Βιολογία Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 1.1 Παράγοντες που επηρεάζουν την υγεία του ανθρώπου Ομοιόσταση Crash Course Υπεύθυνος Καθηγητής: Καλαϊτζής Στυλιανός Είναι η ικανότητα του οργανισμού να διατηρεί σταθερές τις συνθήκες περιβάλλοντος, παρά τις εξωτερικές μεταβολές Παραδείγματα στον ανθρώπινο οργανισμό Ρύθμιση: Της θερμοκρασίας του σώματος Της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο σώμα Του ph του αίματος που πρέπει να είναι σταθερό στους 7,4 Των επιπέδων του CO 2 στο αίμα Θερμοϋποδοχεις στο δέρμα Εγκέφαλος (κέντρο γενικών αισθήσεων) Εγκέφαλος (ειδικό κέντρο ρύθμισης θερμοκρασίας) Αγγεία στην επιφάνεια του δέρματος (διαστολή) Ιδρωτοποιοί αδένες Διαταραχή στην ομοιόσταση μπορεί να προκαλέσει την εκδήλωση ασθένειας Εισαγωγή Μικροοργανισμοί Μικροοργανισμοί ή μικρόβια είναι εκείνοι οι οργανισμοί που έχουν μέγεθος κάτω από 0,1 mm. και έτσι δεν μπορούμε να τους διακρίνουμε με γυμνό μάτι. Όταν ζουν στο εσωτερικό ενός οργανισμού είτε ολόκληρη τη ζωή τους είτε ένα τμήμα ονομάζονται παράσιτα. α Ο οργανισμός στον οποίο ζούνε μέσα ονομάζεται ξενιστής. Γενικώς οι περισσοτεροι μικροοργανισμοί δεν είναι βλαβεροί για τον άνθρωπο. Μερικοί είναι και χρήσιμοι ή απaραίτητοι (αποικοδόμηση νεκρής οργανικής ύλης, παραγωγή ουσιών, συμβολή στην άμυνα του οργανισμού. μικροοργανισμών Παθογόνοι μικροοργανισμοι Προκαρυωτικοί Ευκαρυωτικοί Βακτήρια Πρωτόζωα Μύκητες (Ιοί) Όταν δημιουργούν διαταραχές στην υγεία του οργανισμού τότε είναι παθογόνοι για αυτόν τον οργανισμό. Δυνητικά παθογόνοι είναι αυτοί οι μικροοργανισμοί που βρίσκονται φυσιολογικά σε άλλους οργανισμούς και γενικώς δεν είναι παθογόνοι, αλλά αν βρεθούνε σε άλλους ιστούς ή αυξηθούνε τότε μπορούνε να προκαλέσουν ασθένεια. Αυτοί οι οργανισμοί ίσως και είναι χρήσιμοι γιατί Ι) παράγουν ουσίες ή ΙΙ) συμβάλουν στην άμυνα. Παράδειγμα: Escherichia Coli που βρίσκεται φυσιολογικά στο έντερο και παράγει βιταμίνη Κ. μικροοργανισμών Βακτήρια Βακτήρια Προκαρυωτικοί οργανισμοί Χωρίς οργανωμένο πυρήνα Περιοχή με DNA ονομάζεται πυρηνική περιοχή Χωρίς μεμβρανώδη οργανίδια, με ριβοσώματα (τα οποία εξ ορισμού δεν έχουν μεμβράνη) Πολλά διαθέτουν πλασμίδια Με κυτταρικό τοίχωμα, ενδεχομένως και κάψα Σχήμα: ελικοειδές, σφαιρικό ή ραβδοειδές Συνήθως σχηματίζουν αποικίες Αναπαραγωγή : μονογονική με διχοτόμηση Σε αντίξοες συνθήκες μερικά είδη σχηματίζουν ενδοσπόρια. Παραδείγματα: Vibrio Cholerae (χολέρα), Treponema pallidum (σύφιλη) μικροοργανισμών Πρωτόζωα Πρωτόζωα Μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί Κίνηση: με ψευτοπόδια, βλεφαρίδες ή μαστίγιο Αναπαραγωγή : μονογονική με διχοτόμηση Παραδείγματα: πλασμώδιο (ελονοσία - κουνούπι), τρυπανόσωμα (ασθένεια του ύπνου μύγα τσετσε), ) ιστολυτική αμοιβάδα (δυσεντερία), τοξόπλασμα (αποβολές - κατοικίδια) 1
