Реферат: Программы и задания фен по специальность «Биология» 3-й курс, VI семестр

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


Факультет естественных наук


ПРОГРАММЫ И ЗАДАНИЯ ФЕН

по специальность «Биология»


3-й курс, VI семестр


Новосибирск

2005


Данный сборник содержит сведения о рабочем учебном плане 3-го курса VI семестра биологического отделения ФЕН. Приведены перечни зачетов и экзаменов, а также программы основных курсов, которые будут изучаться в VI семестре.


Составители:

С.Н. Щелкунов, С.Д. Мызина, Л.А. Васильева, П.М. Бородин, И.К. Захаров, М.С. Виноградова, Л.В. Шестопалова, В.А. Лавриненко, Н.А. Попова


Печатается по решению деканата ФЕН от 25.04.04.



© Новосибирский государственный

университет, 2005


^ РАБОЧИЙ ПЛАН


№

Дисциплины

Количество часов в неделю

лекции

лабораторн.

семинары

1

Биометрия

1




1

2

Иностранный язык







4

3

Альтернативный гуманитарный курс

2







4

Физиологическая химия

2







5

Иммунология

2







6

Гистология

2

2




7

Микробиология

2

3




8

Биохимия




6




9

Эволюционное учение

2




2

10

Альтернативный спецкурс

2







11

Военная подготовка




6




12

Физиология

4

3






ЗАЧЕТЫ

Альтернативный гуманитарный курс (дифференцированный)

Биометрия.

Иммунология (дифференцированный).

Биохимия.

Альтернативный спецкурс (дифференцированный).

Военная подготовка.


Экзамены

Иностранный язык.

Гистология.

Микробиология.

Физиологическая химия.

Эволюционное учение.

Физиология.
МИКРОБИОЛОГИЯ

С.Н. Щелкунов


1. Основные понятия и методы микробиологии

История появления и развития микробиологии. Открытие А. ван Левенгуком мира микробов (XVII в). Доктрина абиогенеза самозарождения) и ее опровержение: опыты Ф. Рэди (XVII в), Л. Спалланцани (XVIII в), Ф. Аппера (XIX в); исследования Л. Пастера (XIXв). Аэробность и анаэробность. Сравнение энергетической эффективности аэробного дыхания и брожения.

Микроорганизмы как возбудители болезней. Антисептические методы Дж. Листера в хирургии (1864 г.). Доказательство бактериальной этиологии сибирской язвы (1876 г.). Постулаты Р. Коха.

Учения о плеоморфизме и мономорфизме микроорганизмов. Смешанные популяции (культуры) микробов. Выделение и культивирование микроорганизмов как методическая основа микробиологии. Чистые культуры. Получение О. Брефельдом чистых культур грибов. Другие методы получения чистых культур микроорганизмов. Разработка питательных сред Р. Кохом и его последователями.

Микроорганизмы как геохимические агенты. Исследования С. Виноградскогоо и М. Бейеринка. Метод накопительных культур. Открытие автотрофных бактерий. Фиксация бактериями атмосферного азота.

Разработка в институте Л.Пастера бактериальных фильтров. Открытие Д. Ивановским субмикроскопического инфекционного агента, проходящего через бактериальные фильтры (1892 г.). Новый класс инфекционных микроорганизмов - вирусы.

^ Устойчивость микробов к внешним физическим и химическим факторам. Понятие о стерильности. Методы тепловой стерилизации. Стерилизация и обеззараживание объектов растворами химических средств. Стерилизация фильтрованием. Другие методы стерилизации. Дезинфекция воздуха и поверхностей в помещениях. Контроль стерильности. Способы стерильной работы с микроорганизмами. Сохранение культур микроорганизмов в чистоте.

Микроорганизмы как объекты исследований в биохимии (Бюхнер, 1897 г.) и генетике (Бидл, Татум, 1941 г; Дельбрюк, Луриа, 1943 г.; Эвери, Мак-Леод, Мак-Карти, 1944 г.). Появление молекулярной биологии.

^ 2. Рост микроорганизмов

Принципы питания микроорганизмов. Питательные вещества. Факторы роста. Микроэлементы. Разделение микробов на группы по типам питания. Автотрофы и гетеротрофы. Фототрофы и хемотрофы. Условия роста. Влияние температуры на рост микроорганизмов. Максимальная, минимальная и оптимальная температура роста. Факторы, определяющие температурные пределы роста. Термофилы, мезофилы, психрофилы. Облигатность и факультативность. Прототрофность и ауксотрофность. Подбор питательных сред. Сложные и синтетические среды. Селективные среды. Методы определения числа клеток.

