06.06.01 - Биологические науки

I. ВВЕДЕНИЕ. Программа составлена на основании паспортов научных
специальностей 03.01.02 - Биофизика, 03.01.04 - Биохимия, 03.01.05 - Физиология и
биохимия растений, 03.01.06 - Биотехнология (в том числе бионанотехнологии), 03.02.01
- Ботаника, 03.02.03 - Микробиология, 03.02.04 - Зоология, 03.02.07 - Генетика, 03.03.01 Физиология, 03.03.04 - Клеточная биология, цитология, гистология.
II. СОДЕРЖАНИЕ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В АСПИРАНТУРУ ПО
НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 06.06.01 - БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
1. БИОФИЗИКА
Теоретическая биофизика
Предмет и задачи биофизики. Биологические и физические процессы и закономерности в
живых системах. Методологические вопросы биофизики. История развития отечественной
биофизики. Задачи биофизики в практике народного хозяйства.
Кинетика биологических процессов.
Особенности кинетики биологических процессов. Описание динамики биологических
процессов на языке химической кинетики. Математические модели. Задачи математического
моделирования в биологии. Общие принципы построения математических моделей
биологических систем. Понятие адекватности модели реальному объекту.
Динамические модели биологических процессов. Линейные и нелинейные процессы.
Колебательные процессы в биологии. Автоколебательные режимы. Предельные циклы и их
устойчивость.
Кинетика ферментативных процессов. Особенности механизмов ферментативных
реакций. Понятие о физике ферментативного катализа. Кинетика простейших
ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние температуры на скорость
реакций в биологических системах. Взаимосвязь кинетических и термодинамических
параметров. Роль конформационных свойств биополимеров.
Термодинамика биологических процессов.
Классификация термодинамических систем. Первый и второй законы термодинамики в
биологии. Расчеты энергетических эффектов реакций в биологических системах.
Изменение энтропии в открытых системах. Постулат Пригожина. Термодинамические
условия осуществления стационарного состояния. Общие критерии устойчивости
стационарных состояний и перехода к ним вблизи и вдали от равновесия.
Термодинамические характеристики молекулярно-энергетических процессов в
биосистемах. Термодинамическое описание механической деформации тканей.
Связь энтропии и информации в биологических системах.
Молекулярная биофизика
Пространственная организация биополимеров.
Макромолекула как основа организации биоструктур. Пространственная структура
макромолекул белков и нуклеиновых кислот. Типы объемных взаимодействий в белковых
макромолекулах.
Водородные
связи;
силы
Ван-дер-Ваальса;
электростатические
взаимодействия; поворотная изомерия и энергия внутреннего вращения. Расчет общей
конформации энергии биополимеров. Статистический характер конформации биополимеров.
Количественная структурная теория белка.
Условия стабильности конфигурации макромолекул. Фазовые переходы. Переходы
глобула-клубок.
Кооперативные
свойства макромолекул.
Факторы
стабилизации
макромолекул,
надмолекулярных структур и биомембран. Ионизация молекул.
Поверхностный заряд молекул, клеток и тканей. Метод электрофоретического разделения
молекул и клеток и его применение в клиническом лабораторном анализе.
Взаимодействие макромолекул с растворителем. Состояние воды и гидрофобные
взаимодействия в биоструктурах.
Межмолекулярные взаимодействия. Примеры нековалентного взаимодействия между
молекулами; белки, связывающие ионы металлов. Гемоглобин как переносчик кислорода.
Альбумин крови как переносчик жирных кислот и токсических метаболитов. Комплексы
антиген-антитело.
Адсорбция. Физические основы хроматографии сродства. Эфферентная медицина:
методы удаления токсических молекул из организма посредством гемосорбции,
плазмосорбции, энтеросорбции.
Динамические свойства глобулярных белков.
Структурные и энергетические факторы, определяющие динамическую подвижность
белков. Динамическая структура олигопептидов и глобулярных белков; конформационная
подвижность. Методы изучения конформационной подвижности: изотопный обмен,
люминесцентные методы, ЭПР, гамма- резонансная спектроскопия, ЯМР высокого
разрешения, импульсные методы ЯМР, методы молекулярной динамики. Карты уровней
свободной энергии пептидов.
Типы движения в белках. Связь характеристик конформационной подвижности белков с
их функциональными свойствами. Динамика электронно-конформационных переходов. Роль
воды в динамике белков. Роль конформационной подвижности в формировании ферментов и
транспортных белков. Механизмы репарации структуры денатурированных белков в клетке.
Липидные надмолекулярные системы.
Физико-химические свойства липидов, участвующих в формировании липопротеинов и
биомембран. Свойства фосфолипидных монослоев; влияние на эти свойства жирнокислотного
состава фосфолипидов, холестерина, температуры и ионной силы среды. Модельные
бислойные липидные мембраны: липосомы и плоские бимолекулярные липидные мембраны.
Методы изучения физических свойств и состояния липидов в бислое: рассеяние
рентгеновских лучей, ЯМР, методы спиновых и флуоресцентных зондов, дифференциальная
сканирующая микрокалориметрия, лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния.
Фазовые переходы в фосфолипидном бислое. Зависимость температуры фазового
перехода от химической структуры цепей жирных кислот и характеристических групп
фосфолипидов, от содержания холестерина. Разделение фаз. Латеральная и трансмембраная
диффузия молекул в липидных бислоях.
Комплексы белков с липидами. Липопротеины. Виды липопротеинов крови; физическая
структура частицы; молекулы, образующие гидрофобное ядро и полярную оболочку. Роль
липопротеинов в переносе липидов, развитии атеросклероза и сердечно-сосудистых
заболеваний.
Биологические мембраны. Современные представления о структуре мембран. Липидный
бислой, интегральные и периферические белки. Участие цитоскелета в формировании
пространственной структуры мембран. Вращательная и трасляционная подвижность
фосфолипидов, флип-флоп переходы в биомембранах. Подвижность мембранных белков.
Особенности строения различных биомембран, связь их структурной организации с
выполняемой функцией.
Биофизика клеточных процессов. Биофизика мембранных процессов.
Структура и функционирование биологических мембран.
Общая структурная организация клетки. Сократительные системы клетки. Основные
физические характеристики клетки и методы их изучения:
размер (микроскопия,
седиментация); форма (микроскопия); объем (проточная коултеровская кондуктометрия);
заряд поверхности клетки (электрофорез, заряженные зонды). Состояние внутриклеточной
свободной и структурированной воды. Радиоспектроскопия в исследованиях свойств клеток и
тканей. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР): физический принцип; биологически
важные молекулы, дающие сигнал ЭПР; примеры спектров ЭПР; спиновые метки, зонды и
ловушки. Возможности применения ЭПР в медицине. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР):
физический принцип; атомные ядра, дающие сигнал ЯМР; химический сдвиг, время спинспиновой и спин-решеточной релаксации. Применение ЯМР в диагностике. Состояние воды в
различных органах и тканях, его влияние на сигналы ЯМР, принципы диагностики методом
ЯМР-томографии.
Происхождение электрокинетического потенциала мембранных систем. Явление
поляризации в мембранах. Дисперсия электропроводности, емкости, диэлектрической
проницаемости. Зависимость диэлектрических потерь от частоты. Особенности структуры
живых клеток и тканей, лежащие в основе их электрических свойств.
Биофизика процессов транспорта веществ через биомембраны и биоэлектрогенез.
Пассивный и активный транспорт веществ через биомембраны. Транспорт
неэлектролитов. Проницаемость мембран для воды. Простая диффузия. Ограниченная
диффузия. Связь проницаемости мембран с растворимостью проникающих веществ в
липидах. Облегченная диффузия. Транспорт сахаров и аминокислот через мембраны с
участием переносчиков. Пиноцитоз.
Транспорт электролитов. Электрохимический потенциал. Ионное равновесие на границе
мембрана-раствор. Равновесие Доннана. Пассивный транспорт; движущие силы переноса
ионов. Электродиффузионное уравнение Нернста-Планка. Уравнения постоянного поля для
потенциала и ионного тока. Проницаемость и проводимость. Соотношение односторонних
потоков (соотношение Уссинга).
Потенциал покоя, его происхождение. Активный транспорт. Электрогенный транспорт
ионов. Участие АТФаз в активном транспорте ионов через биологические мембраны. Ионные
каналы; теория однорядного транспорта. Ионофоры: переносчики и каналообразующие
агенты. Ионная селективность мембран.
Импульсная электрическая активность клеток. Потенциал действия. Роль ионов натрия и
калия в генерации потенциала действия в нервных и мышечных волокнах; роль ионов кальция
и хлора в генерации потенциала действия у других объектов. Кинетика изменений потоков
ионов при возбуждении. Механизмы активации и инактивации каналов. Описание ионных
токов в модели Ходжкина-Хаксли. Воротные токи. Флуктуации напряжения и проводимости в
модельных и биологических мембранах.
Формирование клеточных и тканевых источников электричества в организме при генезе
потенциалов органов. Основные характеристики клеточных источников электричества.
Распространение возбуждения. Кабельные свойства нервных волокон. Проведение
импульса по немиелиновым и миелиновым волокнам. Математические модели процесса
распространения нервного импульса. Физико-химические процессы в нервных волокнах при
проведении рядов импульсов (ритмическое возбуждение). Энергообеспечение процессов
распространения возбуждения.
Основные понятия теории возбудимых сред.
Молекулярные механизмы процессов энергетического сопряжения.
Связь транспорта ионов и процесса переноса электрона в хлоропластах и митохондриях.
Локализация
электронтранспортных
цепей
в
мембране;
структурные
аспекты
функционирования связанных с мембраной переносчиков; асимметрия мембраны.
Основные положения теории Митчелла; электрохимический градиент протонов;
энергизированное состояние мембран. Сопрягающие комплексы, их локализация в мембране;
функции отдельных субъединиц; конформационные перестройки в процессе образования
макроэрга.
Биофизика сократительных систем.
Основные типы сократительных и подвижных систем. Молекулярные механизмы
подвижности белковых компонентов сократительного аппарата мышц. Принципы
преобразования энергии в механохимических системах. Термодинамические, энергетические
и мощностные характеристики сократительных систем.
Функционирование поперечных мостиков в мышечном волокне. Теории Хаксли,
Дещеревского, Хилла. Молекулярные механизмы немышечной подвижности.
Биофизика рецепции.
Гормональная рецепция.
Общие закономерности взаимодействия лигандов в
рецепторами; равновесное связывание гормонов. Роль структуры плазматической мембраны в
процессе передачи гормонального сигнала. Рецептор-опосредованный внутриклеточный
транспорт. Методы исследования гормональных рецепторов.
Сенсорная рецепция. Проблема сопряжения между первичным взаимодействием
внешнего стимула с рецепторным субстратом и генерацией рецепторного (генераторного)
потенциала. Общие представления о структуре и функции рецепторных клеток. Место
рецепторных процессов в работе сенсорных систем.
Фоторецепция. Спектры действия дневного и сумеречного зрения. Типы зрительных
клеток, спектры поглощения их пигментов. Поглощение света, механизм и кинетические
характеристики фотоизомеризации родопсина и последующих изменений ионной
проницаемости. Чувствительность фоторецепторной клетки к свету. Принципы
преобразования светового сигнала в электрический.
Природа прозрачности роговицы и хрусталика. Рассеяние света в хрусталике при
катаракте. Циркуляция водянистой влаги и биофизические аспекты роста внутриглазного
давления (глаукома).
Биофизика слуха. Физическая природа звука. Частотная зависимость чувствительности
уха. Механические свойства барабанной перепонки и базилярной мембраны улитки. Методы
исследования колебаний базилярной мембраны. Рецепция колебаний базилярной мембраны
волосковыми клетками. Механизм распознования чистых тонов. Клиническая аудиометрия.
Механорецепция. Рецепторные окончания кожи, проприорецепторы. Современные
представления о механизмах механорецепции; генераторный потенциал. Электрорецепция.
Хеморецепция. Обоняние. Восприятие запахов: пороги, классификация запахов.
Вкус. Вкусовые качества. Строение вкусовых клеток. проблема вкусовых рецепторных
белков.
Биофизика фотобиологических процессов.
Первичное взаимодействие света с биологически важными соединениями.
Электронная структура наиболее важных простых биологических молекул.
Рассеяние света биологическими объектами, связь с размерами частиц и длиной волны
света. Турбидиметрия и нефелометрия; допплеровская нефелометрия; применение в
лабораторном анализе.
Поглощение света и абсорбционная спектрофотометрия. Основные количественные
показатели, характеризующие поглощение. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектры
поглощения и химическая структура биологически-важных соединений. Качественный и
количественный
спектрофотометрический
анализ.
Дифференциальная
(разностная)
спектрофотометрия. Искажения спектров в биологических объектах. Влияние рассеяния света
образцом. Эффект «сита». Оптические системы оптоволоконных эндоскопов.
Нелинейные эффекты при поглощении больших потоков света: обесцвечивание образца,
сложение энергий двух квантов (двухфотонное возбуждение). Спектры поглощения
важнейших биологических молекул. Взаимодействие молекул с поляризованным светом.
Зависимость поглощения света биомолекулами от их ориентации. Дисперсия оптического
вращения и круговой дихроизм биологических молекул.
Процессы, происходящие в возбужденной молекуле после поглощения света.
Излучательные и безызлучательные переходы в основное состояние. Переходы в триплетное
состояние.
Излучение
света
возбужденными
молекулами:
фотолюминесценция,
хемилюминесценция и фосфоресценция. Примеры биологически важных флуоресцирующих
молекул. Законы люминесценции и их физический смысл (закон Стокса, правило Каши,
правило Левшина, закон Вавилова). Связь интенсивности люминесценции с концентрацией
вещества. Люминесцентный анализ. Приборы для регистрации люминесценции. Применение
флуоресценции в лабораторной диагностике.
Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения между молекулами:
механизм и возможности применения. Флуоресцентные метки и зонды. Возможности их
применение при изучении белков, нуклеиновых кислот и мембранных структур клетки.
Хемилюминесценция.
Количественные характеристики хемилюминесценции. Генерация хемилюминесценции
свободными радикалами. Хемилюминесценция при перекисном окислении липидов, роль
пероксильных свободных радикалов. Хемилюминесценция при активации фагоцитов:
реакции, приводящие к генерации активных форм кислорода и свободных радикалов, спектр
свечения. Использование хемилюминесцентных методов в биологии и медицине.
Механизмы трансформации энергии в первичных фотобиологических процессах.
Основные фотобиологические процессы. Основные стадии фотобиологического
процесса. Кинетика фотобиологических процессов. Спектры действия фотобиологических
процессов. Изменение свойств молекул в электронно-возбужденном состоянии.
Методы изучения первичных фотопродуктов. Фотохимические реакции молекул при их
возбуждении ультрафиолетовым светом. Основные фотопревращения ароматических групп в
белках и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислотах. Индукция ультрафиолетовым
излучением реакций перекисного окисления ненасыщенных липидов. Различные диапазоны
биологически активного ультрафиолетового излучения.
ДНК как основная внутриклеточная мишень при летальном и мутагенном действии
ультрафиолетового света. Фотосенсибилизированные реакции при повреждении ДНК.
Эффекты фоторепарации и фотозащиты. Ферментативный характер и молекулярный
Биофизика фотосинтеза.
Структурная организация и функционирование фотосинтетических мембран.
Фотосинтетическая единица. Два типа пигментных систем и две световые реакции.
Организация и функционирование фотореакционных центров.
Фоторегуляторные и фотодеструктивные процессы.
Фитохром - универсальная фоторецепторная система регуляции метаболизма растений.
Механизм обратимой фотоконверсии двух форм фитохрома. Понятие о фотохромных
молекулах и фотохромном механизме фотоактивации ферментов.
Использование фотохимических процессов в лечебных целях. Фотодинамическая
терапия дерматозов. Роль синглетного кислорода. Механизм фотодинамического уничтожения
опухолевых клеток с помощью порфиринов и других сенсибилизаторов.
Характеристики солнечного ультрафиолетового излучения за пределами атмосферы и на
поверхности Земли. Спектр пропускания солнечного излучения кислородом и озоном
атмосферы Земли. Изменение ультрафиолетового излучения в результате истощения
озонового слоя Земли. Антирахитический эффект при облучении кожи ультрафиолетовым
излучением, роль витамина D3. Вредные последствия избыточного освещения (нарушения
зрения, канцерогенез и др.).
Применение лазеров в медицине. Лазерная хирургия, лазерная терапия,
фотодинамическая
терапия.
Основные
механизмы
терапевтического
действия
низкоинтенсивного лазерного излучения: фотосенсибилизированная активация клеток,
фотореактивация ферментов, фотодиссоциация комплексов моноксида азота. Лазеры как
инструмент медико-биологических исследований.
Радиационная биофизика.
Электромагнитные излучения и поля в природе, технике и жизни человека.
Общая физическая характеристика ионизирующих и неионизирующих излучений.
Излучения как инструмент исследований структуры и свойств молекул. Использование
различных видов излучений в медицине. Естественный радиационный фон и уровень радона в
среде. Проблема озоновой дыры. Электромагнитные излучения и электромагнитные поля
космических и земных источников. Циклы Солнечной активности, их влияние на Землю. Свет
и биоритмы. Биологические часы.
Специфика первичных (физических) механизмов действия различных видов излучений
на молекулы. Поглощение и размен энергии.
Биологическое действие ионизирующих излучений.
Первичные и начальные биологические процессы поглощения энергии ионизирующих
излучений. Понятия «малые» и «большие» дозы радиации.
Инактивация молекул в результате прямого и непрямого действия ионизирующих
излучений. Радиационная биофизика клетки.
Биофизика органов и их систем.
Механические свойства тканей и органов.
Механические свойства костей и мягких тканей. Упругие и пластические деформации
тканей и органов; силы, противодействующие деформации. Эффективный модуль упругости.
Релаксация напряжения и ползучесть при деформации тканей; гистерезис механических
характеристик тканей.
Движение биологических жидкостей. Относительный сдвиг слоев; пристеночные
эффекты; ньютоновские жидкости; возникновение турбулентности. Неньютоновские
вязкостные свойства крови, уравнение Кессона. Агрегация (межклеточные взаимодействия)
эритроцитов и ее влияние на течение крови при невысоких скоростях сдвига. Вискозиметрия,
оптические и электрические методы исследования текучести крови, межклеточных
взаимодействий и агрегатного состояния крови. Лечебное действие гемодилюции.
Биофизические основы сокращения скелетных мышц.
Зависимость общей мощности, скорости изотонического сокращения и механической
работы мышцы от нагрузки. Теплопродукция при укорочении исчерченных мышц. Приборы
для контроля физической выносливости. Молекулярная организация сократительного
аппарата мышечного волокна. Скольжение тонких и толстых нитей относительно друг друга
как механизм сокращения мышечного волокна. Общие закономерности работы поперечных
мостиков саркомера.
Движение крови по сосудам (гемодинамика).
Фонокардиография. Физические принципы ультразвуковой диагностики. Эффект
Допплера и наблюдение за движением сердца и крови. Ульразвуковая терапия, неинвазивное
разрушение камней ультразвуковыми литотрипторами.
Линейная и объемная скорость кровотока. Линейная скорость течения крови в
различных участках кровеносного сосуда. Систолический и минутный объем крови как
показатели производительности работы сердца. Смещение тела при выбросе крови из сердца,
баллистокардиограмма. Пульсовая волна.
Размеры сосудов и связь размеров с сопротивлением движению крови. Особенности
движения крови в капиллярах, деформация эритроцитов. Общее сопротивление системы
сосудов, соединенных последовательно или параллельно, формула гемодинамического
периферического сопротивления. Роль изменения производительности сердца и
гемодинамического периферического сопротивления в развитии различных видов
гипертензии. Особенности гемодинамики при сердечной недостаточности.
Перенос веществ в тканях и органах.
Перенос сахаров и аминокислот в тонкой кишке в комплексе с переносчиком: кинетика
процесса и сопряжение с активным транспортом ионов натрия. Генерация
трансэпителиальной разности потенциалов при активном транспорте ионов натрия.
Трансэпителиальный перенос воды в кишечнике и нефронах. Механизм осмотического
концентрирования мочи в нефронах. Клеточный механизм действия нефротропных
диуретических веществ.
Перенос и распределение лекарственных веществ в организме, принципы его
математического описания. Модели распространения по телу и выведения лекарственных
веществ и других метаболитов.
Физико-химические основы патологических процессов в клетке.
Основные типы изменений в клетках при повреждении.
Нарушение функций клеточных структур: увеличение проницаемости клеточных
мембран, нарушение структуры и функций митохондрий, ацидоз, изменение активности
ферментов и рецепторов, повреждение генетического аппарата клетки.
Роль повреждения липидного слоя в нарушении функций биологических мембран.
Нарушение функций митохондрий при гипоксии. Снижение потребления кислорода,
набухание, кальция в митохондриях. Биофизические механизмы влияния фармакологических
препаратов на активность фосфолипаз. Действие фосфолипаз на мембраны.
Осмотическое нарушение структуры и функции клеток. Действие фармакологических
препаратов (диуретики, сердечные гликозиды, антибиотики) на осмотическое равновесие.
Нарушение клеточной поверхности и межклеточных взаимодействий.
Модификация межмембранных и межклеточных взаимодействий при изменении физико­
химических параметров поверхности клеток. Контактное торможение деления клеток, его
физико-химические механизмы. Изменение функций рецепторов на поверхности клеток.
Действие свободных радикалов.
Свободные радикалы, образующиеся в организме человека. Супероксидный и
гидроксильный радикалы, методы их обнаружения. Синглетный кислород и его действие на
клеточные структуры. Оксид азота. Радикалы, образующиеся при действии излучения.
Радикалы, образующиеся при окислении чужеродных соединений. Радикалы липидов.
Методы изучения свободных радикалов и реакций, в которых они участвуют.
Свободнорадикальное (пероксидное) окисление липидов как фундаментальный
механизм мембранной патологии. Общая схема реакций цепного окисления органических
соединений. Математическое моделирование кинетики перекисного окисления; триггерная
роль ионов двухвалентного железа. Определение констант скоростей реакций перекисного
окисления липидов.
Условия возникновения и активации перекисного окисления в клетке. Генерация
свободных радикалов в цепях переноса электрона. Роль ионов железа.
Механизмы
дезактивации инициаторов пероксидного окисления липидов.
Клеточные системы антирадикальной защиты. Антиоксиданты водной фазы. Защитные
ферменты:
супероксиддисмутазы,
каталазы,
фосфолипазы,
глутатионпероксидазы.
Антиоксиданты, тормозящие развитие цепных реакций в липидной фазе. Биофизические
методы изучения активности антиоксидантов. Применение антиоксидантов в терапии и в
качестве пищевых добавок.
Физико-химические механизмы действия свободных радикалов и пероксидного
окисления липидов на клеточные структуры. Роль холестерина клеточных мембран и
пероксидного окисления липопротеинов плазмы крови в развитии атеросклероза.
Оксидативный стресс и болезни человека. Основные типы патологических процессов,
связанные с пероксидным окислением липидов.
Изменение физических свойств мембран и липопротеинов крови при перекисном
окислении липидов.
Электрический пробой биомембран.
Электрический пробой как механизм нарушения барьерной функции мембран в
патологии. Методы его изучения электрического пробоя мембран. Теории электрического
пробоя мембран.
2. БИОХИМИЯ.
Структура и физико-химические свойства низкомолекулярных соединений,
входящих в состав биологических объектов.
Природные аминокислоты. Различные способы классификации аминокислот. Общие и
специфические реакции функциональных групп аминокислот. Ионизация аминокислот.
Методы разделения аминокислот и пептидов. Природные олигопептиды. Глютатион и его
значение в обмене веществ.
Аминокислоты как составные части белков. Физические и химические свойства
протеиногенных аминокислот. Селеноцистеин. Непротеиногенные кислоты. Незаменимые
аминокислоты. Полипептиды.
Природные углеводы и их производные. Классификация углеводов. Стереохимия
углеводов. Наиболее широко распространенные в природе гексозы и пентозы и их свойства.
Конформация моносахаридов. Взаимопревращения моносахаридов. Гликозиды, амино-,
фосфо- и сульфосахариды. Дезоксисахара. Методы разделения и идентификация углеводов.
Липофильные соединения и классификация липидов. Жирные кислоты. Изомерия и
структура ненасыщенных жирных кислот. Полиненасыщенные жирные кислоты. Нейтральные
жиры и их свойства. Фосфолипиды. Гликолипиды и сульфолипиды. Стерины, холестерин,
желчные кислоты. Диольные липиды. Полярность молекулы фосфатидов. Участие
фосфатидов и других липидов в построении биологических мембран. Воска и стероиды.
Изопреноиды. Терпеноиды и каротиноиды.
Пуриновые и пиримидиновые основания. Нуклеозиды и нуклеотиды. Циклические
нуклеотиды. Минорные пуриновые и пиримидиновые основания. Комплексообразующие
свойства нуклеотидов.
Витамины, коферменты и другие биологически активные соединения. Роль витаминов в
питании животных и человека. Витамины как компоненты ферментов. Жирорастворимые
витамины. Витамин А. Каротиноиды и их значение как провитаминов А. Витамин Д и его
образование. Витамин Е. Витамин К. Нафтохиноны и убихинон. Водорастворимые витамины.
Витамин Bi. Каталитические функции тиаминпирофосфата. Витамины В2 и PP. Участие
витаминов В2 и РР в построении коферментов аэробных и анаэробных дегидрогеназ. Витамин
В6 и его каталитические функции. Пантотеновая кислота. Липоевая кислота. Витамин
В 12. Фолиевая кислота и дигидроптеридин. Другие витамины и витаминоподобные вещества
комплекса В. Витамин С. Ферментативное окисление аскорбиновой кислоты. Биофлавоноиды,
рутин. Витамины - антиоксиданты. Витамины - прокоферменты. Витамины - прогормоны.
Прочие известные в настоящее время витамины. Антивитамины. Динуклеотидные
коферменты.
Нуклеотиды
как коферменты.
Простагландины
как производные
полиненасыщенных жирных кислот. Биогенные амины. Ацетилхолин. Железопорфирины.
Хлорофилл и другие растительные пигменты.
Минеральный
состав
клеток.
Микроэлементы.
Методы
аналитической
бионеорганической химии.
Структура и свойства биополимеров.
Специфическая роль белковых веществ в явлениях жизни. Принципы выделения,
очистки и количественного определения белков. Пептидная связь, ее свойства и влияние на
конформацию полипептидов. Теория строения белковой молекулы. Ковалентные и
нековалентные связи в белках. Работы А.Я. Данилевского, Э. Фишера, Ф. Сенгера, Л.
Полинга. Уровни структурной организации белков. Первичная, вторичная, третичная и
четвертичная структура белков. Метода определения первичной структуры белка.
Упорядоченные и неупорядоченные вторичные структуры. Супервторичные структуры.
Примеры. Принципы и методы изучения структуры белков. Соотношение между первичной
структурой и структурами более высокого порядка в белковой молекуле. Значение третичной
структуры белковой молекулы для проявления ее биологической активности. Амфипатия
полипептидных цепей. Динамичность структуры белка. Величина и форма белковых молекул.
Глобулярные и фибриллярные белки. Структура фибриллярных белков. Изоэлектрическая
точка белков. Физические и химические свойства белков. Методы изучения белков.
Конформационная динамика белковой молекулы. Денатурация белков и полипептидов.
Фолдинг и рефолдинг. Шапероны. Прионы. Комплексы белков с низкомолекулярными
соединениями, белок-лигандные взаимоотношения. Сольватация белков. Кристаллические
белки. Методы определения пространственного расположения полипептидных цепей.
Олигомерные комплексы белков. Классификация белков. Простые и сложные белки.
Альбумины, глобулины, гистоны, протамины, проламины, глютелины. Фосфопротеины,
липопротеины,
гликопротеины,
нуклеопротеины,
хромопротеины
(гемопротеины),
металлопротеины. Гомологичные белки и гомологичные последовательности аминокислот в
полипептидах. Предсказание пространственной организации белка на основании первичной
структуры. Семейства и суперсемейства белков. Протеомика. Специфические методы очистки
белков (хроматография, электрофорез белков, иммунопреципитация, выявление и
картирование эпитопов с помощью моноклональных антител, ультрафильтрация,
избирательное осаждение, обратимая денатурация). Реакционная способность боковых цепей
аминокислотных остатков в молекулах нативных и денатурированных белков.
Взаимодействие белков и малых лигандов. Структура миоглобина, гемоглобина и связывание
ими кислорода.
Олиго- и полисахариды. Дисахариды и трисахариды. Крахмал и гликоген, клетчатка и
гемицеллюлозы, их структура и свойства. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны.
Протеогликаны. Методы изучения первичной, вторичной и более высоких уровней
структурной организации полисахаридов, гликопротеинов и протеогликанов.
Полиморфизм амфифильных соединений в водных растворах (мицеллы, эмульсии,
ламеллы, бислойные структуры). Модели строения биологических мембран. Липосомы;
методы их получения и изучения. Фазовые переходы в агрегатах амфифильных соединений.
Проницаемость биологических мембран. Электрохимия осмотических явлений. Методы
изучения биологических мембран (репортерные метки, микрокалориметрия, флуоресцентное
зондирование, светорассеяние).
Типы нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в живом организме.
Полинуклеотиды. Структура ДНК. Принцип комплементарности азотистых оснований.
Минорные основания. А-, В-, С-, Т- и Z- формы ДНК. Суперспирализация ДНК. Структура и
функционирование хроматина. ДНК хлоропластов и митохондрий. ДНК вирусов и бактерий.
Плазмиды. Особенности строения дезоксирибонуклеиновой кислоты. Роль ДНК как носителя
наследственной информации в клетке. Структура рибонуклеиновых кислот. Типы РНК:
ядерная, рибосомная, транспортная, м- РНК. Взаимодействие белков и нуклеиновых кислот.
Методы изучения структуры нуклеиновых кислот. Клонирование ДНК. Банки данных генов.
Генная инженерия. Генотерапия. Понятие о геномике.
Обмен веществ и энергии в живых системах.
Круговорот веществ в биосфере. Биологические объекты как стационарные системы.
Сопряжение биохимических реакций. Метаболические цепи, сети и циклы. Обратимость
биохимических процессов. Катаболические и анаболические процессы. Единство основных
метаболических путей во всех живых системах.
Ферментативный катализ, белки-ферменты. История развития энзимологии. Понятие о
ферментах как о белковых веществах, обладающих каталитическими функциями. Методы
выделения и очистки ферментов. Основные положения теории ферментативного катализа.
Энергия активации ферментативных реакций. Образование промежуточного комплекса
«фермент-субстрат», доказательства его образования. Понятие об активном центре фермента и
методы его изучения. Теория индуцированного активного центра. Кинетика ферментативного
катализа. Обратимость действия ферментов. Стационарное приближение при рассмотрении
ферментативных реакций. Начальная скорость ферментативной реакции и метод ее
определения. Уравнение Михаэлиса-Бриггса-Холдейна. Константа Михаэлиса и методы ее
нахождения. Единицы активности ферментов. Стандартная единица, удельная и молекулярная
активность. Активность и числа оборотов фермента. Критерии чистоты ферментных
препаратов. Двухкомпонентные и однокомпонентные ферменты. Динамичность структуры и
ферментативный катализ. Химические механизмы ферментативного катализа (сериновые
протеазы, пиридоксалевый катализ, карбоаегидраза, рибонуклеаза и др.). Кофакторы в
ферментативном катализе. Простетические группы и коферменты. Химическая природа
коферментов. Коферменты алифатического, ароматического и гетероциклического ряда.
Витамины как предшественники коферментов. Значение металлов для действия ферментов.
Негеминовые железопротеиды. 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. Изостерические и
аллостерические лиганды-регуляторы. Кооперативность в ферментативном катализе. Фермент
как молекулярная машина. Модели кооперативного функционирования ферментов.
Локализация ферментов в клетке. Специфичность ферментов. Классификация ферментов и ее
принципы. Оксидоредуктазы, важнейшие представители. Трансферазы, важнейшие
представители. Гидролазы, распространение в природе, важнейшие представители, значение
их в пищевой технологии. Лиазы, важнейшие представители. Изомеразы, важнейшие
представители. Лигазы, важнейшие представители. Регуляция активности и синтез ферментов.
Аллостерические ферменты. Теория индуцированного синтеза ферментов Жакоба и Моно.
Множественные
формы
ферментов,
изоферменты. Мультиферментные
системы.
Пируватдегидрогеназа. Иммобилизованные ферменты. Использование ферментов в
биотехнологии и медицине. Энзимотерапия. Понятие об абзимах. Рибозимы.
