Программа вступительных испытаний по специальности

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ В МАГИСТРАТУРУ
ФАКУЛЬТЕТА БИОЛОГИЧЕСКОЙ И МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ
по направлению 03.04.01 «Прикладные математика и физика»
по направлению 19.04.01 «Биотехнология»
Биология
1. Клеточная теория. Методы цитологии. Строение растительной и животной клеток. Структурнофункциональные образования клетки. Световая микроскопия. Витальное (прижизненное)
изучение клеток. Изучение фиксированных клеток. Электронная микроскопия. Фракционирование
(разделение) клеток.
2. Центральная догма молекулярной биологии. Роль белков в жизни клетки. ДНК и РНК. Белок.
Гены. Принцип комплементарности ДНК. Транскрипция и трансляция. Функция тРНК и рибосом.
Аминоацил-тРНК-синтетазы.
3. Строение и функции основных клеточных органелл. Строение клеточного ядра. Структура
хроматина. Общие свойства биологических мембран. Плазматическая мембрана. Гранулярный
эндоплазматический ретикулум. Гладкий ретикулум и другие мембранные вакуоли. Аппарат
Гольджи. Лизосомы. Митохондрии и пластиды. Микрофиламенты. Микротрубочки.
Промежуточные филаменты. Клеточный центр. Двигательный аппарат бактерий.
4. Митотическое деление клеток. Общая организация митоза. Кинетохор. Динамика митоза.
Митоз растительной клетки. Различные типы митоза эукариотов. Мейоз. Общая организация
мейоза. Динамика мейоза.
5. Метаболические пути. Обмен веществ и преобразование энергии в клетке. Типы питания живых
организмов. Катаболизм и анаболизм. Источники углерода. Круговорот азота. Внутриклеточная
регуляция метаболических процессов.
6. Липиды. Жирные кислоты. Нейтральные жиры. Ацилглицерины. Фосфоглицериды.
Сфинголипиды и гликолипиды. Жирорастворимые витамины. Молекулярные компоненты
мембран. Стадии синтеза жирных кислот. Интеграция липидного и углеводного обмена.
Окисление жирных кислот. Окисление ненасыщенных жирных кислот. Окисление жирных кислот с
нечетным числом атомов углерода. Роль витамина В12. Синтез жирных кислот. Синтез
триацилглицеринов и фосфолипидов.
7. Аминокислоты. Заменимые и незаменимые для человека аминокислоты. Редкие
аминокислоты. Аминокислоты, не входящие в состав белков. Биосинтез заменимых и
незаменимых аминокислот. Аминокислоты как предшественники других молекул. Протеолиз.
Общая схема окисления аминокислот. Цикл мочевины.
8. Белки. Состав и размеры белков. Разнообразие белков. Конформации белков. a- спирали.
Структура типа складчатого слоя. Третичная структура. Четвертичная структура. Биологическое
значение субъединиц.
9. Ферменты и кинетика ферментативных реакций. Классификация ферментов. Кофакторы.
Химическая кинетика. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Субстратная специфичность ферментов.
Кислотно-основной катализ. Саморегуляция ферментных систем.
10. Нуклеотиды. Нуклеозиды. Нуклеотиды. Динуклеотиды. Полинуклеотиды. Синтез нуклеотидов.
ДНК. РНК. Гидролиз нуклеиновых кислот и распад мононуклеотидов. Определение нуклеотидной
последовательности полинуклеотидов.
11. Законы биоэнергетики. Законы химической термодинамики. Обратимые и необратимые
процессы. Свободная энергия. Изменение стандартной свободной энергии.
Высокоэнергетические и низкоэнергетические соединения. Запасание энергии. Энергетический
цикл в клетках.
12. Геном эукариот. Строение эукариотического генома. Повторы, сателлитные ДНК. Уникальные
последовательности генома. Подвижные элементы генома. Прерванные гены эукариот. Структура
хроматина.
Список литературы
1. Гайнутдинов Х.Л. Молекулярные основы функционирования биологических систем, 2002, Изд.
КГУ.
2. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. – М.: Мир, 2002.
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. – Из-во Новосиб. Университета, 2002.
Физическо-химические методы исследований в биологии
1. Метод масс-спектрального анализа. Методы ионизации. Детекторы ионов: цилиндр Фарадея,
вторичный электронный умножитель, многоканальный усилитель. Масс-фильтры. Массанализаторы: виды, принципы действия, разрешающая способность, преимущества и недостатки.
Аналитические возможности масс-спектрометрии.
