
2.4 Адамның экологиялық гинетикасының жалпы мәселелері........................27
Қорытынды............................................................................................................28
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі........................................................................29
Кіріспе
Курстық жұмыстың көкейкестілігі. Биология - тіршілікті зерттейтін ғылым (биос – тіршілік, логос – білім). Биология ғылымы тіршіліктің барлық нысандарын жан-жақты, кең ауқымды зерттейді, яғни ол тірі ағзалардың және олардың табиғи қауымдастықтарының құрылысын, функциясының таралуын, шығу тегін, дамуын, олардың бір-бірімен және тірі ағзалармен өлі дүние арасындағы күрделі байланыстарды зерттейді.
Биология терминін 1802 жылы Ж.Ламарк және Г.Тревиранус бір мезгілде, бір-бірінен тәуелсіз енгізген болатын.
Биологиялық химия – тірі табиғат химиясы. Биохимия тірі табиғат организмдердің химиялық құрамын, тіршілікке қажетті қосылыстардың құрылысын, атқаратын қызметін, осы биополимерлердің синтезделу және ыдырау жолдарын, олардың әртүрлі организмдердің тіршілік процесінде өзгеріске ұшырауын зерттейді.
Биохимия – тіршілік құбылыстарының негізінде жатқан химиялық процестерді тексеретін ғылым. Сонымен қатар биохимия организмнің сыртқы ортамен қарым-қатынасын да қарастырады.
Биохимияның жеке ғылым ретінде дамуы ХІХ ғасырдың екінші жартысында басталды. Ол органикалық химия мен физиологияның негізінен шыққан. Ал кейбір ғалымдардың айтуы бойынша, биохимияның дамуы, 1866 жылдан басталады, осы жылы Старсбургта профессор Хоппе-Зейлердің басшылығымен биохимия кафедрасы ашылған.
Сонымен қатар биохимия өсімдік жануар, адам,, микроорганизмдегі химиялық процестерді зерттейді. Маңызды органикалық қосылыстардың түзілу жолдарын қарастырады. Сонымен қатар биохимия организмге тән арнайы заттарды: гормондар, витаминдер, ферменттерді зерттей отырып, олардың организмдегі қызметін жеке жеке физиологиялық процестердегі рөлін қарастырады.
1 Биология тіршілікті зерттейтін ғылым және медициналық биохимияға түсінік.
1.1 Жасуша биологиясы
1831 жылы ағылшын ғалымы р.Броун жасушалардың түйіршіктенген құрылымын ашып, оны ядро (nukleus) деп атаған; 1841 жылы чех ғалымы Ян ПУркинье жасушаның қоймалжың заты – тірі затын ашып, оны протоплазма деп атаған. Осылайша өзгеріп, оның негізгі заты қабықшасы емес, тірі заты – деген ұғым қылыптасқан.
1838 – 1839 жылдары неміс ғалымдары Т.Шванн және М.Шлейден еңбектерінде өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының 200 жылға жуық созылған зертеулері қортындалып, жасуша теориясы қалыптасқан. Сол сияқты жасуша теориясының әрі қарай дамуына неміс дәрігері р.Вирхов та (1858) өз үлесін қосқан.
Қазіргі кезде жасуша теориясының мынадай негізгі қағидалары белгілі:
1) жасуша тіршілігінің ең ұсақ құрам бірлігі болып табылады, себебі барлық тірі ағзалар (өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, бөлшектенушілер) жасушалардан тұрады;
2) өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларының құрылысы, жалпы алғанда бір-біріне ұқсас;
3) жасуша тек жасушадан, оның бөлінуі нәтижесінде пайда болады (Р.Вирхов). «Omni cellula a cellula »;
4) жасуша ашық биологиялық жүйе, ол арқылы үнемі заттардың, энергияның және ақпараттар ағыны өтіп отырады.