Основные понятия биоэнергетики. АТФ - универсальный источник энергии в
биологических системах. Соединения с высоким потенциалом переноса групп макроэргические соединения (нуклеозид ди- и трифосфаты, пирофосфат, гуанидинфосфаты,
ацилтиоэфиры). Энергетическое сопряжение. Фосфорильный потенциал клетки. Нуклеозид
ди- и трифосфаткиназы. Аденилаткиназная и креатинкиназная реакции.
Терминальное окисление. Механизмы активации кислорода. Оксидазы. Коферменты
окислительно-восстановительных реакций (НАД/НАДН, НАДФ/НАДФН, ФМН/ФМНН2, ФАД/ФАД-Н2). Электронтрансферазные реакции. Убихинон, железо-серные белки и
цитохромы как компоненты дыхательной цепи. Локализация окислительных процессов в
клетке. Митохондрии и их роль как биоэнергетических машин. Локализация электронтрансфераз в биологических мембранах. Структура дыхательной цепи. Химиосмотическая
теория сопряжения окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания. D m Н и его
значение. Циклический векторный перенос протона. Биологические генераторы разности
электрохимических потенциалов ионов. Электрохимическое сопряжение в мембранах и
окислительное фосфорилирование,
синтез АТФ.
Механизмы окислительного и
фотофосфорилирования. Разобщители и ионофоры. Механизмы разобщения окислительного
фосфорилирования и тканевого дыхания. АТФ-азы их строение и функция. Общность
мембранных преобразователей митохондрий, хлоропластов и хроматофоров. Эффективность
аккумуляции энергии, сопряженной с переносом электронов. Альтернативные функции
биологического окисления. Термогенез. Дыхательные цепи микросом. Цитохром Р-450 и
окислительная деструкция ксенобиотиков. Активные формы кислорода, их образование и
обезвреживание. Значение активных форм кислорода для функционирования клетки.
Свет - источник жизни на Земле. Фотосинтез как основной источник органических
веществ на Земле. Работы К.А. Тимирязева. Растительные пигменты, хлорофиллы.
Хроматографический метод С. Цвета и его применение в современной биохимии. Структура
фотосинтетического аппарата. Строение и состав хлоропластов. Молекулярные механизмы
функционирования хлоропластов. Хлорофилл и фотосинтетические антенны. Структура
фотосинтетических реакционных центров. Генерация и роль АТФ в процессах фотосинтеза.
Фотолиз воды и световые реакции при фотосинтезе. Работы А.П. Виноградова. Темновые
реакции при фотосинтезе. Ферредоксины. Цикл Кальвина. Применение меченых атомов при
изучении обмена веществ, в частности, химизма фотосинтеза. Роль пигментов в процессе
фотосинтеза. Хемосинтез. Исследования С.Н. Виноградского. Химизм хемосинтеза. Генерация
и роль АТФ в процессах хемосинтеза.
Биохимия пищеварения. Органная специфичность пищеварительных протеаз, липаз,
гликозидаз. Распад белков, липидов и углеводов в процессе пищеварения. Роль желчных
кислот в метаболизме липофильных соединений. Пристеночное пищеварение в кишечнике.
Транспорт метаболитов через биологические мембраны. Понятие об активном транспорте,
секреции, пиноцитозе.
Углеводы и их ферментативные превращения. Фосфорные эфиры сахаров и роль
фосфорной кислоты в процессах превращения углеводов в организме. Ферменты,
катализирующие взаимопревращения сахаров и образование фосфорных эфиров. Продукты
окисления и восстановления моносахаридов. Роль многоатомных спиртов в углеводном
обмене. Образование уроновых кислот и биогенез пентоз у растений. Гликозиды и дубильные
вещества, их свойства, ферментативные превращения и роль в пищевой промышленности.
Ферменты, гидролизующие олигосахариды. Нуклеозиддифосфатсахара и их роль в биосинтезе
олигосахаридов и полисахаридов. Гликозилтрансферазы. Амилазы. Распространение в
природе и характеристика отдельных амилаз. Роль амилаз в промышленности и пищеварении.
Взаимопревращения крахмала и сахарозы в растениях. Биосинтез крахмала и гликогена.
Полифруктозиды, клетчатка и гемицеллюлозы, их свойства, ферментативные превращения и
роль в пищевой промышленности. Гетерополисахариды, гликозаминогликаны, их синтез и
участие в построении соединительной ткани. Углеводы водорослей (агар, альгиновая кислота,
каррагинан). Общая характеристика процессов распада углеводов. Гликолиз и гликогенолиз
как метаболическая система. Взаимосвязь процессов гликолиза, брожения и дыхания.
Спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение. Работы Л. Пастера. Значение работы Э.
Бухнера. Основные и побочные продукты брожения. Химизм анаэробного и аэробного
распада углеводов. Структура и механизм действия отдельных ферментов гликолиза и
гликогенолиза. Энергетическая эффективность гликолиза, гликогенолиза и брожения.
Аэробный и анаэробный распад углеводов. Механизм окисления пировиноградной кислоты.
Цикл дикарбоновых и трикарбоновых кислот. Энергетическая эффективность цикла.
Структура и механизм действия отдельных ферментов цикла ди- и трикарбоновых кислот.
Прямое окисление углеводов. Пентозофосфатный путь. Глиоксилатный цикл. Образование
органических кислот в растениях и при так называемых «окислительных брожениях».
Глюконеогенез. Растительное сырье и микробиологические процессы как источник пищевых
органических кислот.
Липолиз. Ферментативный гидролиз жиров. Липазы, распространение в природе и
характеристика. Липоксигеназы, их свойства, механизм действия и роль в пищевой
промышленности. Окислительный распад жирных кислот. Энергетическая эффективность
распада жирных кислот. Роль карнитина в метаболических преращениях жирных кислот. Бета­
, альфа- и омега-окисление жирных кислот. Коэнзим А и его роль в процессах обмена жирных
кислот. 4-фосфопантетеин и его роль в биосинтезе жирных кислот. Биосинтез жирных кислот.
Синтаза жирных кислот. Биосинтез триглицеридов. Превращение жиров при созревании и
прорастании семян и плодов. Ферментативные превращения фосфатидов. Строение и функции
мембран в клетке. Значение фосфатидов в пищевой промышленности. Биосинтез холестерина
и его регуляция. Значение холестерина в организме. Синтез желчных кислот. Стероиды как
провитамины Д. Эфирные масла и их превращение в растениях. Каучук и гутта. Биосинтез
изопреноидов, терпеноидов и каротиноидов.
Пути включения углерода, азота, серы и др. неорганических соединений в органические
вещества. Ассимиляция молекулярного азота и нитратов. Нитрогеназа, нитратредуктаза и
нитритредуктаза. Первичный синтез аминокислот у растительных организмов и микробов.
Заменимые и незаменимые аминокислоты. Пути повышения пищевой ценности растительных
белков. Кетокислоты как предшественники аминокислот. Прямое аминирование.
Переаминирование и другие пути превращения аминокислот. Аминотрансферазы. Другие
пути биосинтеза аминокислот. Вторичное образование аминокислот при гидролизе белков.
Специфический распад и превращения отдельных аминокислот. Протеолитические ферменты
— пептидгидролазы, общая характеристика и распространение в природе. Отдельные
представители (пепсин, трипсин, химотрипсин, папаин, сычужный фермент, амино- и
карбоксипептидазы, лейцинаминопептидаза). Активирование протеиназ типа папаина
сульфгидрильными соединениями. Лизосомы. Использование протеолитических ферментов в
промышленности и медицине. Биохимия распада аминокислот. Дезаминирование
аминокислот. Типы дезаминирования. Роль аспарагина, глютамина и мочевины в обмене
азота. Орнитиновый цикл. Структура и механизм действия трансаминаз и отдельных
ферментов цикла мочевинообразования. Амины и алкалоиды, пути их образования и
превращений. Распад нуклеопротеинов. Нуклеазы. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов.
Уреотелия, урикотелия и аммониотелия. Синтез и распад пиримидиновых нуклеотидов.
Синтез гема. Распад гема и обезвреживание билирубина.
Молекулярные основы подвижности биологических систем. Структура поперечно­
полосатой и гладкой мускулатуры. Сократительные белки. Модели функционирования мышц.
Подвижность жгутиков и ресничек у микроорганизмов.
Поддержание ионного гомеостаза клеток. Транспортные АТФазы и ионные каналы.
Биохимические основы передачи нервного импульса. Ионные потоки при возбуждении
нерва. Синаптическая передача возбуждения. Медиаторы центральной нервной системы.
Ацетилхолин, ацетихолинэстераза, рецепция ацетилхолина. Рецептор ацетилхолина как
пример лиганд-зависимого ионного канала.
Взаимосвязь и регуляция процессов обмена веществ в организме.
Единство процессов обмена веществ. Связь процессов катаболизма и анаболизма,
энергетических и конструктивных процессов. Энергетика обмена веществ. Взаимосвязь между
обменами белков, углеводов, жиров и липидов. Ключевые ферменты. Способы регулирования
метаболизма. Регулирование экспрессии генов. Наследственные болезни. Посттрансляционная
ковалентная
модификация
белков
(внутриклеточные
протеазы,
протеинкиназы,
протеинфосфатазы), метилирование, гликозилирование, амидирование и дезамидирование и
др. модификации. Регулирование активности ферментов субстратом, продуктом и
метаболитами. Молекулярные основы гомеостаза клетки.
Кровь, плазма, лимфа. Транспорт кислорода эритроцитами. Кривые диссоциации
оксигенированного гемоглобина. Карбоксиангидраза. Буферные системы крови. Система
свертывания крови. Белки плазмы крови и функциональная биохимия форменных элементов
крови. Биохимические основы иммунитета. Понятие о цитокинах и хемокинах. Рецепторы
цитокинов и хемокинов.
Гормоны. Классификация гормонов. Рецепторы гормонов. Тканевая и видовая
специфичность рецепторов гормонов. Гормоны с трансмембранным механизмом действия.
Мембранные рецепторы и вторичные посредники. Аденилатциклаза и фосфодиэстераза. ЦАМФ как вторичный месседжер и ковалентная модификация белков-ферментов. G-белки.
2+
Рецепторзависимые ионные каналы. Инозитол-трифосфат и Са как вторичные посредники.
Гормонзависимая химическая модификация белков. Протеинкиназы. Простагландины.
Внутриклеточные и ядерные рецепторы гормонов, их влияние на экспрессию генов.
3. ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ.
Общие вопросы.
Объекты биохимии и физиологии растений — эукариотические фототрофные
организмы. Уникальные особенности растительного организма: фото-и автотрофность.
Автотрофность в отношении усвоения минеральных элементов. Специфика обмена зеленых
растений по сравнению с другими организмами. Космическая роль зеленого растения.
Значение фотоавтотрофов в создании и поддержании газового состава атмосферы, водного,
почвенного и климатического режима на планете. Организация и координация
функциональных систем зеленого растения. Физико-химический, экологический и
эволюционный аспекты. Методологические основы исследований в биохимии и физиологии
растений. Специфические методы биохимии и физиологии растений. Сочетание различных
уровней исследования (субклеточный, клеточный, организменный, биоценотический) в
биохимии и физиологии растений. Физиология и биохимия растений —теоретическая основа
растениеводства и новых отраслей биотехнологии.
Основные компоненты растительного организма и их функции.
Углеводы. Липиды. Аминокислоты и белки. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты.
Вещества специализированного обмена растений (вторичные метаболиты). Особенности
соединений, которые относят к вторичным метаболитам. Основные классы вторичных
метаболитов: строение, классификация и распространение. Алкалоиды: протоалкалоиды,
псевдоалкалоиды, истинные алкалоиды. Основные группы истинных алкалоидов.
Изопреноиды (терпеноиды). Основные группы изопреноидов (моно-, сескви-, ди-три-и
тетратерпеноиды, полимерные изопреноиды). Каротиноиды: химическая природа и строение,
физико-химические свойства. Фенольные соединения. Основные группы фенольных
соединений (фенолокислоты, фе-нилпропаноиды, стильбены, флавоноиды и изофлавоноиды,
полимерные фенольные соединения).
Минорные классы вторичных метаболитов. Небелковые аминокислоты, цианогенные
гликозиды, серусодержащие гликозиды (глюкозинолаты), растительные амины, необычные
липиды (жирные кислоты, цианолипиды), беталины, полиацетиленовые производные,
алкамиды, тиофены. Основные представители вторичных соединений каждого класса и их
распространение среди растений разных видов.
Пути биосинтеза основных классов вторичных метаболитов. Предшественники
биосинтеза вторичных метаболитов. Точки "ответвления" вторичного метаболизма от
первичного. Модификации вторичных метаболитов (гликозилирование, гидроксилирование,
метоксилирование, метилирование). Энзимология синтеза вторичных метаболитов. Основные
ферменты биосинтеза алкалоидов, изопреноидов, фенольных соединений, их характеристика.
Дублирование путей синтеза вторичных метаболитов. Немевалонатный путь синтеза
изопреноидов, его локализация и значение.
Растительная клетка.
Особенности строения, структурная и функциональная организация растительной
клетки. Особенности организации ядерного генома растений. Структура генома, полиморфизм
растительной ДНК. Копийность разных генов и участков ДНК. Особенности метилирования
растительной ДНК и его влияние на экспрессию ядерных генов. Мобильные генетические
элементы растений (транспозоны). Ретротранспозоны и ДНК-транспозоны. Ас и Ds элементы.Пластидная система. Типы пластид, особенности строения, онтогенез. Геном
пластид. Прокариотические черты и копийность пластидного генома. Полицистронный тип
репликации пластидных генов. Мозаичная структура пластидных генов. Созревание
пластидной РНК, сплайсинг и редактирование транскриптов. Стабильность пластидной РНК.
Белки, кодируемые пластидным геномом. Синтез белка в пластидах и его регуляция светом.
РНК-полимеразы пластид, пластидные рибосомы. Двойное кодирование (ядерное и
пластидное) большинства компонентов фотосинтетического аппарата: ФС1, ФСП, b6fкомплекса, ССК, АТФ-синтазы, пластидной НАД-Н-дегидрогеназы, Rubisco. Транспорт
ядерно-кодируемых белков в пластиды. Размножение и наследование пластид. Митохондрии
растений. Особенности строения митохондрий растений. Особенности структуры
митохондриального генома растений. Прокариотические черты и размер митохондриального
генома растений. Мозаичная структура митохондриальных генов, сплайсинг и редактирование
транскриптов. Белки, кодируемые митохондриальным геномом. Особенности синтеза белка в
митохондриях, рибосомы митохондрий, транспорт белков и некоторых т-РНК из ядра в
митохондрию. Двойное кодирование (ядерное и пластидное) большинства белков
дыхательной ЭТЦ: НАД-Н-дегидрогеназы, сукцинат-дегидрогеназы, Ьс-комплекса, цитохромоксидазы, АТФ-синтазы. Перенос генетического материала между органеллами. Совместная
работа трех геномов. Мембранные системы растительной клетки. Плазмалемма, тонопласт,
ЭПР, аппарат Гольджи. Особенности строения плазмалеммы. Транспортные системы
плазмалеммы, протонная энергетика транспортных систем, Н+-АТФаза Р-типа. Особенности
строения тонопласта. Транспортные системы тонопласта. H+ -АТФаза V-типа, пирофосфатаза.
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) растительной клетки. Шероховатый и гладкий ЭР.
Различные функциональные участки растительного ЭПР. Сигнальные последовательности
белков, транспортируемых в ЭПР. KDEL-последовательность. Функции ЭПР. Аппарат
Гольджи (АГ). Структура АГ. ранспортные везикулы, диктиосомы, пузырьки. Два основных
направления транспорта -плазмалемма и вакуоль. Основные транспортируемые вещества.
Вакуоль. Литический и запасающий типы вакуолей. Белковые маркеры типов вакуолей.
Сигнальные последовательности белков, транспортируемых в вакуоль. Возникновение
вакуолей de novo. Транспорт веществ в запасающие и литические вакуоли (слияние везикул,
автофагия везикул). Сигнальные последовательности транспорта белков в вакуоль. Функции
вакуолярной системы клетки.
Цитоскелет растительной клетки. Структура цитоскелета. Актин и тубулин, их
полимеризация и деполимеризация, G-актин и F-актин. Белки, ассоциированные с
цитоскелетом. Участие актиновых филаментов во внутриклеточных движениях. Участие
цитоскелета в движении и закреплении органелл. Роль цитоскелета в синтезе целлюлозы.
Участие цитоскелета в процессе деления клетки, Клеточная стенка (КС). Углеводные
компоненты клеточной стенки. Целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины. Каллоза. Структурные
белки клеточной стенки: белки, обогащенные гидроксипролином (HRGPs), пролином (PRPs),
глицином (GRPs), арабиногалактановые белки (AGPs). Функциональные белки КС:
экспансины, ферменты. Первичная и вторичная клеточная стенка. Лигнины, воска, кутин,
суберин.
Плазмодесмы (ПД), их строение. Количество плазмодесм на разных участках клеточной
стенки и в разных тканях. Транспорт веществ по плазмодесмам. Два типа строения клеточной
стенки у покрытосеменных растений. Образование клеточной стенки. Биосинтез
микрофибрилл целлюлозы и их самосборка. Роль аппарата Гольджи в биосинтезе элементов
матрикса. Функции КС: каркасная, защитная, транспортная, регуляторная, сигнальная.
Олигосахарины. Онтогенез клетки растения. Стадии онтогенеза: деление клетки, рост клетки
растяжением, дифференцировка, старение и смерть. Клеточный (митотический) цикл. Фазы
цикла -G1, S, G2, М. Запуск и регулирование клеточного цикла. Циклины, циклин-зависимые
протеинкиназы (CDKs). Апоптоз растительных клеток - программная гибель клетки. Сигналы
и механизмы апоптоза. Клетки растений in vitro. Дедифференциация растительной клетки in
vitro и формирование популяции пролиферирующих клеток. Структурные и функциональные
особенности клеток растений in vitro. Гетерогенность и асинхронность популяции клеток
растений вне организма. Изолированные протопласты клеток растений. Использование клеток
растений in vitro как модельной системы в физиологических исследованиях и в
биотехнологии.
Биоэнергетика растительного организма.
Принципы термодинамики. Законы химической термодинамики. Свободная энергия;
изменение стандартной свободной энергии ^G °). Эндергонические и экзергонические
реакции. Химическое равновесие, химический потенциал. Выражение изменения свободной
энергии редокс-реакции в единицах электрохимического стандартного окислительно­
восстановительного потенциала. Преобразование энергии в клетке. Внешние источники
энергии для организмов. Две основные формы запасания энергии в клетке:
электрохимический потенциал протонов на энергизованных мембранах и макроэргические
связи, взаимопревращение этих форм энергии. Энергетика процессов синтеза и гидролиза
АТФ. Трансформация энергии на сопрягающих мембранах: электрохимический потенциал движущая сила фосфорилирования. Уникальность энергетических процессов растений:
фотосинтез и дыхание.
Фотосинтез.
Значение фотосинтеза в трансформации вещества и энергии в природе. Физико­
химическая сущность процесса фотосинтеза и его значение в энергетическом и пластическом
обмене растения. Лист как орган фотосинтеза. Структурно-функциональная организация
фотосинтетического аппарата. Основные показатели мезоструктуры листа. Элементы
структуры молекулы хлорофилла, ответственные за функцию поглощения, запасания и
преобразования энергии в процессе фотосинтеза. Механизм поглощения и испускания света
молекулой; спектры поглощения. Электронно-возбужденные состояния хлорофиллов, пути их
дезактивации. Преобразования электромагнитной энергии в редокс-энергию; обратимые
окислительно-восстановительные
превращения
хлорофиллов.
Хлорофилл-белковые
комплексы (ХБК); механизмы образования, значение связи пигментов с белком. Ориентация
пигментов в ХБК. Механизмы энергетического взаимодействия пигментов в комплексах
(экситонное взаимодействие) и между комплексами (переходные состояния). Роль
каротиноидов в фотосинтезе. Антенная функция, возбужденные состояния каротиноидов,
механизмы миграции энергии на хлорофилл. Механизм защитного действия каротиноидов.
Функции каротиноидов в реакционном центре, специфика цис-конформации. Значение
ксантофилловых циклов у высших растений и водорослей; фотопротекторная функция
зеаксантина и диазоксантина. Первичные процессы фотосинтеза, их структурно­
функциональная организация.
Представление о фотосинтетической единице. Антенный комплекс, реакционный центр.
Механизмы миграции энергии в хлоропластах. Современные модели структурной
организации реакционных центров бактерий и высших растений. Механизм преобразования
электромагнитной энергии в энергию разделенных зарядов в фотохимических центрах.
Электрон-транспортная
цепь
фотосинтеза.
Представления
о
совместном
функционировании двух фотосистем. Компоненты ЭТЦ и последовательность переноса
электрона по цепи (Z-схема). Циклический, нециклический и псевдоциклический электронный
транспорт. Пространственная организация ЭТЦ в тилакоидной мембране: основные
функциональные комплексы ЭТЦ (ФС-1, ФС-2,), их структура и функции.
Строение и функции ФС-2. Организация в тилакоидной мембране и функционирование
реакционного центра ФС-2. Система фотолиза воды и образования кислорода при
фотосинтезе. Строение и функции ФС-1. Образование трансмембранного протонного
градиента в процессе электронного транспорта. Структура и функции цитохром b6/f
комплекса, Q -цикл. Регуляция потоков электронов при фотосинтезе. Фотосинтетический
контроль. Локализация ЭТЦ комплексов в гранальных и стромальных мембранах тилакоидов.
Системы регуляции циклического и нециклического электронного транспорта. Образование
при фотосинтезе активных форм кислорода. Процессы фотоингибирования и фотодеструкции;
защитные механизмы хлоропластов. Фотосинтетическое фосфорилирование. Основные типы,
их физиологическое значение, механизмы регуляции. Механизмы энергетического
сопряжения
транспорта электронов
и синтеза
АТФ.
Сопрягающие
факторы
фотофосфорилирования, их функции, структура, механизм действия. Механизм работы
каталитических центов CFI. Регуляция потоков электронов при фотосинтезе.
Фотосинтетический контроль.
Локализация комплексов ЭТЦ в гранальных и стромальных мембранах тилакоидов.
Система регуляции циклического и нециклического электронного транспорта. Конечные
продукты световой и темновой фазы фотосинтеза. Химизм процессов ассимиляции углерода в
фотосинтезе. Использование продуктов световой стадии для ассимиляции углекислоты.
Рубиско: содержание фермента, структура, функции, регуляция. Цикл Кальвина, основные
ферменты и механизмы регуляции цикла. Фотодыхание. ФЭП-карбоксилаза, ее
характеристика и локализация. Цикл Хэтча-Слэка-Карпилова, его функциональное значение.
Организация процесса ассимиляции в клетках мезофилла и обкладки: особенности строения
хлоропластов и реакций фотосинтеза. Обмен соединениями между мезофильными клетками и
клетками обкладки. Характеристика групп С4 растений. Фотосинтез у САМ- растений:
особенности организации процесса запасания энергии и фиксации углекислоты во времени.
Транспорт продуктов фотосинтеза из хлоропласта: челночные системы выноса.
Механизмы,
контролирующие
обмен
метаболитами
между
хлоропластами
и
цитоплазматической фазой клетки. Превращения Сахаров в цитоплазме и цитозоле; запасные
и транспортные формы Сахаров. Включение углерода в аминокислоты. Ассимиляция
углекислоты в листе. Действие внешних факторов (интенсивность и качество света,
фотопериод, концентрация СО2, О2, температура и др.) на фотосинтез. Различие в кривых
зависимости скорости ассимиляции от концентрации СО2 и О2вгазовой среде у С-3 и С-4
растений. Квантовый выход фотосинтеза. Транспорт СО2 к местам фиксации, роль
карбоангидразы. Устьичная и клеточная проводимость для СО2 в зависимости от внешних
факторов и возраста листа.
Дыхание.
Ферментные системы дыхания. Характеристика отдельных групп дыхательных
ферментов: пиридинзависимые дегидрогеназы, флавинзависимые дегидрогеназы, оксидазы.
Переносчики электронов: хиноны, железосерные белки, цитохромы, их химическое строение и
свойства. Гликолиз. Основные ферменты синтеза и гидролиза сахарозы и крахмала.
Ферментативные реакции и энергетический баланс гликолиза, компартментация процесса в
клетках растений. Гликолиз и глюконеогенез. Особенности гликолиза у растений: АТФзависимая фосфофруктокиназа и пирофосфатзависимая фосфофруктокиназа - регуляторные
ферменты гликолиза. Фруктозо-2,6 фосфат -регуляторная молекула углеводного обмена в
растениях.
Окислительный пентозофосфатный цикл. Ферментативные реакции и регуляция цикла.
Компартментация
цикла
в клетке
и
его
роль
в
метаболизме
растений.
Пируватдегидрогеназный комплекс: структура и регуляция. Цикл трикарбоновых кислот.
Ферментативные реакции и регуляция цикла. Роль маликэнзима в регуляции работы цикла.
Энергетическая эффективность процесса. Особенности цикла трикарбоновых кислот в
растениях. Глиоксилатный цикл. Глиоксисомы и глиоксилатный цикл. Дыхательная
электронтранспортная цепь: основные компоненты, способы регистрации редокс-состояний.
Структура и функции комплексов ЭТЦ дыхания: НАДН-дегидрогеназный комплекс.
Сукцинатдегидрогеназный комплекс. Цитохром b/с комплекс. Цитохромоксидазный
комплекс. Механизм образования трансмембранного протонного градиента в процессе
электронного транспорта. Особенности ЭТЦ дыхания растений. Альтернативные НАДНдегидрогеназы -локализация в мембранах и функции. Альтернативная оксидаза: структура,
функции, принципы регуляции. Альтернативный путь переноса электронов в дыхательной
цепи растений и его физиологическое значение. Ингибиторы электронного транспорта и
ингибиторный анализ при изучении дыхательной активности растительных митохондрий.
Окислительное фосфорилирование. Энергизация мембран при функционировании ЭТЦ
дыхания. АТФ-синтаза митохондрий. Структура, локализация, пространственная организация.
Современные представления о механизме синтеза АТФ. Регуляция электронного транспорта в
дыхательной цепи. Дыхательный контроль. Понятие о разобщителях. Энергетическая
эффективность дыхания. Челночные системы выноса АТФ и транспорт метаболитов через
мембраны митохондрий. Функции дыхания у растений. Интермедиаты окислительных
реакций как субстраты для синтеза новых соединений. Превращение органических кислот в
митохондриях. Роль дыхания в создании и поддержании электрохимического потенциала на
клеточных мембранах (плазмалемма, тонопласт, мембрана ЭР). Электронтранспортные цепи
плазмалеммы, эндоплазматического ретикулума, микротелец, их структура и функции.
Цитоплазматические оксидазы (аскорбатоксидаза, полифенолоксидазы, ксантиноксидазы,
пероксидазы, каталазы). Их локализация, функции, вклад в общее поглощение кислорода
растительной тканью. Изменения в интенсивности и путях дыхания в онтогенезе и при
действии факторов среды.
Водообмен.
Количество потребляемой растением воды, содержание воды в клетках, тканях и
органах. Молекулярная структура и физические свойства воды. Взаимодействие молекул воды
и биополимеров, гидратация. Состояние воды в клетке. Вода, как структурный компонент
растительной клетки, ее участие в биохимических реакциях. Термодинамические показатели
состояния воды: активность воды, химический и водный потенциал. Составляющие водного
потенциала клетки: осмотический, матричный потенциал, потенциал давления. Градиент
водного потенциала как движущая сила поступления и передвижения воды. Основные
закономерности поглощения воды клеткой: взаимосвязь между изменениями водного
потенциала клетки, водного потенциала раствора и водного потенциала давления.
Аквапорины (белки водных каналов), их структура, принцип работы. Аквапорины
плазмалеммы и тонопласта, их роль в поддержании водного баланса воды. Транспорт воды по
растению. Корень как основной орган поглощения воды. Механизм радиального транспорта
воды в корне. Роль ризодермы и эндодермы в этом процессе. Поступление воды в сосуды
ксилемы. Ксилема —основная транспортная магистраль движения водного тока в системе
«почва-растение-атмосфера». Характеристика «нижнего» и «верхнего» двигателей водного
тока. Корневое давление. Выделение воды растением. Гуттация, «плач» растений.
Транспирация и ее роль в жизни растений. Количественные показатели транспирации:
интенсивность, продуктивность, транспирационный коэффициент. Устьичная и кутикулярная
транспирация. Строение устьиц у двудольных и однодольных растений, механизм устьичных
движений. Влияние внешних факторов (свет, температура, влажность воздуха, почвы) на
интенсивность транспирации. Суточные колебания транспирации. Регуляторная роль устьиц в
водо-и газообмене. Экология водообмена растений. Особенности водообмена у растений
разных экологических групп (ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофитов).
Минеральное питание.
Потребность растений в элементах минерального питания. Содержание и соотношение
минеральных элементов в почве и растениях, концентрирование элементов в тканях растения.
Функциональная классификация элементов минерального питания. Корень как орган
поглощения минеральных элементов, специфических синтезов с их участием и транспорта.
Рост корня как основа поступления элементов минерального питания. Значение зон роста
корня в этом процессе. Система взаимодействия “корень-почва”. Роль микоризы. Поглощение
ионов и их передвижение в корне. Клеточная стенка как фаза для движения ионов. Понятие
свободного пространства (СП): водное и доннановское СП, оценка их размеров. Механизмы
поступления ионов в СП и значение этого этапа поглощения.Транспорт ионов через
мембраны; движущие силы переноса ионов. Пассивный и активный транспорт ионов.
Уравнение Нернста. Градиент электрохимического потенциала ионов водорода энергетическая основа активного переноса ионов через плазмалемму. Различия энергетики
активного транспорта ионов растительной и животной клеток. Н-АТФаза плазмалеммы, ее
структура, функционирование и регулирование. 14-3-3 белки. Другие ионные насосы,
действующие на плазмалемме. Вторичный активный транспорт ионов. Белки-переносчики
ионов (портеры). Кинетический подход и теория переносчиков. Уравнения МихаэлисаМентен; использование Vmax и К т для характеристики транспортных систем. Ионные каналы
растений; общая характеристика их структуры, функционирования и регуляции. Особенности
транспортных систем мембран вакуоли и ЭР. Н-АТФаза V-типа, пирофосфотаза. Модели
поступления ионов в корень, транспорт минеральных веществ в ксилему. Апопластный и
симпластный путь. Роль плазмодесм и ЭР. Взаимодействие и регуляция систем транспорта
ионов из среды в корень и загрузки ксилемы. Специфика радиального транспорта
минеральных элементов. Синтетическая функция корня. Связь поступления и превращения
ионов с процессами дыхания. Регуляция поступления ионов на уровне целого растения.
Роль макроэлементов.
Азот. Особенности азотного обмена растений. Источники азота для растений.
Минеральные формы азота, используемые растениями. Физиологические особенности
поступления и включения в обмен аммиачного и нитратного азота. Характеристика систем
транспорта нитрата и аммония. Видовая специфика усвоения разных форм азота.
Симбиотическая фиксация молекулярного азота: механизмы восстановления, источники
энергии
и восстановители.
Характеристика и функционирование
нитрогеназы.
Восстановление нитратов растениями. Нитрат-и нитритредуктаза: структура ферментов,
локализация, регуляция активности и синтеза. Конститутивная и индуцибельная нитрогеназа.
Этапы восстановления окисленного азота и их регуляция в клетке in vivo. Альтернативные
пути усвоения аммонийного азота; локализация реакций в клетке и характеристика ферментов
(глутаматдегидрогеназы, глутаминсинтетазы, глутаматсинтазы). Ассимиляция азота в
хлоропласте, связь с фотосинтезом. Пути усвоения восстановленного азота у бобовых.
Уреиды. Запасные и транспортные формы минерального и органического азота в зависимости
от источника азотного питания. Накопление нитрата в тканях и его пулы. Круговорот азота по
растению, реутилизация азота. Сера. Поступление серы в растение, реакции восстановления и
ассимиляции; аденозинфосфосульфат (АФС) фосфоаденозинфосфосульфат (ФАФС).
Основные соединения серы в клетке, участие в окислительно-восстановительных реакциях.
Глутатион, тиоферредоксин, фитохелатины, их функции у растений. Органические
соединения окисленной серы.
Фосфор. Формы минерального фосфора в тканях, их содержание и функции.
