Биология

Биология

Основные черты строения и жизнедеятельности. Типы и способы питания, движения, выделения. Основные типы ядерных циклов. Способы бесполого размножения. Типы полового процесса у одноклеточных. Стадии покоя. Среда обитания и распространение. Экологические группы простейших. Роль простейших в биогеоценозах. Простейшие - паразиты, особенности организации паразитических простейших, вызванные паразитизмом. Филогения простейших.

 Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora)

Класс Саркодовые (Sarcodina), общая характеристика, классификация, практическое значение. Подкласс Корненожки (Rhizopoda), подкласс Лучевики (Radiolaria). Псевдоподии. Различные типы скелета. Жизненный цикл фораминифер. Роль фораминифер и радиолярий в образовании донных отложений. Патогенные кишечные амебы. Класс Жгутиконосцы (Mastigjphora), общая характеристика, классификация. . Жгутики, их строение и функции. Патогенные жгутиконосцы (трипаносомы, лейшмании, лямблии), их жизненные циклы и распространение. Понятие о природно-очаговых болезнях. Биологические методы санитарной оценки воды. Колониальные жгутиконосцы, их значение для понимания происхождения многоклеточных.

Тип Споровики (Sporozoa)

Общая характеристика, классификация. Организация споровиков как результат паразитизма. Жизненные циклы грегарин, кокцидий (Eimeria, Toxoplasma), кровяных споровиков. Практическое значение споровиков. Переносчики малярии.

Типы Книдоспоридии (Cnidosporidia)

и Микроспоридии (Microsporidia)

Общая характеристика, классификация, жизненные циклы, практическое значение.

Тип Инфузории (Сiliata)

Общая характеристика, классификация. Строение ресничек. Особенности ядерного аппарата. Конъюгация. Аутогамия. Роль инфузорий в биогеоценозах., их значение для человека.

Подцарство МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ (Metazoa)

Общие особенности организации многоклеточных

Типы симметрии многоклеточных и их экологическое значение. Основные типы эмбрионального развития многоклеточных. Зародышевые листки и их производные. Кинобласт и фагоцитобласт. Понятие о тканях. Классификация многоклеточных

Происхождение многоклеточных.

Гипотеза целлюляризации. Теории Э.Геккеля и И.И.Мечникова.

Тип Пластинчатые (Placozoa)

Общая характеристика, положение в системе, значение для понимания происхождения многоклеточных

Тип Губки (Spongia)

Общая характеристика. классификация, Образ жизни и способ питания. Строение клеточных элементов тела губок. Дермальный и гастральный слои. Хоаноциты. Размножение губок. Особенности эмбрионального развития, извращение зародышевых пластов. Геммулы. Роль губок в биоценозах. Промысловое значение. Филогения.

Тип Кишечнополостные (Coelenterata)

Общая характеристика, классификация, значение. Двуслойность кишечнополостных. Радиальная симметрия. Полипы и медузы как две формы существования кишечнополостных. Питание и пищеварительная система. Нервная система. Стрекательный аппарат. Бесполое размножение. Регенерация. Половое размножение. Чередование поколений. Филогения. Класс Гидрозои (Hydrozoa). Подкласс Гидроидные (Hydroidea). Подкласс Сифонофоры (Siphonophora). Полиморфизм. Класс Сцифоидные медузы (Scyphozoa). Класс Коралловые полипы Anthozoa). Скелет кораллов. Кораллы как рифообразователи. Ч.Дарвин о происхождении коралловых островов.

Тип Гребневики (Ctenophora)

Общая характеристика, классификация, значение.

Тип Плоские черви (Plathelminthes)

Общая характеристика, классификация. Класс Ресничные черви (Turbellaria). Покровы, пищеварительная, нервная, выделительная, половая системы. Регенерация. Размножение и развитие. Филогения ресничных червей (теории Ланга и Граффа-Беклемишева). Класс Сосальщики (Trematoda). Общая характеристика. Черты строения сосальщиков, обусловленные паразитическим образом жизни. Жизненный цикл, явление гетерогонии. Главнейшие паразиты человека и сельскохозяйственных животных. Жизненные циклы печеночной, кровяной, ланцетовидной и кошачьей двуусток. Меры борьбы с сосальщиками. Класс Моногенеи. Общая характеристика. классификация, значение. Черты организации, связанные с паразитизмом. Жизненный цикл лягушачьей многоустки. Практическое значение моногеней. Класс Ленточные черви Cestoda). Общая характеристика, классификация. Черты организации, связанные с паразитизмом. Главнейшие паразиты человека и сельскохозяйственных животных, меры борьбы с ними. Жизненные циклы бычьего и свиного солитера, карликового цепня, эхинококка, широкого лентеца. Происхождение паразитизма плоских червей.