Қазіргі кездегі тұжырым бойынша тіршіліктің 2 формасы белгілі:
1) тіршіліктің жасушасыз формасы – оған вирустар жатады. Вирустар - өте кішкентай, тіпті жай микроскоп арқылы көрінбейтін, денелер. Олар нуклеин қышқылдарынан және ақуыздан тұрады. Олардың тіршілігі тек жасушаға енгеннен кейін ғана байқалады, ал өз беттерінше оларда тіршілік құбылыстары байқалмайды. Вирустарды 1892 жылы орыс ғалымы Д.И.Ивановский ашқан.
2) тіршіліктің жасушалы формасы. Оның 2 түрі белгілі, а) прокариотты жасушалар (бактериялар) цитоплазмасы қос қабатты липидтік мембранамен қоршалған, ядросы болмайды, тұқым қуалайтын материал сақина тәрізді ДНҚ молекуласынан тұрады; рибосомадан басқа оргоноидтары болмайды, мөлшері жағынан өте ұсақ болып келеді 0,1 – 0,5 мкм, митоз кездеспейді.
3) Эукариодтты жасушалар – цитоплазмасы қос қабатты липидтік мембранамен қоршалған, ядросы болады; тұқым қуалайтын материалы хромасомаларда орналасады, барлық органоидтарыболады; жасуша мөлшері біршама ірі болып келеді – 15-65 мкм, митоз жолымен бөлінеді.
Эукариодтарды бір жасушалы және көп жасушалы ағзалар жасушалары деп жіктейді. Ал соңғыларын өсімдіктер мен жануарлар жасушалары деп жіктейді.
Ібр жасушалы ағзалардың жасушасы (қарапайымдылар) - өздері бір жасуша бола тұрып, тұтас ағзаға тән қызметтер атқарады: қозғалу, тітіркену, көбею, зәр шығару, ас қорыту және т.б. көп жасушалы ағзалардың жасушалары белгілі-бір қызмет атқаруға маманданады, оларда әртүрлі ақуыздар синтезделінеді, мысалы: эпителий ұлпасының жасушаларында – меланин, бұлшықет жасушаларында – миозин т.б.
Қазіргі деректер бойынша жасушаның негізгі заты болып протопласт саналады. Протопласт цитоплазмаға және ядроға жіктеледі. Ол сыртқы ортадан шеткі мембрана – плазмолемма арқылы шектелген. Цитоплазма өз кезегінде гиалоплазмаға (цитоплазманы негізгі заты - матрикасы) және органеллаларға жіктелген.
Гиалоплазма – 2 мембранамен (плазмолемма, тонопласт)шектелген қоймалжың сұйықтық. Ол органикалық және бейорганикалық заттардан тұрады. Оның 80-90 пайызын су құрайды. Органикалық заттардың ішінен негізгілері – ақуыз, нуклеин қышқылдары, майлар, көмірсулар, АТФ т.б.
Гиалоплазмада органеллалар бытыраңқы орналасқан. Органеллалар – жасушада белгілі бір қызмет атқарып, цитоплазмада тұрақты түрде кездесетін құрылымдар. Оларға митохондриялар, Гольджи комплексі, эндоплазмалық тор, пластидтер, рибосомалар, лизосомалар, жасуша орталығы, микроденешіктер, микротүтікшелер т.б. жатады.
