ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Председатель приемной комиссии

А.Д. Гуляков

«_» 2014 г.

ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ В МАГИСТРАТУРУ

ПО НАПРАВЛЕНИЮ 06.04.01 «БИОЛОГИЯ»

МАГИСТЕРСКАЯ ПРОГРАММА «БИОХИМИЯ»

Пенза – 2014

1. КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Квалификация выпускника – Магистр биологии.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки магистра по направлению 06.04.01 Биология по очной форме обучения – 2 года.

Квалификационная характеристика выпускника.

Магистр биологии осуществляет научно-исследовательскую и научнопроизводственную деятельность по изучению и охране живой природы и использованию биологических систем в хозяйственных и медицинских целях. Магистр биологии подготовлен к самостоятельной деятельности, требующей широкого образования в области биологии и углубленной профессиональной специализации, владения навыками научноисследовательской и научно-педагогической работы; широко эрудирован, обладает фундаментальной научной базой, владеет методологией научного творчества, экспериментальными методами и подходами современной биологии, информационными технологиями.

Магистр биологии разрабатывает нормативные документы в своей области деятельности, самостоятельно планирует, организует и выполняет экспедиционные работы и лабораторные исследования; анализирует получаемую полевую и лабораторную информацию, обобщает и систематизирует результаты выполненных работ, используя современную вычислительную технику;

составляет научно-технические отчеты и другую установленную документацию;

следит за соблюдением установленных требований, действующих норм, правил и стандартов в области профессиональной деятельности; самостоятельно проводит экспериментальные исследования, формулирует их задачу, разрабатывает и осуществляет новые методические подходы, участвует в обсуждении, оценке и публикации результатов, в патентной работе, составлении патентных заявок, в работе семинаров и конференций. Следит за соблюдением законов РФ, международных соглашений, норм и правил в области охраны природы и здоровья человека, планирует мероприятия по предотвращению деградации и загрязнения природной среды. Ведет самостоятельную научнопроизводственную деятельность в области биотехнологии, охраны природы и медицины.

Исходя из своих квалификационных возможностей, магистр биологии подготовлен к самостоятельной работе на научных должностях, в том числе:

биолога, инженера-исследователя, научного сотрудника в научноисследовательских и научно-производственных учреждениях, и, в соответствии с полученной специализацией, в других должностях согласно требованиям Квалификационного справочника должностей руководителей, специалистов и других служащих, утвержденных постановлением Минтруда РФ от 21.08.98 № 37.

Магистр биологии подготовлен к педагогической деятельности в средней и высшей школе.

Сфера профессиональной деятельности магистра биологии Научно-исследовательские и научно-производственные учреждения и организации любой формы собственности, а также в государственные и негосударственные средние, средние специальные и высшие учебные заведения.

2. Содержание вступительного экзамена 2.1. Общая биология Науки о биологическом многообразии.

Прокариоты и эукариоты как этап филогенеза. Основные отличия в их организации. Современная система органического мира. Надцарства:

прокариоты и эукариоты. Время появления, главные особенности, представители. Значение образования ядра в эволюции органического мира.

Отличительные особенности прокариот и эукариот по признакам: размерам клеток, строению ядерного аппарата, делению клеток, плоидности, типам и способам питания, набору пигментов, строению оболочки клеток.

Основные черты строения и жизнедеятельности одноклеточных.

Группа Жгутиконосцев. Различные типы питания жгутиконосцев. Жгутики, их электронномикроскопическое строение и функции. Пелликула.

Размножение жгутиконосцев. Колониальные воротничковые жгутиконосцы как предки многоклеточных организмов. Патогенные зоомастигины (трипаназомы, лейшмании, трихомонады, лямблии), их хозяева и переносчики. Группа Саркодовые. Типы Фораминифера, Lobosea, Filosea, Heliosoea. Основные признаки. Роль фораминифер и радиолярий в образовании донных отложений, их использование в качестве руководящих ископаемых. Патогенные кишечные амебы. Группа Альвеоляты. Тип Апикомплексы. Кокцидиозы домашних животных. Малярия, ее возбудители и переносчики. Распространение малярии на земном шаре. Ликвидация малярии как массового заболевания на территории южных районов России:

состояние проблемы в начале XXI века. Тип Инфузории. Общая характеристика инфузорий как наиболее сложно организованных простейших. Отличительные признаки подклассов и отрядов ресничных инфузорий. Филогения протист. Проблема происхождения многоклеточных.

Теории Э. Геккеля, И.И. Мечникова, Бючли. Особенности строения пластинчатых как подтверждение теории фагоцителлы И.И. Мечникова.

Единство онтогенеза и филогенеза. Законы филогенетического развития.

Основные черты организации радиальных и билатеральных животных. Тип немертин и черты более высокой организации относительно плоских червей.

Общая характеристика и систематика типов головохоботных, нематод, скребней и коловраток. Свободноживущие нематоды, их значение (почвенные, водные). Нематоды - паразиты человека, сельскохозяйственных животных, насекомых. Различная степень усложнения паразитизма.

Геогельминты и биогельминты. Меры борьбы с паразитическими нематодами. Использование энтомонематод для борьбы с вредными насекомыми. Жизненный цикл различных червей. Биологическое значение партеногенеза. Гетерогония. Цикломорфоз. Тип Кольчатые черви.

Отличительные признаки первичноротых. Кольчатые черви как важное звено в эволюции животных. Прогрессивные черты их организации. Вторичная полость тела (целом), ее отличия от первичной полости. Происхождение и функции целома. Филогения кольчатых червей. Общая характеристика типа моллюсков. Расчленение тела. Раковина и ее строение. Мантия.

Преобразования вторичной полости тела. Замкнутая и незамкнутая кровеносные системы. Пигменты крови, дыхательная, выделительная и нервная системы. Мантийный комплекс органов. Общие черты развития моллюсков и кольчатых червей. Деление на подтипы и классы. Общая характеристика типа членистоногих. Аннелидные и артроподные черты в организации членистоногих. Усложнение сегментации в результате формирования отделов тела и членистых конечностей. Хитиновый покров как наружный скелет и его значение. Дифференциация конечностей по функциям и по форме. Полость тела и строение кровеносной системы.

Органы дыхания и способы дыхания. Органы выделения. Нервная система.

Размножение. Количество видов, распространение и роль членистоногих в природе. Деление типа на подтипы и классы. Внешняя морфология и расчленение тела представителей класса насекомых. Конечности и их видоизменения в связи с образом жизни. Крылья, их строение и происхождение. Полет насекомых. Типы ротовых аппаратов в связи со способом питания. Внутреннее строение насекомых. Органы дыхания, приспособления, связанные с обитанием в воздушной среде. Особенности водного баланса. Жировое тело. Мальпигиевы сосуды. Хитин. Окраска насекомых и ее биологическое значение. Способы размножения и развития насекомых. Биологическое значение метаморфоза насекомых. Полный и неполный метаморфоз. Диморфизм и полиморфизм у насекомых.

Общественные насекомые. Поведение. Вредители сельского и лесного хозяйства и меры борьбы с ними. Паразиты, хозяева и переносчики возбудителей болезней. Полезные и одомашненные насекомые. Насекомые как опылители растений. Коэволюция насекомых и цветковых растений.

План строения тела хордовых. Происхождение хордовых их место среди других типов животного царства, признаки общие с некоторыми группами беспозвоночных животных.

Обзор низших хордовых. Подтипы хордовых, их филогенетические связи. Оболочники и бесчерепные, краткая характеристика организации.

Общая характеристика подтипа Позвоночных: форма тела, кожные покровы, скелет, череп, висцеральный скелет и происхождение челюстей, нервная система. Связь организации позвоночных с главнейшими этапами их эволюции. Классификация подтипа. Филогения позвоночных.

Происхождение и характеристика представителей раздела Бесчелюстных.

Организация представителей класса круглоротых, как наиболее примитивных современных позвоночных. Особенности организации и биологии палеозойских щитковых. Характеристика надкласса рыб.

Систематика надкласса. Сравнительный морфо-анатомический анализ хрящевых и костных рыб: форма тела, гидродинамические особенности, передвижение; кожные покровы и их производные, эволюция чешуи рыб;

плавники и теории их происхождения; скелет, череп (соотношение нейрокраниума и дермокраниума, спланхнокраниум); дыхательная, пищеварительная, кровеносная, выделительная, половая, нервная системы.