Тип Круглые черви (Nemathelminthes)

Общая характеристика, классификация, значение, филогения Первичная полость тела, ее функции и происхождение. Класс Брюхоресничные (Gastrotricha). Общая характеристика, значение для понимания филогении круглых червей. Класс Круглые черви (Nematoda). Общая характеристика, классификация. Кожно-мускульный мешок. Значение кутикулы. Пищеварительная, выделительная, нервная и половая системы. Почвенные нематоды. Нематоды - вредители сельскохозяйственных растений. Паразитические нематоды. Главнейшие паразиты человека и домашних животных. Жизненные циклы аскариды, трихинеллы, ришты, свайника двенадцатиперстной кишки, нитчаток. Происхождение паразитизма круглых червей. Класс Коловратки (Rotatoria). Общая характеристика, классификация, значение. Жизненный цикл. Гетерогония. Цикломорфоз.

Тип Кольчатые черви (Annelida)

Общая характеристика, классификация, значение. Сегментация тела. Гомономная и гетерономная метамерия. Параподии. Целом, его происхождение, строение и функции. Пищеварительная, кровеносная, выделительная системы. Нервная система. Половая система. Размножение и развитие. Ларвальные и постларвальные сегменты. Общие черты развития кольчатых червей и моллюсков. Филогения кольчатых червей. Класс Мнгощетинковые черви (Polychaeta). Общая характеристика. Классификация. Строение головного конца, строение параподий. Взаимосвязь выделительных протоков и целомодуктов. Нервная система. Развитие. Строение трохофоры. Метаморфоз трохофоры. Биология и поведение полихет, их распространение и значение в биогеоценозах. Класс Малощетинковые черви (Oligochaeta). Общая характеристика, классификация. Приспособления к обитанию в грунте. Строение половой системы и особенности размножения. Значение олигохет. Класс Пиявки (Hirudinta). Общая характеристика, классификация. Черты организации, связанные с эктопаразитизмом. Вторичная сегментация. Взаимоотношения целома и кровеносной системы. Использование пиявок в медицине. Филогения кольчатых червей.

Тип Членистоногие (Arthropoda)

Общая характеристика, классификация. Гетерономная сегментация. Хитиновый наружный скелет и его значение. строение конечностей. Полость тела и строение кровеносной системы. Органы дыхания. Распространение в природе. Значение членистоногих в природе, значение их для человека. Филогения членистоногих.

Подтип Жабродышащие (Branchiata). Класс Ракообразные (Crustacea). Общая характеристика, классификация. Сегментация тела. Типы конечностей. Пищеварительная, дыхательная, кровеносная, выделительная, нервная системы. Размножение и развитие. Науплиус. Биология и распространение ракообразных. Значение ракообразных. Подтип Трахейнодышащие (Tracheata). Общая характеристика, классификация. Класс Многоножки (Myriapoda). Общая характеристика, классификация. Расчленение тела. Особенности организации кровеносной, выделительной, дыхательной, нервной систем. Приспособления к обитанию на суше. Ядовитые виды. Значение в природе. Класс Насекомые (Insecta). Общая характеристика, классификация. Расчленение тела. Особенности организации пищеварительной, кровеносной, выделительной, дыхательной, нервной систем. Строение мускулатуры. Особенности строения конечностей в связи с образом жизни. Крылья и их происхождение. Приспособления к наземному образу жизни. Размножение и развитие. Значение различных типов метаморфоза насекомых. Явление диморфизма и полиморфизма. Общественные насекомые. Поведение. Роль насекомых в биогеоценозах. Насекомые - вредители сельского и лесного хозяйства, меры борьбы с ними. Насекомые - паразиты и переносчики болезней. Полезные и одомашненные насекомые. Насекомые как опылители растений. Подтип Трилобитообразные(Trilobitomorpha). Общая характеристика, значение для понимания филогении членистоногих. Подтип Хелицеровые (Chelicerata). Общая характеристика, классификация. Класс Мечехвосты (Xiphosura), главные особенности строения. Класс Паукообразные (Arachnida). Общая характеристика, классификация. Сегментация тела. Особенности строения пищеварительной, кровеносной, выделительной и нервной систем. Органы дыхания, их строение и происхождение. Ядовитый аппарат паукообразных, ядовитые виды. Паутинный аппарат и паутинная деятельность пауков. Особенности организации клещей, их многообразие. Значение паукообразных в биогеоценозах, их роль в жизни человека. Филогения членистоногих

Тип Онихофоры (Onychophora)

Общая характеристика. Значение для понимания эволюции членистоногих.

