Теоретические и прикладные аспекты биологии

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ
Программа дополнительного вступительного экзамена
для специальности II ступени высшего образования (магистратуры)
1-31 80 01 Биология
2015 г.
СОСТАВИТЕЛЬ:
С.М. Ленивко, доцент кафедры зоологии и генетики Учреждения
образования «Брестский государственный университет имени А.С.
Пушкина», кандидат биологических наук, доцент
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой зоологии и генетики Учреждения образования «Брестский
государственный университет имени А.С. Пушкина»
(протокол № 8 от 29.04.2015 г.)
Советом биологического факультета Учреждения образования «Брестский
государственный университет имени А.С. Пушкина»
(протокол № 8 от 29.04.2015 г.)
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа предназначена для поступающих в магистратуру по специальности 1-31 80 01 Биология и включает основные теоретические и прикладные вопросы различных разделов современной биологии.
Цель вступительного экзамена: оценить уровень сформированности у
абитуриентов второй ступени высшего образования академических, социально-личностных и профессиональных компетенций, а также уровень подготовленности к самостоятельной научно-исследовательской работе.
Задачи:
- выявить и оценить уровень овладения базовыми знаниями и умениями
в области биологии, развития способности их применения для решения учебных (профессиональных) задач;
- определить наличие специальных знаний и умений, необходимых для
осуществления научно-исследовательской деятельности в области биологии;
- содействовать осознанию абитуриентами необходимости дальнейшего
развития академических, социально-личностных и профессиональных компетенций, исследовательской культуры;
- определить направления дальнейшего совершенствования профессиональной подготовки студентов на первой ступени высшего образования.
К лицам, поступающим в магистратуру, на вступительном экзамене
предъявляются следующие требования:
- свободное владение основными понятиями, терминологией,
теоретическими
моделями
и
методами
современной
биологии,
перечисленными в приведенной ниже программе;
- знание и умение применять на практике математических,
статистических и других методов, используемых для решения биологических
задач;
- знание основных направлений приложения биологических
представлений и методов в смежных областях: медицине, охране природы,
народном хозяйстве;
- ориентация в наиболее актуальных проблемах современной
теоретической и экспериментальной биологии; знание принципов и
методологии биологических исследований;
- владение информацией об основных исторических этапах развития
биологии, важнейших открытиях отечественных ученых, объективной
необходимости возникновения новых направлений в биологической науке.
Программа составлена таким образом, чтобы поступающие в
магистратуру при ответе смогли продемонстрировать знание не частных
деталей, а наиболее общих закономерностей строения и функционирования
живых организмов, в том числе с использованием межпредметных связей. В
программу включен список основной и дополнительной литературы.
3
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Раздел 1. ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРО- И
ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК И РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА
Строение обобщенной клетки (на уровне светового и электронного
микроскопов). Сравнение строения про- и эукариотической клеток. Клеточные мембраны. Структура клеточных мембран по данным электронномикроскопических исследований, их химический состав. Молекулярная организация мембран. Модель трехслойной липопротеиновой мембраны. Жидкостно-мозаичная (динамическая) модель мембраны. Свойства плазматической мембраны и её функции. Избирательная проницаемость.
Системы общей регуляции метаболизма клеток про- и эукариотических
организмов. Подсистемы внутриклеточной системы регуляции (ферментная,
генная, мембранная). Факторы ферментной регуляции. Изо- и аллостерическая регуляция. Регуляция на уровне генов. Понятие о единице транскрипции. Опероны у про- и эукариот. Регуляторные белки (транскрипционные
факторы). Репрессия и активация транскрипции. Модули последовательностей ДНК, узнаваемые регуляторными белками (промоторы, энхансеры, сайленсеры). Негативная и позитивная регуляция оперонов бактерий на примере
лактозного, триптофанового оперона. Мембранная регуляция. Мембранный
транспорт. Система рецепторов мембран, модификация активности мембранных энзимов.
Системы регуляции межклеточного взаимодействия (трофическая,
гормональная, электрофизиологическая).
Раздел 2. ЭВОЛЮЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ
Предпосылки возникновения и основные положения эволюционной
теории Ч. Дарвина. Исследование генетических основ эволюционного процесса. Современное состояние синтетической теории эволюции (СТЭ) – постулаты, проблемы и перспективы. Экспериментальное исследование движущих сил эволюции.