Физиология роста. Сбалансированный рост. Удельная скорость роста и время генерации. Периодическое культивирование. Кривая роста. Синхронные культуры. Рост в непрерывной культуре. Саморегулируемость системы. Хемостат и турбидостат. Влияние концентрации питательных веществ на скорость роста.

^ 3.  Природа микроорганизмов

Общность свойств биологических клеточных систем. Типы клеточной организации - одноклеточность, многоклеточность, одноядерность, многоядерность (ценоцитность). Разделение клеточных организмов на царства. Степень сложности биологической организации как основа первичного подразделения живых организмов. Концепция протистов Э. Геккеля - 1866 г. (водоросли, простейшие, грибы, бактерии). Деление клеток на эукариотические и прокариотические. Современная концепция протистов. Выделение царства Procaryotae. Структурно-функциональная организация эукариотической клетки. Организация и функционирование прокариотической клетки.

^ 4.  Царство протистов

Величина клеток протистов и размер их генома.

4.1.  Водоросли. Основные группы водорослей (Chlorophyta, Euglenophyta, Pyrrophyta, Chrysophyta, Phaeophyta, Rhodophyta). Распространение водорослей в природе. Многообразие способов питания водорослей. Лейкофиты.

4.2. Простейшие. Основные классы простейших (Mastigophora, Rhizopoda, Sporozoa, Ciliata). Процесс коньюгации у Tetrahymena.

4.3.  Грибы. Низшие грибы (Phycomycetes). Высшие грибы (Ascomycetes, Basidiomycetes). Спора, гифа, мицелий, плодовое тело. Несовершенные грибы (Fungi inperfecti). Дрожжи. Слизистые грибы (Миксомицеты). Плазмодий, плодовое тело.

^ 5. Царство procariotae

5.1.  Общие положения. Место бактерий в живой природе. Разнообразие физиологии бактерий. Величина клеток прокариот. Основные морфологические формы клеток бактерий. Микрококки, диплококки, стретококки, стафилококки, сарцины, палочковидные бактерии, спириллы, вибрионы. Полиморфизм бактерий. Основные структуры бактериальных клеток. Клеточная стенка. Метод дифференциальной окраски по Граму. Грамположительные, грамотрицательные бактерии и различия в строении их клеточных стенок. Плазматическая мембрана - осмотический барьер клетки, место локализации ферментных систем. Плазмолиз. Сферопласты, протопласты, "тени". Цитоплазма. Основные включения цитоплазмы. Бактериальная хромосома (генофор) и связь ее с плазматичесчкой мембраной. Жгутики, их расположение, состав, функции. Основные типы жгутикования. Монотрих, политрих, перитрих. Капсулы, их состав и физиологическая роль.

Мутационный процесс у микроорганизмов. Классификация мутаций и методы их выявления. Морфологические, физиологические и биохимические мутации. Прямые и обратные, спонтанные и индуцированные мутации. Естественная изменчивость микроорганизмов и обеспечение генетической стабильности микробных культур.

5.2.  ^ Классификация бактерий. Современные классификации бактерий. Вид - единица классификации. Биноминальная система номенклатуры. Стабильность видового названия. Понятие о генотипе и фенотипе у микроорганизмов. Тикий тип. Типовой (неотиповой) штамм. Проблемы таксономического расположения микроорганизмов. Влияние молекулярной биологии на токсономию бактерий. Коллекции культур микроорганизмов, их задачи и функции. Методы хранения культур бактерий.


5.2. Отдел 1. Фототрофные прокариоты (фотобактерии).

Разнообразие строения и размеров клеток. Наличие бактериохлорофиллов и каратиноидных пигментов в клетках. Отличие фотосинтетического метаболизма бактерий от такового зеленых растений.

5.3.1. Класс I. Цианобактерии  (сине-зеленые фотобактерии).

Строение клеток и способы размножения. Потребности в питательных веществах. Гетероцисты. Тилакоиды и фикобилисомы.

5.3.2.  Класс II. Пурпурные фотобактерии. Серные и несерные пурпурные бактерии. Влияние кислорода на рост пурпурных несерных бактерий и на синтез пигментов. Фиксацияя азота и образование водорода. Строение клеточной мембраны.

5.3.3.  Класс III. Зеленые фотобактерии. Серные и несерные зеленые фотобактерии. Хлоробиум везикулы.

Эволюция фотосинтеза.

5.4. Отдел ii. прокариоты, индефферентные к свету (скотобактерии)

5.4.1.  Класс ^ I. БАКТЕРИИ. Разделение бактерий на эубактерии и архебактерии. Основные свойства архебактерий.

ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЭУБАКТЕРИИ

Хемоавтотрофы. Нитрифицирующие бактерии (Семейство Nitrobacteraceae). Бактерии, метаболизирующие серу и ее соединения. Железобактерии. Водородные бактерии.