Тип Моллюски (Mollusca)

Общая характеристика, классификация. Строение тела, мантия, раковина. Строение целома. Пищеварительная, кровеносная, дыхательная, выделительная и нервные системы. Особенности развития, трохофора. велигер. Класс Панцирные (Loricata). Общая характеристика, значение для понимания филогении моллюсков. Класс Моноплакофоры (Monoplacophora). Общая характеристика, значение для понимания филогении моллюсков. Класс Брюхоногие (Gastropoda). Общая характеристика, классификация. Особенности строения пищеварительной, дыхательной, кровеносной, выделительной и нервной систем. Происхождение диссиметрии. Половая система и размножение. Роль брюхоногих моллюсков в биогеоценозах, их значение для человека. Класс Двустворчатые (Bivalvia). Общая характеристика, классификация. Образ жизни и распространение. Раковина и ее видоизменения. Особенности строения пищеварительной, кровеносной, выделительной и нервной систем. Устройство органов дыхания у различных отрядов. Половая система и размножение. Особенности развития моллюсков семейства Unionidae. Значение двустворчатых в жизни водоемов. Биофильтрация. Промысловые виды. Древоточцы. Класс Головоногие (Cephalopoda). Общая характеристика, классификация. Редукция раковины и развитие внутреннего скелета. Особенности строения пищеварительной, дыхательной, кровеносной, выделительной и нервной систем. Поведение. Половая система и биология размножения. Геологическое прошлое головоногих. Промысловое значение. Филогения моллюсков.

Тип Щупальцевые (Tentaculata)

Общая характеристика, классификация. Класс Мшанки (Bryozoa), общая характеристика в связи с сидячим образом жизни. Колониальность. Полиморфизм. Биология и распространение. Класс Плеченогие (Brachiopoda). Особенности организации. Раковина, мантия. Щупальцевый аппарат и его скелет. Полость тела. Кровеносная и нервная системы. Влияние на организацию плеченогих сидячего образа жизни. Геологическая история плеченогих и их современное распространение.

Тип Иглокожие (Echinodermata)

Общая характеристика, классификация. Сочетание элементов радиальной и билатеральной симметрии. Вторичноротость. Особенности формирования вторичной полости тела. Амбулякральная система, ее функции и происхождение. Перигемальная система. Организация нервной, кровеносной и выделительной систем. Осевой комплекс органов. Развитие иглокожих. основные личиночные формы. Класс Морские звезды (Asteroidea), общая характеристика. Класс Морские ежи (Echinoidea), общая характеристика. Класс Голотурии (Holothuroidea), общая характеристика. Роль иглокожих в биоценозах. Промысловое значение. Филогения иглокожих.

Тип Погонофоры (Pogonophora)

Общая характеристика. Особенности питания. Распространение.

литература:

1. Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные. - М. : Мир, 1992. - 583 с.

2. Беклемишев К.В. Зоология беспозвоночных. Курс лекций. - : Изд-во МГУ, 1979, - 187 с.

3. Грин Н.. Стаут У., Тейлор Д. Биология. - М. : Мир, 1990. - Т.1. - С. 98-143

4. Грин Н.. Стаут У., Тейлор Д. Биология. - М. : Мир, 1990. - Т.2. - С. 5-15; С. 188-190; С. 298-312

5. Грин Н.. Стаут У., Тейлор Д. Биология. - М. : “Мир”, 1990. - Т.3. - С. 5-7; С. 27-33; С. 76-94, С. 108-11

6. Догель В.А Зоология беспозвоночных. - М. : Высш. школа, 1981. 606 с.

7. Жизнь животных (под редакцией Ю.И.Полянского). - М. : Просвещение. - Т. 1, 1987. - 419 с.

8. Жизнь животных (под редакцией Ю.И.Полянского). - М. : Просвещение. - Т. 2, 1988. - 412 с.

9. Жизнь животных (под редакцией Ю.И.Полянского). - М..: Просвещение - Т.3, 1984. - 435 с.

10. Иванов А.В Происхождение многоклеточных животных. - Л. : Наука, 1968. - С. 70-109; С. 111-131; С. 140-153; С. 200-265

11. Хадорн Э., Венер Р. Общая зоология. - М. : Мир, 1989. - С. 330-416.

12. И.Х.Шарова Зоология беспозвоночных. - М.: ВЛАДОС., 1999. - 592 с.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена для магистерской программы

«Зоология позвоночных»

ЛИТЕРАТУРА

1. Наумов Н.П., Карташов Н.Н. Зоология позвоночных. Т. 1 и 2. - М.: Высшая школа, 1979. - 383 с., 272 с.

2. Бобринский Н.А., Матвеев Б.С., Банников А.Г. Курс зоологии. Т.2. Хордовые. - М.: Высшая школа, 1966. 473 с.

3. Шмальгаузен И.И. Основы сравнительной анатомии. - М., 1947. - 532 с.

4. Хадорн Э., Венер Р. Общая зоология. - М.: Мир, 1989. - 528 с.

5. Ромер А, Парсонс Т. Анатомия позвоночных. Т. 1 и 2. - М.: Мир, 1992. - 356 с., 406 с.

6. Карташов Н.Н., Соколов В.Е., Шилов И.А. Практикум по зоологии позвоночных.- М.: Высшая школа, 1981. - 320 с.