Особенности поступления фосфора и транспорта его соединений в растении. Формы
минерального фосфора в тканях, их функции. Основные фосфорсодержащие компоненты
клетки, их роль. Запасные формы фосфора. Компартментация соединений фосфора. Роль
фосфора в регулировании активности ферментов. Калий. Содержание и распределение калия в
клетке, тканях и органах растения; его циркуляция и реутилизация, характеристика систем
транспорта К+ их функции в растении. Роль К+ в поддержании потенциала на мембранах.
Калий и гомеостаз внутриклеточной и тканевой среды (ионный баланс, рН, осморегуляция,
гидратация и конформация макромолекул). Роль калия в регуляции ферментных систем.
2+
Кальций. Накопление, формы соединений, особенности поступления и перемещения Ca по
растению. Концентрация и распределение Ca 2+ в структурах клетки. Сигнальная роль Ca2+.
Характеристика мембранных
систем транспорта Ca2+, особенности их регуляции и роль в
2+
формировании Ca -сигнала. Структурная роль кальция в клеточной стенке. Магний.
2+
Содержание и соединения магния в тканях растений. Запасные формы
Mg , его реутилизация
2 _|_
и перераспределение в растении. Значение связи Mg с аденозинфосфатами и
фосфорилированными сахарами. Функции магния в фотосинтезе.
Магний как активатор ферментных систем; роль в синтезе аминоацил-тРНК и в
функционировании рибосом.
Микроэлементы.
Свойства тяжелых металлов, определяющие их роль в ЭТЦ фотосинтеза и дыхания и
других редокс-реакциях. Железо: доступность в почве, валентность поглощаемой формы, роль
микоризы. Особенности поступления железа у двудольных и однодольных растений.
Соединения железа; распределение по компартментам клетки и в растении. Комплексы железа
в белках редокс-цепей и других ферментах.
Медь: Содержание и распределение в клетке и тканях. Участие в окислительно­
восстановительных процессах дыхания и фотосинтеза. Функции цитозольных оксидаз
(аскорбат-, фенол-и диаминоксидаз).
Марганец: Активируемые им ферментные системы, его специфичность, как кофактора.
Роль М п 2+ в функционировании ФС-2.
Молибден: Потребность в элементе; его значение для процессов утилизации азота среды.
Моптерин и функционирование нитрогеназы и нитратредуктазы.
Цинк: Структурная роль в поддержании ферментной активности и при синтезе белка. Znсодержащие ферменты: карбоангидраза, супероксиддисмутаза (СОД).
Бор: компартментация в клетке; формы соединений. Механизмы участия в регуляции
физиологических процессов и метаболизма. Структурная роль в клеточной стенке. Нарушения
в метаболизме растений при недостатке микроэлементов.
Функции «полезных» элементов: натрий, хлор, кремний, кобальт.
Дальний транспорт и круговорот веществ в растении.
Транслокация веществ из листьев в другие органы: флоэмные ситовидные элементы.
Состав транслоцируемых веществ (сахара, аминокислоты, гормоны, неорганические ионы и
др.). Передвижение фотоассимилятов из мезофилла к сосудам флоэмы по апопласту и
симпласту. Механизмы загрузки флоэмы из апопласта и симпласта. Роль сопровождающих
клеток. Тип загрузки флоэмы у растений различных систематических групп и ее зависимость
от климатических условий. Механизм передвижения веществ по флоэме. Модель потока воды
под давлением. Поры ситовидной пластинки как открытые каналы. Скорость передвижения
веществ по флоэме; их выгрузка из ситовидных элементов. Восходящий транспорт веществ по
ксилеме. Состав ксилемного эксудата. Взаимосвязь транспорта воды и растворенных веществ
по ксилеме. Скорости транспорта воды и отдельных веществ. Взаимодействие флоэмных и
ксилемных потоков азотистых веществ и ионов. Круговорот и реутилизация минеральных
веществ в растении.
Функциональная роль этих физиологических процессов.
Рост и развитие растений.
Определение понятий «рост» и «развитие» растений. Проблема роста и развития на
организменном, органном, клеточном и молекулярном уровнях. Существование организма как
развертывание во времени генетической программы; воздействие внешних факторов.
Общие закономерности роста. Показатели роста, S-образный характер кривой роста, его
фазы. Компоненты «классического» анализа роста и математический анализ процесса. Типы
роста у растений. Организация меристем корня и стебля. Рост и деятельность меристем.
Клеточные основы роста. Рост растений и среда. Влияние температуры, света, воды, газового
состава атмосферы, элементов минерального питания на ростовые процессы. Жизненный цикл
высших
растений.
Основные
этапы
онтогенеза
(эмбриональный, ювенильный,
репродуктивный, зрелости, старения), их морфологические, физиологические и
метаболические особенности. Состояние покоя у растений. Типы покоя и их значение для
жизнедеятельности растений. Механизмы морфогенеза растений. Полярность. Индукция
генетических программ, морфогенетические градиенты и ориентация клеток в пространстве.
Целостность и коррелятивное взаимодействие органов. Регенерация. Гормональная регуляция
роста и развития растений. Ауксины. Биосинтез, образование конъюгатов, деградация
ауксинов. Активный транспорт ауксинов в растениях. Физиологические ответы на ауксины:
аттрагирующий эффект, растяжение клеток и тропизмы, дифференцировка клеток под
действием ауксинов, апикальное доминирование, активизация делений клеток камбия,
ризогенез. Ауксин как гормон стеблевого апекса. Цитокинины. Биосинтез, образование
конъюгатов, деградация цитокининов. Физиологическое действие: аттрагирующий эффект,
стимуляция клеточных делений, дифференцировка под действием цитокининов, снятие
апикального доминирования с боковых почек. Цитокинин как гормон корневого апекса.
Взаимодействие ауксинов и цитокининов. Понятие об антагонизме и синергизме.
Гормональный баланс в растении. Культура in vitro как модель для изучения гормонального
баланса. Поддержание гормонального баланса за счет регенерации точек синтеза ауксинов и
цитокининов. Бактерии, использующие нарушение гормонального баланса между ауксинами и
цито-кининами (Agrobacterium tumefaciens, A. rhizogenes). Гиббереллины. Пути биосинтеза и
многообразие гиббереллинов. Образование конъюгатов и деградация. Физиологическое
действие гиббереллинов: растяжение клеток и активизация интеркалярных меристем,
образование цветоносов, прерывание покоя и стимуляция ростовых процессов. Эндогенный
уровень гиббереллинов и длина дня. Гиббереллины как гормоны листьев. Карликовость,
вызванная нарушениями синтеза гиббереллинов. Взаимодействие с другими гормонами.
Абсцизовая кислота. Пути биосинтеза АБК в растениях и в грибах, ее метаболизм.
Физиологическое действие: остановка роста, подготовка к состоянию покоя. Активизация
синтеза запасных веществ. АБК как гормон абиотического стресса. Стратегия ответа на
засуху, понижение температуры, засоление. Роль АБК в индукции защитных процессов
(синтез осмопротекторов, полиаминов, белков-шапиронинов; закрывание устьиц; листопад,
вызванный дефицитом воды; созревание сухих плодов и семян). Взаимодействие АБК и
гиббереллинов в процессах регуляции покоя. Этилен. Биосинтез этилена. Специфика этилена
как газообразного гормона. Физиологическое действие: тройной ответ проростков на этилен.
Этилен как гормон механического и биотического стресса. Ситуации биомеханического
воздействия: повреждение насекомыми и крупными травоядными, фитопатогенными грибами.
Стратегия ответа на биотический стресс. Созревание сочных плодов и листопад в умеренных
широтах как подготовка к механическому стрессу. Роль этилена как “гормона тревоги” в
биоценозах. Взаимодействие этилена с ауксинами и другими гормонами. Мутации,
повреждающие биосинтез этилена или его рецепцию. Регуляторы роста растений.
Брассиностероиды: биосинтез, многообразие. Физиологические эффекты: растяжение клеток,
роль в дифференцировке мезофилла. Жасмоновая кислота. Биосинтез и физиологические
эффекты. Салицилат и другие фенольные соединения. Возможная роль в регуляции
термогенеза, ответа на вирусную инфекцию, цветении. Взаимодействие с другими гормонами.
Олигосахарины. Фоторегуляция у растений. Основные принципы фоторецепции. Отличие
фоторецепторных комплексов от энергопреобразующих. Физиологически важные области
спектра: красная и синяя. Фитохром и криптохром. Фитохромная система. Спектральные
свойства молекулы. Этапы превращения Phr -Phfr: изменения в структуре хромофора и
апопротеина. Гены, кодирующие биосинтез. Фитохром А и В: сходства и отличия.
Физиологические реакции, опосредованные фитохромной системой: светозависимое
прорастание, деэтиоляция, синдром избегания тени. К/ДК-обратимость. Фитохром как
«входные ворота» для фотопериодического сигнала. Структура криптохромов. Использование
мутантов для исследования криптохрома. Ответы на синий свет: разгибание апикальной
петельки проростков, фототропизмы, устьичные движения.
Системы регуляции
физиологических процессов. Сеть путей передачи сигнала в клетке. Восприятие воздействий и
сигнальных молекул. Рецепторы стимулов и гормонов, их локализация. Роль плазмалеммы.
Передача сигнала. Взаимодействие рецепторов с посредниками,
передающими сигнал.
2+
Вторичные посредники передачи сигнала (фосфолипаза С , цАМФ, инозитол-3-фосфат и др.).
2+
Участие кальция в передаче сигнала. Роль кальмодулина и Са -САМ комплекса в
формировании ответной реакции. Протеинкиназы, значение реакции фосфорилирования/
дефосфорилирования в регуляции активности ферментов. Специфика передачи и
формирования ответа на определенный стимул. Фотопериодизм. Феноменология
фотопериодизма: цветение и группы фотопериодических растений, регуляция листопада,
образования почек, перехода к состоянию покоя. Восприятие длины дня: эффект прерывания
ночи, фитохром, внутренние часы. Гормональная теория цветения Чайлахяна. Изменения
гормонального баланса, приводящие к физиологическому ответу на фотопериод. Регуляция
развития климатическими факторами. Внутренние ритмы развития растений. Периодические
явления в ритмах органогенеза и роста растений. Циркадные ритмы, механизм их
образования. Настройка циркадных ритмов фотопериодом. Пластохрон. Корректировка
внутренних ритмов развития внешними климатическими факторами: засухой, понижениями
температуры. Глубокий (физиологический) покой и вынужденный покой. Температура и
развитие растений. Явления стратификации и яровизации как экологическая адаптация.
Гормональная теория вернализации растений. Прерывание глубокого покоя пониженными
температурами: прорастание семян, выход почек из состояния покоя, цветение.
Эмбриональное развитие. Развитие зародыша у двудольных растений в норме. Использование
мутантов для изучения механизмов развития зародыша. Мутации, нарушающие развитие
корневого и стеблевого апекса, суспензора, некоторых слоев тканей в зародышах.
Соматический эмбриогенез, факторы, влияющие на индукцию, образование и формирование
зародышей in vitro. Прорастание семян. Гормональный баланс при прорастании семян.
Отношение АБК/ гиббереллины. Мутации синтеза АБК и ответа. Связь гормонального статуса
семени с биосинтезом других веществ. Регуляция вегетативного роста растений. Рост корня.
Роль фитогормонов. Дифференцировка корневых волосков. Серия мутантов с нарушениями
инициации и элонгации корневых волосков, формы волосков. Мутации, нарушающие
гравитропизм. Рост побеговой системы. Установление филлотаксиса при прорастании семени.
Роль фитогормонов. Мутации арабидопсиса с измененным развитием вегетативного апекса.
Рост листа. Роль фитогормонов в закладке и развитии листа. Связь развития листа и
меристемы побега. Регуляция генеративного развития растений. Индукция и эвокация
цветения. Развитие соцветий. Раннее генеративное развитие, позднее генеративное развитие,
развитие цветков. Нормальное развитие цветка. Модель «войны позиций» (АВС).
Генетические функции А, В и С. Семейства генов, содержащих MADS-домен.Проявления
пола у растений. Самонесовместимость. Гетероморфная и гомоморфная самонесовместимость.
Спорофитный и гаметофитный контроль самонесовместимости. Регуляция пола. Жизненные
циклы растений. Условия минерального питания, возраст, гормональный статус как факторы,
влияющие на пол растений. Половые хромосомы. Мужские и женские цветки у однодомных
растений.
Устойчивость растений к неблагоприятным факторам.
Стресс и адаптация - общая характеристика явлений. Неблагоприятные факторы
биотической и абиотической природы. Ответные реакции растений на действие стрессоров.
Специфические и неспецифические реакции. Природа неспецифических реакций. Стрессовые
белки и их функции. Водный дефицит. Классификация растений по их устойчивости к засухе.
Ксерофиты. Способность растений поддерживать водный ток в системе: почва-растениеатмосфера в условиях засухи. Факторы, обеспечивающие движение воды из почвы в растение
и в атмосферу у ксерофитов. Осмотический и гидростатический потенциалы у разных по
засухоустойчивости растений. Регуляция осмотического потенциала давления с помощью
осмолитов. Химическая природа и биосинтез осмолитов. Протекторная функция осмолитов.
Защита белков в условиях дегидратации цитоплазмы. Пролин и полиолы как важнейшие
протекторы белков. Полиамины -протекторы нуклеиновых кислот. Бетаины и их защитные
функции. Белки, синтезирующиеся в условиях дегидратации. Их защитная роль. С4 и САМтипы метаболизма как системы экономии влаги у засухоустойчивых растений. Высокие
концентрации солей. Типы почвенного засоления. Галофиты и гликофиты. Повреждающее
действие солей. Адаптация растений к осмотическому и токсическому действию солей.
Способы поддержание оводнённости. Осморегуляторная и протекторная функции осмолитов.
Протекторные белки (ПБ), синтезирующиеся в растениях при солевом стрессе. Индукция
биосинтеза ПБ высокими концентрациями солей. Функции протекторных белков. Системы
ионного гомеостатирования клеток. Компартментация ионов, роль вакуоли. Роль
плазмалеммы и тонопласта в поддержании низких концентраций Na+ в цитоплазме при
засолении. №+-транспортирующие системы и их свойства. Дальний транспорт Na+ (уровень
целого растения). Стратегия избежания накопления ионов в активно метаболизирующих
тканях и генеративных органах в условиях засоления. Экстремальные температуры. Растения
как экзотермные организмы. Температурные адаптации, связанные с изменением содержания
ферментов в клетках и их изоферментного состава. Адаптации, обеспечивающие постоянство
Км при температурных сдвигах. Структурные перестройки клеточных мембран при
температурных адаптациях. Роль изменения химического состава жирных кислот и
соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в обеспечении необходимой
подвижности липидного бислоя мембраны притемпературных адаптациях. Изменение
вязкости липидов и регуляция активности локализованных в мембранах ферментов. Роль и
функция десатураз в изменении индекса ненасыщенности жирных кислот при температурных
адаптациях. Толерантность растений к замораживанию. Предотвращение образования льда в
клетках: 1) путем их обезвоживания в ходе формирования кристаллов льда в межклетниках; 2)
путем биосинтеза биологических антифризов. Химическая природа биологических
антифризов. Молекулярные механизмы их действия. Низкомолекулярные криопротекторы.
Закалка растений. Изменения, происходящие в растительном организме в ходе закалки.
Механизмы повышения морозоустойчивости при закалке. Активированный кислород.
Активные формы кислорода (АФК): супероксидный радикал, гидроксил-радикал, синглетный
кислород. Механизмы их образования. Вклад фотосинтетической и дыхательной ЭТЦ в
генерацию
супероксидного
радикала.
Роль
высокой
интенсивности
света
в
перевосстановленности ЭТЦ хлоропластов и образовании супероксидных радикалов.
ГенерацияАФК при стрессах. Токсическое действие АФК; стимуляция перекисного окисления
липидов. Механизмы защиты растений от избытка АФК. Пути предотвращения образования
АФК в клетках растений. Антиоксидантные системы клетки: аскорбат -глутатионовый цикл,
осто коферол. Антиоксидантные ферментативные системы. Семейство супероксиддисмутаз.
Аскорбатпероксидаза, ксантофилльный цикл и др. Аноксия и гипоксия. Растения, устойчивые
к недостатку кислорода. Роль гликолиза в адаптации растений к недостатку кислорода.
Анатомические особенности растений, устойчивых к аноксии и гипоксии -стратегия
избежания анаэробиоза. Роль гормонов в адаптации к анаэробиозу. Ответная реакция растений
на резкое снижение содержания кислорода в среде. Белки, образующиеся в растениях в ходе
адаптации к недостатку кислорода. Их функциональная роль. Попытки получения устойчивых
к недостатку кислорода форм растений. Токсичность тяжелых металлов для растений их
накопление в тканях. Механизмы защиты: компартментация и накопление тяжелых металлов
в вакуолях и КС, Роль фитохелатинов. Видоспецифичность в чувствительности и
устойчивости растений к избытку и недостатку тяжелых металлов в среде. Фиторемедиация.
Фитоиммунитет. Фитоиммунология как составная часть общей иммунологии. Функции
иммунитета. Иммунитет. Двухфазность ответа растений на внедрение патогена:
распознавание патогена и защитная реакция. Элиситоры, Роль пектинов в распознавании.
Рецептор -лигандный тип взаимодействия растения-хозяина и патогена. Роль олигосахаринов
в ответной реакции растения на внедрение патогена. Некротрофы и биотрофы —низко- и
высокоспециализированные патогены. Детерминанты устойчивости растений к патогенам:
антибиотические вещества (фитоалексины), механические барьеры, ауксотрофия, реакция
сверхчувствительности и др. Детерминанты патогенности микроорганизмов: факторы,
способствующие контакту микроорганизма и растения, супрессоры защитной реакции и
токсины; факторы, обеспечивающие проникновение патогена и его питание внутри растения;
факторы, обеспечивающие преодоление защитной реакции растения. Тип и степень
совместимости в системе: больное растение. Генетическая природа устойчивости растений к
патогенам Вертикальная и горизонтальная устойчивости. Теория Флора «ген-на-ген».
Сопряженная эволюция растения хозяина и патогена. Приобретение видовой и сортовой
специализации патогеном (индукторно-супрессорная модель Хесса).Роль вторичных
метаболитов в вертикальной и горизонтальной устойчивости. Локализация синтеза и
накопления вторичных метаболитов на уровне клетки, ткани, органа, целого растения. Состав
и характеристика смол, слизей, камеди, латекса. Внешняя секреция вторичных метаболитов.
Специализированные органы секреции. Состав и характеристика эфирных масел.
Характеристика локализации синтеза и накопления основных групп вторичных метаболитов.
Защитные функции вторичных соединений.
Взаимодействие физиологических процессов, их интеграция и согласованное
функционирование органов.
Донорно-акцепторные взаимодействия как основа эндогенной регуляции фотосинтеза в
системе растительного организма. Механизм эндогенной регуляции в системе растения:
потоки углерода, используемые на синтез различных соединений и их распределение по
тканям и органам. Теория фотосинтетической продуктивности. Пути повышения
эффективности использования солнечной энергии при фотосинтезе. Донорно-акцепторные
отношения, реутилизация и круговорот минеральных элементов в растении. Распределение
веществ по органам и компартментация процессов и соединений в клетке и тканях как система
пространственной и временной организации биохимических и физиологических процессов и
способ регуляции их согласованного взаимодействия и интеграции.
Системы регуляции и их иерархия в растении. Регуляция распределения роста и веществ,
а также взаимодействия органов в целом растении. Системы регуляции: трофическая,
гормональная и электрофизиологическая. Понятие «запрос» и предполагаемые механизмы
передачи сигнала. Донорно-акцепторные отношения. Регуляция процессов на клеточном
уровне. Метаболитная регуляция и механизм контроля протекания процесса по принципу
отрицательной (положительной) связи конечными продуктами. Аденилатный контроль.
Компартментация процессов и веществ как способ организации регуляции процессов в
пространстве и времени.
4. БИОТЕХНОЛОГИЯ (В ТОМ БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ).
Технологические аспекты биотехнологии.
Методы биотехнологии.
Основные биообъекты биотехнологии: промышленные микроорганизмы, клетки и ткани
растений, животных и человека, биокатализаторы, в том числе реконструированные
продуценты биологически активных веществ (селекция, метод рекомбинантных ДНК,
гибридомная технология).
Сырье для биосинтеза и оценка его биологической ценности.
Основные источники углерода, азота, фосфора, микроэлементов. Исследование новых
источников сырья (включая вопросы его предварительной обработки), разработка новых
питательных сред, в том числе включающих биостимуляторы и другие элементы управления и
оптимизации процессов биосинтеза. Методы оптимизации питательных сред.
Типовые технологические приемы и особенности культивирования микроорганизмов,
клеток и тканей растений, животных и человека. Непрерывные процессы культивирования.
Теория хемостата.
Автоселекция в хемостате.
Полунепрерывные (fed batch culture) и периодические процессы культивирования.
Кинетическое описание периодического культивирования.
Удельные скорости роста биомассы, биосинтеза продукта и потребления субстратов.
Понятие о С-моле биомассы. Влияние затрат субстрата на поддержание жизнедеятельности,
на величину кажущегося экономического коэффициента.
Модели кинетики биосинтеза продуктов метаболизма в зависимости от удельной
скорости роста, возраста культуры, концентрации субстратов и метаболитов в среде.
Принципы масштабирования процессов ферментации. Критерии масштабного перехода.
Особенности получения иммобилизованных биообъектов и их применение в
биотехнологии. Диффузионные ограничения при использовании иммобилизованных
ферментов и клеток.
Методы контроля специфических параметров процесса ферментации.
Типовые технологические приемы стадии выделения и очистки продуктов биосинтеза.
Флотация клеток и белковых продуктов из культуральной жидкости. Экстрагирование
продуктов биосинтеза из биомассы микроорганизмов жидкостями и суперкритическими
жидкостями. Центробежная экстракция лабильных продуктов из культуральной жидкости.
Сушка лабильных биопродуктов и живых биопрепаратов.
Тестирование биологически активных веществ по типовым схемам.
Вопросы надежности и безопасных условий эксплуатации, контроля биопроцесса,
охраны окружающей среды.
Современные подходы к созданию ресурсо- и энергосберегающих биотехнологий.
Биотехнологии для сельскохозяйственного производства (сельскохозяйственная
биотехнология).
Конструирование генно- инженерно- модифицированных (трансгенных) растений.
Технологии генной инженерии растений. Создание растений, устойчивых к болезням и
вредителям. Повышение продуктивности растений. Создание растений с улучшенными
питательными свойствами. Проблемы и перспективы.
Качество, безопасность и сертификация генмодифицированного сырья и пищевых
продуктов на их основе.
Применение генной инженерии в животноводстве (трансгенные животные как
«биореакторы» биологически активных веществ).
Биотехнологии для кормовой базы животноводства.
Производство
кормового
белкабелка
одноклеточных
микроорганизмов.
Промышленные штаммы-продуценты. Сырьевая база. Требования, предъявляемые к качеству
готового продукта. Биомасса промышленных микроорганизмов как сырье для получения
широкой гаммы продуктов различного назначения. Использование технологии утилизации
различных отходов (целлюлозосодержащие материалы, молочная сыворотка, отходы пищевых
и рыбоперерабатывающих производств).
Микробиологическое производство ферментных препаратов для кормопроизводства.
Микробиологическое производство индивидуальных L-аминокислот кормового
назначения.
Микробиологическое производство кормовых антибиотиков
Микробиологическое производство концентратов витаминов кормового назначения.
Производство вакцин для животноводства.
Производство пробиотиков для животноводства.
Производство микробных препаратов для растениеводства.
Биотехнологии бактериальных и грибных средств защиты растений от вредных
насекомых (инсектициды, фунгициды).
Биотехнологии антибиотиков против корневой гнили и мучнистой росы.
Биотехнологии бактериальных удобрений.
Производство стимуляторов роста растений гормональной природы.
Достижения биотехнологии в области создания свободного от вредной микрофлоры
посадочного материала (рассады).
Биотехнологии для пищевой и легкой промышленности.
Микробиологическое производство индивидуальных органических кислот (лимонная,
яблочная, аспарагиновая кислоты).
Микробиологическое производство ферментных препаратов. Использование ферментов
микробного происхождения для пищевой промышленности: производство пищевого этанола,
виноматериалов, пива, хлебопекарских дрожжей; производство ферментных препаратов
(ренниноподобные
протеиназы,
глюкоизомеразы,
бета-галактозидазы,
бетафруктофуранозидазы); производство препаратов, основанное на переработке биологического
сырья, в том числе и биомасс промышленных микроорганизмов (препараты биологически
активных добавок, содержащих смеси аминокислот, пептидов, витаминов и микроэлементов;
пищевкусовые добавки; концентраты и изоляты белковых веществ); производство
подсластителей- заменителей сахара (глюкозо-фруктозные сиропы, аспартам); производство
консервантов (низина).
Использование ферментов для текстильных, кожевенных технологий, при производстве
стиральных порошков.
Медицинская биотехнология (биотехнология для медицины).
Использование методов иммобилизации биообъектов в медицинских биотехнологиях и в
диагностике заболеваний. Основы современной иммунобиотехнологии. Гибридомная
технология. Использование антител для очистки биологических жидкостей. Типы вакцин и их
конструирование. Культуральные и генно-инженерные вакцины. Производство сывороток.
Современные прививочные препараты. Препараты на основе живых культур микроорганизмов
(нормофлоры и пробиотики). Иммуносенсоры. Производство биосенсоров на основе
ферментов. Диагностические средства in v i t r o для клинических исследований. Производство
пробиотиков. Производство ферментов медицинского назначения. Создание ферментов с
помощью методов генной инженерии. Производство препаратов на основе смеси Lаминокислот для перорального и парентерального питания. Технологии лекарственных
препаратов на базе стабильных адресных липосом. Конструирование и производство генно­
инженерного инсулина. Другие генно-инженерные лекарства и препараты.
Производство иммуномодуляторов, иммуностимуляторов и иммунодепрессантов.
Микробиологическое производство антибиотиков различных классов для медицины.
Полусинтетические антибиотики.
Микробиологическое производство витаминов для здравоохранения.
Технологии продуктов трансформации органических соединений ферментами
микробных клеток: сорбит в производстве аскорбиновой кислоты; гидрокортизон и
превращение его в преднизолон; продукты дегидрирования, восстановления и
гидроксилирования стероидов; продукты окисления производных индола и пиридина.
Технологии культивирования in v i t r o клеток и тканей растений для получения
фитопрепаратов и лечебно-профилактических добавок.
Биотехнологии получения энергоносителей для энергетики.
Микробиологическое производство возобновляемых источников энергии: низших
спиртов, ацетона, метана, биоконверсией органических отходов и растительного сырья.
Микробиологическое производство водорода.
Биотехнологии
для
нефтеи
горнодобывающей
и
обогатительной
промышленности.
Геомикробиология и экология нефте- и угледобычи. Бактериальное выщелачивание
химических элементов из руд, концентратов и горных пород, обогащение руд, биосорбция
металлов из растворов. Удаление серы из нефти и угля. Повышение нефтеотдачи. Удаление
метана из угольных пластов. Подавление биокоррозии нефтепроводов.
Производство био- и фоторазлагаемых конструкционных пластмасс для промышленной
энергетики.
Биотехнологические методы защиты окружающей среды (экологическая
биотехнология).
Антропогенные факторы химического и биологического загрязнения окружающей
среды. Органические ксенобиотики, соединения азота, серы, фосфора, тяжелые металлы и
радионуклиды.
Биологические методы для решения задач охраны окружающей среды.
Основные биохимические пути микробиологической трансформации загрязняющих
веществ. Микроорганизмы — биодеструкторы.
Биологическая очистка сточных вод. Принципиальные схемы очистных сооружений.
Основные принципы работы, методы и сооружения аэробной и анаэробной биологической
очистки сточных вод и переработки промышленных отходов.
Утилизация диоксида углерода с помощью микроорганизмов.
Биологические методы очистки воздуха. Биологическая дезодорация газов. Основные
методы и принципиальные конструкции установок.
Биоремедиация и биологическая очистка природных сред. Основные подходы. Создание
технологий для восстановления окружающей среды с использованием генно-инженерномодифицированных микроорганизмов.
Разработка
биотехнологических
способов
уничтожения химического оружия.
Биологическая переработка твердых отходов. Биодеструкция природных и
синтетических полимерных материалов. Компостирование. Вермикультура.
Биологическая коррозия и биоциды.
Мониторинг окружающей среды. Методы биотестирования и биоиндикации в
мониторинге.
Научные основы инженерного оформления биотехнологий.
Стерилизация технологических потоков и оборудования.
Классификация производств биосинтеза по отношению к контаминации. Возможные
пути проникновения посторонней микрофлоры в биореактор. Асептическое культивирование.
Методы отделения и деструкции контаминантов, их сравнительный анализ.
Способы стерилизации жидкостей, твердых субстратов и воздуха. Термическая
стерилизация. Критерии стерилизации, их расчет для изотермического, непрерывного и
нестационарных условий. Аппаратурное оформление стадий. Деконтаминация воздуха и
оборудования в производственных помещениях.
Материальный и энергетический балансы процесса биосинтеза.
Стехиометрия микробиологического синтеза. Методы расчета стехиометрических
коэффициентов и составление материального баланса стадии биосинтеза.
Влияние условий культивирования продуцента на тепловыделение, величину
экономического коэффициента и степень утилизации субстрата. Потребление кислорода
микроорганизмами. Массопередача кислорода от воздуха к клеткам. Концентрационные
“ямы”. Массопередача углекислого газа. Массообменные характеристики ферментационного
оборудования. Пенообразование и пеногашение. Перемешивание при ферментации и его
виды.
Массообменный и тепловой расчеты биореакторов: по областям применения, по
условиям проведения процессов биосинтеза.
Основное ферментационное оборудование, его виды и предварительный подбор.
Биореакторы периодические и непрерывно действующие, полного смешения, полного
вытеснения и промежуточного типа.
Биореакторы для осуществления асептических, условно-асептических и неасептических
операций.
Классификация биореакторов по способу ввода энергии: аппараты с механическим
перемешиванием, барботажный, эрлифтный.
Методы определения величины коэффициента массопередачи в биореакторах различной
конструкции.
Основы моделирования биореакторов.
Этапы моделирования. Параметры моделирования и их сопоставление. Моделирование
по вводимой удельной энергии, по интенсивности массопереноса кислорода.
Исследование и разработка принципов и алгоритмов оптимального компьютерного
проектирования биотехнологических систем.
Описание основного оборудования для выделения, концентрирования и очистки
продуктов биосинтеза с целью получения готовых товарных форм препаратов.
Оборудование для разделения микробных суспензий, жидкой и твердой фазы
(центрифуги осадительного и фильтрующего типа с периодической и с непрерывной
выгрузкой осадка; суперцентрифуги; сепараторы для фильтрования и отжима осадков).
Оборудование для концентрирования культуральных жидкостей и нативных растворов
вакуум -выпариванием (аппараты с восходящей и падающей пленкой; роторно-пленочные
испарители).
Оборудование для проведения процессов осаждения (влияние начальной концентрации
осаждаемого вещества, температуры на скорость образования осадка).
Оборудование для проведения процессов экстракции из твердой фазы и органическим
растворителем (влияние соотношения фаз, времени контакта фаз на эффективность процесса).
Оборудование для баромембранного разделения и очистки продуктов биосинтеза и
воздуха
(микрофильтрация,
ультрафильтрация;
обратный
осмос;
селективность
баромембранных процессов; концентрация гелеобразования).
Оборудование для хроматографического концентрирования и разделения компонентов
нативного раствора (ионный обмен и гельфильтрация; очистка продуктов биосинтеза на
гидрофобных сорбентах).
Оборудование для сушки биотехнологической продукции (сушилки распылительные,
вальцово- ленточные, барабанные, кипящего слоя, пневматические, сублимационные,
вакуумные и вакуумные с подбросом давления).
Оборудование для очистки газо-воздушных выбросов и сточных вод (трубы Вентури,
скрубберы мокрой очистки, отстойники, биофильтры, аэротенки, окситенки, метантенки).
Принципы регулирования, контроля и автоматического управления процессами
биосинтеза.
Создание и эксплуатация приборов, систем измерения физико- химических,
физиологических и биофизических параметров, компьютеризированных технологических
комплексов.
Бионанотехнологии.
Введение в нанотехнологию и нанобиотехнологию.
Наноматериалы. Методы
получения наночастиц. Детекция наночастиц в биообъектах. Нанобиоматериалы на основе
белков и пептидов. Самособирающиеся наноструктуры на основе нуклеиновых кислот.