Метилотрофы. Облигатные метилотрофы (Семейство Methylomonadaceae). Ограниченность органических субстратов, способных поддерживать рост бактерий. Внутриклеточные мембраны типов I и II. Факультативные метилотрофы. Химический путь полного окисления метана и метанола.

Аэробные хемогетеротрофы. Основные свойства. Семейство Pseudomonadaceae. Наличие жгутиков. Способность использовать широкий спектр органических субстратов, в том числе гетероциклических и ароматических соединений, не усваиваемых другими бактериями. Плазмиды биодеградации. Подразделение псевдомонад на 4 группы.

Семейство Rhizobiaceae. Род Rhizobium. Фиксация молекулярного азота на симбиотической стадии в корневых клубеньках бобовых. Род Agrobacterium. Плазмиды Ti. Род Alcaligenes.

Семейство Azotobacteraceae. Фиксация молекулярного азота в аэробных условиях. Образование цист.

Семейство Spirillaceae. Облигатная аэробность и микроаэрофильность.

Скользящие бактерии. Скользящее движение клеток. Порядок Myxobacterales. Семейство Myxococcaceae, Polyangiaceae, Cystobacteraceae. Образование плодовых тел, миксоспор. Бактериолитические, целлюлозолитические, алгицидные миксобактерии. Порядок Cytophagales. Отсутствие способности образовывать плодовые тела.

 

Факультативно-анаэробные хемогетеротрофные палочки.

Бактерии с перитрихальным жгутикованием. Семейство Enterobacteriaceae. 4 подгруппы энтеробактерий, их основные свойства. Бактерии с полярным жгутикованием. Семейство Vibrionaceae. Роды Vibrio и Photobacterium.

Спирохеты. (порядок Spirochaetales). Строение клеток. Механизм и типы движения. Аксиальные фибриллы. Свойства основных представителей.

^ ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ

Одноклеточные спорообразующие хемогетеротрофные бактерии. Семейство Bacillaceae. Первичное таксономическое делением по признаку отношения к кислороду. Роды Bacillus, Clostridium, Sporosarcina. Образование эндоспор. Устойчивость спор к воздействию внешних факторов. Активация спор, прорастание.

Актиномицеты. (порядок Actinomycetales, семейства Actinomycetacea, Mycobacteriaceae, Nocardiaceae, Streptomycetaceae). Мицелиальный рост. Деление на проактиномицеты и эуактиномицеты. Биохимическая активность отдельных представителей порядка. Свойства спор эуактиномицетов. Морфология спор как отличительный признак разных видов стрептомицетов.

5.4.2. Класс ^ II. РИККЕТСИИ - облигатные внутриклеточные скотобактерии в эукариотических клетках. Полиморфность. Наличие клеточной стенки. Размер генома. Особенности размножения. Скрытая фаза. Порядки Rickettsiales и Chlamydiales. Риккетсии как возбудители заболеваний. Способы передачи.


5.4.3.  Класс ^ III. МИКОПЛАЗМЫ - скотобактерии без клеточных стенок . (порядок Mycoplasmatales). Мелкие плеоморфные клетки. Фильтруемость через бактериальные фильтры. Особенности строения и состава мембраны клеток. Размер генома. Сложные пищевые потребности. Микоплазмы как возбудители хронических заболеваний. L-формы бактерий. Схожесть и отличия от микоплазм.

6. Царство vira

Различные определения вирусов. Терминология: вирион, капсид, нуклеокапсид, бляшка (инфекционный центр, негативная колония), бляшкообразующая единица (Б.О.Е.).


6.1. Вирусы бактерий - бактериофаги (фаги). Строение фаговых частиц. Адсорбция фаговых частиц на бактериальной клетке. Одиночный цикл развития фага. Эксперименты Дельбрюка и Эллиса (1939 г.), Дермана (1948 г.). Скрытый период развития фага. Проникновение фаговой нуклеиновой кислоты в клетку. Эксперимент Херши, Чейз (1952 г.). Вегетативный и инфекционный фаг.

^ ДНК-содержащие фаги. Генетические карты вирулентных фагов Т4 и Т7. Особенности структуры ДНК и внутриклеточного развития фагов Т4 и Т7.

Умеренный фаг лямбда (). Понятие о лизогении. Лизогенная конверсия. Генетическая карта и регуляция внутриклеточного развития фага лямбда. Литический путь развития. Модель репликации фаговой ДНК. Лизогенный путь развития. Модель интеграции фаговой ДНК в бактериальную хромосому. Профаг. Иммунность к суперинфицированию. Вирулентные мутанты. Основной и вторичные участки интеграции ДНК фага лямбда в хромосому E.coli. Исключение из профага. Специфическая трансдукция бактериальных генов.