Пути эволющии рыб и филогенетические связи различных таксономических групп. Особенности организации двоякодышащих и кистеперых рыб. Их место в филогении позвоночных. Саркоптеригии как возможные предки наземных позвоночных. Выход позвоночных на сушу, определяющие эволюционные факторы. Проблема происхождения пятипалой конечности.

Акантостега и явление преадаптации. Общая характеристика, происхождение и эволюция амфибий. Филогения земноводных. Радиация палеозойских амфибий. Дуго- и тонкопозвонковый амфибии, характеристика и направления эволюции. Преобразование осевого скелета в позвоночник наземного типа. Эволюция позвонка. Филогения и особенности организации современных отрядов земноводных. Пресмыкающиеся как первые настоящие наземные позвоночные. Родственные связи амниот. Особенности организации и биология ранних амниот. Височные окна и классификация амниот. Филогения амниот. Происхождение и особенности организации диапсид. Сравнительная характеристика ранних и поздних диапсид.

Дивергенция диапсид на лепидозавров и архозавров, ее основные причины.

Особенности организации и эволюция лепидозавров. Мезозойские морские пресмыкающиеся, особенности организации и филогения. Эволюция архозавров. Систематика, биология и особенности организации динозавров.

Инертная гомойотермия и высокая инцефализация, их роль в эволюционном расцвете динозавров. Основные систематические группы динозавров и их филогенетические связи. вымирание динозавров, основные гипотезы.

Возникновение полета у позвоночных. Происхождение, биоилогия и филогения птерозавров. Мезозойские птицы: археоптерикс как представитель тупиковой линии ящерохвостых птиц. Теории возникновения полета. Характеристика продвинутых птичьих черт. Филогения птиц и их предков. Меловые зубатые птицы. Кайнозойские палеогнатические и неогнатические птицы. Систематика класса птиц. Особенности организации современных птиц. Характеристика остеологических преобразований.

Двойное дыхание и «запрет» на живорождение. Кинетизм черепа диапсид, его виды и значение. Происхождение млекопитающих. Подкласс синапсиды:

особенности организации, биология и филогенетические связи пеликозавров и терапсид. Филогения зверообразных рептилий. Происхождение признаков свойственных млекопитающим. Процинозухиды и эволюция челюстной мускулатуры. Тринаксодонты и ранние стадии развитие скелета млекопитающих. Хиникводонтиды, тритилодонтиды и дальнейшая эволюция скелета млекопитающих. Происхождение среднего уха, возникновение вторичного челюстного сустава и изменения челюстной механики у млекопитающих. Значение этих преобразований в эволюции этой группы позвоночных. Примитивные мезозойские млекопитающие, их биология и особенности организации. Происхождение волосяного покрова.

возникновение молочных желез и их значение для формирования точной зубной окклюзии. Общая характеристика примитивных териевых, однопроходных и сумчатых млекопитающих. Филогения мезозойских млекопитающих.

Эволюция структуры тела водорослей. Типы морфологической дифференциации таллома: монадный, ризоподиальный, пальмеллоидный, коккоидный, нитчатый, гетеротрихальный, пластинчатый.

Псевдопаренхиматозный, сифональный, сифонокладальный. Их характеристика, отличительные признаки, представители, возможные переходы между ними. Параллелизм морфологической эволюции в разных, филогенетически отдаленных группах низших организмов. Эволюция циклов воспроизведения низших растений. Понятие о циклах воспроизведения как последовательности развития от того или иного исходного этапа до его повторения. Низшие растения – это не таксономическая категория, а талломные фотосинтезирующие организмы – водоросли. Многообразия их способов размножения (вегетативное, бесполое, половое), изменение набора хромосом в ядре (удвоение при половом процессе; редукция при мейозе) обусловили многообразие циклов воспроизведения растений. Варианты гапло-диплофазные циклы с изоморфной и гетероморфной сменами поколений. Редукция сидрическая (ульвовые, сифоновые). Дальнейшее преобладание диплоидной фазы (глубоководность, эндофитый образ жизни) приводят к сокращению гаплоидной фазы (гаплоидны только гаметы) и вознокновению диплофазного цикла (каулерпа, кутлерия из сифоновых) редукция гаметическая.

Производность диплофазного цикла бурых подтверждается отсутствием у фикусовых бесполого размножения зооспорами. Особый цикл воспроизведения у красных водорослей – гапло-дипло-диплофазный – с чередованием трех поколений: свободно живущих гаплоидного гаметофита и диплоидного спорофита (тетраспорофита) и живущего на гаметофите диплоидного карпоспорофита. Происхождением такого уникального жизненного цикла – эволюционная компенсация за потерю жгутиков. Чередование гапло- и диплофазы в жизненных циклах высших споровых растений. Основные направления в изменении соотношения этих фаз. Редукция спорическая.

Преимущества спорофитной линии. Основные биологические преимущества разноспоровости. Разносоровость – это этап на пути появления семенных растений. Спорогенез и гаметогенез у семенных растений. Особенности протекания спорогенеза и гаметогенеза у голосеменных растений (на примере сосны): микро- и макроспорогнез, строение семяпочки. Эволюция мужского и женского гаметафитов в пределах отдела Голосеменные. Дальнейшая редукция гаметофазы у цветковых растений: строение пыльцы, семяпочки. Варианты формирования зародышевого мешка.

Физиология.

Уровни организации и целостность многоклеточного организма (на примере человека). Общие принципы регуляции жизненных функций животных и человека. Понятие гомеостаза. Принцип динамичности гомеостатических показателей. Механизмы гомеостаза. Иммунитет и его виды. Врожденный, приобретенный: активный и пассивный: клеточный и гуморальный. Формирование иммунитета. Механизмы иммунитета.

Иммунодефицит. Особенности строения и функционирования основных систем органов человека. Система крови. Клетки крови. Механизмы свертывания крови. Кровь и механизмы иммунитета. Кроветворение.

Регуляция системы крови. Сердечно-сосудистая система. Свойства сердечной мышцы. Регуляция работы сердца. Скорость движения крови по сосудам.

Артериальное давление. Регуляция движения крови по сосудам. Система дыхания. Механизмы внешнего дыхания. Газообмен. Транспорт газов кровью. Дыхание в различных условиях. Роль гемоглобина. Тканевое дыхание. Регуляция дыхания. Адаптации дыхательной системы. Дыхание в различных условиях. Гигиена дыхания. Пищеварительная система.

Пищеварение в желудке. Пищеварение в 12-перстной кишке. Роль печени в жизнеобеспечении организма. Пищеварение в толстом кишечнике.

Механизмы всасывания. Регуляция работы пищеварительной системы. Обмен белков, жиров, углеводов. Обмен энергии. Терморегуляция. Органы и процессы выделения. Механизмы образования мочи. Регуляция работы почек.

Гормональные системы организма. Функции нейро-эндокринной системы.

Механизмы действия гормонов. Физиология гипофиза, тимуса, щитовидной железы, поджелудочной железы, надпочечников, половых желез. Клетки и органы - мишени. Принцип работы гормонов. Физиология возбудимых тканей. Биоэлектрические явления в живых клетках. Природа потенциала покоя. Роль ионных каналов и насосов в поддержании потенциала покоя.

Возбуждение как биоэлектрический процесс. Структура и механизм возникновения потенциала действия. Роль ионных каналов и насосов в возникновении и развитии потенциала действия. Возникновение потенциала действия в скелетных, гладких и поперчено-полосатой сердечной мышцах.

Особенности функционирования ионных каналов. Механизм мышечного сокращения. Роль АТФ в этом процессе. Регуляция силы и степени сокращения мышц. Передача возбуждения по нервным волокнам.

Сальтаторное проведение. Межклеточная передача возбуждения. Условия вхождения тока в клетку. Механизмы работы разных типов синапсов. Роль медиаторов (нейротрансмиттеров). Адаптационные реакции организма.

Стресс как общая неспецифическая адаптационная реакция. Теория стресса Г. Селье. Факторы стресса. Стадии формирования ответа организма на стрессовые воздействия. Роль нервных и гуморальных факторов в осуществлении стресс-реакции. Эустресс и дистресс. Управление стрессом и способы снятия стресса. Роль эмоций в осуществлении стресс-реакции.

Эмоциональный стресс как разновидность психофизиологического стресса.