Наноструктуры на основе поверхностно-активных веществ и липидов. Наноструктуры
биологической мембраны. Наноструктуры на основе полимеров. Синтез наноструктур с
помощью вирусов и микроорганизмов. Биокатализ и нанобиотехнология. Нанотехнологии и
медицина. Основы нанобиобезопасности.
5. БОТАНИКА.
Основы структурной ботаники (включая морфологию, цитологию, анатомию и
эмбриологию растений).
Клетка как единица строения растения. Клеточная теория и ее роль в развитии
естественных наук. Деление ядра (амитоз, митоз и мейоз) и клетки. Место мейоза в
жизненном цикле растений и его биологическое значение.
Эволюция формы тела растений. Морфологические и анатомические преобразования:
изменение способа ветвления, возникновение листа, появление стелы и её эволюция.
Стелярная теория, понятие о стеле и её основные типы, особенности стелы двудольных и
однодольных растений. Появление вегетативных органов растений. Макрофильная и
микрофильная линии эволюции. Направления морфологической эволюции: прогрессивная и
регрессивная эволюция, специализация. Эволюционная разновозрастность признаков.
Понятие о девиациях и неотении.
Общая характеристика тканей растений. Современная классификация растительных
тканей. Эволюция, строение и особенности тканей в связи с выполняемой функцией.
Системы вегетативных органов растений. Корень: морфология, функции, ветвление
корней; типы корневых систем. Первичное и вторичное строение корня растений.
Метаморфозы корней.
Побег как основной орган высших растений. Почка, как зачаток побега; классификация
почек. Типы побегов. Осевая часть побега - стебель. Анатомическое строение стебля.
Первичное и вторичное строение стебля у односемядольных и двусемядольных растений.
Метаморфозы побега.
Лист, его основные части и функции. Онтогенез листа. Морфологические типы листьев,
их классификация. Внутреннее строение листовой пластинки. Листовые следы.
Видоизменения листовой пластинки, гетерофиллия, листорасположение. Длительность жизни
листьев, листопад.
Размножение растений: понятие о размножении, классификация способов размножения.
Понятие о поколении и жизненном цикле у растений. Чередование поколений, основные
закономерности чередования поколений, его биологическое и эволюционное значение.
Органы размножения растений. Половое, бесполое и вегетативное размножение у высших и
низших растений. Типы полового размножения на разных этапах эволюции. Эволюция
органов размножения, строение стробила в разных группах высших растений. Происхождение
цветка и основные направления его эволюции. Строение цветка покрытосеменных. Соцветие и
его типы. Биологическое значение завязи. Значение перекрестного опыления. Характеристика
процессов, происходящих в цветке: микро- и макроспорогенез, образование мужского и
женского гаметофитов, микро- и макрогаметогенез, двойное оплодотворение, формирование
семени, развитие плода. Семяпочка и семя. Плоды и семена, их классификация.
Распространение плодов и семян.
Семя и проросток. Прорастание семени и формирование проростка. Строение и развитие
зародыша и проростка покрытосеменных. Тип питания проростка.
Вегетативное размножение у высших растений. Естественное вегетативное
размножение. Использование вегетативного размножения человеком (черенкование, прививки
и т.д.).
Общее введение в систематику растений.
Понятие о таксоне и тасономических рангах. Представление о современной бинарной
номенклатуре и системе иерархических единиц (от внутривидовых до надцарства).
Вид как конкретная форма существования органического мира и основное понятие
систематики. Критерии определения вида. Популяция и видообразование.
Характерные особенности низших и высших растений.
Основы систематики фотосинтезирующих прокариот (цианей), водорослей и
грибов.
Понятие о прокариотах и эукариотах.
Цианеи (цианобактерии, сине-зеленые водоросли). Строение и распространение,
принципы классификации, значение в природе и народном хозяйстве.
Водоросли. Общая характеристика водорослей, особенности строения. Способы
размножения и циклы развития. Экологические группировки водорослей. Значение
водорослей в природе и в народном хозяйстве. Водоросли как совокупность
самостоятельных отделов растительного мира. Принципы классификаций водорослей. Общая
характеристика эвгленовых, зеленых, харовых, криптофитовых, динофитовых, золотистых,
желто-зеленых,
диатомовых,
бурых
и красных
водорослей.
Филогенетические
взаимоотношения водорослей.
Грибоподобные организмы. Отдел Миксомикота (слизевики). Общая характеристика.
Особенности строения вегетативного тела. Размножение. Цикл развития. Классификация.
Распространение,
роль
в
природе.
Сапротрофные
миксомицеты.
Отдел
Плазмодиофоромикота: важнейшие представители. Меры борьбы с фитопатогенными
слизевиками. Отдел Оомикота: строение, размножение, жизненные циклы. Экология,
важнейшие возбудители болезней растений и меры борьбы с ними.
Грибы. Характеристика грибов как гетеротрофных организмов. Пищевые потребности
грибов. Способы питания. Паразитизм, сапротрофизм, симбиоз. Морфология: особенности
строения грибной клетки, строение вегетативных органов, мицелий и его видоизменения.
Общее понятие о размножении грибов: половое и бесполое размножение, строение
репродуктивных органов. Смена ядерных фаз и форм развития. Происхождение и эволюция
грибов. Распространение грибов: экологические группы. Значение в природе и народном
хозяйстве. Основы классификации грибов: отделы Хитридиомикота, Зигомикота, Аскомикота,
Базидиомикота. Несовершенные (митоспоровые) грибы.
Лишайники. Двойственная природа лишайников и их положение в системе
растительного
мира.
Компоненты
лишайников
и
их
взаимоотношение.
Морфологическое и анатомическое строение лишайников. Размножение лишайников.
Важнейшие физиологические, химические и биологические особенности лишайников.
Распространение и роль в природе. Практическое использование лишайников.
Лихеноиндикация.
Основы систематики высших растений.
Отдел Риниофиты. Выход автотрофных растений на сушу как важнейший этап
эволюции растительного мира. Первые представители высших растений - риния и куксония.
Особенности строения и размножения. Классификация.
Отдел Моховидные как высшие растения с преобладанием в цикле развития гаметофита.
Главные черты строения вегетативного тела, цикл развития. Деление на классы и порядки:
главнейшие представители. Эволюция моховидных. Значение в природе и для человека.
Отдел Хвощевидные: особенности строения, цикл развития. Морфологические и
анатомические особенности Хвощей, цикл развития. Происхождение Хвощевидных.
Представление о псилотовидных. Особенности морфологии и размножения.
Происхождение псилотовидных. Представители - псилофит и тмезиптерис.
Отдел Плауновидные: особенности строения, цикл развития, основные черты эволюции.
Циклы развития равноспоровых и разноспоровых плауновидных.
Отдел Папоротниковидные: особенности строения, цикл развития равноспоровых и
разноспоровых папоротников. Филогенетическое значение. Роль и значение в растительном
покрове прошлого и в настоящее время. Систематика отдела Папоротниковидных.
Общая характеристика семенных растений; происхождение семязачатка и семени, их
значение для дальнейшей эволюции.
Отдел Голосеменные: представление об их происхождении, классификация. Семенные
папоротники. Саговниковые, беннеттитовые, гнетовые, гинкговые, кордаитовые. Время
существования, роль в растительном покрове в прошлые геологические периоды.
Подкласс Пиниды (Хвойные):
общая характеристика,
особенности строения
вегетативных и генеративных органов. Значение в природе и народном хозяйстве.
Появление покрытосеменных. Отдел Цветковые, или покрытосеменные растения,
общая характеристика, вероятные предки, время и место возникновения, причины быстрого
развития, роль и значение цветковых в сложении растительного покрова Земли и в жизни
человека. Особенности онтогенеза цветковых растений.
Основные направления
морфологической эволюции цветковых растений и современные филогенетические системы.
Принципы деления отдела Покрытосеменных на классы и сравнительная характеристика
двусемядольных и односемядольных растений; происхождение односемядольных.
Класс Двусемядольные. Подклассы двусемядольных - магнолииды, ранункулиды,
кариофиллиды, гамамелиды, дилленииды, розиды, ламеиды, астериды. Филогенетические
связи. Главнейшие порядки и семейства, отличительные особенности семейств, важнейшие
представители и хозяйственное значение. Географическое распространение.
Класс Односемядольные. Подклассы односемядольных - алисмиды, лилииды, арециды.
Филогенетические связи. Главнейшие порядки и семейства, отличительные особенности
семейств, важнейшие представители и хозяйственное значение. Географическое
распространение.
Основы фитогеографии с элементами экологии растений и фитоценологии.
Понятие об ареале растений. Размеры и формы ареалов. Возникновение и развитие
ареалов. Расселение растений. Видовая насыщенность ареалов. Очаги видового разнообразия.
Типы ареалов и их классификация. Ареалы реликтовые и эндемичные. Понятие о хорологии.
Картирование ареалов.
Основы учения о флоре. Систематическая структура флоры. Биологический и
географический анализы флоры. Генетические и географические элементы флоры. Понятие о
возрасте флоры. Сравнительное изучение флор. Конкретная (элементарная) флора.
Флорогенез. Изменение состава флоры под влиянием антропогенных факторов.
Классификация
флор.
Принцип
флористического
районирования.
Единицы
флористического районирования (царства, области, подобласти, провинции и др.) - принципы
их обоснования и выделения. Современные флористические царства и главнейшие
флористические области земного шара (характеристика, основные сведения об их
происхождении и развитии).
Понятие об экологических факторах. Факторы абиотические и биотические.
Антропогенные факторы. Концепция лимитирующих факторов. Комплексное действие
факторов. Экологическая пластичность организмов. Адаптации растений к факторам среды.
Понятие об экологической нише. Экологическая амплитуда вида: эври- и стенотопность.
Экологические группы растений по отношению к основным факторам среды (свету,
температуре, воде).
Распространение растений и экологические условия. Морфолого-анатомические
особенности гидрофильных, гигрофильных, мезофильных, ксерофильных и галофильных
растений. Классификация почв по их гранулометрическому составу. Элементы плодородия
почвы: гумус, элементы минерального питания, влага. Зольный состав растений (фосфор,
калий, кальций, магний, железо и др.), азот в жизни растений.
Понятие о жизненных формах растений. Жизненные формы и структура фитоценоза.
Классификации жизненных форм.
Фитоценоз. Основные признаки фитоценоза. Видовой состав. Количественные и
качественные соотношения между растениями. Ярусность. Мозаичность. Синузиальность.
Физиономичность. Периодичность. Характер местообитания. Внутри- и межвидовая
конкуренция у растений и её роль в формировании фитоценозов. Понятие об аут - и
синэкологии растений. Фитоценотипы, их классификации
6. МИКРОБИОЛОГИЯ.
История, предмет и задачи микробиологии.
Этапы развития микробиологии (эвристический, морфологический, физиологический,
иммунологический, молекулярно-генетический). Связь микробиологии с иммунологией и
другими дисциплинами. Основополагающая роль А. Левенгука, Л. Пастера, Р. Коха, П.
Эрлиха, Д.И. Ивановского, И.И. Мечникова и других ученых в развитии микробиологии и
смежных дисциплин: открытие А. Левенгуком микроорганизмов; роль работ Л. Пастера в
развитии общей, медицинской, технической, сельскохозяйственной микробиологии и
иммунологии; роль работ Р. Коха в медицинской микробиологии (выделение чистых культур,
методы микроскопии, триада Генле-Коха и др); открытие вирусов Д.И. Ивановским; введение
принципа элективных культур, открытие автотрофии (С.Н. Виноградский), развитие экологии
микроорганизмов; обнаружение ферментативной активности в бесклеточных препаратах
дрожжей (Бюхнер) и развитие биохимии дрожжей; развитие генно-инженерных исследований;
открытие витаминов, сульфамидных препаратов, антибиотиков и других биологически
активных препаратов, а также создание биотехнологических производств; вклад
отечественных ученых в развитие микробиологии — исследования В.Л. Омелянского, Г.Н.,
Габричевского, Н.Ф. Гамалеи, А.Н. Лебедева, С.П. Костычева, Г.А. Надсона, В.Г. Будкевича,
Д.К. Заболотного, Н.Г. Холодного, Б.А. Исаченко, В.Н. Шапошникова, Н.Д. Иерусалимского,
Н.А. Красильникова, П.Ф. Здродовского, В.Д. Тимакова, З.В. Ермольевой и др.
Соотношение и взаимосвязь бактериологии, вирусологии, микологии, протозоологии
иммунологии и аллергологии. Значение методов молекулярной биологии, цитологии,
физиологии, биохимии и генетики в изучении микробов. Характеристика общей,
медицинской,
фармацевтической,
санитарной,
технической,
сельскохозяйственной,
ветеринарной, водной, почвенной, геологической и космической микробиологии; связи между
разделами микробиологии. Палеомикробиология. Современные представления об эволюции
микроорганизмов.
Морфология и структурно-функциональная организация клеток микроорганизмов.
Основные типы клеток; клетки прокариот и эукариот. Структурно-функциональные
особенности эубактерий, архебактерий и различных представителей эукариот.
Основные структурные компоненты клеток и методы их изучения.
Ц и т о л о г и ч е с к и е м е т о д ы : методы окраски микроорганизмов и методы микроскопии
(люминесцентная, темнопольная, фазово-контрастная, электронная и др.). Цитохимические
методы. Приготовление препаратов для электронной микроскопии: тотальные препараты,
ультратонкие срезы, реплики (криофрактография), контрастирование препаратов.
Строение клеток прокариотных микроорганизмов (эубактерий и архебактерий).
Особенности морфологических типов клеток.
К л е т о ч н а я с т е н к а б а к т е р и й . Строение, химический состав и функции. Строение,
функции липополисахарида и пептидогликана. Стенки эубактерий и архебактерий. Синтез и
сборка компонентов клеточных стенок. Образование S-, R-, L-форм бактерий, протопластов и
сферопластов, некультивируемых форм бактерий.
К а п с у л ы и ф и м б р и и (п и л и ). Химический состав, структура и функции.
Ж гут и к и ,
п одвиж н ост ь
бакт ерий.
Строение и химический состав жгутиков.
Периплазматические жгутики спирохет; строение и функции. Скользящая подвижность
некоторых бактерий и ее механизм. Хемо-, фото-, и магнитотаксисы.
П е р и п л а з м а т и ч е с к о е п р о с т р а н с т в о у грамотрицательных бактерий. Состав, структура и
функции.
М ем браны
бакт ерий,
структура и функции: цитоплазматическая мембрана;
внутрицитоплазматические
мембранные
структуры
бактерий
производные
цитоплазматической мембраны; фотосинтезирующий мембранный аппарат; тинакоиды,
хлоросомы, родопсиновые мембранные структуры галобактерий; мембранные структуры
метилотрофных, нитрифицирующих и других бактерий; мезосомы бактерий; наружная
мембрана грамотрицательных бактерий.
Ц и т о п л а з м а б а к т е р и й . Химический состав, физико-химические показатели, структура.
Включения:
полифосфаты (волютин),
гликоген,
гранулеза,
гранулы поли-бетагидрооксимасляной кислоты, белковые кристаллы, элементарная сера, карбоксисомы,
магнитосомы, фикоциановые гранулы цианобактерий. Рибосомы бактерий. Состав, строение и
функции. Различия рибосом эубактерий, архебактерий и эукариот. Различия в аппарате
трансляции у грамположительных и грамотрицательных эубактерий и архебактерий. Газовые
вакуоли - уникальные структуры прокариотной клетки.
Я д е р н ы й а п п а р а т б а к т е р и й - н у к л е о и д . Состав и структура. Бактериальная хромосома.
Репликация ДНК и сегрегация нуклеоидов при делении клеток. Связь нуклеоида с
мембранными структурами клетки. Особенности ядерного аппарата архебактерий.
Особенности физиологии бактерий.
Структурно-функциональные перестройки клеток бактерий в цикле развития и под
влиянием факторов окружающей среды. Клеточный цикл и клеточная дифференциация в
процессе онтогенетического развития бактерий. способы размножения бактерий: бинарное
деление, почкование и др. Покоящиеся, некультивируемые формы бактерий. Эндоспоры,
экзоспоры, цисты, миксоспоры, акинеты и гетероцисты бактерий, особенности их строения,
образования, прорастания, рекультивации.
Строение клеток эукариотных микроорганизмов.
Жизненный и клеточный цикл. Размножение. Клеточная дифференциация.
Спорообразование у дрожжей и мицелиальных грибов. Инцистирование простейших.
К л е т о ч н а я с т е н к а и ц и т о п л а з м а т и ч е с к а я м е м б р а н а . Строение, химический состав,
функции, синтез компонентов.
Э н д о п л а з м а т и ч е с к и й р е т и к у л у м . Структура и происхождение. Функция гладкого и
шероховатого ретикулума. Связь мембран ретикулума с мембранами аппарата Гольджи,
цитоплазматической и ядерной мембранами. Микросомы.
А п п а р а т Г о л ь д ж и . Строение, функции и роль в синтезе мембран, лизосом и клеточной
стенки. Л и з о с о м ы ; вакуоли, фагосомы, сегрегационные и пищеварительные вакуоли.
П е р о к с и с о м ы . Структура, состав и функции.
М и т о х о н д р и и . Строение, химический состав и функции; наружная и внутренняя
мембраны, кристы, ДНК, белоксинтезирующий аппарат, гипотезы о происхождении
митохондрий. Х л о р о п л а с т ы . Строение, химический состав и функция; наружная и внутренняя
мембраны, тилакоиды, ДНК, белоксинтезирующий аппарат.
Ц и т о п л а з м а . Состав и строение компонентов цитоплазмы. Гиалоплазиа. Запасные
вещества: полифосфаты, углеводы, липидные гранулы, белковые кристаллы. Амебоидное
движение. Рибосомы (строение, состав, функции). Микротрубочки и тонофиламенты цитоскелет клетки. Жгутики и реснички.
Я д р о . Ядерные структуры (строение и функции): мембрана, хромосомы, ядрышко,
ядерный сок. Митоз, эндомитоз. Макро- и микронуклеусы простейших.
Систематика микроорганизмов.
Мир микробов: доклеточные формы (вирусы - царство Vira) и клеточные формы
(бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Домены «Bacteria», «Archaea», «Eucarya».
Домен «Bacteria» - прокариоты (истинные бактерии, или эубактерии). Домен «Archaea» прокариоты (архебактерии) Домен «Eucarya» - эукариоты: царство Fungi (грибы); царство
Stramenopila, царство растений Plantae; царство животных Animalia с подцарством Protozoa
(простейшие).
Систематика, классификация, таксономия номенклатура, диагностика, идентификация.
Таксономические категории, современные критерии вида и подвидовых категорий.
Использование фенотипических, генотипических и филогенетических показателей для
идентификации и типирования бактерий:
ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ — окраска по Граму, морфологические и культуральные свойства,
биохимические реакции, хромогенные ферментативные реакции, использование источников
углевода, антибиотикограмма, бактериоцинотипирование, фаготипирование, антигенные
свойства, химический состав клеточной стенки (пептидогликан, миколовая кислота и др.), а
также белков и липидов клетки;
ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ — соотношение G+C, гибридизация ДНК, молекулярное
зондирование, плазмидный анализ, полиморфизм длины фрагментов рестрикции ДНК,
риботипирование;
ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ — анализ рРНК-последовательности, РНК-РНК гибридизация,
амплификация полиморфной ДНК с использованием производных праймеров, секвенирование
16S и 23S рРНК.
Группы бактерий, сформированные по фенотипическим признакам (Определитель
бактерий
Берджи,
1994;
перевод
с
англ.
1997,
9
издание).
Спирохеты;
Аэробные/микроаэрофильные, подвижные, спиралевидные/вибриоидные, грамотрицательные
бактерии; Неподвижные или, редко, подвижные, грамотрицательные, изогнутые бактерии;
Грамотрицательные, аэробные/микроаэрофильные палочки и кокки; Факультативно
анаэробные, грамотрицательные палочки; Грамотрицательные, анаэробные, прямые,
изогнутые и спиральные палочки; Бактерии, осуществляющие диссимиляционное
восстановление сульфата или серы; Анаэробные грамотрицательные кокки; Риккетсии и
хламидии; Аноксигенные фототрофные бактерии (содержат бактериохлорофилл); Оксигенные
фототрофные бактерии (содержат хлорофилл); Аэробные хемолитотрофные бактерии и
близкие организмы; Почкующиеся и /или образующие выросты бактерии; Бактерии, имеющие
чехлы; Нефотосинтезирующие скользящие бактерии, не образующие плодовые тела;
Скользящие бактерии, образующие плодовые тела; Грамположительные кокки; Образующие
эндоспоры грамположительные палочки и кокки; Грамположительные палочки правильной
формы; Грамположительные палочки неправильной формы; Микобактерии;
22-29. Актиномицеты;
30. Микоплазмы (роды Mycoplasma, Ureaplasma, Acholeplasma и др.)
31-35. Архебактерии (метаногены, сульфатредуцирующие археи, галобактерии,
архебактерии без клеточной стенки, термофилы и гипертермофилы, метаболизирующие S0.
Классификация бактерий по генотипическим и фенотипическим признакам.
(Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 2nd. Edition 2001).
Характеристика грамотрицательных бактерий, большинство которых по свойствам рРНК
объединены в тип протеобактериий («Proteobacteria»). Характеристика грамположительных
бактерий с двумя большими подотделами - с высоким и низким соотношением G+C
(генетическое сходство).
Характеристика домена «Bacteria», среди 22 типов которого имеют медицинское
значение следующие:
Тип Proteobacteria
Класс Alphaproteobacteria. Роды: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella
Класс Betaproteobacteria. Роды: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella,
Spirillum
Класс Gammaproteobacteria. Роды: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas,
Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella,
Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providencia, Salmonella, Serratia,
Shigella, Yersinia, Pasteurella
Класс Deltaproteobacteria. Род: Bilophila
Класс Epsilonproteobacteria. Роды: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella
Тип Firmicutes (главным образом грамположительные)
Класс Clostridia. Роды: Clostridium, Sarcina, Peptostreptococcus, E ^ a ^ d u m , Peptococcus,
Veillonella (грамотрицательные)
Класс Mollicutes. Роды: Mycoplasma, Ureaplasma
Класс Bacilli. Роды: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus,
Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus
Тип Actinobacteria
Класс Actinobacteria. Роды: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus,
Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium,
Bifidobacterium, Gardnerella
Тип Clamydiae
Класс Chlamydiae. Роды: Chlamydia, Chlamydophila
Тип Spirochaetes
Класс Spirochaetes. Роды:Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira
Тип Bacteroidetes
Класс Bacteroidetes. Роды: Bacteroides, Porphyromonas,Prevotella
Класс Flavobacteria. Род: Flavobacterium
Систематика грибов.
Принципы построения современных систем грибов. Основные таксономические
критерии: наличие подвижны стадий, телеоморфы и типы полового процесса, анаморфы и
типы бесполого размножения, особенности морфологии, химический состав клеточных
структур, экологические ниши и биотопы, факторы вирулентности и др.
Характеристика грибов: хитридиомицеты (тип Chytridiomycota), зигомицеты (тип
Zygomycota), аскомицеты (тип Ascomycota), базидиомицеты (тип Basidiomycota), формальный
тип/группа - дейтеромицеты (Deiteromycоta), или так наз. митоспоровые грибы. Особенности
гифальных и дрожжевых грибов. Диморфизм грибов.
Царство Stramenopila, тип Oomycota; отличия их от грибов.
Систематика простейших.
Характеристика простейших, в том числе имеющих медицинское значение (типы
Sarcomastigophora, Apicomplexa, Ciliophora, Microspora).
С и ст ем ат и ка вирусов.
Характеристика оболочечных и безоболочечных вирусов; вирусы, имеющие двунитевую
ДНК, однонитевую ДНК, плюс однонитевую РНК, минус однонитевую РНК, двунитевую
РНК, идентичные плюс нитевые РНК (ретровирусы). Вирусы животных, грибов, растений,
бактерий. Вирулентные и умеренные бактериофаги. Лизогения.
Рост и развитие микроорганизмов.
Питательные среды: элективные, дифференциально-диагностические, специальные,
обогатительные, органические, неорганические, синтетические и др. Принципы и методы
стерилизации посуды, сред, оборудования. Методы определения числа бактерий и их
биомассы. Накопительные культуры. Чистые и смешанные культуры.
Особенности культивирования аэробов, анаэробов, психрофилов, мезофилов,
термофилов, гемофилов, галофилов и других групп микроорганизмов.
Р о с т м и к р о о р г а н и з м о в . Периодические культуры и периодическое культивирование;
фазы роста, методы культивирования. Параметры роста: скорость, время генерации и др.
Проточное
культивирование.
Принципы
работы
хемостата,
турбодостата.
Синхронизированные культуры. Понятие сбалансированного роста. Лимитирующие факторы.
Торможение роста.
Типы питания микроорганизмов, физиологические группы.
Фото- и хемо-, ауто- и гетеро-, лито- и органотрофы. Метилотрофы. Аэробные
литотрофные бактерии: водородные бактерии, нитрифицирующие бактерии, серные бактерии,
железобактерии и др. Аэробы, микроаэрофилы, капнофилы, факультативные анаэробы,
облигатные анаэробы. Аммонифицирующие, денитрофицирующие, сульфатредуцирующие,
метанообразующие и др. бактерии. Микроорганизмы - деструкторы. Прототрофы,
ауксотрофы, паразиты, патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, сапрофиты.
Биохимические основы жизнедеятельности микроорганизмов.
Методы разрушения микроорганизмов и получения фракций. Получение очищенных
ферментов. Ферментные препараты.
Поступление источников питания в клетку: механизмы пассивной и облегченной
диффузии; активный транспорт, транслокация радикалов.
Принципы использования органических соединений микроорганизмами. Основные пути
утилизации углеводов - гексоз и пентоз (пути Эмбдена-Мейергофа, Энтнера-Дудорова,
пентозофосфатный путь). Основные пути использования ароматических соединений и
углеводородов.
Центральный метаболизм;
основные циклы (цикл трикарбоновых
кислот,
пентозофосфатный цикл, глиоксолатный шунт).
Энергетическая основа клеточного метаболизма. Субстратное фосфорилирование.
Брожение, типы и механизм. Фосфорилирование, механизм и разновидности. Окислительное
фосфорилирование, механизмы. Анаэробное дыхание, механизмы. АТФ и трансмембранный
потенциал как энергетический резерв клетки. Разобщение окисления и фосфорилирования.
Биосинтетические реакции у микроорганизмов. Ассимиляция углерода углекислоты
микроорганизмами. Биосинтез аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований,
витаминов. Биосинтез белка, жирных кислот и липидов, углеводов и полисахаридов.
Биосинтез РНК и ДНК. Биосинтез пигментов, антибиотиков и др. вторичных метаболитов.
Биохимия ассимиляции азотсодержащих соединений.
Ферментный аппарат микроорганизмов. Эндо- и экзоферменты. Конститутивные и
индуцибильные ферменты. Регуляция синтеза и активности. Практическое использование
ферментов.
Регуляция метаболизма у микроорганизмов.
Регуляция ферментативных реакций; константы, влияние различных факторов. Роль
аллостерических белков.
Генетическая регуляция синтеза ферментов; механизмы. Опероны и регулоны.
Катаболитная репрессия и катаболитное торможение. Роль циклического АМФ, субклеточных
структур и полиферментных комплексов в регуляции метаболизма. Роль изоферментов.
Регуляция синтеза ДНК и РНК, полисахаридов, полифосфатов, липидов.
Генетика микроорганизмов.
Геномы микроорганизмов. Генетический код и синтез белка. Типы мутаций у
микроорганизмов. Молекулярные механизмы генных мутаций. Системы генетической
коррекции и репарации. Виды изменчивости. Модификационная и генотипическая
изменчивость.
Генетические рекомбинации у прокариот. Конъюгация, трансформация, трансдукция.
Методы локализации генов. Транспозоны, IS-элементы. Свойства плазмид. Рестрикция и
модификация чужеродной ДНК. Методы генной инженерии.
Генетическая рекомбинация у эукариотических микроорганизмов. Методы селекции
микроорганизмов. Применение молекулярно-генетических методов для индикации микробов
и диагностики инфекций (ПЦР, методы гибридицации нуклеиновых кислот, зонды и др.).
Достижения и перспективы генной инженерии.
Экология микроорганизмов.
Геохимическая деятельность микроорганизмов. Роль микроорганизмов в круговороте
веществ в природе. Микробиоценозы. Симбиоз, комменсализм, нейтрализм, конкуренция,
паразитизм, хищничество. Эндо- и эктосимбионты растений и животных. Лишайники.
Микориза. Микрофлора организма человека, животных, почвы, воды, воздуха. Функции
микрофлоры. Колонизационная резистентность микрофлоры человека. Дисбиоз, дисбактериоз.
Понятия о пробиотиках, пребиотиках и симбиотиках. Микробиологические показатели
качества воды и других сред. Роль свободноживущих микроорганизмов в формировании и
развитии биосферы Земли. Участие микробов в биогеохимических циклах химических
элементов, синтезе и трансформации веществ, поддержании планетарного радиационного
баланса. Микробиологические аспекты охраны окружающей среды.
Болезни человека, животных, растений, вызываемые микроорганизмами. Факторы
патогенности
микроорганизмов,
токсины.
Взаимоотношения
микроорганизмов
с
неспецифическими факторами защиты и факторами приобретенного иммунитета.
7. ЗООЛОГИЯ.
Значение животных в биосфере.
Животные в экосистемах Земли. Геологическая роль животных. Формирование
осадочных пород. Роль в геохимических циклах. Основные трофические группы животных.
Положение в цепях питания и трофических уровнях. Зоомасса. Количественная оценка трофоэнергетической роли животных в экосистемах. Типы биоценотических отношений между
животными и между животными и другими организмами. Средообразующая деятельность.
Роль разных групп животных в развитии флоры и растительности Земли. Приспособления
животных в жизни на суше.
Практические вопросы зоологии. Животноводство. Промысел животных. Биотехнология.
Животные - вредители растений. Роль в биоповреждениях материалов. Паразитология,
проблемы медицины и ветеринарии. Акклиматизация и реакклиматизация животных,
результаты и последствия. Охрана редких и вымирающих видов. Современные проблемы
охраны животного мира.
Сравнительная морфология животных.
Изучение морфологии животных на всех уровнях организации живых систем.
Организменный уровень организации животных. Биологические задачи, решаемые в процессе
жизнедеятельности и развития организма. Функции организма, обеспечивающие обмен
веществ, связь с окружающей средой, саморегуляцию жизненных процессов и
самовоспроизведение. Организм как целое. Уровни организации живого от молекулярного,
клеточного, организменного, видового до биоценотического.
Сравнительная молекулярная биология и цитология как разделы сравнительной
морфологии.
Основные типы организации животных. Одноклеточные и многоклеточные.
Многоклеточные низшие и высшие: двуслойные, трехслойные (паренхиматозные,
первичнополостные, вторичнополостные). Первичноротые и вторичноротые. Типы симметрии
у животных: центральная, лучевая, билатеральная, метамерия, поступательно-вращательная.
Адаптивное значение симметрии. Симметрия у одноклеточных и многоклеточных. Пути
эволюции симметрии у многоклеточных. Смена симметрии в онто-филогенезе
многоклеточных.
Ученые о зародышевых листках. Типы дробления зародыша. Способы гаструляции.
Типы образования мезодермы. Закладка органов из энтодермы, эктодермы и мезодермы.
Морфологические закономерности эволюции животного мира.
Биологический и морфо- физиологический прогресс по А.Н. Северцову. Пути
биологического прогресса: ароморфозы, адаптивная радиация, дегенерация. Дальнейшая
разработка учения о биологическом прогрессе И.И. Шмальгаузеном. Скорость эволюционного
прогресса в разных систематических группах и палеонтологический возраст. Эпохи расцвета и
вымирания видов. Факторы вымирания. Реликты или живые ископаемые. Дивергенция,
конвергенция и параллелизм в животном мире. Пути образования таксонов и жизненных
форм. Учение о жизненных формах. Соотношение таксономической системы и морфо­
экологических систем животных. Закономерности преобразования органов в филогенезе.
Гомология и аналогия органов. Смена функций, расширение функций, уменьшение числа
функций, компенсация, субституция органов, полимеризация и олигомеризация, редукция
органов и др. Неравномерность темпов преобразования органов.