Умеренный фаг P1. Общая трансдукция бактериальных генов. Псевдовирионы вирусов животных. Общая трансдукция бактериальных генов определенными мутантами вирулентного фага T4.

Умеренный фаг Mu. Генетическая карта. Особенности внутриклеточного развития фага Mu. Модель интеграции фаговой ДНК в бактериальную хромосому. Модель упаковки фаговой ДНК в капсид. Инверсия G-сегмента и изменение хозяйской специфичности фага Mu.

Фаг  Х174. Перекрытие генов. Механизм репликации и созревания ДНК.

Нитевидный  фаг М13. Генетическая карта. Особенности инфекционного процесса.

РНК-содержащие фаги. Генетическая и структурная организация одноцепочечной РНК фага MS2. Регуляция внутриклеточного развития фага MS2.

6.2. Вирусы животных. Химический состав вирусов животных. Роль клеточных культур в изучении вирусов животных. Ранние стадии инфекции: адсорбция, проникновение, "раздевание". Размножение вирусов. Действие вирусов животных на клетку и организм в целом. Классификация вирусов животных. Криптограммы.

^ ДНК-содержащие вирусы: семейства Parvoviridae, Polyomaviridae, Adenoviridae, Herpesviridae, Poxviridae. Вирусы насекомых семейства Baculoviridae, их основные свойства и использование в качестве живых инсектицидов.

^ РНК-содержащие вирусы: семейства Picornoviridae, Flaviviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Reoviridae, Retroviridae.

Молекулярная мимикрия, латенция вирусов. Вирусные инфекции и аутоиммунные заболевания.

Борьба с вирусными инфекциями. Иммунопрофилактика. Разные типы вакцин. Новейшие лекарства - антисмысловые нуклеиновые кислоты.

6.3. Вирусы растений. Основные представители и их свойства. Поведение вирусов в растениях. Способы передачи вирусов растениям.

Вироиды - новый вид патогенов. Структура и функции вироидов.


^ 7. Лечебные антимикробные соединения

Разработка химиотерапевтических препаратов П. Эрлихом. Требования, предъявляемые к химиопрепаратам. Химиотерапевтический индекс. Производные мышьяка. Открытие сульфаниламида.

Антибиотики как разновидность химиотерапевтических препаратов. Классификация антибиотиков и их характерные свойства. Бактериостатическое и бактерицидное действие антибиотиков. Механизм антимикробного действия некоторых антибиотиков: пенициллины, стрептомицин, тетрациклин, хлорамфеникол, триметоприм, рифампицин. Препараты пролонгированного действия. Побочные эффекты, оказываемые антибиотиками на организм человека и животных. Генетические факторы, обусловливающие формирование устойчивости (резистентности) микробов к антибиотикам. Методы определения чувствительности микробов к антибиотикам. Проблема преодоления лекарственной резистентности у патогенных микроорганизмов. Полусинтетические антибиотики.

Литература

Основная литература:

Стейниер З., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. В 3-х т., М.: Мир, 1979.

Краткий определитель Берги. М.: Мир, 1980.

Вирусология. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа и др. В 3-х т., М.: Мир, 1989.

Гиббс А., Харрисон Б. Основы вирусологии растений. М.: Мир, 1978.

Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Высшая школа, 1986.


Дополнительная литература:

Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987.

Лурия С., Дарнелл Дж., Балтимор Д., Кэмпбелл Э. Общая вирусология. М.: Мир, 1981.

Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. В 2-х ч. Изд-во Новосибирского университета, 1994, 1997.



^ ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
(Химические аспекты физиологических процессов)


С.Д. Мызина



Химический состав живых организмов, потребности в веществах и энергии.

Элементный состав. Свойства химических элементов, определяющие их отбор в состав живых организмов. Аутотрофы и гетеротрофы. Хемо- и фотосинтезирующие аутотрофы. Потребности в минеральных веществах, их биологическая роль и проявления недостаточности. Биогенные элементы периодической системы элементов. Роль абиогенных элементов. Железо. Гемопротеины: гемоглобин, миоглобин, хлорокруорин. Гемоцианин, гемоэритрин, гемованадин. Цитохромы. Каталаза и пероксидаза. Роль ферритина и трансферинов в усвоении и транспорте железа. Медь. Цитохромы и ферменты, содержащие медь или активируемые медью (аминооксидазы, тирозиназы, тирозинйодиназы). Церрулоплазмин. Цинк. Цинк содержащие ферменты (глутаматдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа, карбоангидраза и др.).Инсулин. Марганец, как активатор ферментов (изоцитратдегидрогеназа, аргиназа, энолаза и др.). Молибден содержащие ферменты (нитратредуктаза, ксантиноксидаза). Магний. Хлорофилл. Роль магния в структуре ДНК и РНК. Роль магния в системе сопряженного окислительного фосфорилирования. Калий, как активатор фосфофруктокиназы и пируваткиназы. Роль калия в передачи нервного возбуждения. Кальций и его роль в мышечном сокращении, в процессе свертывания крови. Са2+-кальмодулин-зависимая протеинкиназа. Натрий, роль в поддержании осмотического давления, в процессах передачи нервного возбуждения. Кобальт и витамин В12. Селен и витамин Е. Хлор, как активатор амилазы. Соляная кислота и ее роль в пищеварении. Роль йода и фтора.