Механизм регулирования деятельности организма посредством нервной системы. Автономная (вегетативная) и центральная нервная система.

Принципы взаимодействия. Функции нервной системы. Функции разных отделов ЦНС. Принцип отражательной деятельности нервной системы.

Структура рефлекса. Классификация рефлексов по структуре, виду раздражителей, биологическому смыслу. Особенности безусловных и условных рефлексов. Механизмы образования и торможения условных рефлексов. Аналитико - синтетическая деятельность КБП. Принципы нервной регуляции и координации функций: доминанты, обратной связи, общего конечного пути, субординации. Синапсы, проведение импульсов.

Констелляции. Понятие доминанты. Закон обратной связи. Взаимосвязь нервной и гуморальной регуляции функций. Общее понятие об анализаторах. Системы восприятия информации. Общая физиология рецепции. Функции анализаторов зрения и слуха. Механизмы работы оптической системы органа зрения. Механизмы работы фоторецепторов.

Механическая система органа слуха. Функции кортиева органа. Функции вестибулярного аппарата. Качественное своеобразие высшей нервной деятельности человека. Возникновение второй сигнальной системы. Речь, ее физиологические механизмы. Понятие о сигнальных системах. Сигнальные системы как различные уровни единой высшей нервной деятельности.

Значение второй сигнальной системы в обучении и передаче информации.

Возрастная физиология ВНД. Работы И.П. Павлова, И.М. Сеченова и других отечественных физиологов по изучению ВНД. Потребностно-эмоциональная сфера человека. Биологические, социальные и духовные потребности. Виды мотиваций человека. Мотивация в структуре функциональной системы.

Мотивация как доминанта. Эмоции. Функции эмоций. Особенности эмоциональных проявлений у человека. Психофизиологические основы эмоций. Место человека в природе. Мировоззренческие позиции антропоцентризма и биоцентризма. Роль человека в эволюции Земли.

Водный режим клетки и целого растений. Структура, свойства и роль в жизни растений. Поступление воды в растительную клетку. Водный баланс растения. Транспирация. Поступление и передвижение воды в растениях.

Формы воды в почве. Физиологические основы устойчивости растений к засухе. Проблема адаптации в условиях экологического стресса. Водный обмен различных экологических групп растений. Засухоустойчивость растений. Физиологические основы орошения. Фотосинтез. Типы углеродного питания растений. История открытия и изучения фотосинтеза.

Уникальная роль процесса фотосинтеза на Земле. Химический состав хлоропластов, их структура и ультраструктура. Пигменты листа. Энергетика фотосинтеза. Образование энергии при фотофизических и фотохимических процессах фотосинтеза. Химизм процессов фотосинтеза. Световая и темновая фазы фотосинтеза. Ассимиляция СО2 у С3- и С4 – растений и образование метаболитов. Влияние условий на процесс фотосинтеза.

Фотосинтез и продукционный процесс. Оптимизация фотосинтетической деятельности агрофитоценозов. Фотосинтез и продуктивность как фактор сбалансированности биосферных процессов на Земле. Дыхание растений.

Дыхание и его значение в жизни растительного организма. Дыхание растений как источник энергии и ассимилятов. История развития учения о дыхании. Генетическая связь дыхания и брожения. Пути дыхательного обмена (гликолиз, цикл Кребса, пентозофосфатный), их характеристика.

Влияние различных факторов на интенсивность дыхания. Дыхание и фотосинтез как основные энергетические процессы растительного организма.

Физиология роста и развития растений. Понятие роста и развития растений, их взаимосвязь. Рост клеток. Меристемы. Дифференциация клеток и тканей.

Рост растительного организма. Периодичность роста. Основные регуляторы процессов роста и развития растений - ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, брассиностероиды и др. Физиологическая природа покоя у растений. Движения растений. Регуляция жизненных процессов. Развитие растений. Концепции, гипотезы и теории о развитии растений. Механизмы прорастания семян, перехода к старению, цветению, опадению. Явление яровизации, фотопериодизма. Фитохромная система. Пол растений и его гормональная регуляция. Физиологические основы устойчивости растений. Различные виды устойчивости и их характеристика.

Стресс, как физиологическое состояние растительного организма, вызванный неблагоприятными условиями.

Биология клетки.

Методы цитологии. Методы световой микроскопии. Методы, направленные на выделение и изучение субмикроскопических структур (электронное микроскопирование; дифференциальное центрифугирование;

рентгеноструктурный анализ; авторадиография). Метод культуры тканей.

Клеточная теория. Предпосылки создания. Основные положения клеточной теории. Значение клеточной теории. Развитие клеточной теории в трудах Р. Вирхова. Современная клеточная теория. Новая синтетическая наук

а – биология клетки. Основные черты строения, метаболизма, закономерности воспроизведения, специализации клеток. Морфология клетки, клеточные мембраны. Значение клеточных мембран. Химический состав, макромолекулярная организация. Метаболическая, энергетическая, информационная функция клеточных мембран. Мембранные и немембранные органоиды клетки, их строение и функции. Сравнительная характеристика строения, метаболизма и воспроизведения про- и эукариотических клеток; тканевых клеток и клеток –организмов.

Особенности энергетики живых систем. Классификация живых организмов по используемым внешним энергетическим ресурсам. Энергетический обмен в клетке органотрофов. Пути накопления энергии: гликолиз, окислительное декарбоксилирование, окислительное фосфорилирование. Связь ультраструктурной организации митохондрий. Конвертируемые формы энергии в клетке: µ Н+, µNа+, АТФ. Законы биоэнергетики В.П. Скулачева. Ядро. Значение, строение и функции ядра и отдельных его структур. Ядерные цитоплазматические взаимоотношения. Пролиферация клеток. Классификация клеточных популяций по способности к пролиферации. Клеточный цикл и его регуляция. Покоящиеся клетки. Митоз, как универсальная форма клеточного деления, его биохимия и механика.

Амитоз, эндомитоз, мейоз. Молекулярные механизмы раздражимости и возбудимости клетки. Биоэлектрические явления, их роль в передаче информации. Клетка как элементарная биологическая система. Системность как методологический подход к изучению клетки. Свойства клетки как элементарной биологической системы. Черты строения, развития, функционирования и эволюции тканей животных. Неклеточные структуры живых организмов (симпласт, синцитий, межклеточное вещество).

Классификация и эволюция основных типов тканей животных и человека.

Эпителиальные ткани. Строение, функции, классификация, происхождение.

Регенерация эпителиальных тканей. Соединительные ткани. Основные черты строения, развития, функционирования и эволюция соединительных тканей.

Ткани внутренней среды организма (кровь, лимфа). Строение, функции, гистогенез. Скелетные ткани. Общая характеристика. Классификация, гистогенез. Мышечные ткани. Классификация, основные черты строения, функционирования и происхождение. Нервная ткань и нейроглия. Общая характеристика и гистогенез.

Генетика и эволюция.

Наследственность и изменчивость как фундаментальные свойства организма на всех уровнях организации живого (молекулярном, клеточном, организменном и популяционном). Природа гена. Развитие представлений о гене. Молекулярные механизмы реализации наследственной информации.

Цитологические механизмы митоза, мейоза. Механизмы бесполого и полового размножения. Возникновение и развитие генной теории.

Молекулярные механизмы наследственности. Молекулярные механизмы реакции наследственной информации. Природа генетического материала.

Нуклеиновые кислоты (химический состав и строение). Модель структуры ДНК Уотсона-Крика. Организация ДНК в хромосомах. Принцип комплементарности. Тонкая структура гена. Сущность и основные свойства генетического кода. Уровни управления генной активностью (оперон, синтез и-РНК и р-РНК). Механизмы трансляции. Механизмы редупликации ДНК.

Генетический год, его свойства. Транскрипция, трансляция у про- и эукариот.

Обратная транскрипция и центральная догма молекулярной биологии.

Принципы и методы генетического анализа. Закономерности наследования при моно-, ди- и полигибридных скрещиваниях. Законы И.Г. Менделя и условия их проявления. Правило «чистоты» гамет. Механизмы доминирования. Моногибридные скрещивания. Первое и второе поколение гибридов. Расщепление признаков во втором поколении гибридов.

Дигибридное скрещивание. Полигибридные скрещивания. Понятие о гено- и фенотипе. Аллельные гены. Доминантные и рецессивные гены.