7. Берегите, их осталось мало. Редкие и исчезающие животные Донского бассейна, требующие охраны. - Ростов н/Д, 1983. - 128 с.

9. Жизнь животных. - М. : Просвещение. - Т.4. Ланцетники. Круглоротые. Хрящевые рыбы. Костные рыбы. 1983. - 575 с.;

10. Жизнь животных - М.: Просвещение. - Т.5 Земноводные. Пресмыкающиеся. 1985. - 399 с.

11. Жизнь животных - М.: Просвещение. - Т.6 Птицы 1986, - 527 с.

12. Жизнь животных - М.: Просвещение. - Т.7 Млекопитающие

13. Красная книга СССР. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животных и растений. Т.1. - М.: Лесная промышленность, 1984. - 392 с.

14. Красная книга РСФСР. Животные. - М. : Россельхозиздат, 1983. - 453 с.

15. Ресурсы живой фауны. Ч.2. Позвоночные животные суши. - Ростов н/Д: РГУ, 1982. - 320 с.

ПРОГРАММА

вступительного экзамена для магистерской программы «Биохимия»

Введение. Предмет биологической химии. Основные исторические этапы развития биохимии. Биохимия - наука о молекулярных основах жизни, единых для всех живых организмов. Основные признаки живой материи, отличие живого от неживого. Сложность и высокая степень организации, многообразие и высокая скорость химических реакций в живых организмах, их упорядоченность в пространстве и во времени, специфичность и регуляция биохимических процессов, способность к точному самовоспроизведению. Живые организмы - открытые системы. Химический состав живых организмов. Биохимическая эволюция. "Система принципов" в соответствии с которой произошел их отбор химических элементов молекул в состав биоорганических соединений. Все живые организмы содержат макромолекулы, построенные по общему плану. Мономеры, из которых построены макромолекулы, выполняют различные функции. Вода - самое распространенное соединение в живых организмах. Свойства и конформация биомолекул определяются их взаимодействием с окружающей средой. Абиогенный синтез органических молекул. Методы биологической химии. Исследования на целых организ-мах, переживающих тканях, тканевых препаратах и субклеточных фракциях. Химические, физические и изотопные методы в биохимии. Связь биохимии с другими науками. Понятие о метаболизме. Извлечение и преобразование энергии, синтез компонентов клетки - основные функции метаболизма. Катаболизм и анаболизм.

БЕЛКИ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА Белки - основа жизни. Каталитическая, структурная, сократительная, транспортная, защитная, энергетическая, регуляторная функции белков. Роль белков в иммунных реакциях организма. Причины полифункциональности белков: полифункциональность их физических и химических свойств, разнообразие пространственных структур (конформаций), способность к денатурации и ренатурации, каталитические свойства, образование надмолекулярных комплексов.

Элементарный состав белков. Аминокислоты - структурные единицы белков. Классификация аминокислот по свойствам их радикалов: неполярные (гидрофобные), полярные (гидрофильные), гидрофильные заряженные отрицательно и заряженные положительно аминокислоты. Свойства аминокислот. Кислотно-основные свойства аминокислот. Кривые титрования аминокислот. Амфотерность. изоэлектрическая точка. Буферные свойства. Химические свойства. Реакции на аминогруппу и карбоксильную группу. Реакции на отдельные аминокислоты.

Белки - линейные полимеры аминокислот. Способ связи аминокислот в белках. Доказательства универсальности пептидной связи в белках. Реакция на пептидную связь.

Принципы структурной организации белков. Первичная структура белков - последовательность аминокислот в полипептидной цепи. пептидная связь и ее свойства: копланарность, транс- и цис- пептидная связь, величина торсионных углов. Значение первичной структуры для конформации белков и их функции.

Вторичная структура. Водородная связь. -структура. Параллельные и антипараллельные складчатые листки. -спираль. Характеристика спирали Полинга. Вклад отдельных аминокислот в образовании вторичной структуры белка. Суперспираль - структура фибрилярных белков. Особенности аминокислотного состава фибриллярных белков. Структура коллагена и фиброина шелка.

Конформация глобулярных белков. Роль аминокислотных остатков в ее образовании. Нековалентные взаимодействия, определяющие структуру белковой молекулы. Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия: дисперсионные, гидрофобные, электростатические связи радикалов аминокислот. Водородная связь. Роль среды в образовании конформации белков. Принципы самосборки белковых молекул. Структурный домен - единица свертывания полипептидной цепи. Третичная структура белка - относительное расположение доменов в пространстве. Четвертичная структура белков. Дисульфидные связи в белках. Значение четвертичной структуры белков для их функции. Рентгеноструктурный анализ белков. Строение и функции миоглобина и гемоглобина.

Свойства белков. Масса, заряд белковой молекулы. Кислотно-основные свойства белков. Изоэлектрическая точка, буферные свойства белков, растворимость. Методы фракционирования белков: ультрацентрифугирование, гель-фильтрация, электрофорез, ионообменная хроматография, распределительная хроматография, высаливание.