Потребность живых организмов в углеводах, липидах, белках и нуклеиновых кислотах. Незаменимые жирные кислоты - компоненты фосфолипидов и предшественники простагландинов. Потребности в незаменимых аминокислотах. Факторы, определяющие незаменимость. Функции незаменимых аминокислот. Биосинтез незаменимых аминокислот.

Витамины. Основные группы витаминов. Витамины, как предшественники коферментов. Витамины, участвующие в дегидрогеназных ферментах (никотиновые коферменты, рибофлавин, аскорбиновая кислота). Витамины, участвующие в прцессах декарбоксилирования и фиксации углекислоты (тиамин, биотин, пиридоксаль). Витамины В6, участвующие в лабилизации связи -углеродного атома аминокислотного остатка с заместителями (аминогруппой, карбоксильной группой), приводящей к разрыву соответствующей связи. Витамины, обеспечивающие перенос ацильных группировок (пантотеновая кислота, липоевая кислота). Участие витаминов в переносе одноуглеродных фрагментов (фолиевая кислота, парааминобензойная, кобаламин и др.). Каратиноиды и витамины группы А, роль в фоторецепции. Стероидные витамины. Токоферолы.

^ Молекулярные механизмы гормональной регуляции.

Природные соединения с сигнальными функциями. Сигнальные соединения контактного и дистального действия: медиаторы, гормоны, феромоны, алломоны. Компоненты клеточного метаболизма, как предшественники синтеза сигнальных веществ.

Биосинтез гормонов и медиаторов. Биохимические механизмы их инактивации. Клетки мишени. Клеточные рецепторы сигнальных веществ. Изменение активности ферментов, как один из основных путей реализации физиологических эффектов гормонов и медиаторов: изменение удельной активности ферментов за счет химической модификации их; увеличение количества ферментов в клетке за счет индукции синтеза их на уровне транскрипции и трансляции.

Посредники в действии гормонов и медиаторов. Циклический 3’,5’-гуанозинмонофосфат. Биосинтез циклических гуанозинмонофосфата и аденозимонофосфата. Аденилатциклаза и гуанилатциклаза. Расщепление циклических нуклеотидмонофосфатов фосфодиэстеразами. Циклические нуклеотиды, как триггеры химической модификации ферментов путем фосфорилирования их; циклоаденозинмонофосфат- и циклогуанозинмонофосфат-зависимые протеинкиназы. Олигонуклеотидные “сигналы тревоги”. Роль Са2+ и кальмодулина в действии гормонов, их роль в активации ферментов. Роль NO радикала.

Посредники гормонов и медиаторов, образующиеся в результате активации фосфолипазы С и расщепление фосфатидилфосфата на диацилглицерид и инозитолтрифосфат. Активация протеинкиназы С под действием диацилглицерида. Мобилизация ионов кальция под действием инозитолтрифосфата. Тирозинспецифические протеинкиназы рецепторов гормонов и факторов роста.

Механизмы гормональной индукции процессов транскрипции и трансляции. Взаимодействие гормонов с хроматином клеток-мишеней на примере глюкокортикоидов. Активация транскрипции за счет транслокации сАМР-зависимых протеинкиназ из цитоплазмы в ядра клеток-мишеней.

^ БИОХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ.

Ступенчатое расщепление пищевых веществ до стандартных метаболитов (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот и др.) ферментами пищеварения.

Ферменты расщепляющие белки и олигопептиды. Протеолитические ферменты желудка. Активация протеолитических проферментов. Пепсиноген - пепсин. Прореннин - реннин (химозин). Роль соляной кислоты и механизм ее образования в желудке. Протеолитические ферменты, выделяемые поджелудочной железой и образующиеся в клетках слизистой кишечника. Трипсиноген - трипсин. Химотрипсиноген - химотрипсин. Прокарбоксипептидазы А и В - карбоксипептидазы А и В. Аминопептидазы. Дипептидазы. Внутриклеточный протеолиз: катепсины А, В и С. Специфичность экзо- и эндопептидаз.