μικροοργανισμών Μύκητες Μύκητες Μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί Οι περισσοτεροι αποτελούνται απο νηματοειδείς δομές, τις ύφες Αναπαραγωγή : μονογονική με διχοτόμηση ή εκβλάστηση (εκβλάστημα που είτε παραμένει ενωμένο είτε αποχωρίζεται) Ζουν παρασιτικά ή ελεύθερα Παραδείγματα (μυκητιάσεις): Candida albicans (πνευμονική καντιντιαση, κολπίτιδα, στοματίτιδα) δερματόφυτα (στο τριχωτό της κεφαλής και ανάμεσα στα δάκτυλα ερυθρότητα και κνησμό) μικροοργανισμών Ιοί Ιοί Υποχρεωτικά ενδοκυτταρικά παράσιτα. Χρησιμοποιούν τους μηχανισμούς αντιγραφής, μεταγραφής και μετάφρασης του ξενιστή τους (οργανίδια, ένζυμα και χημικές ουσίες) Αποτελούνται από πρωτεϊνικό καψίδιο με χαρακτηριστική γεωμετρία (ίσως και λιποπρωτεϊνικό έλυτρο). Στο εσωτερικό το γενετικό τους υλικό (DNA ή RNA). Υπάρχουν ιοι βακτηρίων (φάγοι), ζώων, φυτών Ιδιαίτερη εξειδίκευση: όχι μόνο εξειδίκευση στον οργανισμό, αλλά και στο ιστό. Παραδείγματα: Κρυολόγημα (?), πολιομυελίτιδα, AIDS μικροοργανισμών Ιοί DNA Iοί (πχ. ερπητοϊοι) μικροοργανισμών Ιοί RNA Ιοί (πχ. HIV) Ορισμοί Ασθένειες - Ορισμοί Μόλυνση: η είσοδος ενός παθογόνου μικροοργανισμού στον οργανισμό του ανθρώπου Λοιμωξη: Η εγκατάσταση και ο πολλαπλασιασμός του μικροοργανισμού Λοιμώδη νοσήματα: Ασθένειες που προκαλούνται από παθογόνους μικροοργανισμούς Τοξίνες: ουσίες που παράγουν οι μικροοργανισμοί και αλληλεπιδρούν με τον ξενιστή. Ενδοτοξίνες: βρίσκονται στο κυτταρικό τοίχωμα ορισμένων παθογόνων μικροοργανισμών και είναι υπεύθυνες για διάφορα συμπτώματα πχ. πυρετός, πτώση πίεσης του αίματος... Εξωτοξίνες: εκκρίνονται από τα παθογόνα βακτήρια, διασπείρονται μέσω κυκλοφορικού συστήματος και προβάλλουν διάφορα όργανα. Κριτήρια του Koch Κριτήρια του Koch Για να θεωρηθεί μια ασθένεια λοιμώδης πρέπει να ικανοποιεί τα κριτήρια του Koch. Σύμφωνα με αυτά θα πρέπει ο μικροοργανισμός: Να ανιχνεύεται στους ιστούς ή στα υγρά του ασθενούς ή στον οργανισμό ατόμων που πέθαναν από την ασθένεια αυτή Να απομωνόνεται και να καλλιεργείται στο εργαστήριο Να προκαλεί την ίδια ασθένεια σε πειραματόζωα, αλλά και να απομωνοθεί εκ νέου από αυτά 2
Μετάδωση Μετάδωση Οι μικροοργανισμοί μεταδίδονται με: Την τροφή και το νερό Την επαφή (άμεση ή έμμεση πχ. μεσω κοινόχρηστων αντικειμένων) Η μόλυνση γίνεται συνήθως απο: Από κάποια ασυνέχεια του σώματος (πχ. τραύμα) Από βλενογόννο (πχ. στόμα, κόλπος, στομάχι) Πρόληψη. Διάφορα μέτρα όπως: Υιοθέτηση και τήρηση κανόνων προσωπικής και δημόσιας υγιεινής (προσωπική καθαριότητα, πλύσιμο τροφίμων κτλ.) Πρόληψη Διάφορα μέτρα όπως: Πρόληψη Υιοθέτηση και τήρηση κανόνων προσωπικής και δημόσιας υγιεινής (προσωπική