Эволюция онтогенеза. Формирование этапов онтогенеза многоклеточных. Учение о
рекапитуляции. Биогенетический закон. Теория филэмбриогенеза А.Н. Северцова. Анаболия,
девиация, архаллаксис. Неотения и ее эволюционное значение. Усложнение и упрощение
онтогенеза в разных группах. Эмбрионизация и дезэмбрионизация онтогенеза. Прямое
развитие и с метаморфозом. Автоматизация онтогенеза. Жизненный цикл вида как
совокупность онтогенезов особей. Состав онтогенезов у обоеполых видов, гермафродитов, у
видов с чередованием поколений, у полиморфных и политипических видов.
Учение Хеннига о плезиоморфиях и апоморфиях. Морфогенетические ряды органов от
плезиоморфного состояния к апоморфному как отражение морфологической эволюции.
Изучение соотношения плезиоморфий и апоморфий в разных систематических группах как
метод оценки эволюционной продвинутости таксонов и реконструкции филогенеза.
Покровные органеллы у простейших, кожные покровы у многоклеточных. Эпителий
однослойный, многослойный. Кожный синцитий. Эктодермальыне покровы беспозвоночных.
Образование кутикулы у разных групп животных. Двуслойная кожа из эктодермального
эпителия и мезодермального слоя (иглокожие, хордовые). Функции кожи. Кожные железы и
их функции. Кожные производные. Эволюция кожи у позвоночных. Адаптации покровов к
жизни животных на суше.
Опорно-двигательный аппарат. Сократительные органеллы у простейших и в клетках
низших многоклеточных (губок). Эпителиально-мышечная система кишечнополостных.
Кожно-мускульный мешок червей. Дифференцированная мышечная система
членистоногих.
Мускулатура
моллюсков,
иглокожих.
Мускулатура
позвоночных
(висцеральная, соматическая, ротового аппарата, осевая, конечностей, гладкая и
поперечнополосатая мускулатура).
Скелет. Наружный и внутренний. Химический состав. Скелет у простейших (раковины,
иглы, панцирь, опорные фибриллы). Скелет губок (известковый, кремневый, кремнево­
роговой). Типы образования скелета (наружный, внутренний). Скелет кишечнополостных:
известковый, роговой. Опорная система у червей: кожно-мускульный мешок, паренхима,
полостная жидкость. Наружный скелет: раковины моллюсков, плеченогих. Кутикула круглых
червей, псевдокутикула коловраток. Хитиновая кутикула членистоногих и ее функции.
Кожный известковый скелет иглокожих. Хорда - первичный скелет хордовых. Костно­
хрящевой скелет позвоночных. Хрящевой и костный череп в филогенезе и онтогенезе. Типы
черепов. Отделы позвоночника и типы позвонков. Пояса конечностей и план строения
пятипалой конечности. Происхождение пятипалой конечности. Функции скелета. Эволюция
скелета у позвоночных.
Эволюция способов передвижения и двигательного аппарата животных. Типы движения:
ресничное, мышечное. Движение волновое, с помощью придатков, рычаговое движение у
членистоногих и тетрапод. Плавание, ползание, бег, полет, рытье. Гидравлический и ракетный
способы движения. Этапность в эволюции способов движения. Использование типов
движения животных в бионике.
Эволюция пищеварительной
системы.
Внутриклеточное
и внутриполостное
пищеварение. Фагоцитоз и пиноцитоз у простейших и многоклеточных. Внутриклеточное
пищеварение у низших многоклеточных без кишечника (пластинчатые, губки). Появление
внутриполостного пищеварения у кишечнополостных и гребневиков. Усложнение кишечника
от энтодермального у кишечнополостных к кишечнику из двух отделов у плоских червей к
сквозному кишечнику из трех отделов - у всех остальных животных, начиная с круглых
червей. Появление пищеварительных желез у членистоногих, моллюсков. Сложная
пищеварительная система позвоночных. Отделы, органы и железы пищеварительной системы
(слюнные, печень, поджелудочная железа) и их функции. Роль симбиоза в пищеварении
животных (коралловые полипы и одноклеточные водоросли, погонофоры и серобактерии,
животные-фитофаги и жгутиковые, инфузории). Типы питания у животных. Значение
трофической специализации в эволюции животных.
Дыхательная система. Специализированные органы дыхания: жаберные придатки у
кольчатых червей, жабры у моллюсков, ракообразных, мечехвостов. Органы воздушного
дыхания у беспозвоночных: легкое у легочных моллюсков, легкие паукообразных, трахеи у
онихофор, паукообразных, трахейных (многоножки, насекомые); трахейные жабры у водных
личинок насекомых. Органы газообмена позвоночных и их эволюция. Жаберные щели в
глотке у низших хордовых. Жабры костистых рыб. Легкие у сухопутных позвоночных.
Особенности легочного дыхания в разных классах сухопутных позвоночных. Анаэробное
дыхание. Анабиоз. Смена органов дыхания в онтогенезе и филогенезе позвоночных.
Совершенствование механизма дыхания у тетрапод. Пути усиления газообмена.
Выделительная система. Диффузное выделение через покровы. Почки накопления: у
нематод - фагоцитарные клетки, моллюсков - кеберовы органы, насекомых перикардиальные клетки. Протонефридии у плоских, круглых и некоторых кольчатых червей.
Метанефридии и нефромиксии кольчатых червей. Видоизмененные целомодукты - почки у
моллюсков, водных членистоногих, коксальные железы у паукообразных. Мальпигиевы
сосуды хелицеровых, многоножек, насекомых. Конвергенция в образовании мальпигиевых
сосудов у хелицеровых и трахейных. Адаптации выделительной системы к жизни
членистоногих на суше. Нефридии у низших хордовых. Мочеполовая система позвоночных.
Три типа почек. Их выводные пути и связи с половыми железами.
Полость тела и ее функции. Транспортные системы. Транспорт веществ у бесполостных,
первичнополостных и целомических животных. Происхождение и функции первичной,
вторичной (целома) полостей тела и миксоцеля (гемоцеля). Дифференция функций между
кровеносной, лимфатической системами и полостью тела у целомических животных
(моллюсков, членистоногих, позвоночных). Способы образования целома: телобластический,
энтероцельный и др. Производные целома у иглокожих: полость тела, амбулакральная,
псевдогемальная системы, полость гонад. Целомодукты и их функции.
Кровеносная система. Замкнутая и незамкнутая. Связь кровеносной системы с
лакунарной (у моллюсков и иглокожих). Появление сердца у беспозвоночных (моллюски,
членистоногие) и у высших хордовых. Органы кровообращения хордовых. Эволюция
кровеносной системы у позвоночных. Прогрессивное изменение сердца в эволюции. Дуги
аорты, круги кровообращения. Лимфатическая система, кроветворные органы, селезенка.
Эволюция интенсивности обмена веществ. Переход к теплокровности (пойкилотермности).
Адаптации у хладнокровных и теплокровных животных.
Нервная система и органы чувств. Функции, обеспечивающие реакцию организма на
внешние воздействия и внутреннее состояние. Нервно-гуморальная регуляция жизненных
процессов организма и поведения животных на популяционно-видовом и биоценотическом
уровнях.
Раздражимость у одноклеточных и низших многоклеточных. Диффузная нервная
система у кишечнополостных и гребневиков. Ортогональная нервная система у плоских и
круглых червей. Нервная лестница и брюшная нервная цепочка у кольчатых червей и
членистоногих. Лестничная и разбросанно - узловая нервная система у моллюсков.
Радиальная нервная система иглокожих. Нервная трубка - нервная система хордовых.
Спинной и головной мозг позвоночных. Отделы мозга позвоночных и их функции.
Прогрессивное развитие мозга позвоночных от рыб до птиц и млекопитающих. Проводящие
пути центральной нервной системы.Черепно-мозговые нервы. Симпатическая
и
парасимпатическая нервные системы. Нейросекреторная деятельность мозга. Нейрогуморальная регуляция жизнедеятельности организма животных и их поведение.
Органы чувств животных. Механорецепторы: контактные - осязание, дистантные - слух,
равновесие. Хеморецепторы: контактные - вкуса, дистантные - запаха. Фоторецепторы: глаза
(простые, сложные). Неинвертированные и инвертированные глаза. Цветное зрение. Дневное
и сумеречное зрение.
Органы чувств хордовых. Развитие и происхождение органов чувств у позвоночных.
Типы аккомодации глаза. Эволюция органов слуха. Биоакустика. Сигнализация
и
пространственная ориентация животных.
Половая система. Половые клетки простейших. Типы ядерных циклов у простейших: с
гаметической, зиготической и промежуточной редукцией хромосом. Гаплоидный,
диплоидный и гапло-диплоидные циклы у простейших. Рассеянные половые клетки в
мезенхиме пластинчатых и губок. Формирование гонад у кишечнополостных в эктодерме или
энтодерме. Примеры раздельнополости, гермафродитизм и сложность половой системы у
плоских червей. Раздельнополость и трубчатый характер гонад у круглых червей (нематод).
Целомическая закладка гонад у целомических животных (от кольчатых червей до
позвоночных). Особенности половой системы у кольчатых червей, моллюсков,
членистоногих, иглокожих. Половая система хордовых и ее эволюция. Строение яиц, яйцевых
и зародышевых оболочек у позвоночных. Приспособления яиц амниот к развитию на суше.
Способы оплодотворения: наружное, внутреннее. Яйцерождение и живорождение.
Взаимоотношения выделительной и половой систем в разных классах позвоночных.
Размножение и жизненные циклы. Формы размножения: бесполое, половое,
партеногенетическое в разных типах и классах животных. Чередование полового и бесполого
размножения в жизненном цикле животных - метагенез. Метагенез в разных типах животных
и его приспособительное значение. Чередование полового и партеногенетического
размножения - гетерогенез. Примеры гетерогенеза у животных и его адаптивное значение.
Половое поведение животных, обеспечивающее успех размножения. Забота о потомстве в
разных классах. Прямое развитие и с метаморфозом. Типы личинок и их адаптивное значение
для видов. Типы жизненных циклов водных животных: пелагический, пелаго-бентический,
бентосный. Жизненные циклы и сезонность условий среды. Цикломорфоз. Переживание
неблагоприятных условий: спячка, диапауза. Фотопериодизм. Системы регуляции годового
жизненного цикла.
Зоология беспозвоночных.
Зоология беспозвоночных изучает все типы одноклеточных и многоклеточных
животных, кроме типа Хордовых. Подразделение зоологии на разделы, изучающие
беспозвоночных и позвоночных, введено Ж.Б.Ламарком, но объем изучаемых ими таксонов
сильно изменился.
Происхождение эукариот от прокариот: симбиотическая и сукцессивная гипотезы.
Происхождение основных царств эукариот. Отличие животных от растений и грибов.
Современные системы одноклеточных или простейших. Дискуссионные вопросы о значении
морфологических и биохимических критериев в таксономии простейших. Основные типы
организации простейших. Проблема плезиоморфной группы в подцарстве простейших.
Повышение организации простейших (полиэнергидные, полиплоидные, с ядерным дуализмом,
колониальные и с многоклеточной структурой - споры миксоспоридиев). Роль жгутиковых в
филогенезе простейших. Ароморфозы в эволюции простейших (организация инфузорий),
специализация к паразитизму у апикомплекс (споровиков), микроспоридиев и
миксоспоридиев. Филогенетические отношения между типами по современным данным.
Адаптивная радиация простейших.
Гипотезы происхождения многоклеточных животных: полиэнергидные (Хаджи, Иеринг);
колониальные (Э. Геккель, О. Бючли, И.И. Мечников, А.В. Иванов; первичной
седиментарности А.А. Захваткина).
Организация низших многоклеточных (пластинчатых, губок) и их филогенетическое
значение, по А.В. Иванову, В.В. Малахову. Гипотеза происхождения низших многоклеточных,
кишечнополостных, гребневиков и первичных плоских червей от фагоцителлообразных
предков (А.В. Иванов). План строения радиальных двуслойных (кишечнополостных,
гребневиков). Происхождение и эволюция.
Обзор гипотез о происхождении первых билатеральных животных - плоских червей
(Ланг, Графф, В.Н. Беклемишев, В.А. Догель, А.В. Иванов и др.). План организации плоских
червей и его модификация в разных классах. Типы развития плоских червей и гипотезы
происхождения сложных жизненных циклов у эндопаразитов. Первичнополостные или
круглые черви. Их современная система (Р. Барнс, В.В. Малахов и др.). Филогенетические
связи между брюхоресничными, нематодами, коловратками, головохоботными и др. Способы
образования у них сквозного кишечника. Адаптивная радиация. Филогенетическое положение
немертин.
Происхождение целомических животных.
Современные
системы.
Гипотезы
происхождения целома, метамерии. Трохофорные целомические животные: эхиуриды,
сипункулиды, погонофоры, кольчатые черви, онихофоры, членистоногие, моллюски. Их
филогенетические связи. Дискуссия о степени их родства и происхождения.
План строения кольчатых червей и их происхождение. Эмбриональное и
постэмбриональное развитие полихет. Теория ларвальной и постларвальной сегментации
полихет П.П. Иванова и ее филогенетическое значение. Филогения аннелид и их адаптивная
радиация. Погонофоры и их родство с аннелидами. Дискуссионные проблемы происхождения
погонофор.
План строения членистоногих. Гипотезы их происхождения. Палеонтологические
доказательства путей артроподизации предковых форм. Эволюция головного конца тела и
формирование тагм у разных членистоногих. Филогенетические отношения таксонов
членистоногих. Адаптивная радиация. Филогенетическое положение онихофор. Гипотеза
происхождения трахейных членистоногих от онихофороподобных предков.
Моллюски как аметамерные целомические животные. План строения, эволюция их
организации. Родство с плоскими червями и аннелидами. Адаптивная радиация. Роль в
биогеоценозах.
Группа вторичноротых целомических животных. Комплекс признаков. Лофофоровые
целомические животные: мшанки, форониды, брахиоподы. Проблемы их плана строения и
происхождения. Систематическое положение. Адаптивная радиация. Роль в биогеоценозе.
Планы строения иглокожих. Признаки вторичноротых животных. Вторичная радиальная
симметрия. Эмбриологические и палеонтологические доказательства формирования
вторичной радиальной симметрии у иглокожих от двусторонне-симметричных предков.
Преобразование целома у иглокожих. Факторы эволюции, способствовавшие формированию
иглокожих, филогенетические отношения внутри типа. Адаптивная радиация.
Щетинкочелюстные.
Сочетание признаков вторичноротых и первичноротых
целомических животных. План строения полухордовых. Проявление общих признаков
вторичноротых. Некоторые черты сходства полухордовых с хордовыми, свидетельствующие
об их общих предках.
Зоология позвоночных.
Значение работ А.О. Ковалевского и Бэлла в обосновании существования типа хордовых.
Общая характеристика хордовых животных. План строения. Особенности эмбриогенеза,
физиологии и биохимии. Сходство с другими вторичноротыми целомическими животными.
Сравнительно-анатомические связи с отдельными группами беспозвоночных животных.
Происхождение хордовых. Систематика хордовых.
Низшие хордовые - подтип Бесчерепные. Примитивные и прогрессивные черты их
организации. Систематика, экология и распространение класса головохордовых. Пути
регресса в эволюции у подтипа оболочников.
Общая характеристика подтипа Позвоночных или Черепных. Особенности организации
и развития.
Раздел Бесчелюстные; класс Круглоротые. Их происхождение, эволюция, особенности
строения и физиологии. Древние и современные бесчелюстные.
Раздел Челюстноротые, их общие особенности и классификация. Надкласс Рыбы.
Основные черты организации, прогрессивные особенности, происхождение рыб и систематика
надкласса. Класс Хрящевые рыбы. Морфо-физиологическая характеристика, происхождение,
систематика. Распространение, экология. Адаптивная радиация. Хозяйственное значение.
Класс Костные рыбы. Морфо- физиологическая характеристика, происхождение,
эволюция. Систематика. Адаптивная радиация. Размножение, поведение костных рыб,
экология и хозяйственное значение. Происхождение и эволюция подкласса Лучеперых.
Характеристика важнейших отрядов, их распространение и значение. Лопастеперые рыбы -
двоякодышащие и кистеперые. Особенности их строения, морфо- физиологические
преадаптации к выходу на сушу.
Происхождение наземных позвоночных. Особенности организации надкласса
Четвероногих или Тетрапод. Происхождение пятипалой конечности наземного типа из
плавников рыб.
Класс Земноводные. Соотношение признаков сухопутных и водных животных. Общая
морфо- физиологическая характеристика, развитие. Метаморфоз. Современная система.
Происхождение и эволюция. Экология, географическое распространение. Адаптивная
радиация. Роль в природе и практическое значение земноводных.
Анамнии и амниоты: особенности размножения, эмбрионального развития, морфо­
функциональной организации.
Класс Пресмыкающиеся. Общая морфо-физиологическая характеристика. Признаки
амниот в развитии, водно-солевом обмене, механизме дыхания, репродуктивной физиологии,
эталогии, развитии нервной системы и органов чувств. Приспособления к жизни на суше.
Систематика современных групп. Адаптивная радиация. Географическое распространение.
Происхождение и эволюция. Предки пресмыкающихся. Мезозойская эра - расцвет динозавров
и других групп класса. Гипотезы вымирания динозавров. Линии эволюции пресмыкающихся,
приведшие к происхождению млекопитающих и птиц. Преадаптации у рептилий к развитию
теплокровных животных: птиц и млекопитающих.
Класс Птицы. Морфо- физиологическая характеристика, систематика, происхождение,
эволюция. Признаки птиц, общие с рептилиями. Приспособления к полету. Поведение птиц,
их экология, адаптивная радиация. Географическое распространение. Роль в природе и
хозяйственное значение. Охрана птиц.
Класс Млекопитающие. Общая морфо- физиологическая характеристика. Прогрессивные
черты организации. Переход от яйцерождения к живорождению. Теплокровность.
Особенности поведения, развития. Систематика. Адаптивная радиация. Происхождение и
эволюция. Географическое распространение, экология, роль в биогеоценозах, хозяйственное
значение. Рациональное использование и охрана млекопитающих.
Филогения позвоночных животных. Спорные проблемы в происхождении отдельных
групп. Пути биологического прогресса на примере эволюции позвоночных животных.
Ключевые ароморфозы в филогенезе позвоночных.
8. ГЕНЕТИКА.
Материальные основы наследственности.
Понятие о генетической информации. Доказательства роли ядра и хромосом в явлениях
наследственности. Локализация генов в хромосомах. Роль цитоплазматических факторов в
передаче наследственной информации.
Деление клетки и воспроизведение. Митотический цикл и фазы митоза. Мейоз и
образование гамет. Конъюгация хромосом. Редукция числа хромосом. Генетическая роль
митоза и мейоза. Кариотип. Парность хромосом в соматических клетках. Гомологичные
хромосомы. Специфичность морфологии и числа хромосом.
Молекулярные основы наследственности. Истоки биохимической генетики. Концепция
«один ген - один полипептид». Белок как элементарный признак.
Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот (трансформация у бактерий,
опыты с вирусами). Структура ДНК и РНК. Модель ДНК Уотсона и Крика. Функции
нуклеиновых кислот в реализации генетической информации: репликация, транскрипция и
трансляция. Методологическое значение принципа передачи генетической информации.
Свойства генетического кода. Доказательства триплетности кода. Расшифровка кодонов.
Вырожденность кода. Терминирующие кодоны. Понятие о генетической супрессии.
Универсальность кода.
Строение хромосом: хроматида, хромомеры, эухроматические и гетерохроматические
районы хромосом. Изменения в организации морфологии хромосом в ходе митоза и мейоза.
Репликация хромосом. Политения. Онтогенетическая изменчивость хромосом. Молекулярная
организация хромосом прокариот и эукариот. Компоненты хроматина: ДНК, РНК, гистоны,
другие белки. Уровни упаковки хроматина, нуклеосомы.
Генетический анализ.
Основные закономерности наследования. Цели и принципы генетического анализа.
Методы:
гибридологический,
мутационный,
цитогенетический,
генеалогический,
популяционный, близнецовый, биохимический.
Основы гибридологического метода: выбор объекта, отбор материала для скрещиваний,
анализ признаков, применение статистического метода. Разрешающая способность
гибридологического метода. Генетическая символика.
Моногибридные и полигибридные скрещивания. Закономерности наследования при
моногибридном скрещивании, открытые Г. Менделем: единообразие гибридов первого
поколения, расщепление во втором поколении. Представление Г. Менделя о дискретной
наследственности (факториальная гипотеза).
Представление об аллелях и их взаимодействиях: полное и неполное доминирование,
кодоминирование.
Закон «чистоты гамет». Гомозиготность и гетерозиготность.
Анализирующее скрещивание, анализ типов и соотношения гамет у гибридов. Расщепление по
фенотипу и генотипу во втором поколении и анализирующем скрещивании при моногенном
контроле признака и разных типах аллельных взаимодействий (3:1, 1:2, 1:1).
Относительный характер доминирования. Возможные биохимические механизмы
доминирования.
Закономерности наследования в ди- и полигибридных скрещиваниях при моногенном
контроле каждого признака: единообразие первого поколения и расщепление во втором
поколении. Закон независимого наследования генов. Статистический характер расщеплений.
Общая формула расщеплений при независимом наследовании. Значение мейоза в
осуществлении законов «чистоты гамет» и независимого наследования. Условия
осуществления «менделеевских» расщеплений.
Отклонения от менделевских расщеплений при ди- и полигенном контроле признаков.
Неаллельные взаимодействия: комплементарность, эпистаз, полимерия. Биохимические
основы неаллельных взаимодействий.
Особенности наследования количественных признаков (полигенное наследование).
Использование статистических методов при изучении количественных признаков.
Представление о генотипе как сложной системе аллельных и неаллельных
взаимодействий генов. Плейотропное действие генов. Пенентрантность и экспрессивность.
Хромосомное определение пола и наследование признаков, сцепленных с полом.
Половые хромосомы, гомо- и гетерогаметный пол; типы хромосомного определения пола.
Наследование признаков, сцепленных с полом. Значение реципрокных скрещиваний для
изучения сцепленных с полом признаков. Наследование при нерасхождении половых
хромосом. Балансовая теория определения пола. Гинандроморфизм.
Сцепленное наследование и кроссииговер.Значение работ школы Т. Моргана в изучении
сцепленного наследования признаков. Особенности наследования при сцеплении. Группы
сцепления.
Кроссинговер. Доказательства происхождения кроссинговера в мейозе и митозе на
стадии четырех нитей. Значение анализирующего скрещивания и тетрадного анализа при
изучении кроссинговера. Цитологические доказательства кроссинговера.
Множественные перекресты. Интерференция. Линейное расположение генов в
хромосомах. Основные положения хромосомной теории наследственности по Т. Моргану.
Генетические карты, принцип их построения у эукариот. Использование данных
цитогенетического анализа для локализации генов. Цитологические карты хромосом.
Митотический кроссинговер и его использование для картирования хромосом. Построение
физических карт хромосом с помощью методов молекулярной биологии.
Генетический анализ у прокариот. Особенности микроорганизмов как объекта
генетических исследований. Организация генетического аппарата у бактерий. Представление
о плазмидах, эписомах и мигрирующих генетических элементах (инсерционные
последовательности, транспозоны).
Методы, применяемые в генетическом анализе у бактерий и бактериофагов: клональный
анализ, метод селективных сред, метод отпечатков и др. Особенности процессов, ведущих к
рекомбинации у прокариот. Конъюгация у бактерий: половой фактор кишечной палочки.
Методы генетического картирования при конъюгации. Кольцевая карта хромосом прокариот.
Генетическая рекомбинация при трансформации. Трансдукция у бактерий. Общая и
специфическая трансдукция. Использование трансформации и трансдукции для картирования
генов.
Внеядерное наследование.
Закономерности нехромосомного наследования, отличие от хромосомного наследования.
Методы изучения: реципрокные, возвратные и поглощающие скрещивания, метод
трансплантации, биохимические методы.
Материнский эффект цитоплазмы. Наследование завитка у моллюсков. Пластидная
наследственность. Наследование пестролистности у растений. Наследование устойчивости к
антибиотикам у хламидомонады. Митохондриальная наследственность. Наследование
дыхательной недостаточности у дрожжей.
Взаимодействие ядерных и внеядерных генов. Цитоплазматическая мужская
стерильность у растений.
Инфекционные факторы внеядерной наследственности. Наследование каппа-частиц у
парамеций при разных способах размножения (при нормальной и продленной конъюгации,
при аутогамии). Наследование сигма-фактора у дрозофилы.
Плазмидное наследование. Свойства плазмид: трансмиссивность, несовместимость,
детерминирование признаков устойчивости к антибиотикам и другим лекарственным
препаратам, образование колицинов и др. Использование плазмид в генетических
исследованиях.
Значение изучения нехромосомного наследования в понимании проблем эволюции
клеток высших организмов, происхождения клеточных органелл (пластид и митохондрий).
Эндосимбиоз.
Генетическая изменчивость.
Понятие о наследственной и ненаследственной (модификационной) изменчивости.
Формирование признаков как результат взаимодействия генотипа и факторов среды. Норма
реакции генотипа. Адаптивный характер модификаций. Комбинативная изменчивость,
механизм ее возникновения, роль в эволюции и селекции.
Геномные изменения: полиплоидия, анеуплоидия. Автополиплоиды, особенности мейоза
и характер наследования. Аллополиплоиды. Амфидиплоидия как механизм возникновения
плодовитых аллополиплоидов. Роль полиплоидии в эволюции и селекции. Анеуплоидия:
нуллисомики, моносомики, полисомики, их использование в генетическом анализе.
Особенности мейоза и образования гамет у анеуплоидов, их жизнеспособность и
плодовитость.
Хромосомные перестройки. Внутри- и межхромосомные перестройки: делеции,
дупликации, инверсии, транслокации, транспозиции. Механизмы их возникновения,
использование в генетическом анализе для локализации отдельных генов и составления
генетических карт. Особенности мейоза при различных типах перестроек.
Классификация генных мутаций. Представление о прямых и обратных, генеративных и
соматических, адаптивных и нейтральных, летальных и условно летальных, ядерных и
неядерных, спонтанных и индуцированных мутациях. Общая характеристика молекулярной
природы возникновения генных мутаций: замена оснований; выпадение или вставка
оснований (нонсенс, миссенс и фрэймшифт типа). Роль мобильных генетических элементов в
возникновении генных мутаций и хромосомных перестроек.
Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Количественная оценка частот
возникновения мутаций. Многоэтапность и генетический контроль мутационного процесса.
Радиационный мутагенез: генетические эффекты ионизирующего излучения и УФ-лучей.
Закономерности «доза- эффект». Химический мутагенез. Особенности мутагенного действия
химических агентов. Факторы, модифицирующие мутационный процесс. Антимутагены.
Мутагены окружающей среды и методы их тестирования
Теория гена. Структура генома.
Представление школы Моргана о строении и функции гена. Функциональный и
рекомбинационный критерии аллелизма. Множественный аллелизм. Мутационная и
рекомбинационная делимость гена. Работы школы Серебровского по ступенчатому аллелизму.
Псевдоаллелизм. Функциональный тест на аллелизм (цис-транс-тест).
Исследование тонкой структуры гена на примере фага Т4 (Бензер). Сопоставление
физических и генетических размеров единиц карты для установления размеров гена и
минимальной единицы мутирования и рекомбинации. Ген как единица функции (цистрон).
Явление межаллельной комплементации, относительность критериев аллелизма. Молекулярно
генетические подходы в исследовании тонкого строения генов. Перекрывание генов в одном
участке ДНК. Интрон-экзонная организация генов эукариот, сплайсинг. Структурная
организация генома эукариот. Классификация повторяющихся элементов генома. Семейства
генов. Псевдогены. Регуляторные элементы генома. Молекулярно-генетические методы
картирования генома. Проблемы происхождения и молекулярной эволюции генов. Понятие о
структурной, функциональной и эволюционной геномике.
Молекулярные механизмы генетических процессов.
Преемственность проблем «классической» и молекулярной генетики. Мутационные
модели.
Генетический контроль и молекулярные механизмы репликации. Полуконсервативный
способ репликации ДНК. Полигенный контроль процесса репликации. Схема событий в вилке
репликации. Понятие о репликоне. Особенности организации и репликации хромосом
эукариот. Системы рестрикции и модификации. Рестрикционные эндонуклеазы.
Проблемы стабильности генетического материала. Типы структурных повреждений в
ДНК и репарационные процессы. Генетический контроль и механизмы эксцизионной и
пострепликативной репарации, репарация неспаренных оснований, репаративный синтез ДНК.
Роль репарационных систем в обеспечении генетических процессов. Нарушения в процессах
репарации как причина наследственных молекулярных болезней.
Рекомбинация: гомологический кроссинговер, сайт-специфическая рекомбинация,
транспозиции. Доказательство механизма общей рекомбинации по схеме «разрыввоссоединение». Молекулярная модель рекомбинации по Холлидею. Генная конверсия. Сайтспецифическая рекомбинация: схема интеграции и исключения ДНК фага лямбда.
Генетический контроль и механизмы процессов транспозиции.
Генетический контроль мутационного процесса. Связь мутабильности с функциями
аппарата репликации. Механизмы спонтанного мутагенеза; гены мутаторы и антимутаторы.
Механизмы действия аналогов оснований, азотистой кислоты, акридиновых красителей,
алкилирующих агентов. Понятие о мутагенных индуцибельных путях репарации; УФмутагенез. Мутагенез, опосредованный через процессы рекомбинации. Механизмы
автономной нестабильности генома, роль мобильных генетических элементов.
Молекулярные механизмы регуляции действия генов. Регуляция транскрипции на
уровне промотора, функций РНК-полимеразы. Принципы негативного и позитивного
контроля. Системная регуляция; роль циклической АМФ и гуанозинтрифосфата. Оперонные
системы регуляции (теория Жакоба и Моно). Генетический анализ лактозного оперона.
Регуляция транскрипции на уровне терминации на примере триптофанового оперона.
Принципы регуляции действия генов у эукариот. Транскрипционно активный хроматин.
Регуляторная роль гистонов, негистоновых белков, гормонов. Особенности организации
промоторной области у эукариот. Посттранскрипционный уровень регуляции синтеза белков.
Роль мигрирующих генетических элементов в регуляции генного действия.
Генетика развития.
Онтогенз как реализация наследственно детерминированной программы развития.
Стабильность генома и дифференциальная активность генов в ходе индивидуального
развития. Первичная дифференцировка цитоплазмы, действие генов в раннем эмбриогенезе,
амплификация генов. Роль гомейозисных генов в онтогенезе. Опыты по трансплантации ядер.
Методы клонирования генетически идентичных организмов.
Тканеспецифическая активность генов. Функциональные изменения хромосом в
онтогенезе (пуффы, «ламповые щетки»); роль гормонов, эмбриональных индукторов.
Факторы, определяющие становление признаков в онтогенезе: плейотропное действие
генов, взаимодействие генов и клеток, детерминация. Компенсация дозы генов.
Взаимоотношения клеток в морфогенезе.
Генетика соматических клеток. Гетерокарионы. Применение метода соматической
гибридизации для изучения процессов дифференцировки и для генетического картирования.
Химерные (аллофенные) животные. Совместимость и несовместимость тканей. Генетика
иммунитета. Онкогены, онкобелки. Генетический контроль дифференцировки пола. Роль
генов Y-хромосомы в определении мужского пола у млекопитающих. Мутации,
переопределяющие пол в ходе онтогенеза. Гормональное переопределение пола.
Основы генетической инженерии.
Задачи и методология генетической инженерии. Методы выделения и синтеза генов.
Понятие о векторах. Векторы на основе плазмид и ДНК фагов. Геномные библиотеки.
Способы получения рекомбинантных молекул ДНК, методы клонирования генов. Проблема
экспрессии гетерологических генов. Получение с помощью генетической инженерии
трансгенных организмов.
Векторы эукариот. Дрожжи как объекты генетической инженерии. Основы генетической
инженерии растений и животных: трансформация клеток высших организмов, введение генов
в зародышевые и соматические клетки животных. Проблемы генотерапии. Значение
генетической инженерии для решения задач биотехнологии, сельского хозяйства, медицины и
различных отраслей народного хозяйства. Использование методов генетической инженерии
для изучения фундаментальных проблем генетики и других биологических наук. Социальные
аспекты генетической инженерии.
Популяционная и эволюционная генетика.
Понятие о виде и популяции. Популяция как естественно-историческая структура.
Понятие о частотах генов и генотипов. Математические модели в популяционной генетике.
Закон Харди-Вайнберга, возможности его применения. С.С.Четвериков - основоположник
экспериментальной популяционной генетики.
Генетическая гетерогенность популяций. Методы изучения природных популяций.