Ферменты, расщепляющие поли- и олигосахара: гликозидазы, фруктозидазы и галактозидазы. Хитиназа. Липолитические ферменты. Липаза, фосфолипаза А, В и С. Воск-липаза. Механизм эмульгирования жиров. Тауро- и гликохолевые кислоты. Гормоны и медиаторы, регулирующие секреторную деятельность пищеварительных желез.

^ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СОКРАТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И ДВИЖЕНИЯ.

Строение мышечного волокна. Миофибриллы: I-диски, А-диски, Z-мембрана, Н-область. Сократительные белки, свойства и функции. Миозин. Легкий и тяжелый меромиозин. Самосборка толстых протофибрилл. Актин: G- и F-формы. Образование протофибрилл. Тропомиозин. Тропонин. АТР-азная активность миозина. Роль ионов кальция в сокращении мышечного волокна. Кальмодулин. Саркоплазматический ретикулум. Система поперечных трубочек. Модели сокращения мышечного волокна. Сокращение в немышечных системах.

Энергетика мышечного сокращения. АТР и креатинфосфат. Аэробный и анаэробный гликолиз. Гликоген мышц. Цикл Кори. Гормональная регуляция энергетики мышц.

Биохимия дыхания. Кислород, как конечный акцептор в цепи переноса электронов. Механизмы транспорта и депонирования кислорода. Гемоглобин, миоглобин, гемоцианин, хлорокруонин, гемоэритрин. Строение гемоглобина. Синтез протопорфирина IX и образование гема. Превуращение гема в билирубин и выведение его из организма. Строение глобина. Перенос кислорода и углекислого газа гемоглобином. Паталогия гемоглобинов. Механизм свертывания крови.

^ V. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ.

Иммунологическая защита. В- и Т-лимфоциты. Строение антител. Легкие и тяжелые цепи иммуноглобулинов, их вариабельные и константные участки. Типы иммуноглобулинов. Молекулярные механизмы, обеспечивающие многообразие антител.

Механизмы противовирусной защиты. Интерфероны. Индукторы синтеза интерферонов. Индукция интерфероном полимераз, протеинкиназ и эндонуклеаз.

Механизмы детоксикации и выведения чужеродных соединений. Цитохром Р-450. Микросомальное гидроксилирование чужеродных соединений. Реакции конъюгации чужеродных соединений с глюкуроновой кислотой, глицином, сульфатом и др. Выведение конъюгатов чужеродных соединений из организма.
Литература

А.Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл, «Иммунология», М., «МИР», 2000.

А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит и др. “Основы биохимии”, М.,”МИР” 1981, т.1-3.

А.Ленинджер, “Основы биохимии”, М.,”МИР”, 1985,т.1-3.

Б.Альбертс, Д.Брей, Дж.Льюис, М.Рэфф, К.Робертс, Дж.Уотсон, “Молекулярная биология клетки”, М. “МИР”, 1994, т.1-5

Р. Марри, Д. Греннер, П. Мейес, В. Родуэл, “Биохимия человека”, М., “МИР”, 1993, т.1-2.

Т.Т. Березов, Б.Ф. Коковкин, «Биологическая химия», М., «Медицина», 1990.

П.Стерки, «Основы физиологии», М., «Медицина», 1984.

БИОМЕТРИЯ


Л.А. Васильева


Генеральные и выборочные совокупности.

Оценка параметров выборочных совокупностей количественных признаков (нормальное распределение)

Оценка параметров совокупностей с альтернативным характером изменчивости (биномиальное распределение)

Сравнение достоверности различий двух выборочных совокупностей. Оценка параметров генеральной совокупности по параметрам выборочной совокупности.

Оценка коэффициентов корреляции и регрессии. Построение линии регрессии.

Сравнение ожидаемых (теоретических) распределений с фактическими (экспериментальными). Метод хи-квадрат. Метод Смирнова-Колмогорова. Метод Вилкенсена. Метод Манна-Уитни.

Однофакторный дисперсионный анализ. Случайные и фиксированные модели для количественных и качественных признаков.

Двухфакторные модели дисперсионного комплекса для количественных и качественных признаков. Иерархическая модель дисперсионного комплекса. Критерий Фишера.



Литература



Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: Высшая школа.1973.

Глотов Н.В.и др. Биометрия.Ленинград :ЛГУ.1982.

3. Плохинский Н.А. Биометрия. Новосибирск:Из-во СОАНСССР.1961

4.Урбах В.Ю. Биометрические методы. М:Наука.1964.

5. Васильева Л.А. Биометрия (избранные главы) Новосибирск: ИЦиГ СО РАН.1999.

6. Васильева Л.А. Биологическая статистика (избранные главы) Новосибирск: ИЦиГ СО РАН.2000.

^ ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ


П.М. Бородин, И.К. Захаров


Введение.