Классификация белков: по формулам молекул, по растворимости, по структуре.

Характеристика классов протеидов: нуклеопротеиды, липопротеиды, гликопротеиды, хромопротеиды, металлопротеиды, флавопротеиды.

ФЕРМЕНТЫ

Каталитические свойства белков. Ферменты.

Причины инертности биоорганических соединений и огромной скорости их химических превращений в организме. Биологический катализ. Каковы сходства и различия неорганических и биологических катализаторов. Характеристика ферментов по силе действия, избирательности действия (специфичность), высокой чувствительности и факторам внешней среды. Понятие о снижении энергии активации химической реакции как основы ферментативного катализа.

Характеристика ферментов как белковых соединений: зависимость активности от условий среды, оптимум рН, термолабильность.

Строение ферментов: одно- и двухкомпонентные ферменты. Понятие о коферменте, простетической группе, апоферменте и холоферменте.

Однокомпонентные ферменты. Характеристика однокомпонентных ферментов с известной первичной структурой: рибонуклеазы, лизоцима, химотрипсина и другие. Понятие "активный центр" фермента, строение активного центра. Аминокислоты, входящие в состав ак-тивного центра. Роль активного центра в катализируемой реакции. Характеристика основных функций активного центра: функции узнавания субстрата, участие в многоточечных полярных и неполярных взаимодействиях между активным центром и субстратом, обеспечении основ каталитической функции - перенос электронов, протонов, химических групп между ферментом и субстратом. Образование фермент-субстратного комплекса. Доказательства образования фермент-субстратного комплекса: зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента, спектры поглощения фермента и фермент-субстратного комплекса и другие.

Двукомпонентные ферменты. Коферменты и апоферменты. Функции коферментов в ферментативных реакциях.

Характеристика класса коферментов:

1. Коферменты переносчики атомов водорода и электронов. Флавиновые коферменты. Строение и функции ФАМ и ФАД. Никотиновые коферменты. Строение и функции НАД и НАДФ. Геминовые коферменты. Характеристика и функции цитохромов: строение и роль каталазы и пероксидазы.

2. Коферменты-переносчики химических групп. Строение и роль в метаболизме тиаминпирофосфата, пиридоксальфосфата, КоА, биотина, тетрагидрофолиевой кислоты, нуклеотидов - АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ.

Кинетика ферментативного катализа. Каким законам химической кинетики подчиняется ферментативный катализ? Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата. Константа Михаэлиса.

Механизм действия ферментов. Значение фермент-субстратного комплекса в обеспечении специфичности и скорости ферментативной реакции. Энергетические преобразования в фермент-субстратном комплексе, обеспечивающие снижение энергии активации катализируемой реакции. Механизм образования фермент-субстратного комплекса. Теория Кошленда - индуцированное взаимодействие фермента и субстрата.

Классификация ферментов, основанная на типах химических реакций. Характеристика классов ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, изомеразы, лиазы, лигазы (синтетазы). Представители каждого класса.

Регуляция активности ферментов. Влияние концентрации субстрата на активность фермента. Регуляторная роль константы Михаэ-лиса, определяющей сродство фермента и субстрата. Эффекторы - регуляторы активности ферментов: активаторы и ингибиторы активности. Понятие о конкурентных и неконкурентных ингибиторах. Ингибирование продуктами реакции и избытком субстрата. Активаторы - эффекторы, действующие разными способами: защита аминокислотных остатков в активном центре, ионы металлов, включающиеся в систему фермент-субстратного комплекса.

Роль посттрансляционных модификаций в регуляции активности ферментов. Понятие о проферментах - зимогенах - предшественниках активных форм фермента. Превращения проферментов - пепсиногена, трипсиногена и химотрипсиногена в активные формы и формирование активного центра ферментов. Понятие об ограниченном протеолизе как способе превращения активных форм ферментов. Аллостерическая регуляция активности ферментов. Строение и механизм действия аллостерических ферментов. Кооперативный эффект в механизме действия аллостерических ферментов. Роль циклической 3,5-АМФ и протеинкиназ в активировании ферментов. Примеры ферментов, активируемых системой цАМФ-протеинкиназы.

Значение организации ферментных систем для регуляции активности. Ферментные ансамбли и надферментативные комплексы.

Изоферменты как способ регуляции ферментативной активности. Характеристика функциональной роли изоферментов на примере лактатдегидрогеназы.

Иммобилизованные ферменты. Применение иммобилизованных ферментов в медицине и народном хозяйстве.