καθαριότητα, πλύσιμο τροφίμων κτλ.) Παστεριώση γάλατος, χλωρίωση νερού Χρήση προφυλακτικού Εμβόλια Αντιμετώπιση Αντιβιοτικά Χημικές ουσίες με αντιμικροβιακή δράση (όχι ιϊκή) Παράγονται από μύκητες, βακτήρια, φυτά Ανακάλυψη πενικιλίνης το 1929 από τον Alexander Fleming (τυχαία) Δράση: Παρεμβαίνουν στις λειτουργίες αντιγραφής, μεταγραφής και μετάφρασης του γενετικού υλικού των μικροοργανισμών. Αναστέλλουν κάποια αντίδραση του μεταβολισμού των μικροοργανισμών Προκαλούν διαταραχές της κυτταρική μεμβράνης Παρεμποδίζουν τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος STD STDs Σεξουαλικώς μεταδιδόμενες ασθένειες μεταδίδονται κατά κύριο λόγο κατά τη σεξουαλική επαφή (επίσης αίμα, μολυσμένη μητέρα παιδί). Ευθύνονται για 250 εκατομμύρια περιστατικά ετησίως (1/3 έφηβοι) Κυριότερες ασθένειες: Βακτήρια: Σύφιλη, γονόρροια, λοίμωξη από χλαμύδια Ιοι: AIDS από HIV, ηπατίτιδα B και C, έρπητας, HPV (ιός ανθρώπινων θηλωμάτων καινούργιο εμβόλιο) Πρωτόζωα: λοίμωξη από τριχομονάδα Μύκητες: καντιντίαση 1.3 Μηχανισμοί αμυνας Γενικά Μηχανισμοί άμυνας Χωρίζονται με βάση: α) Τη θέση τους στο ανθρώπινο σώμα (εσωτερικοί / εξωτερικοί) β) ειδικευση: μη ειδικοί / ειδικοί αμυντικοί μηχανισμοί «Βασικότερος παράγοντας άμυνας»: αίμα Πριν την είσοδο Μηχανισμοί μη ειδικής άμυνας (Πριν) Α) Δέρμα: - λόγω δομής (κεράτινη στοιβάδα - φραγμός) - σμηγματογόνοι αδένες λιπαρά οξέα δυσμενές περιβάλλον για μικρόβια - ιδρωτοποιοί αδένες λυσοζύμη και γαλακτικό οξύ ένζυμο που διασπά το κυτταρικό τοίχωμα - μη παθογόνοι οργανισμοί: ανταγονίζονται τους παθογόνους 3
Πριν την είσοδο Μηχανισμοί μη ειδικής άμυνας (Πριν) Μηχανισμοί μη ειδικής άμυνας (Μετά) Β) Βλεννογόνο: στη βλέννα παγιδεύονται μικροοργανισμοί - Πνεύμονες: με βλεφαριδοφόρο βλεννογόνο (παγιδευση και απομάκρυνση μικροοργανισμών) - Στομάχι: HCl χαμηλό ph σκοτόνονται τα περισσότερα μικρόβια -Δάκρυα (επιφυκότας) / Σάλιο (στοματική κοιλότητα): Λυσοζύμη Ι) Φαγοκυττάρωση ΙΙ) Φλεγμονώδης αντίδραση ΙΙΙ) Πυρετός ΙV)Ουσίες με αντιμικροβιακη δράση Ι. Φαγοκυττάρωση ΙΙ. Φλεγμονώδης αντίδραση Φαγοκύτταρα: Φαγοκυττάρωση: Α) Ουδετερόφιλα κατηγορία λευκών αιμοσφαιρίων είσοδος μικροογανισμού (ή ορισμένων ιών) εγκλωβισμός μικροοργανισμών καταστροφή τους Β) Μονοκύτταρα Μακροφάγα (εκθέτουν στην επιφάνειά τους τμήματα του μικροοργανισμού αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα με αντιγόνα ιστοσυμβατότητας) - Κοκκίνισμα (διαστολή αιμοφόρων αγγείων) - Οίδημα (πλάσμα που διαχέεται) - Πόνος (τραυματισμός απολήξεων νευρικών κυττάρων και τοξίνες από τους μικροοργανισμούς) - Τοπική αύξηση της θερμοκρασίας Πήξη αίματος ινώδες Χημικές ουσίες (τραυματισμένα κύτταρα ή οργανισμούς) προσελκύουν φαγοκύτταρα Πύον: νεκρα μακροφάγα