Факторы динамики генетического состава популяции (дрейф генов), мутационный процесс,
межпопуляционные миграции, действие отбора. Взаимодействие факторов динамики
генетической структуры в природных популяциях. Понятие о внутрипопуляционном
генетическом полиморфизме и генетическом грузе. Естественный отбор как направляющий
фактор эволюции популяций. Понятие о приспособленности и коэффициенте отбора. Формы
отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный. Роль генетических факторов в
эволюции.
Молекулярно-генетические основы эволюции. Задачи геносистематики. Значение
генетики популяций для медицинской генетики, селекции, решения проблем сохранения
генофонда и биологического разнообразия.
Генетические основы селекции.
Предмет и методология селекции. Генетика как теоретическая основа селекции. Учение
об исходном материале. Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову.
Понятие о породе, сорте, штамме. Сохранение генофонда ценных культурных и диких форм
растений и животных.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н.И. Вавилов). Значение
наследственной изменчивости организмов для селекционного процесса и эволюции.
Роль частной генетики отдельных видов организмов в селекции. Использование
индуцированных мутаций и комбинативной изменчивости в селекции растений, животных и
микроорганизмов. Роль полиплоидии в повышении продуктивности растений.
Системы скрещиваний в селекции растений и животных. Аутбридинг. Инбридинг.
Коэффициент инбридинга - показатель степени гомозиготности организмов. Линейная
селекция. Отдаленная гибридизация. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации;
скрещиваемость, фертильность и особенности расщепления у гибридов. Пути преодоления
нескрещиваемости.
Явление гетерозиса и его генетические механизмы. Использование простых и двойных
межлинейных гибридов в растениеводстве и животноводстве. Производство гибридных семян
на основе цитоплазматической мужской стерильности. Коэффициенты наследуемости и
повторяемости и их использование в селекционном процессе. Методы отбора:
индивидуальный и массовый отбор. Отбор по фенотипу и генотипу (оценка по родословной и
качеству потомства). Сибселекция. Влияние условий внешней среды на эффективность
отбора. Перспективы методов генетической и клеточной инженерии в селекции и
биотехнологии.
Генетика человека.
Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы изучения
генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический,
онтогенетический, популяционный. Использование метода гибридизации соматических
клеток для генетического картирования. Изучение структуры и активности генома человека с
помощью методов молекулярной генетики. Программа «Геном человека». Проблемы
геногеографии.
Проблемы медицинской генетики. Врожденные и наследственные болезни, их
распространение в человеческих популяциях. Хромосомные и генные болезни. Болезни с
наследственной предрасположенностью. Скрининг генных дефектов. Использование
биохимических методов для выявления гегерозиготных носителей и диагностики
наследственных заболеваний. Причины возникновения наследственных и врожденных
заболеваний. Генетическая опасность радиации и химических веществ. Генотоксикология.
Перспективы лечения наследственных болезней. Задачи медико-генетических консультаций.
Роль генетических и социальных факторов в эволюции человека.
9. ФИЗИОЛОГИЯ.
Общие положения.
Физиология — наука о динамике биологических процессов в организме и
жизнедеятельности организма, как целого в его неразрывной связи с окружающей средой.
Роль физиологической науки в деле сохранения здоровья трудящихся в условиях
нарастающего научно-технического прогресса.
Организм и его основные физиологические свойства: обмен веществ, раздражимость и
возбудимость, рост и развитие, размножение и приспособляемость. Единство структуры и
функции как основа жизнедеятельности организма. Основные представления о
взаимодействии частей Гуморальная и нервная регуляция. Гибель клеток; Некроз и апоптоз;
Физиологическая
роль
различных
видов
клеточной
гибели.
Представление
нейроиммуногормональной регуляции.
Природа нервного возбуждения. Нервная клетка и функциональное значение ее частей.
Представление о рецепторах, синапсе, афферентных путях в нервной системе. Учение о
рефлексе. Рефлекторная дуга, как структурная основа рефлекса. Рефлекторная теория.
История возникновения и развития рефлекторной теории (Р. Декарт, Я. Прохазка, И.М.
Сеченов, И.П. Павлов). Распространение принципа рефлекторной теории на психическую
деятельность человека. Учение И.П .Павлова об условных рефлексах, как высший этап в
развитии рефлекторной теории. Природа безусловного рефлекса. Соотношение между
безусловным и условным рефлексом в механизме временной связи. Дальнейшее развитие
рефлекторной теории И.П. Павлова. Проблема саморегуляции функций в организме. Организм
как система, «сама себя регулирующая, сама себя направляющая и сама; себя
совершенствующая» (И.П. Павлов). Функциональная система как принцип интегративной
деятельности целого организма (П.К. Анохин). Понятие - интегративная физиология.
Физиология возбудимых тканей.
Характеристика возбудимых тканей и законы раздражения их. Зависимость ответной
реакции ткани от силы раздражителя и временных параметров его действия на ткань.
Механизм возникновения биопотенциалов. Современные представления о мембранной теории
происхождения потенциала покоя и потенциала действия. Мембранные поры и
проницаемость. Калий-натриевый насос. Роль ионов кальция в генерации потенциала
действия.
Функциональное значение нервных волокон, особенности строения и физиологические
свойства. Проведение нервного импульса. Функциональная лабильность нервней ткани.
Учение Введенского. Ухтомского о парабиозе. Строение и физиология нервно-мышечного
синапса. Синапсы с электрической передачей возбуждения. Эфапсы.
Механизм и особенности синаптической передачи возбуждения. Механизм
освобождения медиаторов. Возбуждающий постсинаптический потенциал. Возникновение
импульса и интеграция возбуждения в постсинаптической мембране.
Физиологические свойства скелетных мышц и мышечных волокон. Строение
мышечного волокна. Возбуждение мышечного волокна. Передача возбуждения к
сократительному аппарату. Механохимия мышечного сокращения и его энергетика. Рабочие
движения и методы их регистрации. Циклография.
Двигательные единицы, их виды. Работа мышц по обеспечению позы и по
осуществлению движений. Сила мышц. Утомление при мышечной деятельности. Природа и
локализация утомления. Влияние нервных и гуморальных факторов на восстановление
работоспособности организма после мышечной деятельности. Активный отдых, спортивная
тренировка. Строение и особенности гладких мышц.
Внутренняя среда организма.
Основные физиологические константы жидкостей внутренней среда организма (кровь,
лимфа, тканевая жидкость) и саморегуляторные механизмы поддержания этих констант.
Гомеостаз. Гомеокинез. Общие принципы, лежащие в основе функциональных систем
поддержания гомеостаза во внутренней среде организма.
Количество и состав крови человека. Состав плазмы. Роль отдельных ее компонентов в
обеспечении гомеостатической функции крови. Строение и физиологические функции
эритроцитов. Физиология эритропэза и разрушения эритроцитов. Понятие об эритроне и его
нервно-гуморальной регуляции. Лейкон, его структура. Лейкопоэз и его регуляция.
Физиологические свойства и функции отдельных видов лейкоцитов. Лейкоцитарная формула
крови. Современные представления о системах и механизмах свертывания и
противосвертывания крови и их регуляция. Защитная. функция крови и понятие о клеточном и
гуморальном иммунитете.
Роль нервных и гуморальных механизмов в регуляции кроветворения и
Перераспределения элементов крови. Роль селезенки, печени, костного мозга, желудочно­
кишечного тракта и механизмах кровеобразования, кроветворения и депонирования крови.
Вязкость крови и факторы ее определяющие.
Функция крови. Нервная и гуморальная регуляция функций крови. Значение ЦНС в
регуляции функций крови. Понятие о функциональных депо крови. Состав и значение лимфы.
Лимфообразование. Лимфатическая система и лимфообращение.
Кровообращение.
Значение кровообращения для организма. Развитие учения о кровообращении. Общий
план строение аппарата, кровообращения и закономерности, которым оно подчиняется.
Основные законы гидродинамики, применение их для объяснении закономерностей
движения крови в сосудах. Закон Пуазейля. Ламинарный и турбулентный ток жидкостей.
Строение и дифференциация сосудов. Давление в различных отделах сосудистого русла.
Пульсовое давление. Метода измерения кровяного давления, кровотока и объемов
циркулирующей крови в сердечно-сосудистой системе. Микроциркуляция. Строение и
функция капиллярного русла. Транскапиллярный обмен. Особенности регионарной
ангиоархитектоники капиллярного русла. Резистивные и емкостные сосуды. Механизмы
регуляции сосудистого тонуса. Базальный тонус сосудов и его нервная и гуморальная
регуляция. Сосудосуживающие и сосудорасширяющие нервы. Рабочая и реактивная
гиперемия. Регуляция объема циркулирующей крови.
Функциональные особенности коронарного, мозгового, легочного, портального,
почечного, печеночного, кожного кровообращения.
Строение сердца и его роль в кровообращении. Нагнетательная функция сердца.
«Закон сердца» Старлинга и современные дополнения к нему. Внешняя работа сердца и ее
эффективность. Строение к физиология сердечной мышцы. Инотропное состояние сердечной
мышцы, его показатели (индексы), роль кальция, катехоламинов. Современные представления
о механизме электромеханического сопряжения. Лестница Боудича, постэкстрасистолическая
потенциация, электростимуляция сердца. Мембранный потенциал и потенциал действия
сердечной мышцы. Пейсмекерный потенциал. Проводящая система сердца. Понятие об
адренергических образованиях сердца. Ритмическая активность различных отделов сердца.
Электрокардиография. Векторный анализ электрокардиограммы. Значение структурных и
функциональных особенностей сердечной мышцы для деятельности сердца, как единого
целого. Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца.
Сердечно-сосудистый центр продолговатого мозга и спинальные вегетативные нейроны:
их связь. Тоническая активность сердечно-сосудистого центра продолговатого мозга. Роль
высших отделов центральной нервной системы и кортико-гипоталамических механизмов в
регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы. Рефлексогенные зоны сердечно­
сосудистой системы, их роль в поддержании артериального давления. Рефлекторные влияния
на сердечно-сосудистую систему.
Проблема саморегуляции кровяного давления. Изменения деятельности сердечно­
сосудистой системы при физических и эмоциональных напряжениях, экстремальных
состояниях. Функциональные методы оценки тренированности сердечно-сосудистой системы.
Дыхание.
Биомеханика дыхания. Физиологические основы, растяжимость легких, эластическое
сопротивление дыханию. Внутриплевральное отрицательное давление и его значение. Работа
дыхательных мышц.
Вентиляция легких, легочные объемы и емкости. Негомогенность регионарной легочной
вентиляции и кровотока. Динамические показатели дыхания. Состав и свойства альвеолярного
воздуха. Сурфактанты и их роль для альвеолярных процессов газообмена в альвеолах.
Диффузия газов в легких. Транспорт 02 и С02 кровью. Газообмен между легкими и
кровью, кровью и тканями. Рефлексы рецепторов легких, верхних дыхательных путей,
дыхательных мышц, хеморецепторов сосудов и мозга, обеспечивающих регуляцию дыхания.
Роль блуждающего нерва в дыхании. Саморегуляция вдоха и выдоха.
Историческое развитие представлений о дыхательном центре (работы Миславского и
других отечественных ученых). Нейронная организация дыхательного центра. Дыхательный
центр как многоуровневая организация. Автоматия дыхательного центра, гипотезы ее
объясняющие. Механизм первого вдоха.
Регуляция дыхания при мышечной работе. Дыхание при гипоксии и гипероксии.
Характеристика понятий диспное (гиперпное) и апное. Взаимосвязь дыхания с другими
системами в организме.
Физиология пищеварения.
Роль отечественных ученых (В.А. Басов, И.П. Павлов, К.М. Быков, И.П. Разенков и др.) в
изучении физиологии пищеварения.
Питание и регулирующие системы организма. Функциональная система, определяющая
уровень питательных веществ в организме. Физиологические основы голода, аппетита и
насыщения. Биологически активные вещества желудочно-кишечного тракта (система АРИД) и
их роль в регуляции пищеварения. Сензорное и метаболическое насыщение. Пищевой центр.
Методы исследования функций пищеварительного аппарата.
Пищеварительный тракт и функциональное значение его частей в процесса
пищеварения. Пищеварение в полости рта. Метода исследования слюнных желез. Состав
слюны, значение ее составных частей, Механизм секреции слюны. Регуляция
слюноотделения. Механические процессы. в ротовой полости. Пищевод и его функция.
Пищеварение в полости желудка. Методы изучения секреторной функции желудка.
Состав желудочного сока и значение его компонентов (ферменты, соляная кислота, слизь).
Нервные и гуморальные механизмы возбуждения и торможения желудочной секреции. Фазы
желудочной секреции.
Двигательная деятельность желудка, современные метода ее исследования, типы
сокращений, регуляция двигательной деятельности желудка. Взаимосвязь моторики желудка и
сокоотделения. Эвакуация содержимого желудка.
Секреторная функция поджелудочной железы. Состав поджелудочного сока и значение
его компонентов для пищеварения. Механизмы регуляции секреторной деятельности
поджелудочной железы. Образование и выделение желчи. Значение желчи в процессах
пищеварения.
Механизмы
образования
желчи.
Регуляция
желчеобразования
и
желчевыделения. Пищеварение в 12-перстной кишке.
Пищеварение в тонкой и толстой кишках. Состав и свойства кишечного сока. Кишечный
химус, его свойства. Регуляция деятельности желез кишечника. Полостное и мембранное
(пристеночное) пищеварение, общая характеристика, значение их в пищеварении и
всасывании; Двигательная деятельность тонкого кишечника. Виды сокращения тонких кишок.
Регуляция двигательной деятельности кишок. Особенности пищеварения в толстой кишке.
Прямая кишка и дефекация.
Физиология всасывания. Методы его изучения. Механизмы всасывания. Особенности
всасывания белков, жиров, углеводов, воды и солей. Регуляция всасывания. Физиологическое
значение бактериальной флоры в толстых кишках. Барьерная роль печени.
Обмен веществ и энергия. Терморегуляция.
Энергетический обмен организма в покое (основной обмен). Факторы на него влияющие.
Дыхательный коэффициент и его изменения. Специфическое динамическое действие пищи на
обмен. Физиологические принципа компенсации энергетических и пластических затрат
(основы рационального питания).
Температурная топография организма человека, ее величина и колебания. Представление
о «ядре» и «оболочке». Физиологические механизмы поддержания относительного
постоянства температуры.
Механизмы теплообразования и теплоотдачи. Химическая и физическая теплорегуляция.
Саморегуляция температуры тела. Нервные и гуморальные механизмы их регуляции.
Адаптация организма к низким и высоким температурам окружающей среды. Механизмы
терморегуляции при физической работе различной тяжести. Значение сосудистых реакций в
теплорегуляции. Роль потоотделения и дыхания в отдаче тепла.
Выделение.
Выделение как одна из функций, обеспечивающих постоянство внутренней среды
организма. Почки, их строение и выделительная функция. Нефрон как функциональная
единица почки. Особенности почечного кровообращения, современные представления о
механизмах мочеобразования. Клубочковая фильтрация. Канальцевая реабсорбция и секреция.
Методы оценки величины фильтрации, реабсорбции и секреции. Коэффициент очищения и
его определение. Роль почек в выделительной функции и поддержании осмотического
давления, кислотно-щелочного равновесия, водного баланса, минерального и органического
состава внутренней среды.
Современные представления о нейрогуморальных механизмах регуляции выделительной
и гомеостатической функции почек. Условно-рефлекторные изменения деятельности почек.
Олигурия и анурия. Ренин-ангиотензиновая система и кровяное давление.
Механизмы саморегуляции осмотического давления. Жажда и солевой аппетит.
Экскреторная функция кожи и потовых желез. Потоотделение. Экскреторная функция
печени, легких и желудочно-кишечного тракта. Механизм мочеиспускания.
Железы внутренней секреции. Гуморальная регуляция функций.
Гуморальная регуляция функции. Биологически активные вещества, определяющие
гуморальную регуляцию. Гормональная регуляция. Источники синтеза гормонов; Железы.
Диффузная эндокринная система. Химическая классификация гормонов. Современные
представления о механизмах взаимодействия гормонов с клетками-мишенями. Центральные и
периферические механизмы регуляции функций желез внутренней секреции.
Особенности эндокринной регуляции физиологических функций. Современные
представления о единстве нервной и эндокринной регуляции, нейросекреция. Эндокринная
функция передней и задней долей гипофиза. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая
система. Щитовидная железа и ее гормональная функция. Роль передней доли гипофиза в
регуляции функций щитовидной железы.
Паращитовидные железы и их роль в кальциевой обмене. Поджелудочная железа и ее
гормональная функция. Значение инсулина в углеводной обмене. Эндокринная функция
надпочечников. Адреналин, кортикостерон, их природа и физиологическое значение. Половые
железы и их функция, участие эндокринных желез в регуляции пластических, энергетических
и гомеостатических процессов в организме. Участие эндокринных желез в адаптации
организма к нагрузкам, в том числе к экстремальным. Участие эндокринных желез в
обеспечении репродуктивной функции организма.
Вегетативная нервная система.
Анатомические особенности строения отделов вегетативной нервной системы. Понятие
о метасимпатической системе. Высшие отделы представительства вегетативной нервной
системы. Роль ретикулярной формации, мозжечка и коры больших полушарий в регуляции
деятельности вегетативной нервной системы. Лимбические структуры мозга и их роль в
регуляции вегетативных функций. Свойства вегетативных ганглиев. Медиаторы и
рецептивные субстанции пре- к постганглионарных отделов. Физиологическая роль
вегетативной нервной системы в регуляции функций организма. Вегетативные центральные и
периферические рефлексы Синергизм и относительный антагонизм в деятельности отделов
вегетативной нервной системы (на примере регуляции сердца, желудочно-кишечного тракта)
Физиология центральной нервной системы.
Основные этапы эволюции нервной системы. Рефлекторный принцип деятельности
ЦНС. Материалистический характер рефлекторной теории. Рефлекторная дуга как
структурная основа рефлекса.
Интеграция нервной и иммунной систем. Принцип обратной связи в деятельности
нервной системы.
Нейрон как структурная единица ЦНС. Метода изучения интегративной деятельности
нейрона. Конвергентные, дивергентные и кольцевые нейронные цепи ЦНС. Нейрон как
функциональная единица ЦНС. Механизм синаптичесной передачи ЦНС. Характеристика
пресинаптических и постсинаптических процессов, трансмембранные ионные токи, место
возникновения потенциала действия в нейроне. Особенности синаптической передачи
возбуждения и проведения возбуждения по нейронным путям ЦНС. Медиаторы ЦНС, явления
одностороннего
проведения
возбуждения,
трансформация
ритма
возбуждения.
Пространственная и временная суммация возбуждения.
Центральное торможение (И.М. Сеченов). Основные формы центрального торможения.
Функциональное значение тормозных процессов. Тормозные нейронные цепи. Современные
представления о механизмах центрального торможения.
Общие принципы координационной деятельности ЦНС. Принцип реципрокности (Н.Е.
Веденский, Ч. Шеррингтон), принцип доминанты (А.А. Ухтомский). Современные
представления об интегративной деятельности ЦНС. Нейрогенез в развивающемся и зрелом
мозге.
Экспериментальные условнорефлекторные и электрофизические методы изучения
функций ЦНС.
Физиология спинного мозга.
Строение рефлекторных дуг спинальных рефлексов. Роль сенсорных, промежуточных и
моторных нейронов. Общие принципы координации нервных центров на уровне спинного
мозга. Виды спинальных рефлексов.
Функция заднего мозга.
Вегетативные центры. Надсегментарные влияния продолговатого мозга. Статические
рефлексы и их центральный аппарат. Шейные и лабиринтные рефлексы, децеребрационная
ригидность.
Бульбарный отдел ретикулярной формации, ее нисходящие и восходящие влияния.
Значение ретикулярных механизмов в поддержании состояния бодрствования. Тонус сосудо­
двигательного центра.
Рефлекторная функция среднего мозга.
Роль среднего мозга в локомоторных функциях организма, участие среднего мозга в
осуществлении зрительных и слуховых рефлексов.
Строение, афферентные и эфферентные связи мозжечка.
Мозжечково-спинальные и мозжечково-корковые взаимоотношения. Участие в
регуляции двигательных и вегетативных функций. Роль в регуляции движений и тонуса
скелетной мускулатуры.
Роль базальных ганглиев в интегративной деятельности мозга.
Бледный шар, хвостатое и чечевицеобразное ядра — строение, афферентные и
эфферентные связи, функциональные особенности.
Структура и функции таламических ядер.
Специфические и неспецифические ядра таламуса. Реакция 'вовлечения. Взаимодействие
между неспецифическими ядрами таламуса и ретикулярной фармацией. Релейная функция
таламических ядер. Роль таламуса в механизмах формирования боли.
Гипоталамус.
Участие гипоталамуса в регуляции вегетативных функций целого организма. Роль
гипоталамуса в формировании мотиваций и эмоций.
Лимбическая система и ее участие в формировании целостных поведенческих реакций
организма. Строение, афферентные, эфферентные связи и функциональные свойства.
Миндалевидный комплекс, перегородка, гиппокамп и их свойства.
Роль лимбических структур мозга в механизме эмоций.
Кора больших полушарий головного мозга.
Особенности
строения
различных
ее
отделов.
Цитоархитектонические
и
миелоархитектонические поля. Проекционные ассоциативные, зоны коры, особенности их
строения и функции. Виды конвергенции афферентных возбуждений на нейронах коры.
Физиологические особенности старой и новой коры больших полушарий. Проблема
динамической локализации функций в коре больших полушарий. Кортико-фугальные влияния
коры на подкорковые образования. Влияние на деятельности внутренних органов.
Пирамидный контроль афферентного потока. Экстрапирамидная система и ее
взаимодействие с пирамидной.
Электроэнцефалография и анализ электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Вызванные
потенциалы коры больших полушарий, микроэлектродный метод изучения активности
нейронов коры и. подкорковых образований.
Физиология сенсорных систем (анализаторов).
Сенсорные процессы как форма отражения объективной реальности мира. Диалектико­
материалистическое понятие о чувствительности, ощущениях и восприятии. Физиологический
идеализм в оценке деятельности органов чувств. Понятие о функциональной мобильности
рецепторов Понятие о рецепторах и анализаторах. Общие принципы функциональной
организации сенсорных систем. Общая физиология рецепторов. Классификация. Общие
преобразования сигналов в рецепторах. Свойства рецепторного потенциала. Импульсная
активность. Адаптация, афферентная регуляция. Понятие о разностном и абсолютном порогах.
Периферическое кодирование. Направленная чувствительность. Рецептивные поля.
Физиология основных типов кожных рецепторов, статическая и динамическая
механорецепция. Температурная и болевая чувствительность, лемнисковые пути проведения и
переработки кожной информации. Спино-таламическая система. Подкорковые и корковые
центры соматической чувствительности. Кожный анализатор, его структура и функции.
Рецепторы вестибулярного аппарата. Функция вестибулярных ядер продолговатого
мозга.
Вестибулярный контроль спинальных рефлексов.
Вестибуло-мозжечковые
функциональные отношения. Вестибуло-вегетативные рефлексы. Вестибуло-окуломоторные
реакции, вестибулярной анализатор, его структура и функции.
Физические характеристики звуковых сигналов. Биомеханика и физиология наружного,
среднего и внутреннего уха. Абсолютная слуховая чувствительность. Адаптация.
Пространственный слух. Звуковой анализатор, его структура и функции.
Глаз и его вспомогательный аппарат. Фоторецепция. Построение изображения на
сетчатке. Аккомодация глаза. Концентрические рецептивные поля. Наружное коленчатое тело.
Высшие отделы зрительной системы и рецептивные поля детекторного типа, световая
чувствительность. Острота зрения, движения глаз и их роль в зрении. Цветовое зрение и
теории цветоощущения. Бинокулярное зрение. Опознание зрительных образов. Зрительный
анализатор, его структура и функции.
Сенсорная система опорно-двигательного аппарата, Рецепторы мышц и сухожилий.
Гамма-моторная система. Восходящие пути. Нисходящие влияния. Кортикальные механизмы.
Саморегуляция мышечного тонуса. Проприоцептивный анализатор, его структура и функции.
Восприятие запахов, рефлекторная регуляция обонятельной чувствительности.
Обонятельная адаптация. Восприятие смеси запахов. Классификация запахов. Качество
запахов и свойства молекул пахучих веществ.
Строение вкусовых рецепторов и центральных отделов вкусовой системы. Основные
характеристики вкусовой системы. Теория вкусовой рецепции. Вкус и обоняние, современные
представления о механизмах деятельности вкусовых рецепторов. Вкусовой анализатор, его
структура и функции.
Интероцептивный анализатор. Интерорецепторы различных внутренних органов.
Периферический и проводниковый отделы системы. Подкорковый и корковый отделы
интероцептивного анализатора. Взаимодействие между экстеро- и интерорецепторами.
Физиология высшей нервной деятельности.
Идейные истоки учения И.П. Павлова о высшей нервней деятельности.
Сложные безусловные рефлексы (инстинкты). Их биологическое значение, механизмы
инстинктивного поведения. Условный рефлекс как форма приспособления организма к
менявшимся условиям существования. Классификация условных рефлексов. Методы
исследования условнорефлекторной деятельности у животных и человека.
Механизмы образования условных рефлексов. Современные теории о месте и
механизмах замыкания условного рефлекса. Рефлекторная дуга условного рефлекса. Гипотеза
конвергентного замыкания условного рефлекса..
Процессы торможения в коре больших полушарий. Безусловное (внешнее) и условное
(внутреннее) торможение. Виды внутреннего торможения. Теория условного торможения.
Движение и взаимодействие процессов возбуждения и торможения в коре больших
полушарий. Аналитико-синтетическая деятельность коры головного мозга. Динамический
стереотип. Закон силовых отношений в высшей нервной деятельности. Фазовые явления в
коре больших полушарий. Современные представления о клеточных и синаптических
механизмах условного рефлекса.
Типы высшей нервной деятельности. Классификация и характеристика типов ВНД.
Изучение типологических особенностей ВНД человека. Представление о первой и второй
сигнальных системах (И.П. Павлов). Слово как «сигналсигналов». Развитие абстрактного
мышления у человека.
Теории сна. Активный и пассивный сон (И.П. Павлов). Фазы сна. Современные
представления о физиологических механизмах сна. Физиологические механизмы гипноза.
Память и ее значение в формировании целостных приспособительных реакций. Виды
памяти. Современные представления о механизмах памяти. Мотивация как компонент
целостной поведенческой реакции. Классификация мотиваций. Мотивации и эмоции.
Роль медиаторов, пептидов, мозгоспецифических белков в процессах высшей нервной
деятельности.
Эмоции как компонент целостных поведенческих реакций, их биологическая роль.
Теории эмоций.
Системная
организация
поведенческих
актов.
Системная
архитектоника
целенаправленного поведенческого акта /П.К. Анохин/. Особенности высшей нервной
деятельности на отдельных этапах онтогенетического и филогенетического развития. Теория
системогенеза. Развитие нервной деятельности в онтогенезе человека.
10. КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ, ЦИТОЛОГИЯ, ГИСТОЛОГИЯ.
Методы исследования в гистологии, цитологии и клеточной биологии.
Методы изготовления препаратов для световой микроскопии. Сущность и методы
фиксации микрообъектов. Способы уплотнения (заливки). Микротомия с использованием
салазочных, ротационных микротомов. Метод замораживания. Сущность и методы окраски
микропрепаратов и их заключения в бальзам, смолы, желатин. Виды микропрепаратов —
срезы, мазки, отпечатки, пленки.
Техника микроскопирования в световых микроскопах. Особенности микроскопии в
ультрафиолетовых лучах, люминесцентная микроскопия, фазовоконтрастная микроскопия,
интерференционная микроскопия. Электронная микроскопия (трансмиссионная и
сканирующая), методы изготовления микрообъектов для электронной микроскопии.
Специальные методы изучения микрообъектов — гистохимия (в том числе электронная
гистохимия), радиоавтография, применение моноклональных антител, фракционирование
клеточного содержимого с помощью ультрацентрифугирования. Методы исследования
живых клеток — культуры тканей вне- и внутри организма, клонирование, образование
гетерокарионов и гибридов клеток, прижизненная окраска.
Количественные методы исследования — ручная и автоматизированная
цитофотометрия, электронная микрофотометрия, спектрофпуорометрия, денситометрия.
Цитология и клеточная биология.
Строение клетки.
Предмет и задачи цитологии и клеточной биологии, ее значение в системе
биологических и медицинских наук. Основные положения клеточной теории на
современном этапе развития науки. Понятие о клетке, как основной единице живого.
Неклеточные структуры как производные клеток. Общий план строения клеток эукариот:
клеточная оболочка, цитоплазма, ядро. Взаимосвязь формы и размеров клеток с их
функциональной специализацией.
Биологическая мембрана как основа строения клетки. Строение, основные свойства и
функции. Понятие о компартментализации клетки и ее функциональное значение.
Клеточная оболочка. Внешняя клеточная (плазматическая) мембрана. Структурно­
химические особенности. Характеристика надмембранного слоя (гликокаликса) и
подмембранного (кортикального) слоя. Морфологическая характеристика и механизмы
барьерной, рецепторной и транспортной функций. Взаимосвязь плазматической мембраны
над- и подмембранного слоев клеточной оболочки в процессе функционирования.
Структурные и химические механизмы взаимодействия клеток.
Специализированные структуры клеточной оболочки: микроворсинки, реснички,
базальные инвагинации. Их строение и функции.
Общая характеристика межклеточных взаимодействий. Межклеточные соединения
(контакты): простые контакты, соединения типа замка, плотные соединения, десмосомы,
щелевидные контакты (нексусы), синаптические соединения (синапсы).
Ц и т оп л азм а
Органеллы (органоиды)
Определение, классификации. Органеллы
Мембранные и немембранные органеллы.
Органеллы общего значения.
общего
и
специального
значения.
М ем бранн ы е:
Эндоплазматическая сеть. Строение и функции гранулярной и гладкой
эндоплазматической сети. Особенности строения в зависимости от специфики
метаболических процессов в клетке.
Комплекс Гольджи (пластинчатый комплекс). Строение и функции. Его роль в
выполнении железистыми клетками секреторной функции, в химической модификации
поступающих белков. Значение во взаимодействии мембранных структур.
Лизосомы. Строение, химический состав, функции. Понятие о первичных и вторичных
лизосомах, об аутофагосомах и гетерофагосомах.
Пероксисомы. Строение, химический состав, функции.
Митохондрии. Строение, функции. Представление об автономной системе синтеза
белка. Особенности митохондриального аппарата в клетках с различным уровнем
биоэнергетических процессов.
Н е м ем бран ны е:
Рибосомы. Строение, химический состав, функции. Понятие о полисомах. Роль
свободных и связанных с мембранами эвдоплазматической сети рибосом в биосинтезе
клеточных белков.
Центриоли. Строение и функции в неделящемся ядре и при митозе.
Структурные фибриллярные структуры цитоплазмы. Цитоскелет. Основные
компоненты цитоскелета:
микротрубочки,
микрофиламенты,
тонофиламенты
(промежуточные филаменты). Их строение, химический состав.
Органеллы специального значения
Миофибриллы, микроворсинки, реснички, жгутики. Строение и функциональное
значение в клетках, выполняющих специальные функции.
Включения. Определение. Классификация. Значение в жизнедеятельности клеток и
организма. Строение и химический состав различных видов включений.
Гиалоплазма. Физико-химические свойства, химический состав. Участие в клеточном
метаболизме.
Я дро
Роль ядра в хранении и передаче генетической информации и в синтезе белка. Форма и
количество ядер. Понятие о ядерноцитоплазматическом отношении. Общий план строения
интерфазного ядра: хроматин, ядрышко, ядерная оболочка, кариоплазма (нуклеоплазма).
Хроматин. Строение и химический состав. Структурно-химическая характеристика
хроматиновых
фибрилл,
перихроматиновых
фибрилл,
перихроматиновых
и
интерхроматиновых гранул. Роль основных и кислых белков в структуризации и в регуляции
метаболической активности хроматина. Понятие о нуклеосомах; механизм компактизации
хроматиновых фибрилл. Понятие о деконденсироваяном и конденсированном хроматине
(эухроматине, гетерохроматине, хромосомах), степень их участия в синтетических процессах.
Строение хромосомы. Половой хроматин.
Ядрышко. Ядрышко как производное хромосом. Понятие о ядрышковом организаторе.
Количество и размер ядрышек. Химический состав, строение, функция. Характеристика
фибриллярных и гранулярных компонентов, их взаимосвязь с интенсивностью синтеза РНК.
Структурно-функциональная лабильность ядрышкового аппарата.
Ядерная оболочка. Строение и функции. Структурно-функциональная характеристика
наружной и внутренней мембран, перинуклеарного пространства, комплексы поры.
