Клеточная и молекулярная биология

Санкт-Петербургский государственный университет
ПРОГРАММА
вступительного экзамена по направлению «Биологические науки»
на основную образовательную программу подготовки научно-педагогических кадров
в аспирантуре «Клеточная и молекулярная биология»
2
СОДЕРЖАНИЕ
Прокариоты и эукариоты – два основных типа клеточной организации; различия в
их строении и функциональных свойствах.
Митохондрии и хлоропласты как эндосимбионты в клетках эукариот.
Бактерии - размеры, общая морфология, цитологическая организация и генетические
свойства. Типы метаболизма и физиологическое разнообразие бактерий. Экологические
ниши бактерий. Симбиозы с участием бактерий. Современная классификация бактерий.
Роль бактерий в природе и их практическое значение.
Археи - размеры, общая морфология, цитологическая организация и генетические
свойства. Типы метаболизма и физиологическое разнообразие архей. Экологические ниши
архей. Археи, адаптированные к существованию в экстремальных условиях внешней среды.
Современная классификация архей. Роль архей в природе и их практическое значение.
Вирусы - живые существа неклеточного строения. Многообразие хозяев вирусов.
Строение вирусных частиц (вирионов). Онтогенез вирусов. Классификация вирусов.
Примеры и биологические особенности вирусов бактерий, вирусов растений и вирусов
животных. Природное и практическое значение вирусов.
Организация биологических мембран. Модели организации биологических
мембран. Мембранные белки и липиды, их структура, классификация, функции, варианты
расположения в мембране. Клеточные рецепторы, их классификация и функции.
Мембранный транспорт (активный, пассивный, транспорт в мембранной упаковке).
Структурно-функциональная организация ионных каналов. Пути проведения сигналов в
клетке. Рецепторы, их классификация. Основные сигнальные пути, их компоненты,
характеристика и регуляция. Система вторичных посредников. Депонирование и
рециркуляция кальция в клетке.
Организация цитоскелета, его структура и функции. Микрофибриллы,
микротрубочки, промежуточные филаменты. Белки цитоскелета. Молекулы клеточной
адгезии и белки внеклеточного матрикса. Постоянные межклеточные контакты.
Мембранные органеллы цитоплазмы (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи,
лизосомы, пероксисомы). Рибосомы, их организация и функционирование.
Синтез белка и пути его внутриклеточного транспорта. Шапероны и шаперонины.
Протеасомы, их структура и функция. Везикулярный транспорт, его функции и
молекулярные механизмы.
Энергетический метаболизм. Трансформация энергии в биологических системах.
Виды макроэргических соединений. Митохондрии, хлоропласты, их структура и функции.
Механизм работы АТФ-синтазного комплекса митохондрий и хлоропластов. Организация
сопрягающих мембран.
Организация клеточного ядра. Ядерная оболочка, хроматин, ядрышко. Ядерноцитоплазматический транспорт. Упаковка ДНК в хромосоме. Гистоны: структура,
разновидности и модификации. Транскрипция рибосомных цистронов. Синтез и созревание
информационной РНК. Сплайсинг. Редактирование РНК.
Клеточный цикл и его регуляция. Механизмы митоза. Организация митотических
хромосом. Апоптоз.
Наследственность и изменчивость. Методы и модельные объекты генетики.
Закономерности наследования. Митоз и мейоз как механизмы, обеспечивающие
закономерное распределение генетического материала. Хромосомная теория
наследственности. Наследование, сцепленное с полом. Сцепление генов. Кроссинговер.
Построение генетических карт. Нехромосомное наследование. Взаимодействие генов.
Плейотропное действие гена. Экспрессивность, пенетрантность. Генотип и норма реакции.
Молекулярные основы наследственности. Строение ДНК. Механизмы репликации,
рекомбинации и репарации ДНК. Структура гена. Реализация генетической информации.
3
Генетический код. Транскрипция. Структура и функции РНК. Трансляция. Регуляция
экспрессии генов. Процессинг. Сплайсинг. Обратная транскрипция.
Генная инженерия и биотехнология. Получение и клонирование генов. Векторы.
Трансформация. Банки (библиотеки) генов. Практическое применение генной инженерии.
Процессы, ведущие к рекомбинации у прокариот, у низших и высших эукариот.
Жизненные циклы. Гапло- и диплофаза. Типы определения пола. Тетрадный анализ.
Виды изменчивости: наследственная, ненаследственная (модификационная),
комбинативная, мутационная, онтогенетическая. Изменчивость кариотипа. Полиплоидия и
анэуплоидия. Хромосомные перестройки. Рекомбинационный механизм хромосомных
перестроек. Генные мутации.
Генетические основы эволюции. Генетическая структура популяций. Закон ХардиВайнберга. Эволюция гена и генетического материала. Горизонтальный перенос генов.
Молекулярная филогенетика.
Структура и функции клеточной стенки растений. Фотосинтетические пигменты
растений. Строение и функционирование фотосистем. Пути фотосинтеза. Водный обмен
растений. Фиксация молекулярного азота. Гормональная система растений. Растения и
стресс. Физиологические функции макро- и микроэлементов в растениях. Механизмы
ассимиляции элементов минерального питания растений.
Основные типы индивидуального развития многоклеточных животных.
Формирование половых клеток и оплодотворение. Дробление. Типы морфогенетических
движений (инвагинация, инволюция, ингрессия, деламинация, эпиболия, конвергентное
вытяжение). Зародышевые листки. Формирование осей и общего плана строения зародыша.