και μικροοργανισμοί (κίτρινο και παχύρευστο υγρό) -Κανονική θερμοκρασία 36,6 C ΙΙΙ. Πυρετός ΙV. Ουσίες με αντιμικροβιακή δράση Αύξηση πάνω από αυτό το όριο προκαλεί: -Παρεμπόδιση της ανάπτυξης και του πολλαπλασιασμό των μικροοργανισμών -Παρεμπόδιση της λειτουργίας των ενζύμων αναστολή του πολλαπλασιασμού των ιών -Ιντερφερόνες: Παραγωγή από μολυσμένα από ιό κύτταρα που επάγουν την παραγωγή πρωτεϊνων στα γύρω κύτταρα με αντιιική δράση -Συμπλήρωμα: 20 πρωτεϊνες στον ορό του αίματος με αντιμικροβιακή δράση -Προπερδίνη: 3 πρωτεϊνες + συμπλήρωμα = αντιμικροβιακή δράση 4
- Ανοσία Χαρακτηριστικά της ανοσίας: -Εξειδίκευση -Μνήμημ Αντιγόνο προκαλεί ανοσοβιολογική απόκριση Αντιγόνο: ολόκληρος ο μικροοργανισμός, τμήμα του, τοξίνες αλλά και γύρη, φαρμακευτικές ουσίες, συστατικά τροφών κύτταρα από άλλα άτομα ή ζώα γενικώς ΟΤΙΔΗΠΟΤΕ ΞΕΝΟ!!! Ανοσοβιολογικό σύστημα Πρωτογενή λεμφικά όργανα (εκεί δημιουργούνται τα λεμφοκύτταρα): - Θυμός αδένας (Thymus) - Μυελός των οστών (Bone Marrow) Δευτερογενή λεμφικά όργανα: - Λεμφαδένες - Σπλήνας - Αμυγδαλές - Λεμφικός ιστός (γαστρεντερικό σωλήνα) T-Λεμφοκύτταρα Β-Λεμφοκύτταρα - Βοηθητικά Τ-Λεμφοκύτταρα: Ενεργοποιούνται από εκτεθειμένα τμήματα αντιγόνου (μακροφάγα) Ενεργοποιούν άλλα Λεμφοκύτταρα - Κυτταροτοξικά Τ-Λεμφοκύτταρα: ενεργοποιούνται από βοηθητικά Τ-Λεμφοκύτταρα και καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα ή κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιό - Τ-Λεμφοκύτταρα μνήμης: ενεργοποιούνται πιο γρήγορα την επόμενη φορά που θα προσβληθεί ενας οργανισμός από το ΙΔΙΟ αντιγόνο - Κατασταλτικά Τ-Λεμφοκύτταρα: σταματούν την ανοσοβιολογική αντίδραση. Μετά από ενεργοποίηση από συγκεκριμένο αντιγόνο τα Β- Λεμφοκύτταρα διαφοροποιούνται σε: - Β-Λεμφοκύτταρα μνήμης: ενεργοποιούνται αμέσως μετά την επόμενη έκθεση στο ίδιο αντιγόνο - Πλασματοκύτταρα: παράγει αντισώματα Αντισώματα: - Εξειδικευμένα -2 βαριές, 2 ελαφριές αλυσίδες - μεταβλητή/σταθερή περιοχη Σύνδεση αντιγόνου-αντισώματος: - εξουδετέρωση μικροοργανισμού - αδρανοποίηση τοξίνων - αναγνώριση του μικροοργανισμού από τα μακροφάγα Ανοσοβιολογική απόκριση Ανοσία Πρωτογενής ανοσοβιολογική αντίδραση: Στάδιο 1: Ενεργοποίηση των βοηθητικών T-Λεμφοκυττάρων Στάδιο 2: Ενεργοποίηση των Β-Λεμφοκυττάρων (χυμική ανοσία) και κυτταροτοξικών Τ-Λεμφοκυττάρων (κυτταρική ανοσία) Στάδιο 3:Τερματισμός της ανοσοβιολογική αντίδρασης Δευτερογενής ανοσοβιολογική αντίδραση : Ενεργοποίηση κυττάρων μνήμης και άμεση καταπολέμηση της ασθένειας Ενεργητική ανοσία α) μετά από επαφή με αντιγόνο που βρίσκεται στο περιβάλλον (φυσικός τρόπος) β) με το εμβόλιο που περιέχει νεκρούς ή εξασθενισμένους μικροοργανσμούς ργ μ ή τμήματα μικροοργανισμών ργ μ Στην ενεργητική ανοσία δημιουργούνται Λεμφοκύτταρα μνήμης Παθητική ανοσία Έτοιμα αντισώματα χορηγούνται σε έναν ασθενή. Πχ. μέσω του πλακούντα στο έμβρυο ή του γάλακτος στο νεογνό ή μέσω ορού σε ασθενή. Άμεση και παροδική δράση 5