Микроэволюция – как становление структуры вида и начальный этап
видообразования. Популяция – как элементарная единица эволюции. Разнородность генетической структуры популяций как предпосылка эволюционных преобразований. Борьба за существование и ее формы. Естественный отбор – движущая и направляющая сила эволюции. Механизм действия отбора
в популяциях. Формы и направления действия отбора. Адаптации и адаптогенез.
Современная биологическая концепция политипического вида. Критерии вида (морфологический, географический, физиологический, экологический, биохимический, генетический). Вид как система (Н.И. Вавилов).
Структура вида (подвид, популяция, биотип, особь). Специфика вида у агамных и клональных форм. Пути видообразования в природе (аллопатрическое
4
и симпатрическое, их механизмы и примеры). Значение изолирующих механизмов для внутривидовой дифференциации и обособления новых видов.
Видообразование микроаккумулятивное и неоформогенное. Критерии биологического прогресса и регресса. Проблемы биологического регресса и вымирание групп.
Раздел 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ
Экологические факторы, их классификация, закономерности воздействия на организм. Учение о лимитирующих факторах. Общие закономерности влияния факторов среды на организмы и реакции организмов на факторы
среды.
Понятие о популяциях в экологии. Статические и динамические характеристики популяций (численность, плотность, рождаемость, смертность).
Колебания численности популяций в природе, механизмы восстановления
численности, пространственная структура и формы организации в популяциях животных. Основные типы межпопуляционных взаимоотношений.
Таксономическая, пространственная и функциональная структуры биоценоза. Смена биоценозов во времени (экологические сукцессии). Первичные
и вторичные экологические сукцессии, закономерности их протекания. Типы
и формы взаимоотношений организмов в биоценозах. Пищевые цепи и экологические пирамиды (пирамиды чисел, масс, энергии). Понятие о биогеоценозе и экосистеме. Круговорот веществ и поток энергии в пищевых цепях.
Биологическая продуктивность экосистем.
Организация биосферы. Биогеохимические функции живого вещества
(энергетическая,
газовая,
концентрационная,
окислительновосстановительная, деструкционная). Основные биогеохимические циклы:
цикл углерода, цикл азота, цикл фосфора; круговорот воды в биосфере. Природа и общество, история их взаимодействия. Природные ресурсы, их классификация и современное состояние.
Раздел 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В БИОТЕХНОЛОГИИ
Микроорганизмы, как основные объекты биотехнологии. Растительные
и животные клетки – как объекты биотехнологии. Питательные среды и сырьевая база для выращивания объектов биотехнологии. Способы культивирования клеток микроорганизмов, растений и животных. Основные принципы
конструирования и подбора аппаратов культивирования. Параметры роста и
экономика производственного процесса. Понятие о синтезе продуцентами
первичных и вторичных метаболитах.
Раздел 5. СЕЛЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС И
СЕЛЕКЦИЯ ПРОДУЦЕНТОВ
Селекция как наука и технология. Учение об исходном материале в се-
5
лекции. Основные методы селекции. Генетические коллекции, их значение в
генетическом анализе, селекции и биотехнологии. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Роль наследственности, изменчивости и
отбора в создании пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов.
Принципы отбора исходного штамма бактерий для селекции продуцентов в условиях in vitro. Методы генетического конструирования штаммовпродуцентов. Селекция продуцентов антибиотиков, ферментов и гормонов.
Раздел 6. ГЕННАЯ И КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
Основные методы генной инженерии: рестрикционный анализ молекул
ДНК, секвенирование ДНК, гибридизация нуклеиновых кислот с применением ДНК-зондов, полимеразная цепная реакция. Клонирование ДНК в составе
плазмидных векторов. Требования к плазмидным векторам бактерий. Методы введения чужеродной генетической информации в бактериальные клетки.
Особенности бактериальных клеток как систем для экспрессии чужеродных
генов.
Трансгенные растения. Векторные системы растений на основе Tiплазмид. Трансгенные животные. Основные проблемы при создании векторов млекопитающих на примере вируса SV40. Генная инженерия и лечение
молекулярных болезней. Генотерапия.
Раздел 7. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Первичные процессы при действии ионизирующих излучений на биологические объекты. Прямое и косвенное действие излучений. Радиочувствительность. Критерии радиочувствительности. Основные последствия
действия ионизирующих излучений на организм. Радиационные синдромы.