НУКЛЕОТИДЫ, ИХ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ

Характеристика молекул, входящих в состав нуклеотидов. Пуриновые и пиримидиновые основания. Углеводы в составе нуклеотидов. Функции нуклеотидов: коферменты, регуляторы (цАМФ), макроэрги, структурные единицы нуклеиновых кислот. Причины высокой реакционной способности и энергоемкости нуклеотидов. Свойства ангидридной связи, конкурирующий резонанс в ангидридах фосфорной кислоты. Макроэрги. Структура и свойства АТФ. Величина изменения свободной энергии макроэргической связи в молекуле АТФ. Роль ионов Mg+2 в функции АТФ. Другие нуклеозидтрифосфаты: ГТФ, УТФ, ЦТФ. Их функции в метаболизме.

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Открытие Ф.Мишером (1867) нуклеиновых кислот. Локализация ДНК в клетках эукариотов. Содержание ДНК в клетках соматических и половых. Доказательство биологической роли ДНК. Опыты О.Эвери по трансформации бактерий. Эксперименты А.Херши и М.Чейз с мечеными атомами на бактериофаге Т2. Первичная структура дезоксирибонуклеиновой кислоты. Связи, соединяющие нуклеотиды в ДНК. Методы исследования первичной структуры ДНК. Рестриктазы - ферменты ограниченного расщепления молекулы на определенные фрагменты. Значение этого метода для определения последовательности нуклеотидов в отдельных участках молекулы ДНК. Другие методы изучения первичной структуры ДНК. Вторичная структура ДНК. Открытие Дж. Уотсоном и Ф. Криком двойной спирали как структурной организации молекулы ДНК в 1951-53 гг. Факты и экспериментальные данные, которые легли в основу представления о двуспиральной организации вторичной структуры ДНК. Правила Чаргаффа. Данные рентгеноструктурного анализа о периодичности в структуре ДНК, шаг спирали, диаметр молекулы. Принцип комплементарности лежит в основе построения двойной спирали ДНК. Свойства ДНК. Величина молекулы, вязкость, поглощение в УФ, влияние температуры и рН на структуру ДНК.

Третичная структура ДНК. Способ плотной укладки длинных це-пей ДНК в очень ограниченном пространстве клетки у прокариотов и эукариотов. Хромосомы. Гистоны и негистоновые белки. Характерис-тика гистонов. Их роль в организации третичной структуры ДНК. Нуклеосомы, их организация. Полисомы. Хромосомы.

Строение и свойства рибонуклеиновых кислот. Отличие РНК по составу и строению нуклеотидов от ДНК. Типы РНК. Локализация РНК в клетках.

Матричная или информационная РНК - м-РНК. Молекулярный вес. Первичная структура.

Транспортные РНК - т-РНК. Особенности нуклеотидного состава тРНК. Минорные основания. Вторичная структура тРНК - тип клеверного листа. Третичная структура тРНК. Функциональные участки тРНК - акцепторный участок, антикодон, участок узнавания рибосомы. Функции тРНК. Разнообразие тРНК в клетке.

Рибосомальные РНК - рРНК. Строение рибосом. Строение рибосом у прокариотов и эукариотов. Строение малой субъединицы рРНК. Большая субъединица рРНК и белки, входящие в ее состав. Локализация рибосом в клетке, их связь с эндоплазматическим ретикулумом.

БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Репликация молекул ДНК.

Опыты Мезельстона и Сталя 1957 г., доказательства полуконсервативного типа репликации ДНК.

Компоненты, необходимые для репликации ДНК: ДНК-матрица в преобразованном виде, нуклеотиды в виде трифосфатов, РНК-затравка (праймер), к 3'-ОН группе, которой присоединяется следующие основания, ферменты репликации. Главный фермент репликации - ДНК-зависимая-ДНК-полимераза 3 - осуществляет образование фосфодиэфирной связи в направлении 5'->3' и элонгацию цепи.

Последовательные этапы репликации: узнавание точки начала репликации; образование репликационной вилки. Сложный процесс расплетения двойной спирали во многих точках. Ферменты расплетения хеликазы. Репликация на лидирующей и отстающей цепи ДНК. Фрагменты Оказаки. Процесс создания двойной спирали - ферменты топоизомеразы. Сшивание фрагментов и закручивание спирали.

ДНК-полимераза II - фермент репарации. ДНК-лигаза - сшивающий фермент.

Транскрипция РНК.

ДНК-матрица для синтеза всех типов РНК. Локализация синтеза всех типов РНК в клетке.

Структурные участки ДНК, на которых синтезируются мРНК-цистроны. Отличия цистронов у прокариотических и эукариотических клеток. Экзоны и интроны. фермент синтеза мРНК - ДНК-зависимая-РНК-полимераза. Строение фермента, механизм его действия. Инициация транскрипции. Промоторный комплекс. Элонгация и терминация транскрипции. Предшественники мРНК в клетках эукариотов. Процессинг мРНК, вырезание интронов и сплайсинг. Ферментативная роль мя-РНК в этом процессе. Образование зрелой мРНК, защита 3 и 5 концов молекул. Информосомы, выход в цитоплазму. Время жизни мРНК.