Свидетельства эволюции: палеонтологические, биогеографические, сравнительно-анатомические, эмбриологические, генетические. Эволюционная теория как основа современной биологии

Исторический обзор. До Дарвина: Эразм Дарвин, Ж. Кювье, Ж.Б.Ламарк. Чарльз Дарвин. Жизнь и труды. «Происхождение видов» - структура и логика книги. После Дарвина: неодарвинизм; антидарвиновские теории – неоламаркизм, ортогенез, мутационизм, номогенез. Возникновение и развитие синтетической теории эволюции.

Изменчивость.

Организация генома. Уникальные и повторенные последовательности. Структура и функция уникальных генов. Роль регуляторных элементов. Мобильные генетические элементы.

Наследственная и ненаследственная изменчивость: норма реакции, пенетрантность и экспрессивность. Генетика количественных признаков. Коэффициент наследуемости. Методы оценки коэффициента наследуемости.

Наследственная изменчивость случайна и не направлена. Типы мутаций и их частоты и особенности проявления. Закон гомологических рядов.

Рекомбинация и половой процесс. Эволюционный смысл рекомбинации. Кратковременные и долговременные преимущества рекомбинации. Репарационная гипотеза. Храповик Меллера. Конкуренция сибсов. Гипотеза Красной Королевы.

Гены в популяциях

Частоты генотипов и генов, равновесные популяции и уравнение Харди. Закон Пирсона.

Факторы эволюции – факторы, нарушающие равновесие Харди: отбор, мутации, миграции, ассортативное скрещивание, инбридинг, мейотический драйв.

Дрейф генов. Теория нейтральной эволюции. Теория молекулярных часов.

Типы полиморфизма: нейтральный, переходный, сбалансированный. Генетический груз – сегрегационный и субституционный.

Борьба за существование и естественный отбор

Борьба за существование. Геометрическая прогрессия размножения. Избирательная и неизбирательная элиминация. Понятие приспособленности. Конкуренция и кооперация. Внутри- и межвидовая борьба. Гипотеза Красной Королевы. Взаимоотношения паразит-хозяин, хищник-жертва. Коэволюция и коадаптация.

Движущий отбор: фундаментальная теорема естественного отбора. Коэффициент отбора и ответ на отбор. Кумулятивное и постепенное действие отбора. Natura non facit saltum. Проблема селекционного плато. Примеры движущего отбора в природе и при доместикации. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате движущего отбора. Начальные и переходные стадии формирования адаптаций. Относительность и несовершенство адаптаций. Генетические и средовые ограничения эффективности адаптаций.

Стабилизирующий отбор: норма реакции и адаптивная норма, накопление генетической изменчивости, мобилизационный резерв наследственной изменчивости. Адаптивный ландшафт. Возникновение и совершенствование адаптаций в результате стабилизирующего отбора. Супергены. Коадаптивные генные комплексы. Автономизация онтогенеза. Дестабилизирующий отбор при доместикации и в природе. Изменение регуляторных генетических и онтогенетических систем при дестабилизируещем отборе.

Дизруптивный отбор: условия, при которых он действует, его возможные результаты. Возможность видообразования на основе дизруптивного отбора.

Частотно- и плотностно-зависимый отбор: эволюционно стабильные стратегии. Возникновение и поддержание полиморфизма за счет этих форм отбора.

Половой отбор: понятие приспособленности в контексте полового отбора. Возникновение и роль полового диморфизма в эволюции. Стратегии самцов и самок. Механизмы полового отбора. Гипотеза гандикапа. Гипотеза привлекательных сыновей. Гипотеза врожденных сенсорных предпочтений.

Отбор родственников: расширенная приспособленность. Гипотеза эгоистичного гена. Возникновение и поддержание альтруизма. Родственный альтруизм. Реципрокный альтруизм. Дилемма узника и возникновение кооперации.

Видообразование

Концепции и определения вида. Критерии вида. Популяционная структура видов. Вид как генетическое единство. Изолирующие механизмы, механизмы их формирования. Проблема гибридных зон.

Аллопатрическое видообразование. Географические и экологические границы распространения видов. Разнообразие экологических условий в пределах видовых ареалов. Клинальная изменчивость. Кольцевые ареалы. Центральные и маргинальные популяции. Перипатрическое видообразование. Роль отбора, миграций и других факторов эволюции в видообразовании.

Симпатрическое видообразование. Причины симпатрии близко родственных видов. Скопления видов в озерах (Байкал, Виктория, Малави). Вторичная и первичная симпатрия. Экологическая дифференциация и поток генов. Роль хромосомных перестроек в видообразовании. Роль дизруптивного отбора. Парапатрическое видообразование.