Анализирующие скрещивания. Механизмы полного и неполного доминирования. Сцепленное наследование. Кроссинговер, биологический смысл, типы, механизмы, доказательства. Локализация гена. Основные закономерности наследования при взаимодействии генов. Комплементарность, эпистаз, полимерия. Плейотропия. Основные закономерности наследования при сцеплении неаллельных генов. Картирование хромосом. Генетика пола.

Цитологические основы полового размножения. Балансовая теория пола.

Наследственные заболевания, сцепленные с полом. X, У - половые хромосомы, их структура. Нехромосомное наследование. Наследственность и изменчивость. Генотипическая изменчивость. Комбинативная изменчивость, механизмы. Мутационная изменчивость, ее эволюционное значение.

Мутагенез, мутагенные эффекты природных и антропогенных факторов.

Модификационная изменчивость - формы проявления, механизмы, адаптивное и эволюционное значение. Генетические основы онтогенеза, стадии и критические периоды. Механизмы дифференцировки клеток и тканей. Органогенез. Понятие онтогенеза и его стадии. Реализация генетической информации. Органогенез и системогенез. Генетика человека.

Методы изучения. Наследственные заболевания. Мутации и наследственность человека. Проблемы медицинской генетики. Типы мутаций. Наследственные синдромы. Методы пре- и постнатальной диагностики на базе центров медико-генетического консультирования.

Наследственные заболевания. Генетика и физиология основных форм поведения. Популяция, ее генетическая структура. Генетический гомеостаз в популяциях. Факторы генетической динамики популяций. Популяции как единицы эволюционного процесса. Микроэволюция, факторы, результаты.

Генетические основы селекции. Источники изменчивости для отбора.

Системы скрещиваний у растений и животных. Методы отбора. Гетерозис.

Значение и использование селекции. Селекция в животноводстве и растениеводстве. Сорта и породы. Современная биотехнология – основные принципы, методы и перспективы работы с ДНК. Кинетика ренатурации, рестрикционный анализ, метод рекомбинантных ДНК, векторы для клонирования. Библиотека геномов. Направления генной инженерии. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова, его значение для понимания закономерностей эволюции и селекции растений.

Центры происхождения культурных растений.

История эволюционных идей в развитии естественных наук. Элементы эволюционизма в учениях древнего Востока, античной и римской философии. Метафизический период в развитии биологии. Развитие систематики (Д. Рей, К. Линней). Формирование типологической концепции вида. Теории преформизма и эпигенеза. Зарождение трансформизма.

Дальнейшее развитие систематики, палеонтологии, сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии. Учение о естественных группах. Значение работ Ж. Кювье и Ж. Сент-Илера. Учение Ж.Б. Ламарка. Идея эволюционного развития природы. Трактовка причин эволюции.

Номиналистические представления о виде. Оценка эволюционной концепции Ламарка. Развитие эмбриологии. Создание клеточной теории. Возникновение биогеографии. Усиление экологических аспектов в изучении природы.

Исторический метод в геологии (Ч. Лайель.). Генетические основы эволюции. Микроэволюция. Понятие микроэволюции. Характеристики популяции как эколого-генетической системы. Эволюционное значение популяций как элементарной микроэволюционной единицы. Эволюционное значение адаптивных модификаций, разных форм мутаций, комбинативной изменчивости. Внутрипопуляционный полиморфизм. Факторы, изменяющие генофонд популяций. Динамика и значение резерва наследственной изменчивости (груза генов) популяций в эволюции. Роль генетикоавтоматических процессов в изменении генофонда популяций.

Популяционные волны как элементарный эволюционный фактор. Значение миграции в изменении генетической структуры популяций (поток генов).

Изоляция и ее роль в эволюции. Особенности действия элементарных факторов в эволюции агамных форм. Борьба за существование как взаимодействие организмов с окружающей средой. Причины, формы борьбы за существование. Представления о естественном отборе во времена Ч. Дарвина и в современной теории эволюции. Направления естественного отбора при разных формах борьбы за существование. Объекты, сфера действия, особенности естественного отбора. Эффективность, скорость действия, количественная характеристика естественного отбора. Формы естественного отбора и их эволюционные результаты. Понятие полового отбора. Отбор у агамных форм. Нарушения закона Харди-Вайнберга как неизбежное явление природы и как причина изменения генофонда популяции. Микроэволюция как итог взаимодействия направленных и ненаправленных факторов эволюции. Популяция как единица микроэволюции. Элементарное эволюционное явление - изменение генотипического состава популяции. Популяционная дифференцировка вида как результат микроэволюции. История развития понятия вида в биологии.

Критерии и признаки вида. Структура вида. Аллопатрические и симпатрические формы. Генетический полиморфизм, биотипы, чистые линии. Понятие политипического и биологического вида. Разнообразие путей формирования новых видов. Экологическая радиация. Филетическая эволюция. Географическое, экологическое, гибридогенное видообразование и сетчатая эволюция. Макроэволюционные процессы. Понятие эволюционного прогресса и его критерии. Пути биологического прогресса.

Биологический и морфофизиологический прогресс и регресс, критерии и способы его осуществления. Стасиморфоз. Проблемы вымирания и тупики в эволюции. Неограниченный, биологический, групповой биотехнический типы прогресса. Организация жизни. Развитие представлений о сущности жизни. Характеристика жизни как особой формы движения материи.

Основные свойства живого. Современные гипотезы происхождения жизни.

Значение работ А.И. Опарина, Д. Холдейна, Д. Бернала. Основные этапы биогенеза и их экспериментальное моделирование (работы С. Миллера, С. Фокса, Д. Оро и др.). Эволюция энергетических процессов (брожение, фотосинтез, дыхание). Системность и организованность жизни. Эволюция на разных уровнях организации жизни. Роль живого вещества в геохимических процессах биосферы. Эволюция - необходимое условие существования жизни на Земле. Усложнение, обособление и дифференциация уровней организации в эволюции.

Антропогенез. Место человека в системе животного мира. Развитие представлений о происхождении человека. Основные этапы становления человека. Возникновение человека современного типа. Роль биологических и социальных факторов в эволюции человечества. Движущие силы антропогенеза и их специфика. Биологические предпосылки происхождения человека. Роль социального образа жизни в становлении человека. Роль труда, группового отбора в эволюции человека и его культуры. Эволюция языка и речи, возникновение второй сигнальной системы. Культурная эволюция. Человек - уникальный вид и специфика его адаптаций.

Особенности биологической эволюции современного человека. Возможные пути эволюции человека в будущем. Антропогенное влияние на ход эволюционного процесса. Вопрос о центрах происхождения человека.

Гипотеза широкого моноцентризма. История формирования рас.

Доказательства единства рас. Адаптивное значение расовых признаков.

Социал-дарвинизм, расизм. Биологическая несостоятельность расизма.

Экология и рациональное природопользование.

Понятие среды обитания. Разнообразие жизненных сред (водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная) и их характерные особенности. Взаимодействие организма и среды. Комплекс факторов среды, их классификация. Общие закономерности действия факторов среды на организм. Классификации адаптаций организмов к действию факторов среды. Популяционная структура вида. Географические, экологические и элементарные популяции. Половая, возрастная, пространственная, этологическая и генетическая структура популяции. Понятие оптимальной плотности населения и колебания численности популяций. Демографические процессы, понятие о биотическом потенциале. Емкость среды.

Экологические стратегии, свойственные популяциям животных и растений.

Кривые выживания. Понятия «биоценоз», «экосистема», «биогеоценоз».

Структура биоценоза: видовая, пространственная, экологическая, трофическая структура. Цепи и сети питания. Экологические пирамиды:

чисел, биомассы, энергии. Круговорот веществ в экосистеме. Распределение потока энергии и правило 10%. Продуктивность экосистемы. Формы связей между видами в биоценозе. Особенности отношений «хищник-жертва» и «паразит-хозяин», адаптации взаимодействующих видов друг к другу.

Межвидовая конкуренция. Понятие об экологической нише, фундаментальные и реализованные ниши. Дифференциация экологических ниш. Закон Гаузе. Концепция биосферы В.И. Вернадского. Границы и вещество биосферы. Эволюция биосферы. Функции и свойства биосферы.

Функции и свойства живого вещества. Круговорот веществ в природе.

Понятие ноосферы. Биологическое разнообразие. Индексы и закономерности видового разнообразия. Обычные и редкие виды. Причины редкости.