1.3.3. Μηχανισμοί αμυνας 1.3.3. Μηχανισμοί αμυνας Προβλήματα στη δράση του ανοσοβιολογικού συστήμαος Αυτοάνοσα νοσήματα Προβλήματα στη δράση του ανοσοβιολογικού συστήμαος Αλλεργία Ο οργανισμός στρέφεται ενάντια στον εαυτό του είτε με αντισώματα είτε μέσω κυττάρων. Π.χ. συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, ρευματοειδής λύκος Αιτιολογία ασαφής, αλλά διάφορες θεωρίες. - ιός που ενσωματώνει πρωτεϊνες του κύτταρου ξενιστή στο έλυτρό του - Τ-λεμφοκύτταρα που επιτίθονται σε αντιγόνα του ίδιου οργανισμού όταν μοιάζουν με ξένα αντιγόνα με τα οποία έχουν προσβληθεί - Συστατικό που μεταβάλλεται ή εμφανίζεται νέο - Συστατικά κυττάρων που δεν αιματώνοναι έντονα και αναγνωρίζονται ως ξένα (πχ. καταράκτης) Ενεργοποίηση του ανοσοβιολογικού συστήματος από παράγοντες που υπάρχουν στο περιβάλλον του και δεν είναι παθογόνοι ή έπικίνδυνοι. Οι παράγοντες ονομάζονται αλλεργιογόνοι. Ευαισθητοποίηση (πρώτη επαφή) και επανέκθεση. Ισταμίνη Ι) αύξηση της διαπερατότητας των αγγείων ΙΙ) σύσπαση των λείων μυικών ινών ΙΙΙ) διέγερση της εκκριτικής ικανότητας των βλενογόνων αδένων Αποτελέσματα: άσθμα,ναυτία, διάροια και καταρροή 1.3.3. Μηχανισμοί αμυνας 1.4. Καρκίνος Προβλήματα στη δράση του ανοσοβιολογικού συστήμαος Μεταμοσχεύσεις Καρκίνος Ορισμένα κύτταρα (π.χ. μακροφάγα) έχουν πρωτεϊνες στην επιφάνεια: αντιγόνα ιστοσυμβατότητας (διαβατήρια για την αναγνώριση ιδίου ξένου) Μεταμόσχευση: Είτε (???) συμβατά αυτά τα αντιγόνα, είτε ανοσοκατασταλτικά Ουσίες που προκαλούν Ναρκωτικά Εθισμός: Μεταβολή της λειτουργίας των νευρικών απολήξεων ο οργανισμός χρείαζεται τις ουσίες - εξάρτηση Ανοχή: Ο οργανισμός το συνηθίζει Όλο και μεγαλύτερες ποσότητες Σύνδρομο στέρησης: ναυτία, εμετός σωματικοί πόνοι, διάρροια, έντονη διέγερση, εφίδρωση, συσπάσεις και πόνοι Μήκων η υπνοφόρος Μορφίνη, ηρωϊνη Μεθαδόνη LSD Κοκαϊνη Μαριχουάνα Νικοτίνη Αλκοόλ 6
Ναρκωτικά Κατευναστικές ουσίες Δράση μέσω ενδορφίνων και εγκεφαλίνων Ορισμένα ναρκωτικά λειτουργούν ως ενδορφίνες Ο οργανισμός δεν παράγει πλέον τις ενδορφίνες = εξάρτηση Αλκοόλ, βαρβιτουρικά και άλλα Αλκοολ: - Νευρικό σύστημα - Πεπτικό σύστημα στομάχι, φλεγμονή δυσλειτουργία λεπτού εντέρου Ήπαρ αποθήκευση λίπους κίρρωση - Καρδιαγγειακό συστημα - Καρκίνος (στόμαχος, ήπατος, πνεύμονα) Τσιγάρο Νικοτίνη το ίδιο εθιστική όσο η κοκαϊνη Σύσπαση των αγγείων (λόγω αδρεναλίνης) άυξηση της αρτηριακής πίεσης αύξηση κινητικότητας του γαστρεντερικού σωλήνα Πίσσα Καρδιαγγειακά Νοσήματα, Παθήσεις του στόμαχου, Καρκίνος 7