Систематика и филогения. Фенетическая, кладистическая и эволюционная классификация. Гомологичные и аналогичные признаки. Дивергенция, конвергенция и параллелизм. Молекулярные деревья. Реконструкция филогении по молекулярным и морфологическим данным.

Происхождение и эволюция человека: палеонтологические данные, молекулярная филогения. Механизмы антропогенеза. Последовательность расселения популяций людей из Африки. Роль доместикации в возникновении и развитии цивилизаций. Генетическая гетерогенность и видовое единство современного человечества. Дарвиновская медицина. Несостоятельность расизма и евгеники. Социобиология и эволюционная психология. Биологическая и культурная эволюция.


^ ТЕМЫ КУРСОВЫХ РАБОТ - РЕФЕРАТЫ В ФОРМЕ ДОКЛАДА

Занятие 1.

Геологическое и биологическое время. Геохронология и основные этапы эволюции жизни на Земле.


Занятие 2.

Теории эволюции. Основные постулаты синтетической теории эволюции.


Занятие 3.

Прокариоты. Возникновение первых эукариотических клеток. Хромосомы эукариот. Половое размножение и его значение в эволюции. Эволюционное значение возникновения многоклеточности. Теория симбиогенеза. Роль симбиоза в эволюции клетки. Роль симбиоза в адаптации многоклеточных организмов.


Занятие 4.

Митохондриальная ДНК. Происхождение митохондриальной ДНК. Использование митохондриальной ДНК в эволюционных исследованиях. Эволюция РНК. Процессинг РНК.


Занятие 5.

Мутации и рекомбинационный процесс. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Ошибки репликации. Механизмы репарации. Рекомбинация как источник изменчивости. Рекомбинация у про- и эукариот.


Занятие 6.

Эволюция генома. Эволюция генома путем амплификации и дупликаций. Дупликации и транспозиции - механизм возникновения новых генов. Генотип, геном, генофонд - информационная емкость и эволюционная гибкость.


Занятие 7.

Консервативные структуры и функции в эволюции. Генетический код. Механизмы стабилизации белковых структур в эволюции. Митоз, мейоз, генетическая регуляция клеточного цикла.


Занятие 8.

Морфологическая эволюция и эволюция на молекулярном уровне. Гены, белки и "молекулярные часы". Эволюция макромолекул. Структурные и регуляторные гены в эволюции. Проблема нейтральных мутаций. Теория нейтральной эволюции.


Занятие 9.

Эволюционная роль мобильных генетических элементов (МГЭ). МГЭ как источник повышения скорости спонтанного мутационного процесса и локус-специфической мутабильности. Отбор и инсерционный мутагенез. Горизонтальный перенос генов. Макроэволюция на основе микроэволюционных изменений множества генов. Возможна ли макроэволюция на основе малого числа регуляторных генов?


Занятие 10.

Регуляция генной активности. Эпигенетическая наследственность. Эпигенетический контроль экспрессии генов. Мутационные изменения в процессе развития: пространственная организация во времени и в эволюции онтогенеза. Мутации, затрагивающие органогенез. Гены, вступающие в действие на поздних стадиях развития и в процессе роста. Особенность экспрессии генов с материнским эффектом.


Занятие 11.

Генетическая регуляция развития. Онтогенез как основа филогенеза. Мутации и изменения онтогенеза. Механизмы геномного импринтинга и его роль в эволюции. Эволюция типов развития яйцеклетки. Эволюция типов эмбрионального развития. Предетерминация у беспозвоночных. Отличия в онтогенезе беспозвоночных и позвоночных.


Занятие 12.

Гомеозис в онтогенезе и филогенезе. Гомеозисные гены как пример эволюции генетического материала. Гомеобоксы. Эволюция и структурная организация яиц и зародышей. Зародыши и предки. Проблемы морфологии. Онтогенез. Филогенез и рекапитуляция.


Занятие 13.

Видообразование. Типы и механизмы видообразования. Причины видообразования. Новые экологические ниши. Продуктивность биоценозов как лимитирующий фактор. Механизмы видообразования. Характер и темпы видообразования в истории развития Земли. Виды и геохронология.


Занятие 14.

Основные этапы и пути эволюции растений. Основные этапы и пути эволюции животных. Биологический прогресс и регресс видов. Динамика видового состава в эволюции.


Занятие 15.

Относительность приспособлений. Биологические факторы адаптации. Сообщества. Взаимодействие разных видов. Коэволюция и адаптация. Коэволюция и естественный отбор. Коэволюция в экосистемах.


Занятие 16.

Антропогенез. Биологические и социальные факторы, определяющие эволюцию человека.

Литература
Основная литература:

Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. М.: Мир. 1984.

Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора (Книга для учителей). М.: Просвещение. 1987.

Кайданов Л.