Эндоплазмалық торды 1945 жылы портер ашқан. Ол өте ұсақ, тек қана электрондық микоскоп арқылы көруге болатын, қос қабат мембранамен шектелген және тарамданып гиалоплазманы өне бойына торлап тесіп өтіп орналасқанмикроарнашықтар мен микроқуыстар жүйесі болып табылады. Оның екі түрі белгілі: гранулалы немесе кедір-бұдырлы және агранулалы немесе тегіс эндоплазмалық тор. Гранулалы эндоплазмалық тордың мембранасына рибосомалар бекінген, ал тегіс эндоплазмалық торда рибосомалар болмайды. Цитоплазмада, әдетте гранулалы тор агранулалы торға қарағанда әлдеқайда жақсы жіктелген. Агранулалы тор кейбір ерекше қызмет атқаратын, яғни майлы заттарды көп синтездейтін жасушада ғана көп жіктейтін болады. Гаранулалы тордың қызметі – ақуыз синтездеу, жасуша мембраналарын пайда ету орталығы болып саналады. Сол сияқты, ол вакуоля, лизосома, микроденешіктерді де пайда ете алады. Эндоплазмалық арналар арқылы микромолекулалар, иондар тасымалданады. Агнанулалы тор липидтерді және көмірсуларды синтездеуге қатысады.
Гольджи кешенінен 1878 жылы итальян ғалымы Гольджи жануарлар жасушасынан ашқан және соңғы кездерге дейін ол тек жануарлар жасушаларына ғана тән деп келген. Бірақ, кейінірек ол өсімдіктер жасушаларынан да табылған. Сондықтан Гольджи кешені барлық эукариотты жасушаларға тән органелла болып саналады. Голджи кешені өте жұқа, жалпақ, бірінің үстіне бірі орналасқан 5-20 қалташықтардан – диктиосомалардан құралған. әрбір қалташықтың диаметрі 1кмк, ал қалыңдығы небары 20-25 нм болып келеді. Қалташықтардың жиектері тесіліп бірте-бірте торға айналады. Гольджи кешенінің қызметі – полисахаридтерді синтездеу, жинақтау және тасымалдау болып саналады.
Митохондриялар – жасушаның міндетті органеллаларының бірі.оның пішіні түрліше болып келеді: таяқша тәрізді, дөңгелек, сопақша т.с.с., ал мөлшері 0,5-7мкм тең. Митрохондриялар қос қабат мембранамен шектелген. Сыртқы мембранасы тегіс, тұйық, ал кіші мембранасы митохондрияның ішіне қарай қатпарлар пайда етеді. Оларды кристтер деп атайды. Кристтер арасында митохондрияның негізгі заты – матриксі орналасқан. Онда ДНҚ, рибосомалар, ақуыздар т.б. кездеседі. Митохондриялар органикалық заттарды ыдырату, АТФ синтездеу қызметін атқарады.
Рибосомаларды 1955 жылы Палладе ашқан. Ол екі бөлшектен (кіші бөлшегі, үлкен бөлшегі)тұрады. Олар өте ұсақ, тек электрондық микроскоп арқылы көруге болатын – органеллалар. Оның мөлшері не бары 15-35нм болады. Рибосомалар р-РНК-дан және ақуыздан тұрады, оның негізгі қызметіі ақуызды синтездеу болып табылады.
Лизосомалар – диаметрі 2 мкм, әртүрлі ферменттерден тұратын көпіршіктер. Олар органикалық заттарды гидролиздеу ыдырату процесіне қатысады, яғни жасушаішілік ас қорыту қызметін атқарады.
Жасуша орталығы – жануарлар жасушасына тән органелла. Ол 2 центриолялан тұрады. әрбір центриоля диааметрі 150нм, ұзындығы 300-500 нм болып келетін қуыс цилиндр. Оның қабырғасы үш-үштен 9 топқа топтасқан 27 микротүтікшелерден құралған. Жасуша орталығының қызметі митоздың қалыпты жүруін қамтамасыз ету, яғни, анафаза кезінде хромосомалардың полюстерге ажырауын қамтамасыз ету болып табылады.
Микротүтікшелер – түрліше болып келетін ұзын түтіктер, оның диаметрі 24 нм-ге тең. Олар тірек қызметін атқарады.
Пластидтер тек өсімдік жасушаларына тән органеллалар. Олардың 3 түрі белгілі: жасыл пластидтер – хлоропласттар (Берцелиус 1837), түссіз пластидтер - лейкопласттар (Крюгер, 1854).