Взаимосвязь количества ядерных пор и интенсивности метаболической активности клеток.
Связь ядерной оболочки с эндоплазматической сетью; роль наружной мембраны в процессе
новообразования клеточных мембран,
Кариоплазма (нуклеоплазма). Физико-химические свойства, химический состав.
Значение в жизнедеятельности ядра.
Основные проявления жизнедеятельности клеток.
Синтетические процессы в клетке. Взаимосвязь компонентов клетки в процессах
анаболизма и катаболизма. Понятие о секреторном цикле; механизмы поглощения и
выделения продуктов в клетке.
Внутриклеточная регенерация. Общая характеристика и биологическое значение.
Информационные межклеточные взаимодействия. Гуморальные, синаптические,
взаимодействия через внеклеточный матрикс и щелевые контакты.
Реакция клеток на внешние воздействия. Структурные и функциональные изменения
клеток и отдельных клеточных компонентов в процессах реактивности и адаптации.
Физиологическая и репаративная регенерация на клеточной уровне: сущность и механизмы.
Воспроизведение клеток.
Клеточный цикл. Определение понятия; этапы клеточного цикла для клеток,
сохранивших способность к делению, и клеток, утративших способность к делению.
Митотический цикл. Определение понятия. Фазы цикла (интерфаза, митоз).
Биологическое значение митоза. Механизм. Преобразование структурных компонентов
клетки на различных этапах митоза. Роль клеточного центра в митотическом делении клеток.
Морфология митотических хромосом.
Эндомитоз. Определение понятия. Основные формы, биологическое значение. Понятие
о плоидности клеток. Полиплоидия; механизмы образования полиплоидных клеток
(одноядерных, многоядерных), функциональное значение этого явления.
Мейоз.
Мейоз. Его механизм и биологическое значение. Морфо-функциональная
характеристика процессов роста и дифференцировки,
периода активного
функционирования, старения и гибели клеток.
Г ибель клеток.
Дегенерация, некроз. Определение понятия и его биологическое значение.
Апоптоз (запрограммированная гибель клеток). Определение понятия и его
биологическое значение.
Общая гистология.
Ткани.
Ткани как системы клеток и их производных - один из иерархических уровней
организации живого. Клетки как ведущие элементы ткани. Неклеточные структуры —
симпласты и межклеточное вещество как производные клеток. Синцитии. Понятие о
клеточных популяциях. Клеточная популяция (клеточный тип, дифферон, клон). Статическая,
растущая, обновляющаяся клеточные популяции. Стволовые клетки и их свойства.
Детерминация и дифференциация клеток в ряду последовательных делений, коммитирование
потенций. Диффероны. Тканевый тип, генез (гистогенез). Закономерности возникновения и
эволюции тканей, теории параллелизма А.А. Заварзина и дивергентной эволюции Н.Г.
Хлопина, их синтез на современном уровнем развития науки. Принципы классификации
тканей. Классификация тканей по фон Лёйдигу: эпителиальная ткань (пограничные и
железистые эпителии), ткани внутренней среды (кровь, соединительные ткани и скелетные
ткани), мышечные ткани (скелетная мышечная ткань, сердечная мышечная ткань и гладкая
мышечная ткань), нервная ткань.
Восстановительные способности тканей — типы физиологической регенерации в
обновляющихся, лабильных и стационарных клеточных популяциях, репаративная
регенерация. Компенсаторно-приспособительные и адаптационные изменения тканей, их
пределы.
Эпителиальные ткани.
Общая характеристика. Источники развития. Морфо- функциональная и генетическая
классификация эпителиальной ткани.
Покровные эпителии. Пограничность положения. Строение однослойных (однорядных
и многорядных) и многослойных эпителиев (неороговевающих, ороговевающих,
переходного). Принципы структурной организации и функции. Взаимосвязь морфо­
функциональных особенностей эпителиальной ткани с ее пограничным положением в
организме.
Базальная мембрана:
строение, функции, происхождение. Особенности
межклеточных контактов в различных видах эпителия. Горизонтальная и вертикальная
анизоморфность эпителиальных пластов. Полярность эпителиоцитов и формы полярной
дифференцировки их клеточной оболочки. Цитокератины как маркеры различных видов
эпителиальных тканей. Физиологическая и репаративная регенерация эпителия. Роль
стволовых клеток в эпителиальных клетках обновляющегося типа; состав и скорость
обновления их дифферонов в различных эпителиальных тканях.
Железистый эпителий. Особенности строения секреторных эпителиоцитов.
Цитологическая характеристика эпителиоцитов, выделяющих секрет по голокриновому,
апокриновому и мерокриновому типу.
Железы, их классификация. Характеристика концевых отделов и выводных протоков
экзокринных желез. Особенности строения эндокринных желез.
Ткани внутренней среды.
К ровь.
Основные компоненты крови как ткани — плазма и форменные элементы. Функции
крови. Содержание форменных элементов в крови взрослого человека. Формула крови.
Возрастные и половые особенности крови.
Эритроциты: Размеры, форма, строение и функции, классификация эритроцитов по
форме, размерам и степени зрелости. Особенности строения плазмолеммы эритроцита и его
цитоскелета. Виды гемоглобина и связь с формой эритроцита. Ретикулоциты.
Лейкоциты: Классификация и общая характеристика. Лейкоцитарная формула.
Гранулоциты - нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, их содержание, размеры, форма,
строение, основные функции. Особенности строения специфических гранул. Агранулоциты
— моноциты, лимфоциты, количество, размеры, особенности строения и функции.
Характеристика Т- и В- лимфоцитов — количество, морфо- функциональные особенности.
Кровяные пластинки (тромбоциты): Размеры, строение, функция.
Л им ф а.
Лимфоплазма и форменные элементы. Связь с кровью, понятие о рециркуляции
лимфоцитов.
Г е м о п о э з и л и м ф о п о эз.
Эмбриональный гемопоэз. Развитие крови как ткани (гистогенез). Постэмбриональный
гемопоэз: физиологическая регенерация крови. Понятие о стволовых клетках крови (СКК) и
колониеобразующих единицах (КОЕ). Характеристика полипотентных предшественников
(стволовых коммитированных клеток), унипотентных предшественников, бластных форм.
Морфологически неидентифицируемые и морфологически идентифицируемые стадии
развития клеток крови (характеристика клеток в дифферонах: эритроцитов, гранулоцитов,
моноцитов, Т-лимфоцитов, В- лимфоцитов и кровяных пластинок (тромбоцитов).
Особенности Т и В- лимфопоэза во взрослом организме. Регуляция гемопоэза и лимфопоэза,
роль микроокружения.
Соединительные ткани.
Общая характеристика соединительных тканей. Классификация. Источники развития.
Гистогенез. Вклад отечественных ученых в изучение соединительной ткани.
В о л о к н и ст а я со ед и н и т ел ьн а я т кан ь.
Классификация.
Р ы х л а я воло к н и ст а я со ед и н и т ел ьн а я т кан ь.
Клетки рыхлой волокнистой соединительной ткани. Фибробласты, фиброциты
(фиброкласты), миофибробласты, их происхождение, строение, участие в процессах
фибриллогенеза. Макрофаги, их происхождение, виды, строение, роль в защитных реакциях
организма, понятие о системе мононуклеарных фагоцитов. Нейтрофильные лейкоциты, их
роль в защитных реакциях организма. Адипоциты (жировые клетки) белой и бурой жировой
ткани, их происхождение, строение и значение. Перициты (адвентициальные клетки), их
происхождение, строение и функциональная характеристика. Плазматические клетки, их
происхождение, строение, роль в иммунитете. Тучные клетки (тканевые базофилы), их
происхождение, строение, функции. Пигментные клетки, их происхождение, строение,
функция.
Межклеточное вещество. Общая характеристика и строение. Основное вещество, его
физико-химические свойства и значение. Коллагеновые и эластические волокна, их роль,
строение и химический состав. Представление о различных типах коллагена и их локализации
в организме. Ретикулярные волокна. Происхождение межклеточного вещества. Возрастные
изменения.
Взаимоотношения крови и рыхлой волокнистой соединительной ткани.
Функционирование лейкоцитов в рыхлой волокнистой соединительной ткани.
Взаимодействие соединителънотканных клеток и лейкоцитов в процессах гистогенеза,
регенерации и защитных реакциях организма.
П л от н ая во л окн и ст н ая со еди н и т ел ьн а я т кань.
Ее разновидности, строение и функции. Сухожилие как орган.
С п ец и ал и зи рован н ы е со еди н и т ел ьн ы е т кани.
Ретикулярная ткань, строение, гистофизиология и значение. Жировая ткань, ее
разновидности, строение и значение. Пигментная ткань, особенности строения и значение.
Слизистая ткань, строение.
С к елет н ы е т кани.
Общая характеристика скелетных тканей. Классификация.
Х р я щ евы е т кани.
Общая характеристика. Виды хрящевой ткани (гиалиновая, эластическая,
волокнистая). Хрящевые клетки - хондробласты, хондроциты (хондрокласты). Изогенные
группы клеток. Гистохимическая характеристика и строение межклеточного вещества
различных видов хрящевой ткани. Хондрогенез и возрастные изменения хрящевых тканей.
Строение суставного хряща.
К о ст н ы е т кани.
Общая характеристика. Классификация. Клетки костной ткани:
остеоциты,
остеобласты, остеокласты. Их цито- функциональная характеристика. Межклеточное
вещество костной ткани, его физико-химические свойства и строение. Грубоволокнистая
костная ткань. Пластинчатая (тонковолокнистая) костная ткань. Их локализация в организме
и морфо- функциональные особенности. Гистогенез и регенерация костных тканей.
Возрастные изменения. Факторы, оказывающие влияние на строение костных тканей. Кость
как орган.
М ы ш еч н ы е т кани.
Общая характеристика и гистогенетическая классификация.
Исчерченная соматическая (поперечно-полосатая) мышечная ткань, ее развитие,
морфологическая и функциональная характеристики. Микроскопическое и электронно­
микроскопическое строение. Строение миофибриллы, ее структурно-функциональная
единица (саркомер). Механизм мышечного сокращения. Типы мышечных волокон и их
иннервация. Моторная единица. Миосателлитоциты. Регенерация мышечной ткани, значение
миосателлитоцитов.
Мышца как орган. Связь с сухожилием.
Исчерченная сердечная (поперечно-полосатая) мышечная ткань. Источник развития,
этапы гистогенеза. Морфо- функциональная характеристика рабочих и проводящих
кардиомиоцитов. Возможности регенерации. Процессы секреции в миокарде.
Неисчерченная (гладкая) мышечная ткань. Источник развития. Морфологическая и
функциональная характеристика. Регенерация,
Мионейральная ткань. Источник развития, строение и функция.
Миоидные и моэпителиальные клетки. Источники развития. Строение. Функции.
Нервная ткань.
Общая характеристика нервной ткани. Эмбриональный гистогенез. Дифференцировка
нейробластов и глиобластов. Понятие о регенерации структурных компонентов нервной
ткани.
Нейроциты (нейроны). Источники развития. Морфологическая и функциональная
классификация. Общий план строения нейрона. Микро- и ультраструктура перикариона (тела
нейрона), аксона, дендритов. Тигроидное вещество (субстанция Ниссля) и нейрофибриллы.
Особенности цитоскелета нейроцитов (нейрофиламенты и нейротрубочки). Роль
плазмолеммы нейроцитов в рецепции, генерации и проведении нервного импульса.
Транспортные процессы в цитоплазме нейронов. Аксональный транспорт — антеградный и
ретроградный. Быстрый и медленный транспорт, роль микротрубочек в быстром транспорте.
Понятие о нейромедиаторах. Секреторные нейроны, особенности их строения и функция.
Физиологическая гибель нейронов. Регенерация нейронов.
Нейроглия. Общая характеристика. Источники развития глиоцитов. Классификация.
Макроглия: Олигодендроглия (олигодендроциты — шванновские клетки,
мантийные глиоциты — клетки-сателлиты), астроглия (плазматические и волокнистые
астроглиоциты) и эпендимная глия (танициты и эпителиоидная глия).
Микроглия.
Нервные
волокна.
Общая
характеристика.
Классификация.
Особенности
формирования, строения и функции безмиелиновых и миелиновых нервных волокон. Понятие
об осевом цилиндре и мезаксоне. Ультрамикроскопическое строение миелиновой оболочки —
насечек Шмидта-Лантермана, перехватов Ранвье. Дегенерация и регенерация нервных
волокон.
Нервные окончания.
Общая характеристика. Классификация. Рецепторные
(чувствительные) нервные окончания - свободные и инкапсулированные (пластинчатые
тельца Паччини, тельца Руффини, Майснера, колбы Краузе), нервно-мышечные веретена,
нервно-сухожильные веретена, комплекс клетки Меркеля с нервной терминалью.
Эффекторные окончания - двигательные и секреторные. Нервно-мышечное окончание
(моторная бляшка) в скелетных мышцах и в гладкой мышечной ткани. Секреторные (нейро железистые) нервные окончания.
Синапсы. Классификапия. Межнейрональные электрические и химические синапсы,
строение и механизмы передачи возбуждения. Ультраструктура химических синансов пресинапгическая и постсинаптиче-ская части, синаптические пузырьки, синантическая щель.
Холинергические и адренергические синапсы. Нейромедиаторы и люминеспентногистохимические методы их выявления. Рефлекторные дуги как морфологический субстрат
строения нервной системы, их чувствительные, двигательные и ассоциативные звенья.
Частная гистология.
Нервная система.
Общая характеристика. Источники и ход эмбрионального развития. Нервная трубка и
ее
дифференцировка
на
вентрикулярную,
субвентрикулярную
(камбиальную),
промежуточную (плащевую) и маргинальную зоны. Нервный гребень и нервные плакоды, их
дифференцировка. Постэмбриональный гистогенез.
П ер и ф ер и ч еск а я н ер вн а я си ст ем а.
Нерв. Строение, тканевой состав. Реакция на повреждение, регенерация.
Чувствительные нервные узлы (спинномозговые и черепные). Строение, тканевой
состав. Характеристика нейронов и нейроглии.
Ц ен т р а л ьн а я н ер вн а я си ст ем а.
Строение серого и белого вещества. Понятие о рефлекторной дуге (нейронный состав и
проводящие пути) и о нервных центрах. Строение оболочек мозга — твердой, паутинной,
мягкой. Субдуральное и субарахноидальное пространства, сосудистые сплетения.
Особенности строения сосудов (синусы, гемокапилляры) центральной нервной системы.
Спинной мозг. Общая характеристика строения. Строение серого вещества: виды
нейронов и их участие в образовании рефлекторных дуг, типы глиоцитов. Ядра серого
вещества. Строение белого вещества. Желудочки мозга и спинно- мозговая жидкость.
Г о л о вн о й м о зг.
Общая характеристика строения, особенности строения и взаимоотношения серого и
белого вещества.
Кора больших полушарий головного мозга. Эмбриональный и постэмбриональный
гистогенез. Цитоархитектоника слоев (пластинок) коры больших полушарий. Нейронный
состав, характеристика пирамидных нейронов. Представление о колонках и модульной
организации коры. Межнейрональные связи, особенности строения синапсов. Тормозные
нейроны. Глиоциты коры. Миелоархитектоника — радиальные и тангенциальные нервные
волокна. Особенности строения коры в двигательных зонах и центральных отделах
анализаторов. Гематоэнцефалический барьер, его строение и функция.
Мозжечок. Строение и нейронный состав коры мозжечка. Грушевидные клетки,
корзинчатые и звездчатые нейроциты, клетки-зерна. Афферентные и эфферентные нервные
волокна. Межнейрональные связи, тормозные нейроны. Клубочек мозжечка. Глиоциты
мозжечка.
А в т о н о м н а я (вегет а т и вн а я ) н е р вн а я си ст ем а.
Общая характеристика строения центральных и периферических отделов
парасимпатической и симпатической систем. Строение и нейронный состав ганглиев
(экстрамуральных и интрамуральных). Пре- и постганглионарные нервные волокна.
Сенсорная система (органы чувств).
Классификация. Общий принцип клеточной организации рецепторных отделов.
Нейросенсорные и сенсоэпителиальные рецепторные клетки.
О р га н зр ен и я .
Общая характеристика. Источники эмбрионального развития и гистогенез. Общий
план строения глазного яблока. Оболочки, их отделы и производные, тканевой состав.
Основные функциональные аппараты: диоптрический, аккомодационный и рецепторный.
Строение и роль составляющих их роговицы, хрусталика, стекловидного тела, радужки,
сетчатки. Нейронный состав и глиоциты сетчатки, их морфофункциональная характеристика.
Строение и патофизиология палочко- и колбочконесущих нейронов сетчатки. Особенности
строения центральной ямки диска зрительного нерва. Пигментный эпителий сетчатки,
строение и значение. Особенности кровоснабжения глазного яблока. Морфологические
основы циркуляции внутриглазной жидкости. Возрастные изменения.
Вспомогательные органы глаза (веки, слезный аппарат).
О р га н обоняния.
Общая характеристика. Эмбриональное развитие. Строение и клеточный состав
обонятельной выстилки:
рецепторные, поддерживающие и базальные щетки.
Гистофизиология органа обоняния. Возрастные изменения.
О р га н вкуса.
Общая характеристика. Эмбриональное развитие. Строение и клеточный состав
вкусовых почек: вкусовые, поддерживающие и базальные клетки. Иннервация вкусовых
почек. Гистофизиология органа вкуса. Возрастные изменения.
О р га н ы слуха и р а вн овеси я .
Общая характеристика. Эмбриональное развитие. Наружное ухо:строение наружного
слухового прохода и барабанной перепонки. Среднее ухо: характеристика эпителия
барабанной полости и слуховой трубы. Внутреннее ухо: костный и перепончатый лабиринты.
Вестибулярная часть перепончатого лабиринта: эллиптический и сферический мешочки и
полукружные каналы. Их рецепторные отделы: строение и клеточный состав пятна и
ампулярных гребешков. Иннервация. Гистофизиология вестибулярного лабиринта. Улитковая
часть перепончатого лабиринта:строение улиткового канала, строение и клеточный состав
спирального органа, его иннервация. Гистофизиология восприятия звуков. Возрастные
изменения.
Сердечно-сосудистая система.
Строение и эмбриональное развитие сердечно-сосудистой системы.
К ровен осн ы е сосуды .
Общие принципы строения, тканевой состав. Классификация сосудов. Зависимость
строения сосудов от гемодинамических условий. Васкуляризация сосудов (сосуды сосудов).
Нейрогуморальная регуляция сосудов. Постнатальные изменения в сосудистой стенке.
Регенерация сосудов.
Артерии. Классификация. Особенности строения и функции артерий различного типа:
мышечного, мышечно-эластического и эластического. Органные особенности артерий.
Микроциркуляторное русло.
Артериолы, их роль в кровообращении. Строение. Значение эндотелиомиоцитных
контактов в гистофизиологии артериол.
Гемокапилляры. Классификация, функция и строение. Морфологические основы
процесса проницаемости капилляров и регуляции их функций. Органные особенности
капилляров.
Венулы. Функциональное значение и строение.
Артериоловенулярные анастомозы. Значение для кровообращения. Классификация.
Строение артериоловенулярных анастомозов различного типа.
Вены. Строение стенки вен в связи с гемодинамическими условиями. Классификация.
Особенности строения вен различного типа (мышечного и безмышечного). Строение
венозных клапанов. Органные особенности вен.
Л им ф ат ические сосуды .
Строение и классификация. Строение лимфатических капилляров и различных видов
лимфатических сосудов. Понятие о лимфангионе. Участие лимфатических капилляров в
системе микроциркуляции.
С ердц е.
Эмбриональное развитие. Строение стенки сердца, его оболочек, их тканевой состав.
Эндокард и клапаны сердца. Миокард, особенности кровоснабжения, регенерации.
Проводящая система сердца, ее морфо- функциональная характеристика, значение в работе
сердца. Перикард. Внутриорганные сосуды сердца. Иннервация сердца. Сердце
новорожденного. Перестройка и развитие сердца после рождения. Возрастные изменения
сердца.
Система органов кроветворения и иммунной защиты.
Общая характеристика системы кроветворения и иммунной защиты. Основные
источники и этапы формирования органов кроветворения в онтогенезе человека.
Мезобластический, гепатомпленотимический и медуллярный этапы становления системы
кроветворения.
Ц е н т р а л ьн ы е о р га н ы к р о в е т в о р ен и я и и м м ун о ген еза .
Костный мозг. Общая характеристика. Строение, тканевой состав и функции красного
костного мозга. Особенности васкуляризации и строение гемокапилляров. Понятие о
микроокружении. Желтый костный мозг. Развитие костного мозга во внутриутробном
периоде. Особенности у детей и возрастные изменения. Возможность повреждающего
действия на костный мозг радиации в связи с его морфофункциональными особенностями.
Регенерация костного мозга.
Тимус. Эмбриональное развитие. Роль в лимфопоэзе. Строение и тканевой состав
коркового и мозгового вещества. Васкуляризация. Строение и значение гематотимического
барьера. Временная (акциденталъная) и возрастная инволюция тимуса. Эпителиальные
структуры тимуса и их роль.
П ер и ф ер и ч еск и е о р га н ы к р о вет во р ен и я и и м м ун о ген еза .
Селезенка. Эмбриональное развитие. Строение и тканевой состав. Т- и В- зоны.
Кровоснабжение селезенки. Структурные и функциональные особенности венозных синусов.
Иннервация.
Лимфатические узлы. Общая морфо- функциональная характеристика. Эмбриональное
развитие. Строение и тканевой состав. Корковое и мозговое вещество, паракортикальная зона.
Их морфо- функциональная характеристика, клеточный состав. Ти В- зоны. Система синусов.
Васкуляризация. Роль кровеносных сосудов в развитии и гистофизиологии лимфатических
узлов. Иннервация. Возрастные изменения. Особенности у новорожденных.
Лимфоидные образования в составе слизистых оболочек: лимфатические узелки в
стенке воздухоносных путей, пищеварительного тракта (одиночные и множественные) и
других органов. Их строение, клеточный состав и значение.
Морфологические основы защитных реакций организма.
Воспаление, заживление, восстановление. Клеточные основы воспалительной реакции
(роль нейтрофильных и базофильных лейкоцитов, моноцитов), процессов заживления ран.
Иммунитет. Виды. Характеристика основных клеток, осуществляющих иммунные
реакции - нейтрофильных лейкоцитов, макрофагов, Т- лимфоцитов, В- лимфоцитов,
плазмоцитов. Понятие об антигенах и антителах. Антигеннезависимая и антигензависимая
пролиферация лимфоцитов. Процессы лимфопоэза в Т- и В- зависимых зонах периферических
лимфоидных органов. Понятие о циркуляции и рециркуляции Т- и В- лимфоцитов.
Гуморальный и клеточный иммунитет — особенности кооперации макрофагов, Т- и Влимфоцитов. Эффекторные клетки и клетки памяти в гуморальном и клеточном иммунитете.
Естественные киллеры. Плазматические клетки и стадии их дифференциации. Регуляция
иммунных реакций: цитокины, гормоны.
Эндокринная система.
Общая характеристика эндокринной системы. Центральные и периферические звенья
эндокринной системы. Понятие о гормонах, клетках-мишенях и их рецепторах к гормонам.
Механизмы регуляции в эндокринной системе. Классификация эндокринных желез.
Г и п о т а л а м о -ги п о ф и за р н а я н е й р о с е к р е т о р н а я си ст ем а .
Гипоталамус. Нейроэндокринные нейроны крупноклеточных и мелкоклеточных ядер
гипоталамуса. Гипоталамоаденогипофизарная и гипоталамонейрогипофизарная системы.
Либерины и статины, их роль в регуляции эндокринной системы. Регуляция функций
гипоталамуса центральной нервной системой.
Гипофиз. Эмбриональное развитие. Строение и функции аденогипофиза.
Цитофункциональная
характеристика
аденоцитов
передней
доли
гипофиза.
Гипоталамоаденогипофизарное кровообращение, его роль во взаимодействии гипоталамуса и
гипофиза. Средняя (промежуточная) доля гипофиза и ее особенности у человека. Строение и
функция нейрогипофиза, его связь с гипоталамусом. Васкуляризация и иннервация гипофиза.
Гипофиз новорожденного и его перестройка на этапах онтогенеза.
Эпифиз. Строение, клеточный состав. Возрастные изменения.
П ер и ф ер и ч еск и е эн д о к р и н н ы е ж ел езы .
Щитовидная железа. Источники развития. Строение. Фолликулы как морфо­
функциональные единицы, строение стенки и состав коллоида фолликулов. Фолликулярные
эндокриноциты (тироциты), их гормоны и фазы секреторного цикла. Роль гормонов
тироцитов. Перестройка фолликулов в связи с различной функциональной активностью.
Парафолликулярные эндокриноциты (кальцитониноциты, С- клетки). Источники развития,
локализация и функция. Фолликулогенез. Васкуляризация и иннервация щитовидной железы.
Околощитовидные железы. Источники развития. Строение и клеточный состав. Роль в
регуляции минерального обмена. Васкуляризация, иннервация и механизмы регуляции
околощитовидных желез. Структура околощитовидных желез у новорожденных и возрастные
изменения.
Надпочечники. Источники развития. Фетальная и дефинитивная кора надпочечников.
Зоны коры и их клеточный состав. Особенности строения корковых эндокриноцитов в связи с
синтезом и секрецией кортикостероидов. Роль гормонов коры надпочечников в регуляции
водно-солевого равновесия, развитии общего адаптационного синдрома, регуляции белкового
синтеза. Мозговое вещество надпочечников. Строение, клеточный состав, гормоны и роль
мозговых эндокриноцитов (эпинефроцитов). Возрастные изменения надпочечника.
Э н д о к р и н н ы е ст р ук т ур ы ж е л е з см еш а н н о й секрец и и .
Эндокринные островки поджелудочной
(семенники, яичники), плаценты.
железы.
Эндокринная
функция
гонад
О д и н о ч н ы е го р м о н о п р о д у ц и р у ю щ и е клет ки.
Представление о диффузной эндокринной системе (ДЭС), локализация элементов, их
клеточный состав. Нейроэндокринные клетки. Представления о АПУД системе.
Пищеварительная система.
Общая характеристика пищеварительной системы. Основные источники развития
тканей пищеварительной системы в эмбриогенезе. Общий принцип строения стенки
пищеварительного канала - слизистая оболочка, подслизистая основа, мышечная оболочка,
наружная оболочка (серозная или адвентициальная), их тканевой и клеточный состав.
Понятие о слизистой оболочке, ее строение и функция. Иннервация и васкуляризапия стенки
пищеварительной трубки. Эндокринный аппарат пищеварительной системы. Лимфоидные
структуры пищеварительного тракта. Строение брюшины.
П ер ед н и й о т д ел п и щ евари т ел ьн ой си ст ем ы .
Особенности строения стенки различных отделов, источники развития.
Ротовая полость. Строение слизистой оболочки в связи с функцией и особенностями
пищеварения в ротовой полости. Строение губы, щеки, твердого и мягкого неба, языка,
дёсны, миндалины; их кровоснабжение и иннервация.
Большие слюнные железы. Классификация, источники развития, строение и функции.
Строение секреторных отделов выводных протоков. Эндокринная функция. Кровоснабжение
и иннервация.
Язык. Строение. Особенности строения слизистой оболочки на верхней и нижней
поверхностях органа. Сосочки языка, их виды, строение, функции. Кровоснабжение и
иннервация.
Зубы. Строение. Эмаль, дентин и цемент - строение, значение и химический состав.
Пульпа зуба - строение и значение. Периодонт - строение и значение. Кровоснабжение и
иннервация зуба. Развитие и смена зубов. Возрастные изменения.
Глотка и пищевод. Строение и тканевой состав стенки глотки и пищевода в различных
его отделах. Железы пищевода, их гистофизиология. Особенности строения пищевода у
новорожденных и в различные возрастные периоды после рождения.
С р едн и й и за д н и й о т д ел ы п и щ ева р и т ел ьн о й си ст ем ы .
Особенности строения стенки различных отделов. Источники эмбрионального
развития.
Желудок.
Строение слизистой оболочки в различных отделах органа.
Цитофизиологическая характеристика покровного эпителия, слизеобразование. Локализация,
строение и клеточный состав желез в различных отделах желудка. Микро- и
ультрамикроскопические особенности экзо- и эндокринных клеток. Регенерация покровного
эпителия и эпителия желез желудка. Кровоснабжение и иннервация желудка. Возрастные
особенности строения желудка.
Тонкая кишка. Характеристика различных отделов тонкой кишки. Строение стенки, ее
тканевый состав. Система «крипта-ворсинка» как структурно-функциональная единица. Виды
клеток эпителия ворсинок и крипт, их строение и цитофизиология. Гистофизиология процесса
пристеночного пищеварения и всасывания. Роль слизи и микроворсинок энтероцитов в
пристеночном пищеварении. Цитофизиология экзо- и эндокринных клеток. Регенерация
эпителия тонкой кишки. Кровоснабжение и иннервация стенки тонкой кишки. Возрастные
изменения стенки тонкой кишки. Лимфоидные образования в стенке кишки.
Толстая кишка. Характеристика различных отделов. Строение стенки, ее тканевый
состав. Особенности строения слизистой оболочки в связи с функцией. Виды эпителиопитов и
эндокриноцитов, их цитофизиология. Лимфоидные образования стенки. Кровоснабжение.
Иннервация.
Червеобразный отросток. Особенности строения и функции.
Прямая кишка. Строение стенки в тазовой и анальной части прямой кишки в связи с их
функциональными особенностями. Иннервация.
П о д ж е л у д о ч н а я ж ел еза .
Общая характеристика. Строение экзокринного и эндокринного отделов.
Цитофизиологическая характеристика ацинарных клеток. Типы эндокриноцитов островков и
их морфо- функциональная характеристика. Кровоснабжение. Иннервация. Регенерация.
Особенности гистофизиологии в разные периоды детства. Изменения железы при старении
организма.
П ечен ь.
Общая характеристика. Особенности кровоснабжения. Строение классической дольки
как структурно-функциональной единицы печени. Представления о портальной дольке и
ацинусе. Строение внутридольковых синусоидных сосудов, цитофизиология их клеточных
элементов: эндотелиоцитов, звездчатых макрофагов. Перисинусоидальные пространства, их
структурная организация. Липоциты, особенности строения и функции. Гепатопиты основной клеточный элемент печени, представления об их расположении в дольках, строение
в связи с функциями печени. Строение желчных канальцев (холангиол) и междольковых
желчных протоков. Механизмы циркуляции по ним желчи. Иннервация. Регенерация.
Особенности строения печени новорожденных. Морфо- функциональные особенности
строения печени детей раннего возраста и при старении организма.
Желчный пузырь и желчевыводящие пути. Строение и функция.
Дыхательная система.
Общая характеристика дыхательной системы. Воздухоносные пути и респираторный
отдел. Эмбриональное развитие. Представление о не респираторных и респираторных
функциях дыхательной системы.
В н е л е го ч н ы е в о з д у х о н о с н ы е п ут и .
Особенности строения стенки воздухоносных путей: носовой полости, гортани, трахеи
и главных бронхов. Тканевой состав и гисто- функциональная характеристика их оболочек.
Клеточный состав эпителия слизистой оболочки.
Л егк и е.
Внутрилегочные воздухоносные пути: бронхи и бронхиолы, строение их стенок в
зависимости от их калибра. Лимфоидная ткань в стенке бронхов, ее значение.
Ацинус как морфо- функциональная единица легкого. Структурные компоненты
апинуса. Строение стенки альвеол. Типы пневмоцитов, их цитофункциональная
характеристика. Структурно-химическая организация и функция сурфактантноальвеолярного
комплекса. Строение межальвеолярных перегородок. Аэрогематический барьер и его
значение в газообмене. Макрофаги легкого. Кровоснабжение легкого. Иннервация. Строение
легкого новорожденного (живо- и мертворожденных). Развитие легкого в постнатальном
периоде. Возрастные изменения легкого в процессе старения. Регенераторные потенции
органов дыхания.
Плевра. Морфо- функциональная характеристика.
Кожа и её производные.
Кожа. Общая характеристика. Эмбриональное развитие. Тканевый состав.
Эпидермис. Основные диффероны клеток в эпидермисе. Слои эпидермиса. Их
клеточный состав. Особенности строения эпидермиса «толстой» и «тонкой» кожи. Понятие о
процессе кератинизации, его значение. Структурные и биохимические изменения клеток в
процессе кератинизации. Клеточное обновление эпидермиса и представление о его
пролиферативных единицах и колонковой организации. Местная система иммунного надзора
эпидермиса — внутриэпидермальные макрофаги и лимфоциты, их гисто- функциональная
характеристика. Пигментные клетки эпидермиса, их происхождение, строение и роль.