Понятие об интродукции, акклиматизации, реакклиматизации. Мониторинг окружающей среды. Виды – индикаторы состояния среды. Красные книги.

Особо охраняемые природные территории и объекты. Государственные органы охраны окружающей среды.

Краткий обзор растительных ресурсов мира. Современное значение растительного сырья и растительных ресурсов в народном хозяйстве.

Методы оценки современных ресурсов флоры и растительности. Способы восстановления эксплуатируемых популяций.

Рациональное использование флоры и растительности – важнейшее условие сохранения среды обитания. Законодательство и нормативноправовые документы России и Пензенской области в области охраны и рационального использования растительного мира. Основные формы просветительской работы среди населения по рациональному использованию и охране растений и растительности.

2.2. Биохимия и молекулярная биология Общие вопросы.

Предмет и задачи биохимии. Связь биохимии с сопредельными дисциплинами – биофизикой, биоорганической химией, цитологией, микробиологией, генетикой, физиологией, экологией, такс оном и ей.

Основные этапы развития биохимии. Молекулярная биология и ее место в системе биологических дисциплин. Жизнь как особая форма движения материи. Молекулярная «логика» живых систем. Проблема возникновения и эволюции жизни. Роль структурной организации клетки. Компартментация веществ и процессов. Значения обмена веществ (ассимиляция и диссимиляция) в явлениях жизни. Регуляция обмена веществ в клетке.

Развитие биохимии и ее связи с практикой – агрономией, биотехнологией, медициной и ветеринарией. Общая характеристика веществ, входящих в состав организмов, их роль и значение. Роль воды и минеральных элементов, белков, липидов, углеводов, витаминов в обмене веществ и в питании человека и животных.

Специфическая роль белков в явлениях жизни. Аминокислоты как мономеры белков. Физические и химические свойства аминокислот, стерео изомеры. Непротеиновые аминокислоты. Пептиды. Глутатион и его значение в обмене веществ. Теория строения белковой молекулы. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков. Природа химических связей, обеспечивающих стабильность структуры белковой молекулы.

Принципы и методы изучения структуры белков. Значение третичной структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности.

Величина и форма белковых молекул. Глобулярные и фибриллярные белки.

Антитела и интерфероны. Изоэлектрическая точка белков. Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков. Принципы выделения, очистки и количественного определения белков.

Нуклеиновые кислоты.

Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды.

Биосинтез мононуклеотидов. Полинуклеотиды. Принцип комплиментарности азотистых оснований. Минорные основания. Структура, рибонуклеиновых кислот. Типы РНК— малая ядерная, рибосомная, матричная, транспортная.

Особенности строения дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя генетической информации в клетке. Саттелитные ДНК. ДНК вирусов и бактерий. Обратные транскриптазы. ДНК хлоропластов и митохондрий. Плазмиды. Принципы генетической инженерии. Организация генома у про- и эукариот. Структурная организация ДНК в составе хромосом.

Гистоны. Эволюция генома (мутации, трансформация, трансдукция, лизогения, конъюгация, рекомбинация, подвижные генетические элементы).

Репарация.

Ферменты.

История развития энзимологии. Понятие о ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Рибозимы. Основные положения теории ферментативного катализа. Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплекса «фермент – субстрат» Активный центр фермента и методы его изучения.

Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов.

Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения.

Единица активности ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная активность. Константа Михаэлиса, методы ее нахождения и физический смысл. Критерии чистоты ферментных препаратов.

Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Простетические группы и коферменты. Химическая природа коферментов. Значение металлов для ферментативной активности. Действия ферментов. Негеминовые железо протеиды. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов. Действие температуры и концентрации водородных ионов.

Специфические активаторы и ингибиторы ферментативных процессов.

Механизм ингибирования ферментов. Обратимое и необратимое, конкурентное и неконкурентное ингибирование. Специфичность ферментов.

Классификация ферментов и ее принципы. Оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, распространение в природе, важнейшие представители; значение и в пищевой технологии. Лиазы, изомеразы и лигазы, важнейшие представители. Регуляция активности и синтеза ферментов. Аллостерические ферменты. Индукция и репрессия синтеза ферментных белков. Теория Жакоба и Моно. Катаболитная репрессия. Конститутивный синтез ферментов. Поли ферментные системы. Пируватдегидрогеназа.

Иммобилизованные ферменты. Использование ферментов в биотехнологии.

Методы выделения и очистки ферментов.

Липиды. Терпеноиды и биологические мембраны.

Жирные кислоты, в том числе незаменимые. Коэнзим А и его роль в процессе обмена веществ. Ацетилкоэнзим А. Биосинтез жирных кислот.

Синтетаза жирных кислот. Бета- и альфа-окисление жирных кислот.

Липооксигеназа, ее свойства, механизм действия и роль в пищевой промышленности. Классификация липидов. Жиры и их свойства.

Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Биосинтез триглицеридов. Регуляция процесса распада и синтеза жирных кислот и липидов. Превращение жиров при созревании и прорастании семян и плодов. Фосфатиды. Лецитины и кефалины.

Ферментативные превращения фосфатидов. Значение фосфатидов в пищевой промышленности. Простагландины. Эфирные масла и их превращения в растениях. Терпены и терпеноиды, классификация, стероиды как провитамин Д. Каучук и гупта. Тетратерпены — каротиноиды. Биосинтез биологических структур через мевалоновую кислоту. Биологические мембраны, и молекулярная организация. Характеристика плазматической (клеточной) мембраны. Мембраны митихондрий, лизосом, аппарата Гольджи. Ядерная мембрана. Мембранный транспорт. Функция АТФазы.

Обмен азота.

Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование. Переаминирование.

Аминотрансферазы. Другие пути биосинтез а аминокислот. Освобождение аминокислот при гидролизе белков. Протеолитические ферменты, общая характеристика и систематика. Роль протеолитических ферментов в обмене белковых веществ, реакции органического протеолиза и их участие в регуляции биологических процессов. Внутриклеточный распад белков.

Лисозомы. Использование протеолитических ферментов в промышленности и медицине. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глутамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл. Амины и алкалоиды, пути их образования и превращений.

Витамины.

Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как коферменты. Жирорастворимые витамины. Витамины Д и Е. Витамин B1.

Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и РР. Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин Вб и его каталитические функции. Пантотеиновая кислота. Биотин и его участие в биосинтезе биологических молекул. Витамин В6 и его нуклеотидная форма. Витамин С, ферментативное описание аскорбиновой кислоты. Витамины. Антивитамины.

Образование органического вещества у растений и микробов.

Фотосинтез как основной источник органических веществ и О2 на Земле.

Световые и темновые реакции. Цикл Кальвина. Строение хлоропластов.

Хлорофиллы, другие фотосинтетические пигменты. Фотосинтетическая цепь переноса электрона и сопряженное фосфорилирование. Фотолиз воды и выделение кислорода. Организация и функционирование реакционных центров. Фотосинтетическая ассимиляция углерода. Хемосинтез.

Углеводы и их ферментативные превращения.

Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе моносахариды (альдозы и кетозы) и их свойства. Конформации моносахаридов. Продукты окисления и восстановления моносахаридов.

Аминосахара. Гликозиды. Важнейшие дисахариды и трисахариды. Их моносахаридный состав и строение. Основные полисахариды высших растений: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества. Углеводы водорослей: агар, альгиновая кислота, каррагинан.

Полисахариды животного происхождения: гликоген, гепарин, хитин.

Бактериальные полисахариды: декстраны, ксантан, леван. Фосфорные эфиры сахаров и нуклеозитдифосфатсахара (НДФС) - важнейшие промежуточные соединения углеводного обмена. Фосфаты сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах взаимопревращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения сахаров и образование фосфорных эфиров. Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Амилазы. Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз. Другие гидролазы полисахаридов. НДФС и роль в биосинтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы.

Биосинтез крахмала, гликогена, целлюлозы и хитина. Функции углеводов в живом организме: энергетическая, опорная, маркировка клеточных поверхностей.

Брожение и дыхание. Энергетический обмен клетки.

Общая характеристика процессов диссимиляции. Аэробная и анаэробная диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов гликозида, брожения и дыхания. «Неполные» окисления (лимонная кислота, уксусная, молочнокислого брожения). Пентозофосфатный путь. Цикл трикарбоновых кислот, его регуляция. Глиоксилатный цикл. Биосинтез цианических кислот в растениях. Микробиологические процессы биосинтеза органических кислот.