Цитологияның соңғы кздердегі ең маңызды жетістіктеріне мыналарды жатқызуға болады:
1) цитоплазманың мембраналық мембраналық құрылыс принциптерін тұжырымдау;
2) жасушалардың ашық биологиялық жүйке екендігін тұжырымдау, яғни заттар, энергия және ақпарат ағындары туралы тұжырымның қалыптасуы.
Цитоплазма және оның органеллалары биологиялық мембраналардан тұрады, оның қызметі, қасиеттері сол мембраналарға байланысты болады. Шынында да, цитоплазманың құрғақ затының 90 пайызын биологиялық мембраналар құрайды; гиалоплазма 5 мембранамен (плазомолемма, тонопласт) шектелген; органеллалардың көбісі мембраналардан тұрады.
Биология ғылымының негізгі зерттеу әдістеріне:
1) сипаттап жазу әдісі;
2) салыстыру әдісі;
3) тарихи әдіс;
4) тәжірибе жасау әдістері жатады.
Сипаттап жазу әдісі - өте ерте кезде пайда болған ежелгі әдіс. Кез-келген құбылысты зерттеу үшін оны толық сипаттау қажет, ал ол үшін нақтылы деректер жинақтау керек. Бұл әдісті қазіргі кездегі зерттеулерде ғалымдар кеңінен қолданады.
XVIII ғ. Салыстырмалы әдіс кең өріс алып дамыды – бұл әдістің мәні ағзаларды не олардың мүшелерін бір-бірімен салыстырып зерттеп, олардың ұқсастығын не айырмашылықтарын анықтау болып саналады. Осы әдіс көмегімен өсімдіктер мен жануарлардың систематикасы құрастырылады.
Тарихи әдіс – ертеде өмір сүріп, жойылып кеткен ағзаларды зерттей отырып, қазіргі кезде тіршілік ететін ағзалардың құрылысын, шығу тегін және даму заңдылықтарын анықтауда қолданылады. Бұл әдіс Ч.Дарвиннің эвалюциялық ілімі пайда болғаннан кейін қалыптасқан.
Тәжірибе жасау әдістері – табиғат құрылысын тәжірибие жасау арқылы зерттеу болып табылады. Бұл әдіс химия, физика т.б. табиғаттану ғылымдарының жетістіктерін кеңінен қамтиды.
Биология - өте ертеде пайда болған ғылдым. Ол адамдардың практикалық қызметі нәтижесінде қалыптасқан. Ежелгі адамдар өсімдіктермен, ажнуарлармен тамақтанған, оларды киім және баспана жасауда пайдаланған. Сондықтан олар туралы деректерді жинақтай бастаған. Одан әрі қаорай адамдар жабайы өсімдіктерді егіп, жануарларды қолға үйреткен. Ал, ол үшін осы ағзалардың тіршілігін тереңірек білу қажет болған. Жин,ақталған тәжірибе, білім ұрпақтан-ұрпаққа ұзақ жылдар бойына ауызша, аңыз күйінде беріліп келген болса, жазу пайда болғаннан кейін, адамзаттың табиғат туралы білімі кеңінен жинақталып, сараланып, әрі қарай жүйелі түрде беріліп отырған. Бұл ғылымның пайда болуына тікелей жол ашқан.
Биологияның алғашқы қалыптасқан салалары ретінде ботаника - өсімдіктер туралы ғылым және зоология – жануарлар туралы ғылымдарды атауға болады.
Ботаника ғылымы б.ж.с. IV – III ғғ. Қалыптасқан, оның атасы болып Теофраст (372 287 б.ғ.д.) танылды. Ол өсімдіктер туралы 11 кітап жазған. Олардың кейбіреулері біздің заманымызға дейін жетіп сақталған.