Гены для синтеза рРНК, тРНК и низкомолекулярных РНК. Локализация синтеза рРНК в ядрышке. Синтез предшественника рРНК. Процессинг рРНК, продукты процессинга. Предшественники тРНК. Процессинг и удаление избытка нуклеотидов с 3 и 5 концов. Формирование третичной структуры тРНК.

Обратная транскриптаза. Ретровирусы.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КОД

Понятие биологического кода. Предсказание кода - работы Гамова, Крика 1953 г. Экспериментальная расшифровка кода для каждой аминокислоты. Работы Ниренберга и Маттеи, 1961. Доказательства триплетности кода. Синтез искусственного гена, работы Корано. Свойства кода - древность и универсальность (3 млрд.лет) подчеркивают единство мира. Вырожденность кода как способ его совершенствования. Гипотеза "качания" Ф.Крика. Эволюция кода. Терминирующие и инициирующие кодоны.

МЕХАНИЗМ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА

Локализация синтеза белка в клетке. Активирование аминокислот и образование ацил-тРНК. свойства ферментов ацил-тРНК-синтетаз. Образование ацил-тРНК комплекса.

Образование инициирующего комплекса. Компоненты инициирующего комплекса: 30 субъединица рибосомы, формил-метионин-тРНК, соответствующая мРНК, белковые факторы инициации, ГТФ. Формирование комплекса, его строение. Объединение с 50 субъединицей и образование транслирующего комплекса.

Механизм трансляции и элонгации (удлинение цепи). Ацильный А и пептидильный P участки рибосомы. Нахождение антикодоном тРНК места на мРНК для расположения очередной аминокислоты. Замыкание пептидной связи. Фермент транспептидирования. ГТФ источник энергии для транслокации рибосомы и мРНК. Механизм удлинения полипептидной цепи.

Терминация синтеза. Терминирующие кодоны УАГ, УАА, УГА, белковые факторы терминации.

Многократное использование мРНК в системе полисом.

Процессинг белковых молекул - их постсинтетическая модификация. Образование высших категорий структуры, включение дополнительных компонентов - гликозилирование, фосфорилирование и другие.

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА БЕЛКА

Регуляция экспрессии гена (на уровне транскрипции синтеза мРНК). Гипотеза оперона Жакобо и Моно. Строение lac-оперона. Опе-ратор, промотор, регуляторный ген. Синтез белковых репрессоров. Снятие репрессии. Индукторы синтеза белка.

МЕТАБОЛИЗМ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ

Азотсодержащие соединения - белки, аминокислоты, нуклеотиды, мочевина, мочевая кислота.

Азотистое равновесие. Условия поддержания азотистого равнове-сия у животных.

Источник азота у растений и животных. Круговорот азота в природе. Фиксация азота у азотфиксирующих микроорганизмов нитрогеназным ферментативным комплексом. Строение комплекса. Роль Fe и Мо в восстановлении азота до аммиака. Механизм реакции.

Фиксация аммиака растениями. Три пути вовлечения аммиака в состав биоорганических соединений - синтез глутаминовой кислоты и глутамина. Характеристика ферментов, участвующих в синтезе. Синтез карбомоилфосфата.

Заменимые и незаменимые аминокислоты.

Реакция переаминирования. Пиридоксальфосфат - кофермент процесса переаминирования. Дикарбоновые амино- и оксокислоты - обязательные субстраты реакции. Образование шиффового основания и перенос аминогруппы - центральная реакция процесса. Роль оксоглутарата и глутаминовой кислоты в реакциях синтеза аминокислот.

Связь процессов переаминирования с окислительным дезаминированием глутаминовой кислоты.

Декарбоксилирование аминокислот. Пиридоксальфосфат - кофермент декарбоксилаз. Образование биологически активных аминов в реакциях декарбоксилирования. Реакции декарбоксилирования гисти-дина, тирозина, глутаминовой кислоты.

Синтез пиримидиновых нуклеотидов - карбамоилфосфат и аспарагиновая кислота - исходные продукты синтеза пиримидинов. Последовательность реакций, приводящих к синтезу уридин-5-фосфата. Глутамин - источник аминогруппы при синтезе цитозин-5-фосфата.

Синтез пуриновых оснований. Особенности процесса синтеза пуриновых нуклеотидов. Надстройка гетероциклического кольца пурина на первом углеродном атоме активированного рибозо-5-фосфата. Источники атомов азота и углерода при синтезе пурина.

Конечные продукты азотистого обмена. Необходимость выведения избытка аммиака у животных. Аммониотелизм, уреотелизм и урикотелизм. Связь форм выведения избытка аммиака со средой обитания. Синтез мочевины. Синтез карбамоилфосфата в митохондриях. Реакции цикла синтеза мочевины. Роль орнитина в этом процессе. Синтез аргинина. Синтез мочевой кислоты при окислении пуриновых оснований. Промежуточные продукты - гипоксантин и ксантин.