Осязательные клетки, структурные признаки их рецепторной и эндокринной функций.
Базальная пластинка, дермальноэпидермальное соединение.
Дерма, сосочковый и сетчатый слои, их тканевой состав. Особенности строения дермы
в коже различных участков тела - стопы, ладоней, лица, суставов и др. Гистофункциональная характеристика иммунной системы в дерме. Васкуляризация кожи.
Иннервация кожи. Регенерация.
Железы кожи. Сальные и потовые железы (меро- и апокриновые), их развитие,
строение, гистофизиология. Молочные железы — см. в разделе «Женские половые органы».
Возрастные особенности кожи и ее желез.
Придатки кожи. Волосы. Развитие, строение, рост и смена волос. Ногти. Развитие,
строение и рост ногтей.
Система мочеобразования и мочевыделения.
Общая характеристика системы мочевых органов. Эмбриональное развитие.
П очки.
Корковое и мозговое вещество почки. Нефрон как морфо- функциональная единица
почки, его строение. Типы нефронов, их топография в корковом и мозговом веществе.
Васкуляризация почки — кортикальная и юкстамедуллярная системы кровоснабжения.
Почечные тельца, их основные компоненты. Строение сосудистых клубочков. Мезангий, его
строение и функция. Структурная организация почечного фильтра и роль в мочеобразовании.
Юкстагломерулярный аппарат. Гистофизиология канальцев нефронов и собирательных
трубочек в связи с их участием в образовании окончательной мочи. Строма почек, ее
гистофункциональная характеристика. Понятие и строение противоточной системы почки.
Морфо- функциональные основы регуляции процесса мочеобразования. Эндокринный
аппарат почки (ренин-ангиотензиновая, интестециальная простагландиновая и калликреинкининовая системы), строение и функция. Иннервация почки. Регенеративные потенции.
Особенности почки у новорожденного. Последующие возрастные изменения почки.
М о ч е в ы в о д я щ и е п ут и .
Строение стенки почечных чашечек и лоханки. Строение мочеточников, исходя из
представления о порционном характере передвижения по ним мочи. Морфофункциональная
характеристика мочевого пузыря. Особенности строения мужского и женского
мочеиспускательного канала.
Мужская половая система.
Общая характеристика системы половых органов. Эмбриональное развитие.
Первичные гоноциты, начальная локализация, пути миграции в зачаток гонады.
Гистологически индифферентная стадия развития гонад и цитогенетические процессы на этой
стадии. Факторы половой дифференцировки. Тканевой состав органов половой системы.
Мужские половые органы.
Гистогенетические процессы в зачатке гонады, ведущие к развитию яичка. Развитие
семявыносящих путей.
Я и ч к о . Общая характеристика строения. Извитые семенные канальцы, строение стенки.
Сперматогенез. Цитологическая характеристика его основных фаз. Роль сустентоцитов в
сперматогенезе. Гематотестикулярный барьер. Эндокринная функция яичка: мужские
половые гормоны и синтезирующие их гландулоциты (клетки Лейдига), их цитохимические
особенности, участие в регуляции сперматогенеза. Гистофизиология прямых канальцев,
канальцев сети и выносящих канальцев яичка. Регуляция генеративной и эндокринной
функций яичка. Особенности яичка новорожденного, до периода полового созревания, в
период половой зрелости и при старении организма.
Возможность повреждающего действия на яички физико-химических факторов радиация, алкоголь, температура и другие в связи с их морфо- функциональными
особенностями.
С е м я в ы н о с я щ и е п у т и . Придаток яичка. Семявыносящий проток. Семенные пузырьки.
Семяизвергательный канал. Предстательная железа. Их строение и функции. Возрастные
изменения. Половой член. Строение, васкуляризация, иннервация.
Женская половая система.
Я и ч н и к . Развитие. Общая характеристика строения. Особенности строения коркового и
мозгового вещества. Овогенез. Отличия овогенеза от сперматогенеза. Строение и развитие
фолликулов. Овуляция. Понятие об овариальном цикле и его регуляции. Развитие, строение и
функции желтого тела в течение овариального цикла и при беременности. Атрезия
фолликулов. Эндокринная функция яичника: женские половые гормоны и вырабатывающие
их клеточные элементы. Особенности яичника новорожденных до полового созревания, в
период половой зрелости, чувствительность яичников к действию радиации, алкоголю и
другим факторов.
М а т о ч н ы е т р у б ы . Развитие, строение и функции. Оплодотворение. Биологическое
значение оплодотворения, морфология и хронология процесса.
М а т к а . Развитие. Строение стенки матки в разных ее отделах. Менструальный цикл и
его фазы. Особенности строения эндометрия в различные фазы цикла. Связь циклических
изменений эндометрия и яичника. Перестройка матки при беременности и после родов.
Плацента, особенности ее формирования, особенности организации материнской и
фетальной частей на протяжении беременности. Опережающее развитие соединительной
ткани плаценты и других внезародышевых органов. Структурные отличия третичных
ворсинок в разных триместрах беременности, функции плаценты. Амнион, его строение и
значение. Пуповина, ее образование и структурные компоненты: студенистая ткань, сосуды,
рудименты желточного мешка и аллантоиса. Система мать-плацента-плод и факторы,
влияющие на ее физиологию.
Васкуляризация и иннервация матки. Возрастные изменения. Особенности матки
новорожденных, девочек до полового созревания, в период полового созревания, у взрослых
женщин и при старении.
Влагалище. Развитие. Строение его стенок. Изменение в связи с менструальным
циклом. Использование влагалищных мазков при определении фаз женского полового цикла.
Грудная (молочная) железа. Происхождение. Развитие. Строение. Постнатальные
изменения.
Функциональная
морфология
лактирующей
и
нелактирующей
(нефункционирующей и после лактации) молочной железы. Нейроэндокринная регуляция
функций молочных желез. Изменение молочных желез в ходе овариальноменструального
цикла и при беременности. Васкуляризация и иннервация.
Ранний эмбриогенез.
Эмбриология млекопитающих как основа для понимания особенностей строения
тканей (гистогенеза). Периодизация развития человека и животных. Представление о
биологических процессах, лежащих в основе развития зародыша - индукция, детерминация,
деление, миграция клеток, рост, дифференцировка, взаимодействие клеток, гибель клеток.
Особенности эмбрионального развития млекопитающих. Критические периоды в развитии
зародыша. Нарушение процессов детерминации как причина аномалий и уродств.
Прогенез. Оплодотворение. Дистантные и контактные взаимодействия половых клеток.
Преобразования в спермин: капацитация, акросомальная реакция, освобождение ферментов
акросомы, пенетрация спермием прозрачной зоны и плазмолеммы овоцита, сброс
питоплазматической оболочки спермия, поворот спермия, формирование мужского
пронуклеуса. Преобразования в овоците: рассеивание клеток лучистого венца, кортикальная
реакция, выброс ферментов кортикальных гранул, преобравание прозрачной зоны (зонная
реакция), активация цитоплазматических процессов, окончание мейоза и отделение 2-го
направительного тельца. Мужской и женский пронуклеусы, распад их оболочек, установление
связи хромосом пронуклеусов с центриолью спермия.
Зигота — одноклеточный зародыш, ее геном, активация внутриклеточных процессов.
Дробление. Специфика дробления зиготы у человека и хронология процесса. Строение
зародыша на разных стадиях дробления. Роль прозрачной зоны. Характеристика темных и
светлых бластомеров, их межклеточных контактов. Уменьшение размеров бластомеров, их
межклеточных контактов. Уменьшение размеров бластомеров, возникновение собственных
синтезов, взаимодействие бластомеров. Морула. Бластоциста. Внутренняя клеточная масса
(эмбриобласт) и трофобласт. Стадия свободной бластоцисты. Состояние матки к началу
имплантации. Начало 1-й фазы гаструляции путем деламинации.
Разделение эмбриобласта на эпибласт и гипобласт. Преобразование гипобласта,
формирование первичного желточного мешка, образование прехордальной пластики.
Преобразование эпибласта: образование амниотической полости, выделение и
замыкание амниотической эктодермы, формирование амниотического пузыря; начало 2-й
фазы гаструляции путем эмиграции - формирование первичной полоски и первичного узелка,
образование зародышевой мезодермы, головного отростка и энтодермы зародыша.
Образование внезародышевой мезодермы.
Имплантация. Хронология процесса имплантации. Дифференцировка трофобласта на
цитотрофобласт и синцитиотрофобласт. Активация синцитиотрофобласта. Образование лакун
и их соединение с кровеносными сосудами эндометрия. Гистиотрофный тип питания.
Формирование первичных и вторичных ворсин хориона.
Дифференцировка зародышевой мезодермы (сомиты, нефрогонотомы, висцеральный и
париетальный листки спланхнотома, эмбриональный в целом). Рост головного отростка,
образование хорды. Формирование нервной трубки и нервных гребней, асинхронность
развития головного и каудального отделов. Туловищная складка, образование первичной
кишки.
Дифференцировка внезародышевой мезодермы аллантоиса, амниотического пузыря,
желточного мешка, соединительной ножки, слоя, подстилающего трофобласт.
Критические периоды эмбиогенеза.
Критические периоды эмбиогенеза.
Факторы, влияющие на развитие: генетические, материнские, внешние (радиация,
алкоголь, курение, наркотики, инфекция, химические и лекарственные вещества, пестициды и
др.).
Основы кариологии.
Политения.
Политения как явление. Политенные хромосомы двукрылых насекомых. Морфология
политенных хромосом. Хромомерный рисунок в политенных хромосомах.
Генетическая организация политенных хромосом (диски, междиски, пуфы, кольца
Бальбиани, ядрышки, ДНК-пуфы). Прицентромерный и интеркалярный гетерохроматин.
Транскрипционная активность политенных хромосом.
Транскрипционная активность политенных хромосом хирономид в норме и при
действии ксенобиотиков.
Пуфы теплового шока и синдром клеточного стресса. Использование политенных
хромосом в генетическом анализе.
Методы учета, описания и измерения изменений транскрипционной активности
политенных хромосом
Экспериментальные модели и методы цитологической диагностики.
Молекулярные, иммунологические и физиологические аспекты изучения клеток
многоклеточных, малоклеточных и одноклеточных организмов в норме и патологии.
Молекулярные, иммунологические и физиологические аспекты изучения клеток
многоклеточных, малоклеточных и одноклеточных организмов в норме и патологии
Разработка экспериментальных моделей, методов цитологической диагностики,
морфометрии, маркерной гисто- и цитохимии.
Основные приемы разработки экспериментальных моделей, методов цитологической
диагностики, морфометрии, маркерной гисто- и цитохимии и др.
III. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ЭКЗАМЕНУ В
АСПИРАНТУРУ ПО Н АПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 06.06.01 - БИОЛОГИЧЕСКИЕ
НАУКИ
1. Структура, состав и свойства биологических мембран.
2. Механизмы пассивного и активного транспорта в биологических мембранах.
3. Механизмы возникновения потенциала покоя и потенциала действия. Структура и
функционирование ионных каналов (Na-, K-, Ca-каналы).
4. Биофизические методы анализа: ИК-спектроскопия, флуоресцентный анализ,
спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой области, ядерный магнитный резонанс,
электронный парамагнитный резонанс, рентгеноструктурный анализ.
5. Кинетика биологических процессов. Виды кинетических реакций, понятие порядка
реакции. Скорость реакции. Уравнение Аррениуса.
6. Термодинамика биологических процессов. Первый и второй законы термодинамики.
Энтропия и свободная энергия. Стационарное состояние. Уравнения Онзагера. Теорема
Пригожина.
7. Радиационная биофизика. Теории радиационного поражения макромолекул, клетки и
организма.
8. Молекулярная биофизика. Структура и формирование молекул основных
биополимеров.
9. Фотобиологические процессы, молекулярные механизмы фотосинтеза, миграция
энергии.
10. Биологическая роль белков, их классификация. Аминокислоты как составные части
белков. Физико-химические свойства белков. Строение белковой молекулы. Типы связей.
Связь структуры с функцией. Ферменты. Классификация, химическая природа, строение.
Механизм ферментативных реакций. Витамины, классификация. Химическая природа,
физиологическое действие. Коферменты.
11 . Нуклеиновые кислоты. Классификация, структура и биологическая роль.
Химический состав нуклеиновых кислот. Важнейшие нуклеозиды и нуклеотиды.
12. Углеводы. Классификация, биологическая роль. Строение и свойства простых
углеводов. Важнейшие представители сложных углеводов. Строение и свойства.
13. Липиды. Классификация, биологическая роль, физико-химические свойства. Жиры,
воски, стериды, как представители простых липидов. Химический состав, строение, свойства.
Природные жирные кислоты. Сложные липиды. Химический состав, строение, свойства.
14. Гормоны. Классификация, биологическая роль. Стероидные гормоны. Строение,
функциональная активность, механизм действия. Пептидные и прочие гормоны. Химический
состав, строение, функциональная активность.
15. Общее понятие об обмене веществ и энергии. Основные макроэргические
соединения, их строение. Современное представление о механизме биологического
окисления. Субстратное и окислительное фосфорилирование, как два направления синтеза
АТФ.
16. Обмен белков и нуклеиновых кислот. Распад. Преобразование аминокислот, как
источник возникновения биологически активных соединений и необходимых аминокислот.
Пути вывода аммиака из организма. Орнитиновый цикл. Синтез первичных и вторичных
аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Матричная теория биосинтеза белка.
Превращения азотистых оснований в организме. Биосинтез нуклеиновых кислот. Особенности
образования пиримидиновых и пуриновых оснований.
17. Превращение углеводов в организме. Дихотомический и апотоьмический пути
распада. Превращение пировиноградной кислоты. Аэробные и анаэробные условия.
Спиртовое брожение. Биосинтез углеводов.
18. Обмен липидов. Распад жиров. Механизм Р-окисления высших жирных кислот.
Превращения глицерина. Механизм биосинтеза высших жирных кислот и триглециридов.
Обмен фосфолипидов.
19. Предмет и задачи физиологии растений. Ее значение в повышении продуктивности
земледелии.
20. Физико-химическая сущность процесса фотосинтеза и его значение в трансформации
вещества и энергии в природе.
21 . Дыхание у растений. Метаболические пути дыхания. Изменения в интенсивности и
путях дыхания в онтогенезе и при действии факторов среды.
22. Параметры водного обмена у растений. Составляющие водного потенциала клетки.
Поступление воды в растение, транспорт по растению, транспирация. Механизмы регуляции.
23. Современные представления о минеральном питании растений. Потребность
растений в элементах минерального питания. Поступление ионов в растение. Связь
поступления и превращения ионов с процессами дыхания.
24. Транспорт органических веществ по растению.
25. Общие закономерности роста и развития растений. Клеточные основы роста.
Основные этапы онтогенеза. Влияние факторов среды на ростовые процессы и развитие.
26. Гормональная регуляция роста и развития растений.
27. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Стресс и адаптация.
Неблагоприятные факторы биотической и абиотической природы. Ответные реакции растений
на действие стрессоров. Специфические и неспецифические реакции.
28. Технология рекомбинантных ДНК. Ферменты, используемые
при создании
рекомбинантных ДНК. Способы конструирования. Прямые методы переноса чужеродной
генетической информации в клетки про- и эукариот. Векторы. Идентификация клетокреципиентов, несущих ген-мишень. Применение рекомбинантных ДНК.
29. Клеточная инженерия растений и животных. Виды культур клеток и питательные
среды, используемые для культивирования. Получение клеточных культур. Методы
культивирования клеток и тканей растений и животных.
30. Иммунобиотехнология. Подходы к конструированию генно-инженерных вакцин.
Вакцины первого, второго и третьего поколений. Создание безопасных вакцин против
вирусов гепатита В, ящура, полиомиелита, гриппа, вируса иммунодефицита человека.
Получение моноклональных антител и их практическое применение.
31 . Получение органических кислот методом микробиологического синтеза. Продуценты
органических кислот. Механизмы биосинтеза. Производство.
32.
Микробиологическое получение полисахаридов и белка. Биосинтез полисахаридов.
Условия культивирования и биосинтез полисахаридов микроорганизмами. Получение
полисахаридов в промышленности. Особенности культивирования, питательная ценность и
применение микробного белка.
33 . Производство биопрепаратов для сельского хозяйства. Использование бактерий для
защиты растений. Использование грибов и вирусов для защиты растений. Неспецифические
способы защиты растений. Иммунизация растений.
34.
Производство аминокислот методом микробиологического синтеза
из
биосинтетических предшественников и с использованием ферментов. Общая схема
биосинтеза аминокислот.
35. Биотехнологическая энергетика. Получение биогаза и спиртов. Получение тепловой
энергии при помощи бактериального окисления. Получение водорода и биофотолиз воды.
36. Экологическая биотехнология. Микробная деградация и конверсия отходов в
кормовые продукты и удобрения. Подходы к решению проблемы очистки водоемов от
углеводородов. Проблема биологической деградации пестицидов.
37. Растительная клетка и ее компоненты: клеточная оболочка, протопласт, его
органоиды, вакуоль. Отличия в строении растительных, животных и грибных клеток.
38. Ткани растений, их многообразие, классификация, особенности строения,
локализация и выполняемые функции.
39. Вегетативные органы высших растений, особенности их строения, выполняемые
функции. Метаморфозы вегетативных органов.
40.
Общая
характеристика
водорослей,
их
морфологические
структуры,
фотосинтетический аппарат, пигменты, запасные вещества, жгутиковые стадии, размножение,
многообразие и классификация водорослей.
41. Грибы, их положение в системе органического мира, особенности строения и
физиологии, размножение, многообразие, классификация, распространение и значение.
42. Высшие споровые растения, их многообразие, особенности строения, размножения,
распространение и значение.
43. Голосеменные растения, их многообразие, особенности строения, размножения,
распространение и значение.
44. Цветковые растения, их многообразие, особенности строения, размножения,
распространение и значение.
45. Растительное сообщество, и его признаки: условия обитания, видовой состав,
ярусность, количественные соотношения видов; динамика растительных сообществ.
46. Систематика микроорганизмов. Таксономические категории, современные критерии
вида и подвидовых категорий. Классификация прокариотических микроорганизмов по Берги.
Прокариоты и эукариоты, их отличительные признаки.
47. Строение микробной клетки. Постоянные и непостоянные, внешние и внутренние
структуры микробной клетки, их характеристика. Строение клеточной стенки у
грамположительных и грамотрицательных микробов. Отличительные признаки этих
микроорганизмов.
48. Принципы построения современных систем грибов. Основные таксономические
критерии: наличие подвижных стадий, телеоморфы и типы полового процесса, анаморфы и
типы бесполого размножения. Особенности морфологии, химический состав клеточных
структур, экологические ниши и биотопы. Классификация заболеваний, вызываемых
патогенными грибами. Кандиды и кандидозы, факторы вирулентности.
49. Учения о вирусах. Биологическая характеристика вирусов: строение, классификация,
отличие от бактерий, место в природе, химический состав, функции белков и нуклеиновых
кислот. Особенности культивирования вирусов. Типы взаимодействия вируса и клетки.
Продуктивный тип, особенности взаимодействия РНК- и ДНК-содержащих вирусов с клеткой.
Исходы вирусной инфекции. Методы исследования в вирусологии. Методы индикации и
идентификации вирусов.
50. Бактериофаг: его строение, классификация по морфологии и по характеру
взаимодействия с клеткой, виды и формы существования в природе, типы взаимодействие с
бактериальной клеткой. Умеренный бактериофаг, виды его существования, особенности его
взаимодействия с бактериальной клеткой. Явления лизогении и конверсии фагом.
51 . Обмен веществ микроорганизмов. Ферменты микробной клетки, их значение для
жизнедеятельности микробов, классификация и характеристика, методы изучения
сахаролитических и протеолитических и других ферментов. Ферментные препараты, их
получение и использование.
52. Питание микроорганизмов. Особенности питания микробов. Классификация
микробов по типу питания и их характеристика, механизмы транспорта питательных веществ
в микробную клетку. Питательные среды: требования, предъявляемые к питательным средам,
классификация и их характеристика. Особенности культивирования и выделения чистой
культуры аэробов и анаэробов.
53 . Геномы микроорганизмов и их особенности. Генетический код и синтез белка. Виды
изменчивости. Модификационная и генотипическая изменчивость. Типы мутаций у
микроорганизмов. Молекулярные механизмы генных мутаций. Системы генетической
коррекции и репарации. Генетические рекомбинации у прокариот. Конъюгация,
трансформация, трансдукция. Внехромосомные генетические структуры: плазмиды,
транспозоны, IS-элементы, их свойства. Методы генной инженерии.
54. Распространение микроорганизмов в окружающей среде. Понятие о микробных
биоцензах. Типы взаимодействия между микробами в биоценозах. Нормальная микробиома
тела человека, ее значение и функции. Дисбактериоз (дисбиоз). Факторы, влияющие на его
формирование. Паразитизм микроорганизмов. Понятие о патогенности и вирулентности
микробов, Понятие "инфекция", "инфекционный процесс", "инфекционная болезнь". Роль
микроорганизмов в инфекционном процессе. Факторы патогенности микроорганизмов.
55. Общая характеристика царства животных: особенности организации, разнообразие,
систематика, распространение и значение. Подцарство Одноклеточные. Особенности
организации, основные таксономические группы, их разнообразие и значение.
Предполагаемые пути возникновения многоклеточных животных.
56. Общая характеристика типа Кишечнополостных. Кишечнополостные как
двухслойные, радиально-симметричные, стрекающие животные и их классификация.
57. Общая характеристика типа Плоских червей. Характеристика плоских червей как
билатеральных, трехслойных, бесполостно-паренхиматозных животных, обладающих кожно­
мускульным мешком. Особенности организации, систематика и значение.
58. Общая характеристика типа Круглых червей. Характеристика круглых червей как
первично-полостных, билатеральных, трехслойных животных с развитым кожно-мускульным
мешком и вытянутым несегментированным телом. Морфология, внутренне строение,
классификация и значение.
59. Общая характеристика типа Кольчатых червей. Характеристика анеллид как высших
червей. Особенности организации (тагматизация и сегментация тела, параподии примитивные органы движения, целом и др.). Классификация, распространение и значение.
60. Общая характеристика типа Членистоногих как высших беспозвоночных животных.
Особенности морфологии (усложнение сегментации, тагматизация и специализация
конечностей, наружный скелет и т.д.). Перестройка внутренней организации (мускулатура,
дыхание, кровообращение, полость тела и др.) в связи с образованием кутикулы.
Распространение и значение.
61. Общая характеристика типа Моллюсков. Особенности морфологии (голова, нога,
внутренностный мешок, раковина и ее строение, мантия и др.) и внутреннего строения. Типы
симметрии. Классификация.
62. Общая характеристика типа Хордовых. Характерные признаки хордовых (наличие
хорды, невроцель, глотка, прободненная отверстиями и др.). Классификация, распространение
и значение. Низшие хордовые, их строение, классификация, значение в природе и для
человека.
63. Общая характеристика подтипа Позвоночных. Прогрессивные признаки организации
черепных (замена хорды позвоночником, развитие черепа и челюстного аппарата, повышение
уровня метаболизма за счет интенсификации питания, пищеварения, дыхания,
кровообращения, выделения, усложнение строения и функций ЦНС и др.). Классификация
позвоночных, их разнообразие и значение для человека.
64. ДНК - основной материальный носитель наследственности. Генетический код и его
свойства. Белок - элементарный признак. Молекулярные механизмы регуляции экспрессии
генов. Регуляция транскрипции на уровне промотора, функций РНК-полимеразы. Принципы
негативного и позитивного контроля. Системная регуляция. Оперонные системы регуляции
(теория Жакоба и Моно). Регуляция транскрипции на уровне терминации.
65. Генетические процессы: репликация ДНК, рекомбинация, репарация.
66. Клонирование генов. Выделение и синтез генов. Векторы. Геномные библиотеки.
Рекомбинантные молекулы ДНК. Экспрессия гетерологических генов. Трансгенные
организмы.
67. Генетический анализ. Моногибридные и полигибридные скрещивания.
Закономерности наследования при моногибридном скрещивании, открытые Г. Менделем.
Наследование признаков при взаимодействии генов. Отклонения от менделевских
расщеплений при ди- и полигенном контроле признаков. Наследования количественных
признаков (полигенное наследование). Статистические методы при изучении количественных
признаков.
68. Хромосомная теория наследственности. Молекулярная организация хромосом
прокариот и эукариот.
Генетические карты, принцип их построения у эукариот.
Цитологические карты хромосом. Построение физических карт хромосом с помощью методов
молекулярной биологии.
69. Понятие о наследственной и ненаследственной (модификационной) изменчивости.
Формирование признаков как результат взаимодействия генотипа и факторов среды.
Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Геномные, хромосомные и генные
мутации. Количественная оценка частот возникновения мутаций.
70. Популяционная генетика. Популяция как естественно-историческая структура.
Частоты генов и генотипов. Математические модели в популяционной генетике. Закон ХардиВайнберга. Факторы динамики генетического состава популяции (дрейф генов, мутационный
процесс, межпопуляционные миграции, действие отбора).
Внутрипопуляционный
генетический полиморфизм и генетический груз.
71. Эволюционная генетика. Молекулярно-генетические основы эволюции. Задачи
геносистематики.
72. Генетика человека. Особенности человека как объекта генетических исследований.
Методы изучения генетики человека. Использование метода гибридизации соматических
клеток для генетического картирования.
Программа «Геном человека». Проблемы
геногеографии. Проблемы медицинской генетики.
73. Физиология возбудимых тканей. Механизмы координации рефлекторной
деятельности.
74. Кровь, лимфа, их состав, физико-химические свойства и функции. Значение и
функции форменных элементов крови. Группы крови.
75. Строение и общая физиология сердца. Физиологические особенности
функционирования сосудистой системы человека.
76. Физиология дыхания: газообмен в легких и тканях, транспорт газов кровью, его
регуляция.
77. Строение и функция пищеварительной системы. Роль трудов И.П. Павлова в
изучении процесса пищеварения.
78. Выделительные процессы в организме. Роль почек в поддержании гомеостаза.
79. Физиология нервной системы. Соматическая и вегетативная нервная система.
Частная физиология центральной нервной системы.
80. Физиология сенсорных систем (анализаторов).
81. Высшая нервная деятельность (ВНД). Характеристика, выработка и торможение
условных рефлексов. Типы ВНД. Эмоции, мышление и память.
82. Начальные стадии эмбрионального развития основных классов хордовых.
Особенности оплодотворения, дробления, гаструляции, гисто- и органогенеза у
млекопитающих и человека.
83. Ткани внутренней среды: источники развития, клеточный состав, особенности
строения межклеточного вещества.
84. Покровные и железистые эпителии: классификация, строение.
85.
Морфо-функциональная характеристика мышечных тканей. Механизмы
возбуждения и сокращения в различных типах мышечных тканей.
86. Нервная ткань: клеточный состав, строение нервных волокон, периферических
нервов и нервных окончаний.
87. Морфология регуляторных систем организма: эндокринной и нервной систем.
Центральная и периферическая нервная система на примере спинального ганглия, спинного
мозга, коры больших полушарий и мозжечка.
88. Органы чувств. гистофизиология зрительного, слухового, обонятельного и вкусового
анализатора.
89. Гистология центральных и периферических органов кроветворения и иммуногенеза.
Закономерности антигензависимой и антигеннезависимой дифференцировки лимфоцитов.
90. Эффекторные системы организма: Гистология органов пищеварительной,
выделительной, половой, сердечно-сосудистой, дыхательной систем.
Рекомендуемая литература:
1. Барсукова Т.Н., Белякова Г.А., Прохоров В.П., Тарасов К.Л. Малый практикум по
ботанике. Водоросли и грибы: Учеб. пособие для студ.высш. учеб.заведений. М.:
Издательский центр «Академия», 2005.
2. Беляева О. Б. Светозависимый биосинтез хлорофилла. - М. : Бином : Лаборатория
знаний, 2009.
3. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Ботаника : в 4 т. Т. 1. Водоросли и грибы :
учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Издательский центр «Академия», 2006.
4. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Ботаника : в 4 т. Т. 2. Водоросли и грибы :
учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Издательский центр «Академия», 2006.
5. Биотехнология / Под ред. Е.С.Воронина. М.: Гиорд, 2005.
6. Биофизика / Под ред. Артюхова В.Г. - Изд-во: Академический проект, 2013.
7. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. М.: КолосС, 2004.
8. Быков В.Л. Общая гистология человека. СПб.: Сотис, 1997.
9. Быков В.Л. Частная гистология человека. СПб.: Сотис, 1997.
10. Волькенштейн М. В. Биофизика: учеб. пособие. - 3-е изд., стер. - М. : Лань, 2008.
11. Гилберт. Биология развития в 3-х томах. - М.: Мир, 1994.
12. Гистология. 6-е издание. Под ред. Афанасьева Ю.И. и Юриной Н.А. М.: Медицина,
1999.
13. Головко Т.К. Дыхание растений. Физиологические аспекты. СПб.: Наука, 1999.
14. Джаксон М. Б. Молекулярная и клеточная биофизика. - М. : Мир : Бином :
Лаборатория знаний, 2009.
15. Дзержинский Ф.Я. Сравнительная анатомия позвоночных животных. М., 1998.
16. Догель В.А. Зоология беспозвоночных / В.А. Догель Изд. 7-е. М.: Высш. шк., 1981.
17. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника высших, или наземных
растений: Учеб. для студ. высш. учеб. пед. учеб. завед. 3-е изд. испр. и доп. М.: Издательский
центр «Академия», 2004.
18 Комов В. П. Биохимия : учеб. для вузов. - М. : Дрофа, 2004.
19. Константинов В.М., С.П. Наумов, С.П. Шаталова Зоология позвоночных. М., 2001.
20. Косулина Л.Г., Луцепко Э.К., Аксенова В.А. Физиология устойчивости растений к
неблагоприятным факторам среды. Ростов-на-Дону, 1993.
21. Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н., Горячкина В.Л. Атлас по гистологии, цитологии
и эмбриологии. М.: МИА, 2002 г.
22. Лабораторный практикум по зоологии позвоночных. М., 2004.
23. Левушкин С.И., Шилов И.А. Общая зоология. М., 1994.
24. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Мулдашев А.А.. Высшие растения: краткий курс
систематики растений с основами науки о растительности: Учебник. - М.: Логос, 2001. .
25. Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф. Фотосинтез: Физиолого-экологические и
биохимические аспекты. М.: изд-во МГУ, 1992.
26. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. Л.: изд. ЛГУ,
1991.
27. Практикум по систематике растений и грибов: Учеб. пособие для студ. высш. пед.
учеб. заведений / А.Г. Еленевский, М.П. Соловьева, Н.М. Ключникова и др. М.: Издательский
центр «Академия», 2001.
28. Прищеп Т.П., Чучалин В.С., Зайков К.Л., Михалева Л.К., Белова Л.С. Основы
фармацевтической биотехнологии. Учебное пособие. Ростов на Дону: Феникс; Томск:
Издательство НТЛ, 2006.
29. Ревин В.В., Атыкян Н.А., Лияськина Е.В., Водяков В.Н. Фундаментальная
биотехнология. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2012.
30. Ревин В.В., Кадималиев Д.А., Атыкян Н.А. Введение в биотехнологию: от пробирки
до биореактора.- Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2006.
31. Рубин А.Б. Биофизика. - В 3-х томах. - Изд-во: Институт компьютерных
исследований, 2013.
32. Современная микробиология: прокариоты / под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г.
Шлегеля. М.: Мир, 2005. Т. 2.
33. Тимонин А.К. Ботаника : в 4 т. Т. 3. Высшие растения : учебник для студ. высш. учеб.
заведений / А.К. Тимонин. . М. : Издательский центр «Академия», 2007.
34. Тимонин А.К. и др. Ботаника : в 4 т. Т. 4. Систематика высших растений : учебник
для студ. высш. учеб. заведений / А.К. Тимонин и др. . М. : Издательский центр «Академия»,
2007.
35. Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных. М.. 1999.
36. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие . 2-е изд, испр. и доп.
- Новосибирск: Сиб унив. изд-во, 2004.
37. Экология микроорганизмов. Учеб. для студ. Вузов / А. И. Нетрусов, Е. А. БончОсмоловская, В. М. Горленко и др. Под ред А. И. Нетрусова. - М.: Изд. центр «Академия»,
2004.