Природная радиоактивность и фоновое облучение человека. Оценка биологического риска облучения. Радиопротректоры и радиосенсибилизаторы, их
химическая природа и механизм действия. Молекулярные механизмы репарации ДНК.
Универсализм и уникализм действия ксенобиотиков. Мембранотропное
действие ксенобиотиков. Антагонизм и синергизм ксенобиотических веществ. Пути и основные формы поступления и выведения ксенобиотиков в
организм млекопитающих. Основные реакции биотрансформации ксенобиотиков (окисление, восстановление, гидролиз, конъюгация).
6
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основная
1. Бокуть, С.Б. Молекулярная биология / С.Б. Богуть, Н.В. Герасимович,
А.А. Милютин. – Минск : Выш. шк., 2005. – 463 с.
2. Инге-Вечтомов, С.Г. Генетика с основами селекции / С.Г. Инге- Вечтомов. – М. : Высшая школа, 1989. – 592 с.
3. Егорова, Т.А. Основы биотехнологии / Т.А. Егорова, С.М. Клунова,
Е.А. Живухина – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 208 с.
4. Маврищев, В.В. Основы экологии / В.В.Маврищев. – Минск : Выш.
шк., 2007. – 447 с.
5. Рассашко, И.Ф. Теория эволюции / И.Ф. Рассашко, В.Е. Гайдук. –
Брест, БрГУ, 2010 – 135 с.
6. Юрин, В.М. Основы ксенобиологии / В.М. Юрин. – Минск : БГУ,
2001. – 180 с.
7. Ченцов, Ю.С. Введение в клеточную биологию / Ю.С. Ченцов. – М. :
НКУ «Академкнига», 2004. – 495 с.
Дополнительная
1. Айала, Ф. Современная генетика /Ф. Айала, Дж. Колтчер. – 3 т.– М. :
Мир, 1987. – 648 с.
2. Ермишин, А.П. Биотехнология. Биобезопасность. Биоэтика / А.П. Ермишин [и др.]; под ред. А.П. Ермишина. – Минск: Тэхналогiя, 2005. – 430 с.
3. Картель, Н.А. Биотехнология в растениеводстве: учебник /
Н.А. Картель, А.В. Кильчевский. – Минск: Тэхналогiя, 2005. – 310 с.
4. Яблоков, А.В. Теория эволюции / А.В. Яблоков, А.Г. Юсуфов. – М.:
Высшая школа, 2006. – 310 с.
7
Критерии оценок результатов
Баллы
Критерии оценки
Свободное, уверенное владение материалом, представленным в
программе вступительного испытания. Грамотное формулирова10 (десять) ние основных аспектов современной теоретической и прикладной биологии, принципов и методологии биологических исследований. Умение делать обобщения и выводы.
Систематизированные, глубокие и полные знания программного
материала. Знание основных аспектов современной теоретиче9 (девять)
ской и прикладной биологии, принципов и методологии биологических исследований. Умение делать обобщения и выводы.
Систематизированные, полные знания программного материала.
Знание основных аспектов современной теоретической и прикладной биологии, принципов и методологии биологических ис8 (восемь)
следований. Умение делать обобщения и выводы. Допущение
единичных несущественных ошибок, устраняемых абитуриентом
самостоятельно или при незначительной помощи экзаменатора.
Полные знания программного материала, ориентация в наиболее
актуальных проблемах современной теоретической и экспериментальной биологии, методологии биологических исследова7 (семь)
ний. Умение делать обобщения и выводы. Допущение единичных несущественных ошибок, исправляемых при незначительной помощи экзаменатора.
Достаточные знания программного материала, ориентация в
наиболее актуальных проблемах современной теоретической и
экспериментальной биологии, методологии биологических ис6 (шесть)
следований. Умение делать обобщения и выводы. Допущение
несущественных ошибок, исправляемых при незначительной
помощи экзаменатора.
Достаточные знания программного материала; допущение несу5 (пять)
щественных ошибок, исправляемых при помощи экзаменатора.
Знание основных положений программного материала; допуще4 (четыре) ние единичных случаев существенных ошибок, исправляемых
при помощи экзаменатора.
Недостаточно полный объем знаний программного материала;
3 (три)
допущение существенных ошибок.
Фрагментарные знания программного материала; допущение
2 (два)
существенных ошибок.
Отсутствие знаний и компетенций в рамках программного мате1 (один) риала или отказ от ответа.
8