Витамины. Авитаминозы. История открытия витаминов. Два класса витаминов. Связь водорастворимых витаминов с ферментами. Жирорастворимые витамины. Строение и функции витаминов: А, Д, Е, К.

ЛИПИДЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. СТРУКТУРА БИОМЕМБРАН.

Общие свойства объединяющие в класс липидов молекулы разного строения. Классификация липидов в соответствии с их химическим строением. Функции липидов: энергетическая, структурная и как предшественников биологически активных соединений - гормонов, витаминов.

Жирные кислоты - характерные структурные компоненты большинства липидов. Характеристика насыщенных жирных кислот. Ненасыщенные жирные кислоты, расположение двойных связей. Конформация жирных кислот. Физические и химические свойства жирных кислот. Свойства солей жирных кислот.

Триглицериды (триацилглицеролы). Строение триглицеридов.

Свойства, зависящие от состава жирных кислот: температура плавления, оптическая активность, теплопроводность.

Функции триацилглицеролов - запасание энергетических ресурсов, теплоизоляция. Локализация триглицеролов в клетках и тканях животных и растений.

Фосфолипиды - основные липидные компоненты биологических мембран. Строение фосфолипидов и характеристика, входящих в их состав компонентов. Свойства молекул фосфолипида. Конформация молекулы. Взаимодействие с водой. Образование мицелл. Структура главных представителей фосфолипидов - фосфатидилсерина, фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, кардиолипина.

Сфингомиелины. Строение. Цереброзиды - сфинголипиды, содержащие остатки углеводов. Их строение и локализация в клетках.

Ганглиозиды - наиболее сложные представители сфинголипидов. Структура ганглиозидов. Характерный структурный компонент гликолипидов - ацетилнейраминовая кислота. Локализация ганглиозидов в мембранах нервных и других клеток.

Строения и свойства биологических мембран. Функции биологических мембран. Полярные липиды и белки - основные компоненты мембран. Жидкостно-мозаичная структура мембран. Периферические и интегральные белки и их функции. Строение мембран эритроцитов.

Стероиды - неомыляемые липиды. Холестерин, холестерол и его эфиры с жирными кислотами. Структура, свойства холестерола. Его локализация в клетке. Производные холестерина - витамины группы Д, стероидные гормоны - половые гормоны и кортикостероиды, желчные кислоты.

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ

Энергетическая функция липидов. Первый этап в использовании жира как источника энергии - гидролиз триглицеридов под действием липаз. Превращение липазы адипоцитов в активную форму посредством фосфорилирования. Дальнейшая судьба жирных кислот и глицерина.

Механизмы активирования жирных кислот. Роль КоА и АТФ в активировании жирных кислот. Ациладенилаты образуются для активирования карбоксильных групп. Роль карнитина в этом процессе. Последовательность реакций окисления жирных кислот. Дегидрогеназы, участвующие в окислении жирных кислот. Баланс полной реакции окисления пальмитиновой кислоты. Пути использования ацетил-КоА и восстановленных коферментов NADH++ H+ и FADH++ H+.

Локализация синтеза жирных кислот в цитоплазме клетки. Ацетил-КоА - предшественник синтеза жирных кислот и холестерола. Источники ацетил-КоА в митохондриях. Механизм переноса ацетил-КоА через мембрану митохондрий в цитоплазму.

Синтез жирных кислот. Строение мультиферментного ацил-синтетазного комплекса. Характеристика ферментов и коферментов, входящих в состав комплекса. Превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Механизм реакции карбоксилирования. Строение биотинового фермента. Значение реакции карбоксилирования ацетил-КоА. Роль СО2 в реакции.

Инициация реакции синтеза. Роль ацилпереносящего белка (АПБ). Центральная и периферическая SН-группы. Последовательность реакций одного цикла синтеза жирной кислоты NADH+ + H+ участвует в реакциях восстановления при синтезе жирных кислот. Образование жирных кислот с двойными связями. Незаменимые жирные кислоты человека и животных.

Синтез глицеридов. Локализация синтеза триглицеридов в клетке. Активирование глицерина. Активирование жирных кислот. Последовательность реакций синтеза фосфатидной кислоты. Синтез триглицерида. Роль клеток эпителия кишечника в синтезе специфических жиров. Перенос триглицеридов к местам резервирования лимфатической и кровеносной системой, хиломикроны и липопротеины. Жировая ткань. Клетки жировой ткани - адипоциты - хранилища - триацилглицеролов и резерв энергетических ресурсов организма. В растительных клетках - жировые включения.

Синтез фосфолипидов. Синтез фосфатидилсерина. Декарбоксилирование фосфатидилсерина и образование фосфатидилэтаноламина. Синтез фосфатидиохолина. Роль аденозилметионина как донора метильных групп. Ферменты переноса метильных групп. Тетрагидрофолиевая кислота и витамин В12. Роль ЦТФ в активировании холина.

Страницы: 1, 2, 3