Молекулярно-биологические
основы
индивидуального
развития.
Теория
дифференциальной активности генов. Морфогенез и его механизмы (автономная и
зависимая спецификация клеточных линий в развитии, межклеточные взаимодействия,
эмбриональная индукция, эпителио-мезенхимные переходы и миграция клеток, апоптоз,
рост). Роль гомеобокс-содержащих генов в индивидуальном развитии. Проблемы
регенерации и бесполого размножения. Детерминация пола. Индивидуальное развитие и
филогения.
Эпителиальные ткани, их организация и классификация. Кишечные, покровные,
железистые, осморегулирующие и выделительные эпителии.
Ткани внутренней среды, их классификация и основные функции. Соединительные
и скелетные ткани. Кровь и кроветворение. Понятие о врожденном и приобретенном
иммунитете. Лимфоидная ткань. Центральные и периферические органы иммунной
системы. Клеточный и гуморальный иммунный ответ. Антитела и антигены, антигенраспознающие рецепторы, иммуноглобулины, презентация антигена. Межклеточная
кооперация в ходе иммунного ответа.
Мышечные ткани, их классификация, строение и функционирование. Поперечнополосатые и гладкие мышечные ткани.
Ткани нервной системы, их происхождение и гистогенез. Нейроны, глия,
нейросекреторные клетки. Межнейронные взаимодействия. Классификация и строение
синапсов.
Основные типы индивидуального развития многоклеточных животных.
Формирование половых клеток и оплодотворение. Дробление. Типы морфогенетических
движений (инвагинация, инволюция, ингрессия, деламинация, эпиболия, конвергентное
вытяжение). Зародышевые листки. Формирование осей и общего плана строения зародыша.
Молекулярно-биологические
основы
индивидуального
развития.
Теория
дифференциальной активности генов. Морфогенез и его механизмы (автономная и
зависимая спецификация клеточных линий в развитии, межклеточные взаимодействия,
эмбриональная индукция, эпителио-мезенхимные переходы и миграция клеток, апоптоз,
4
рост). Роль гомеобокс-содержащих генов в индивидуальном развитии. Проблемы
регенерации и бесполого размножения. Детерминация пола. Индивидуальное развитие и
филогения.
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Албертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уолтер П. Молекулярная
биология клетки. В трех томах. М. Ижевск, 2013.
Гилберт С. Биология развития. СПб.: «Политехника» и «Информ-Планета», 2010
Гистология, цитология и эмбриология (под ред. проф. Ю.И. Афанасьева и проф.
Н.А.Юриной). М., Медицина.1999.
Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. Изд-во МГУ, М., 1992.
Дондуа А.К. Биология развития в 2-х тт. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2005
Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика, 2002, изд. Новосиб. Ун-та
Заварзин А.А., Харазова А.Д., Молитвин М.Н. Биология клетки (общая цитология).
СПб, Изд. СПбГУ, 1992.
Заварзин А.А. Сравнительная гистология. СПб, СПбГУ. 2000.
Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М., 2010.
Лутова Л.А. Биотехнология растений. Изд-во СПбГУ. 2010
Марри Р., Гренне Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека 1993.
Медведев С.С. Физиология растений. Изд-во: БХВ-Петербург, СПб. 2013, 512 с.
Пиневич А.В. Микробиология. В трех томах. Изд. СПбГУ. 2007
Пиневич А.В., Сироткин А.К., Гаврилова О.В., Потехин А.А. Вирусология. Изд.
СПбГУ.
Хэм А. и Кормак Д. Гистология. В пяти томах. М., Мир, 1983.
Ярилин А.А. Основы иммунологии М., Медицина, 2000.
Дополнительная литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Белоусов Л.В. Основы общей эмбриологии. М.: Изд-во МГУ и «Наука», 2005.
Быков В.Л. Цитология и общая гистология. СПб, Сотис. 1999.
Иванов В.И. Генетика, М. :ИКЦ «Академкнига», 2006.
Клаг У., Каммингс М. Основы генетики, М. Техносфера, 2007
Лутова Л.А. Биотехнология растений СПб. 2010
Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. М., Мир. 2001.
Gilbert, S. Developmental biology. 10th edition. Sinauer Associates, Inc, 2013.
5
МЕТОДИКА И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
Вступительный экзамен проводится в письменной форме в виде теста в
соответствии с программой вступительных испытаний.
Экзаменационная работа (тест) содержит всего 20 заданий.
Пятнадцать заданий имеют 3 варианта ответа.
Среди трех вариантов ответа
- может не быть ни одного верного;
- может быть только один верный;
- может быть два верных;
- все три могут быть верными.
Пять заданий предполагают ответ «да» или «нет».
В каждом задании поступающий должен отметить все верные ответы.
Критерии оценок экзаменационных работ
Каждый верный ответ оценивается в 1 балл.
Максимальное количество баллов, которое можно получить, правильно выполнив
одно задание с тремя вариантами ответа – 3, соответственно общая максимальная сумма
баллов по 15-ти заданиям этого типа – 45.
Максимальное количество баллов, которое можно получить, правильно выполнив
5 заданий, предполагающих ответ «да» или «нет» – 5.
Таким образом, максимальная сумма баллов за тест, выполненный без единой
ошибки – 50.
При оценке экзаменационной работы подсчитывается общая сумма баллов,
полученная поступающим за выполнение теста.
Минимальный балл, свидетельствующий
вступительных испытаний – 35.
об
успешном
прохождении