Зоология ғылымы да б.ж.с. дейінгі IV – III ғғ. Қалыптысқан және оның атасы болып Аристотель (384-377 б.ғ.д.) саналады. Ол 500-ден астам жануарлар түрлерін сипаттап жазып олардың жүйесін жасаған.
Биология ғылымының қалыптасуында ертедегі грек дәрігері Гиппократтың рөлі ерекше (460-377 б.ғ.д.). ол жануарлар мен адамның құрылысы туралы көптеген деректер қалдырған; сүйекткрді, бұлшықеттерді, сіңірлерді, миды және жұлынды сипаттап жазған. Гмппократ үнемі «...әрбір дәрігер табиғатты жете білуі қажет»деп айты отырған.
Адам денесінің құрылысын зерттеуде Рим дәрігері Галеннің (130-200 б.ғ.д.) еңбегі өте үлкен. Ол маймыл мен шошқаны сойып оынң ішкі қрылысын зерттеген.
Орта ғасырларда діни көзқарас басым болған. Ол, ғылыми көзқарасты қолдайтын адамдарды қатал жазалап, ғылыми дамуына жол бермеді.
XV –XVI ғасырлардан бастап биология ғылымы жаңадан өрлеп дами бастады, 1583 жылы А.Чезальпино өсімдіктердің алғашқы жасанды жүйесін (системасын) құрастырды. 1543 жылы А.Везалий адам денесінің құрылысын зерттеп «Адам денесінің құрылысы туралы» атты кітап жазған; 1628 жылы, У.Гарвей кіші қан айналым шеңберін зерттеп, қан айналым туралы ілімін қалыптастырған; 1665 жылы Р.Гук жасушаны, (1673) Левенгук спермотозоидтарды және микроғазалар дүниесін ашқан. XVIІІ ғасырда К.Линней (1735) - өсімдіктер жүйесінің жасанды жүйесін жасап, ботаниканың дамуына зор үлес қосты.
1809 жылы Ж.Ламарк алғашқы эволюциялық теорияны құрастыруға талпыныс жасады; 1838 – 1839 жылдары Шванн және Шлейден жасуша теориясын; Ч.дарвин (1859) шынайы эвалюциялық ілімді қалыптастырды, оның қозушы күштерін анықтады; 1865 жылы Г.Мендель тұқым қуалаушылық заңдылықтарын ашты.
ХХ ғасырда биология ғылымы жедел дамыды, оған ат салысқандар: эвалюцәия теориясы саласында – С .С.Четверяков, Р.А.Фишер, СүРайт, Г.Хаксли, Ф.Б.Добржанский, А.Н.Северцев, Н.И.Вавилов, И.ИШмальгаузен, Н.В.Тимофеев – Ресовский т.б.
Молекулалық биология негізін қалағандар – Ф.Крик, Дж. Уотсон (1953), ал әрі қарай дамытушылар – А.А.Баев, А.НБелозерский, А.С.Спирин, А.А.Энгельгард, М.А.Айтхожин т.б. болып саналады.
В.В.Вернадский (1928) – биосфера туралы ілім негізін қалаған; В.И.Сукачев (1942) – биогеоциноз, Тенсли (1935) – экосистема туралы ілімді қалыптастырған.
1953 жылы Ф.Крик және Дж.Уотсон нуклеин қышқылдарының құрылысын ашты. 1961 1964 жылдары С.Очао, Х.Корана, М.Ниренберг т.б. оқымыстылардың еңбектерінің нәтижесінде генетикалық кодтың толық «сөздігі» құрастырылып, оның барлық тірі ағзаларда бірдей болатындығы анықталды. Осы жылдары жасушада жүретін негізгі биохимиялық құбылыстардың – ДНҚ реплекциясы, транскрипциясы және ақуыз синтезі – трансляция механизмдері зерттеліп, оның прокариодттарда және эукариоттарда ұқсас жоба күйінеде жүретіндігі белгілі болды.