2. Хроматографические методы анализа. Физическая и химическая адсорбция. Адсорбционнодесорбционное равновесие. Изотермы адсорбции. Изотерма Ленгмюра. Деформация изотермы
Ленгмюра в случае реального распределения по энергиям активации. Кинетика адсорбциидесорбции в потоке газа-носителя. Концепция теоретических тарелок. Закон распределения
Нернста. Ширина и форма хроматографического пика. Разрешающая способность
хроматографической колонки. Принципиальное устройство и схема работы хроматографа.
―Мертвое время и время удерживания. Набивные и капиллярные хроматографические колонки,
их параметры. Оптимальные размеры и разрешение хроматографической колонки. Детекторы.
Зависимость времени удерживания от температуры.
3. Магнитные моменты электрона, ядер и атомов. ЯМР-активные ядра. Спин в постоянном
магнитном поле. Магнитный момент и ларморова прецессия. Поглощение энергии ВЧ-поля
системой ядерных спинов. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Химический сдвиг:
константа экранирования, единицы измерения, эквивалентные ядра. Спин-спиновое
взаимодействие, спектры первого порядка, простые правила интерпретации сверхтонкой
структуры. Применение метода ЯМР для изучения структуры молекул. Обменные явления:
медленный и быстрый обмен. Принципиальная схема ЯМР-спектрометра.
4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса. Сверхтонкая структуры спектра ЭПР.
Структурные и динамические характеристики вещества, определяемые методами ЭПР.
Принципиальная схема ЭПР- спектрометра. Особенности регистрации сигналов ЭПР: волноводы и
резонаторы, низкочастотная модуляция поляризующего магнитного поля, запись спектров в виде
производной. Сопоставление частотных диапазонов ЭПР и ЯМР.
5. Классы спектральных приборов: спектроскопы, спектрографы, монохроматоры,
полихроматоры. Диспергирующие элементы спектральных приборов: призма, дифракционная
решетка, интерферометр. Разрешающая способность диспергирующих элементов. Прохождение
света через поглощающую среду. Сечение поглощения, молярный коэффициент экстинкции.
Закон Бугера-Ламберта-Бэра. Спектры поглощения, испускания и рассеяния. Люминесценция и
флуоресценция. Радиационное время жизни и истинное время жизни возбужденного состояния.
Вероятности спонтанных и вынужденных переходов. Правила отбора, дипольное излучение.
Интенсивность спектральных линий. Форма и ширина спектральной линии. Естественное,
доплеровское и столкновительное уширение спектральных линий. Аппаратная ширина линии.
6. Линейная лазерная спектроскопия. Когерентное оптическое усиление в активной среде.
Пороговая инверсная заселенность уровней. Модовый состав лазерного излучения. Перестройка
частоты лазерного излучения. Газовые, твердотельные, жидкостные лазеры. Генерация коротких
импульсов: методы модуляции добротности и самосинхронизации мод. Преимущества
применения лазеров в качестве источников возбуждения спектра. Абсорбционный,
внутрирезонаторный, оптико-акустический и флуоресцентный методы лазерной спектроскопии.
7. Спектральные диапазоны и соответствующие им степени свободы в молекулярных системах.
Вращательные спектры и микроволновая спектроскопия. Модель жесткого ротатора.
Колебательные спектры и инфракрасная спектроскопия. Гармонический и ангармонический
осцилляторы. Колебания многоатомных молекул. Колебательно- вращательные переходы в
двухатомной молекуле. Электронные переходы и спектроскопия в видимом и ультрафиолетовом
диапазонах. Интенсивность электронно-колебательных спектров: принцип Франка-Кондона.
Диссоциационный предел спектра. Определение энергии диссоциации. Спектроскопия
комбинационного рассеяния света. Спектральные методы измерения температуры различных
степеней свободы (электронная, поступательная, колебательная, вращательная температуры) в
неравновесных системах.
Список литературы
1. Франкевич Е.Л. Физические методы исследования. Учебное пособие. М.: МФТИ., 1986 (ч.1);
1978 (ч.2); 1980 (ч.3).
2. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и
оптическая спектроскопия: М.: Высшая школа, 1987.
3. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Резонансные и
электрооптические методы. М.: Высшая школа, 1989.
4. Отто М. Современные методы аналитической химии. Т. 1, 2. М.: Техносфера, 2004.
5.Драго Р. Физические методы в химии. Т. 1,2. М.: Мир, 1981.
6.Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. М.: КомКнига, 2006.
7.А.Т.Лебедев. Масс-спектрометрия в органической химии. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний,
2003.
8.Родин В.В. Методы магнитного резонанса. Учебное пособие. М.: МФТИ, 2004.
9.Чижик В.И. Ядерная магнитная релаксация. СПб.: Изд. С.-Петербургского университета, 2004.
10.Бенуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии. М: Мир, 1985