Окислительное фосфорилирование. Системы транспорта электронов.

Дыхательная цепь. Переносчики электронов НАД, ФАД, ФМН, СоА, цитохромы. Сопряжение работы дыхательной цепи процессом. синтеза АТФ.

Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии, структура и функции отдельных компартментов. Биогенез митохондрий.

Хемиосматическая гипотеза Митчела. Альтернативные гипотезы сопряжения дыхания и фосфорилирования. Представления о биоэнергетике. Роль АТФ и других нуклеозидтрифосфатов. Энергетический потенциал клетки.

Макроэргические связи. Фосфагены. Регуляция энергетического обмена.

Мембранный потенциал и его связь с энергетическим обменом. Роль тиоэфиров. Молекулярные основы подвижности биологических систем.

Биосинтез белков.

Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Биосинтез нуклеиновых кислот. Ферменты биосинтеза ДНК и РНК. Транскрипция у про- и эукариот и созревание транскрипта. «Редактирование РНК» (Посттранскрипционная модификация РНК). Информационная РНК и ее функция. Синтез мРНК, процесс транскрипции. Сплайсинг. Информосомы. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка.

Рибосомы: структура, состав и функции. Трансляция и ее этапы: инициация, элонгация, терминация, пострансляция.

Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме.

Единство процессов обмена веществ. Связь процессов ассимиляции и диссимиляции. Взаимосвязь между обменом белков, углеводов, жиров и липидов. Принципы термодинамики (энергетика состояния системы).

3. Примерный перечень вопросов к экзамену Общая биология 1. Современные представления о сущности и происхождении жизни.

Уровни организации жизни.

2. Общие принципы регуляции жизненных функций животных и человека. Понятие гомеостаза. Принцип динамичности гомеостатических показателей. Гуморальная регуляция жизненных функций организмов. Понятие о гормонах и механизмы их действия.

3. Механизм регулирования деятельности организма посредством нервной системы. Автономная (вегетативная) и центральная нервная система. Принципы взаимодействия. Принцип отражательной деятельности нервной системы. Структура рефлекса. Классификация рефлексов по структуре, виду раздражителей, биологическому смыслу.

4. Наследственность и изменчивость как фундаментальные свойства организма на всех уровнях организации живого (молекулярном, клеточном, организменном и популяционном).

5. Природа генетического материала. Нуклеиновые кислоты (химический состав и строение). Модель структуры ДНК Уотсона-Крика.

Организация ДНК в хромосомах. Общие особенности репликации.

Тонкая структура гена. Мутагенез, мутагенные эффекты природных и антропогенных факторов.

6. Молекулярные механизмы регуляции развития. Механизмы контроля развития многоклеточного организма: регуляция дифференциальной активности генов во времени и пространстве. Региональное разделение раннего зародыша на клеточные домены, различающиеся набором зиготических транскрипционных факторов, предопределяющих включение различных генетических программ. Понятие морфогенов и градиентов их концентраций.

7. Предпосылки создания клеточной теории. Основные положения клеточной теории Т. Шванна и развитие ее в трудах Р. Вирхова.

Современная клеточная теория. Системность как методологический подход к изучению клетки. Свойства клетки как элементарной биологической системы. Сравнительная характеристика строения, метаболизма и воспроизведения про- и эукариотических клеток;

тканевых клеток и клеток-организмов.

8. Особенности энергетики живых систем. Классификация живых организмов по используемым внешним энергетическим ресурсам.

Энергетический обмен органотрофов. Конвертируемые формы энергии. Законы биоэнергетики В.П. Скулачева.

9. Единство процессов обмена веществ. Связь процессов ассимиляции и диссимиляции. Взаимосвязь между обменом белков, углеводов, жиров и липидов. Принципы термодинамики (энергетика состояния системы).

10.Геном человека. Принципы и методы генетического и физического картирования генома человека. Секвенирование генома человека.

Проект «Геном человека». Структурно-функциональные компоненты митохондриального генома человека. Митохондриальные гены и генетический код. Структурно-функциональные компоненты ядерного генома человека и строение ядерных генов. Геномная организация ядерных генов человека. Некодирующая и внегенная ДНК человека.

11.Основные принципы и задачи использования математических и статистических процедур в биологии. Параметрический и непараметрический анализ данных. Методы описательной статистики.

Сравнение групп. Анализ качественных признаков и зависимостей.

Использование многомерного анализа в биологических исследованиях.

12.Эволюционная идея в концепциях древности и Средневековья.

Достижения биологических наук в XVII-XIX вв. Учение Ж.Б. Ламарка.

Теория Ч. Дарвина. Современные взгляды на роль факторов эволюции.

Микроэволюция как результат взаимодействия факторов эволюции.

Элементарное эволюционное явление.

13.Развитие понятия вида в биологии. Определение, критерии и признаки вида. Реальность существования и генетическая модель вида.

Сущность, и значение процесса видообразования. Сравнительная характеристика различных способов видообразования.

14.Место человека в природе. Мировоззренческие позиции антропоцентризма и биоцентризма. Роль человека в эволюции Земли.

Роль биологических и социальных факторов в эволюции человечества.

Характеристика современного этапа эволюции человека.

15.Происхождение эукариотной клетки. Основные направления эволюции одноклеточных организмов. Теории происхождения многоклеточных организмов.

16.Основные направления эволюции беспозвоночных животных.

Вторичноротые, линяющие, лофофоровые, трохофорные.

17.Происхождение и особенности строения хордовых. Их место в системе и эволюции животного мира.

18.Биосфера – оболочка Земли. Границы биосферы. Неравномерность распределения живого вещества в биосфере. Вертикальная и горизонтальная структура биосферы. Вещество биосферы.

Биогеохимические функции живого вещества и деятельность живых организмов. Биогеохимические принципы В.И. Вернадского.

19.Концепция ноосферы. Биогеохимическая деятельность человека и ее геологическая роль в современную эпоху. Масштабы воздействия человека на биосферу. Становление переходной биосферноноосферной общности: нарушение газового и теплового баланса биосферы, эрозия земель, экологические загрязнения среды.

Рационально организованное общество в современных условиях.

Устойчивое развитие – путь в ноосферу.

20.Проблемы филогении, новые подходы к систематике живых организмов. Реконструкция филогении таксонов различного ранга.

Проблема сходства, отражающая общность происхождения. Новые методы систематики: кариосистематика, хемосистематика, геносистематика. Современные направления классификации: фенетика, кладизм, филистика. Проблемы филогении и мегасистематики грибов и растений.

Биохимия и молекулярная биология 21.Специфическая роль белков в явлениях жизни. Аминокислоты как мономеры белков. Физические и химические свойства аминокислот.

Теория строения белковой молекулы. Принципы и методы изучения структуры белков. Значение третичной структуры белковой молекулыАнтитела и интерфероны. Изоэлектрическая точка белков.

Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков.

Принципы выделения, очистки и количественного определения белков.

22.Роль нуклеиновых кислот в живом организме. Типы нуклеиновых кислот. Биосинтез мононуклеотидов. Полинуклеотиды. Принцип комплиментарности азотистых оснований. Структура, рибонуклеиновых кислот. Типы РНК – малая ядерная, рибосомная, матричная, транспортная. Особенности строения ДНК. Роль ДНК как носителя генетической информации в клетке. Саттелитные ДНК. ДНК вирусов и бактерий. Обратные транскриптазы. ДНК хлоропластов и митохондрий. Плазмиды. Организация генома у про- и эукариот.

Структурная организация ДНК в составе хромосом. Гистоны.

Репарация.

23.Понятие о ферментах. Рибозимы. Основные положения теории ферментативного катализа. Активный центр фермента и методы его изучения. Кинетика ферментативного катализа. Обратимость действия ферментов. Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее определения. Константа Михаэлиса, методы ее нахождения и физический смысл. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Простетические группы и коферменты. Химическая природа коферментов. Влияние физических и химических факторов на активность ферментов. Классификация ферментов и ее принципы.

Регуляция активности и синтеза ферментов.

24.Жирные кислоты. Биосинтез жирных кислот. Жиры и их свойства.

Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и характеристика. Биосинтез триглицеридов. Регуляция процесса распада и синтеза жирных кислот и липидов. Простагландины.