1970 жылы молекулалық биологияның жаңа саласы – генетикалық инженерия, биотехнология, қалыптасып жасанды генотипті ағзаларды (трансгенді ағзаларды) жасауға, көптеген гормондарды лабораториялық жағдайларда синтездеуге қол жеткізілді. Мысалы: осылайша 1977 жылы соматотропин, 1978 -1979 жылдары инсулин, интерферон, простагландин гормондары синтезделді. ХХ ғасырдың аяғында ғалымдар жоғары сатылы ағзалардың сомалық жасушаларын клондауға қол жеткізді. Мысалы: 1997 жылы Англияда алғаш рет клондау әдісі арқылы «Долли» атты қозы, 1998 жылы торай, 1999 жылы маймыл дүниеге келген.
Басқа эементтердің тірі организмде өлшемі азырақ. Бірақ организмнің қалыпты функцияларын атқару үшін олар да қажет болады. Элементтердің әрқайсысы организмде өзіне тән ерекше қызмет атқарады. Мысалы Са2+ организмдегі кальций сүйек ұлпасының құрамына кіреді. Кальций, магний, мыс, мырыш, марганец, молибден, т.б. иондары ферменттер құрамына кофактор ретінде кіреді, олар – фрменттер қызметін атқару үшін өте маңызды элементтер.
Элементтер бірімен-бірі өзара үйлесімді байланыса отырып, әр түрлі күрделі молекулаларды – белоктар, нуклеин қышқылдары, липидтер, көмірсулар, тұздары түзеді. Бұл молекулалар жоғары қырылымды болып бірігеді. Олардан органеллалар түзіледі. Осы органеллалардан тірі клеткалар түзіледі. Клеткадан ұлпалар мен мүшелер (органдар) құрылады. Олардың үйлесімді жиынтығынан тірі организмдер – жануарлар, адам және өсімдік организмі құрылады.
Биомассаның 75%-дайы судың үлесіне келеді, бірақ оның әртүрлі организмдегі үлесі мөлшерінде біраз ауытқу байқалады (ағаш тектес өсімдіктерде 40%-дан 60%-ға дейін, медузаларда 99%-ға дейін). Судың тіршілік үшін маңызы зор. Организмдегі физикалық-химиялық процестер сулы ортада жүреді, сонымен қатар су гидролиздеу (ыдырау) процестеріне қатысады.
Мөлшері жағынан биологиялық объектілерде екінші орында тұрған - өзінің маңыздылығы жағынан сөзсіз бірінші және басты орын алатын белоктар.
Орта есеппен организмнің құрғақ салмағына есптегенде оның мөлшері – 40-50%, әйтсе де өсімдіктерде, жануарларға қарағанда, белок мөлшері аздау. әдетте, микроорганизмдер белогқа байырақ келеді (кейбір вирустар тіптен белоктан тұрады).
Организмнің қалған құрғақ салмағының 50М-дайы – басқа кластарға жататын қосылыстар. Олар – көмірсулар, липидтер және минералдық заттар, олардың әртүрлі организмдегі мөлшері үлкен ауытқуға ұшырайды. өсімдіктерде көмірсулар басым болса, жануарларды –липидтер. Биомассаның 10% -дайы минералдық заттардың үлесіне келеді.
Белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, липидтер, минералдық заттардан басқа организм құрамына аздаған мөлшерде көмірсутектер, спирттер, альдегидтер, карбон қышқылдары және олардың туынылары, аминқышқылдары, эфирлер, аминдер және тағы да басқа қосылыстар кездеседі. Кейбір организмдерде осы заттар біраз мөлшерде жиналады және олардың систематикалық белгісі ретінде бола алады.
Осы топқа жататын қосылыстардың көпшілігі организмде физиологиялық күшті әсер етеді, олар тіршілік процестерін жылдамдатады немесе тежейді. Оларды биологиялық активті қосылыстар деп атайды. Химиялық жағынан олар әртүрлі, бұлар – витаминдер, гормондар,.........