Эфирные масла и их превращения в растениях. Терпены и терпеноиды, классификация, стероиды как провитамин Д. Биологические мембраны, и молекулярная организация.

25.Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование.

Переаминирование. Аминотрансферазы. Другие пути биосинтез а аминокислот. Освобождение аминокислот при гидролизе белков.

Протеолитические ферменты, общая характеристика и систематика.

Роль протеолитических ферментов в обмене белковых веществ, реакции органического протеолиза и их участие в регуляции биологических процессов. Внутриклеточный распад белков. Лисозомы.

Использование протеолитических ферментов в промышленности и медицине. Биохимия диссимиляции аминокислот. Дезаминирование аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глутамина и мочевины в обмене азота. Орнитиновый цикл. Амины и алкалоиды, пути их образования и превращений.

26.Роль витаминов в питании животных и человека. Витамины как коферменты. Жирорастворимые витамины. Витамины Д и Е. Витамин B1. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и РР.

Участие витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин Вб и его каталитические функции.

Пантотеиновая кислота. Биотин и его участие в биосинтезе биологических молекул. Витамин В6 и его нуклеотидная форма.

Витамин С, ферментативное описание аскорбиновой кислоты.

Витамины. Антивитамины.

27.Фотосинтез как основной источник органических веществ и О2 на Земле. Световые и темновые реакции. Цикл Кальвина. Строение хлоропластов. Хлорофиллы, другие фотосинтетические пигменты.

Фотосинтетическая цепь переноса электрона и сопряженное фосфорилирование. Фотолиз воды и выделение кислорода.

Организация и функционирование реакционных центров.

Фотосинтетическая ассимиляция углерода. Хемосинтез.

28.Классификация углеводов. Наиболее широко распространенные в природе моносахариды (альдозы и кетозы) и их свойства.

Конформации моносахаридов. Продукты окисления и восстановления моносахаридов. Аминосахара. Гликозиды. Важнейшие дисахариды и трисахариды. Их моносахаридный состав и строение. Основные полисахариды высших растений: крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества. Углеводы водорослей: агар, альгиновая кислота, каррагинан. Полисахариды животного происхождения:

гликоген, гепарин, хитин. Бактериальные полисахариды: декстраны, ксантан, леван. Фосфорные эфиры сахаров и нуклеозитдифосфатсахара (НДФС) - важнейшие промежуточные соединения углеводного обмена.

Фосфаты сахаров и роль фосфорной кислоты в процессах взаимопревращения углеводов в организме. Ферменты, катализирующие взаимопревращения сахаров и образование фосфорных эфиров. Ферменты, гидролизующие олигосахариды.

Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Амилазы.

Распространение в природе и характеристика отдельных амилаз.

Другие гидролазы полисахаридов. НДФС и роль в биосинтезе олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Биосинтез крахмала, гликогена, целлюлозы и хитина. Функции углеводов в живом организме: энергетическая, опорная, маркировка клеточных поверхностей.

29.Общая характеристика процессов диссимиляции. Аэробная и анаэробная диссимиляция углеводов. Взаимосвязь процессов гликозида, брожения и дыхания. «Неполные» окисления (лимонная кислота, уксусная, молочнокислого брожения). Пентозофосфатный путь. Цикл трикарбоновых кислот, его регуляция. Глиоксилатный Микробиологические процессы биосинтеза органических кислот.

Окислительное фосфорилирование. Системы транспорта электронов.

Дыхательная цепь. Переносчики электронов НАД, ФАД, ФМН, СоА, цитохромы. Сопряжение работы дыхательной цепи процессом. синтеза АТФ. Локализация окислительных процессов в клетке. Митохондрии, структура и функции отдельных компартментов. Биогенез митохондрий. Хемиосматическая гипотеза Митчела. Альтернативные гипотезы сопряжения дыхания и фосфорилирования. Представления о биоэнергетике. Роль АТФ и других нуклеозидтрифосфатов.

Энергетический потенциал клетки. Макроэргические связи.

Фосфагены. Регуляция энергетического обмена. Мембранный потенциал и его связь с энергетическим обменом. Роль тиоэфиров.

Молекулярные основы подвижности биологических систем.

30.Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белков. Биосинтез нуклеиновых кислот. Ферменты биосинтеза ДНК и РНК. Транскрипция у про- и эукариот и созревание транскрипта. «Редактирование РНК»

(Посттранскрипционная модификация РНК). Информационная РНК и ее функция. Синтез мРНК, процесс транскрипции. Сплайсинг.

Информосомы. Активирование аминокислот. Транспортные РНК и их роль в процессе биосинтеза белка. Рибосомы: структура, состав и функции. Трансляция и ее этапы: инициация, элонгация, терминация, пострансляция.

1. Абдурахманов Г.М., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г., Огуреева Г.Н.

Биогеография. М.: Академия, 2007. 480 с.

2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М.: Мир, 1989. Т.1. 667 с. Т.2. 477 с.

3. Бохински Р. Современные воззрения в биохимии. М.: Мир, 1987.

4. Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнология на их основе. - М.:ФБК –Пресс,1999.

5. Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова Т.И., Шорина Н.И. Ботаника. Морфология и анатомия растений. М.:

Просвещение, 1988.

6. Водный обмен растений / Под ред. В.Н. Жолкевича, Н.А. Гусева и др.

– М.:Наука,1989.

7. Гарибова Л. В., Лекомцева С. Н. Основы микологии. М.: КМК, 2005.

8. Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изд-во МГУ, 1990. 191 с.

9. Гудвин Т., Мерсер Э. Введение в биохимию растений. - М.:Мир,1986.

10.Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Изд. центр "Академия", 2003.

11.Демьянова Е.И.. Ботаническое ресурсоведение: учебное пособие по спецкурсу. Пермск. гос. ун-т. Пермь, 2007. 172 с.

12.Джиллер П. Структура сообщества и экологическая ниша. М.: Мир, 1988. 184 с.

13.Догель В.А. Зоология беспозвоночных. М., 1981.

14.Дьяков Ю.Т. Введение в альгологию и микологию. М.: Изд-во МГУ, 2000.

15.Дьяков Ю.Т., Озерецковская О.Л., Джавахия В.Г., Багирова С.Ф.

Общая и молекулярная фитопатология. - М., 2001.

16.Еленевский А.Г. и др. Ботаника высших, или наземных, растений. – М.:

«Академия», 2000.

17.Ипатов В.С., Л.А. Кирикова, Мирин Д.М. Геоботаника: Учебник. СПб.:

СПбГУ, 2009. 117 с.

18.Курсанов А.Л. Транспорт ассимилятов в растении. – М.: Наука,1976.

19.Ленинджер А. Биохимия. Т. 1—3. М.: Мир, 1985.

20.Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. М., Эдиториал УРСС, 2000.

21.Мари Р., Д.Греннер, П. Мейес, В. Родуэлл. Биохимия человека. В 2-х т.

М: Мир, 1993.

22.Медведев С.С. Физиология растений. – С.-П.: Изд-во С.-Пб. ГУ, 2003.

23.Мокроносов А.Г., Гавриленко В.Ф. Фотосинтез. Физиологические и биохимические аспекты. - М.: Изд-во МГУ, 1992.

24.Мордкович В.Г. Основы биогеографии. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. 236 с.

25.Мусиенко Н.Н., Тернавский А.И. Корневое питания растений. -Киев:

Высшая школа, 1989.

26.Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных (В 2 томах). – М.:

Высшая школа, 1979.

27.Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 742 с.

28.Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т.1. 328 с. Т.2. 376 с.

29.Основы биохимии. А. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит, Р. Хилл, И. Леман Т.

1–3, М: Мир, 1981.

30.Основы химической регуляции роста и продуктивности растений / Под ред. Муромцева Г.С. и др. – М.: ВО Агропромиздат, 1987.

31.Пахомова Г.И., Безуглов В.К. Водный режим растений. – Казань: Издво Казан-го унив-та. 1980.

32.Полевой В.В. Физиология растений. – М.: «Высшая школа», 1989.

33.Полевой В.В. Фитогормоны. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982.

34.Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений.

- Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1991.

35.Ручин А.Б. Экология популяций и сообществ. М.: Академия, 2006.

36.Сабинин Д.А. Избранные труды по минеральному питанию растений. – М: Наука,1971.

37.Семихатова О.А., Чиркова Т.В. Физиология дыхания растений. - С.-П.:

Наука, 2002.

38.Страйлер А. Биохимия. Т. 1—3. М.: Мир, 1984.

39.Тарчевский И.А. Метаболизм растений при стрессе. – Казань: Изд-во «Фэн», 2001.

40.Цвелв Н.Н. Проблемы теоретической морфологии и эволюции высших растений. М.; СПб.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. 407 с.

41.Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988. 272 с.

42.Чиркова Т.В. Физиологические основы устойчивости растений. –С. – П.: Изд-во С.-Пб. ГУ, 2002.

43.Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных. М. «ВЛАДОС»., 1999.

44.Элиот В., Элиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М: МАИК Наука/интерпериодика, 2002.

1. 3аварзин Г.А. Водородные бактерии и карбоксидобактерии. М., 1978.

2. Krebs C. Ecology: The experimental analysis of distribution and abundance.

NY.: Harper and Row, 1985.

3. Авдонин П.В., Ткачук В.А. Рецепторы и внутриклеточный кальций.М.:Наука,1994.

4. Аверинцев С.В. Малый практикум по зоологии беспозвоночных. М., 1947.

5. Александров В.Г. Анатомия растений. М., Высшая школа. 1966.

6. Атлас по описательной морфологии высших растений. Изд-во АН СССР, М., 1956.

7. Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные: Новый обобщенный подход. М., 1992.

8. Биотехнология растений: культура клеток. Под ред. Бутенко Р.Г. – М.:

Агропромиздат, 1989.

9. Брода П. Плазмиды. М.: Мир, 1982.

10.Бурьянов Я.И. Успехи и перспективы генноинженерной биотехнологии растений// Физиология растений.1999.Т.46, №6.С.930-944.

11.Васильев А.Е. О примитивных чертах организации грибной клетки и происхождении эукариот // Бот. журн. 1985. № 9. С. 1145-1156.

12.Великанов Л.Л., Сидорова И.И., Успенская Г.Д. Полевая практика по экологии грибов и лишайников. М.: МГУ, 1980. 111с.

13.Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль. 1967. 376 с.

14.Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука. 1978. 330 с.

15.Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука. 1965. 175 с.

16.Воронков Н.А. Основы общей экологии. М.: Агар, 1997. 87 с.

17.Гарибова Л.В. Обзор и анализ современных систем грибов.

Петрозаводск. Карельский НЦ РАН. 1999. 28 с.

18.Гарибова Л.В. Современные представления о филогенезе и систематике низших грибов // Проблемы филогении низших растений.

М.: МГУ, 1974. С. 46-51.

19.Гарибова Л.В., Сидорова И.И. Энциклопедия природы России. Грибы.

М.: ABF, 1997. 350с.

20.Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М.: Мир, 2002.

21.Горбунова Н.П., Клюшникова Е.С., Комарницкий Н.А., Левкина Л.М., Сизова Т.П., Успенская Г.Д., Цешинская Н.И., Чиннов Е.А. Малый практикум по низшим растениям. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1976. 22.Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. М. 1982.

23.Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология (в 3 томах). – М.: Мир, 1996.

24.Громов Б.В. Строение бактерий. Л. 1985.

25.Гусев М.В., Гохлернер Г.Б. Свободный кислород и эволюция клетки.

М. 1980.

26.Дзержинский Ф.Я. Сравнительная анатомия позвоночных животных.

М.: МГУ, 1998.

27.Диксон М., Уэбб Э. Ферменты. Т. 1—3. М.: Мир, 1982.

28.Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высшая школа, 1998.

29.Дьяков Ю.Т., Озерецковская О.Л., Джавахия В.Г., Багирова С.Ф.

Общая и молекулярная фитопатология. М.: Общ-во фитопатологов, 2001. 301 с.

30.Жизнь животных. ТТ.1-6. - М.: Просвещение. - 1969.

31.Жизнь растений. В 6 томах. М., Просвещение, 1974-1980.

32. Жолкевич В.Н. Транспорт воды в растении и его эндогенная регуляция. Тимирязевские чтения.-М.: Наука. 2001.

33.Каратыгин И.В. 1993. Коэволюция грибов и растений. СПб.:

Гидрометеоиздат. 116 с.

34.Каратыгин И.В. 1998. Проблемы макросистематики грибов на современном этапе // Проблемы ботаники на рубеже XX XXI веков.

Тез. докл. II (X) съезда РБО. СПб. С. 10.

35.Каратыгин И.В. 1999. Проблемы макросистематики грибов // Микол. и фитопат. Т. 33. Вып. 3. С. 150-163.

36.Карташев Н.Н., Соколов В.Е., Шилов И.А. Практикум по зоологии позвоночных. - М., «Высш. школа», 1981.

37.Кашкаров Д.Н., Станчинский В.В. Курс зоологии позвоночных животных. М.-Л. 1935.

38.Кефели В.И. Природные и синтетические регуляторы онтогенеза растений.- Итоги науки и техники. Серия физиологии растений.

Т.7.М.:ВИНИТИ,1990.

39.Колыхая Я., Ремк К.-Г. Наглядная биохимия. Пер. с англ. М.: Мир, 2000.

40.Кондратьева Е.Н. Хемолитотрофы и метилотрофы. М. 1983.

41.Красная книга Пензенской области. Т.1. Растения и грибы. Пенза, 2002.

42.Красная книга РСФСР. Растения. М.: Росагропромиздат, 1988. 590 с.

43.Красная книга СССР. Т. 2. Растения. М.: Лесная промышленность, 1984. 479 с.

44.Кретович В.Л. Биохимия растений. М.: Высш. школа, 1980.

45.Кретович В.Л. Введение в энзимологию. 2-е изд. М.: Наука, 1974.

46.Кретович В.Л. Очерки по истории биохимии в СССР. М.: Наука, 1984.

47.Криволуцкий Д.А., Покаржевский А.Д. Введение в биогеоценологию.

М.: Изд-во МГУ. 1990. 105 с.

48.Кузнецов Е.А. Грибные и грибоподобные организмы морских, солоноватых и пресных водоемов. Учебное пособие. М. –Л., 2003. 20 с.

49.Курс зоологии / под ред. Матвеева Б.С. – М.: Высшая школа, 1966.

50. Курсанов А.Л. Физиология растений в системе биологических наук.//Физиология растений.1997.Т.44, № 6.С.806-808.

51.Курсанов Л.И. Микология. М., 1940. 480 с.

52.Маргалеф Р. Облик биосферы. М.: Наука. 1992. 214 с.

53.Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. М.: Мир, 1983. 351 с.

54.Никольский Г.В. Экология рыб. – М.: Высшая школа, 1997.

55.Определитель бактерий Берджи. В 2-х т.: Пер. с англ. / Под ред. Дж.

Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уильямса. М.: Мир, 1997.

56. Пахомова В.М. Неспецифический адаптационный синдром биосистем и общие закономерности реактивности клеток.- Казань, 2000.

57.Первухина Н. В. Проблемы морфологии и биологии цветка. Л.:

«Наука», 1970. 169 с.

58.Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 1981. 400 с.

59.Практикум по микробиологии. Под ред. Нетрусова А.И. М.: Академия, 60.Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника (в 2 томах). М.:

61.Ризниченко Г.Ю. Лекции по математическим моделям в биологии.

Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. 232 с.

62.Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: Самарский научный центр РАН, 1999. 396с.

63.Ромер А., Парсонс Т. Анатомия позвоночных (Т.1,2). – М.: Мир, 1992.

64. Саламатова Т.С. Физиология растительной клетки. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та,1983.

65.Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран.- М.:Наука,1989.

66.Смит Дж. М. Модели в экологии. М.: Мир, 1976. 184 с.

67.Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж., Мир микробов. М., 1979. Т. 1Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. - М.: «Наука», 69.Тахтаджян А.Л. Высшие растения. Т.1. М., Л., 1956.

70.Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980. 328 с.

71.Уотсон Дж., Туз Дж., Куру Д. Рекомбинантные ДНК. М.: Мир, 1986.

72.Федоров А.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений (в 5 томах). М., 1956-1986.

73.Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: Изд-во МГУ, 1980. 464 с.

74.Фитоалексины/ Под ред. Дж. А. Бейли и Дж. В. Мансфилда. – Киев:

«Наукова Думка», 1985.

75.Хаусман К. Протозоология. М., 76.Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 1997. 512 с.

Председатель экзаменационной комиссии