ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру
по специальности 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии)
Направление подготовки: 06.06.01 – биологические науки
Вводная часть
Биотехнология, предмет и метод исследования. Связь с другими науками. Теоретическое и практическое значение. Роль биотехнологии в научно-техническом прогрессе.
1. Общая биология.
Молекулярные основы организации хромосомы. Функции ДНК, гистонов в клеточном метаболизме. Сцепление и кроссинговер.
Законы Менделя и их интерпретация с точки зрения хромосомной теории наследственности. Наследственность и изменчивость. Формы изменчивости.
Селекция, генетические основы селекции. Понятие о генотипе и фенотипе. Наследственность, изменчивость. Понятие о генетике популяций и популяционной изменчивости. Методы селекции.
2. Молекулярная биология и генетика клеток.
Понятие гена в “классической” и молекулярной генетике, его эволюция. Молекулярные основы наследственности.
Природа генетического материала. Особенности строения генетического материала про - и эукариот.
Транскрипция ДНК, ее компоненты. РНК-полимераза и промотор.
Трансляция, ее этапы, функция рибосом. Структура рибосом и биосинтез белка.
Генетический код и его свойства. Репликация ДНК и ее генетический контроль.
Рекомбинация, ее типы и модели. Механизмы репарации ДНК. Взаимосвязь процессов репликации, рекомбинации и репарации.
Мутационный процесс. Роль биохимических мутантов в формировании теории «один ген – один фермент». Классификация мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Классификация мутагенов.
Внехромосомные генетические элементы. Плазмиды, их строение и классификация.
Половой фактор F, его строение и жизненный цикл. Роль фактора F в мобилизации хромосомного переноса. Образование доноров типа Hfr и F. Механизм коньюгации.
3. Исследование структуры и функции гена.
Элементы генетического анализа. Цис-транс- комплементационный тест. Генетическое картирование. Физический анализ структуры гена. Рестрикционный анализ. Методы секвенирования.
Регуляция экспрессии генов. Концепции оперона и регулона. Контроль на уровне инициации транскрипции. Промотор, оператор и регуляторные белки. Позитивный и негативный контроль экспрессии генов.
4. Основы генной инженерии.
Механизм генных мутаций, генетический контроль. Ферменты рестрикции и модификации. Выделение и клонирование генов. Векторы для молекулярного клонирования. Принципы конструирования рекомбинантных ДНК и их введения в реципиентные клетки.
5. Биоорганическая химия и биохимия..
Белки. Аминокислоты, как мономерные структурные единицы белков и пептидов. Стереохимия.
Уровни структуры белков:
Первичная структура: методы определения последовательности аминокислот, секвенаторы. Вторичная структура белков: альфа - и бета - структуры. Третичная и четвертичная (субъединичная) структуры белков. Роль водородных, ионных, дисульфидных связей, гидрофобных взаимодействий. Денатурация (обратимая, необратимая) белков.
Нуклеиновые кислоты. ДНК и РНК. Структурные компоненты. Типы связей. Пространственная структура полимерных цепей. Двойная спираль ДНК. Комплементарность оснований. Методы определения нуклеотидной последовательности в нуклеиновых кислотах.
Ферменты, и их биохимическая роль. Классификация и номенклатура. Активные центры ферментов. Субстратная специфичность. Факторы, обеспечивающие ферментативный катализ. Роль металлов в функционировании ферментов. Ингибиторы: обратимые (конкурентные, неконкурентные), необратимые. Обратимая и необратимая денатурация ферментов.
Стационарная кинетика ферментативных реакций, уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние ингибиторов и активаторов на скорость ферментативных реакций. Температурная и рН - зависимость активности ферментов, инактивация ферментов.
Липиды. Классификация липидов. Нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды. Структурные компоненты липидов. Жирные кислоты. Липопротеиды. Понятие о строении биологических мембран. Липосомы.
Низкомолекулярные биорегуляторы - коферменты и витамины: НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, тиаминпирофосфат, липоевая кислота, АТФ, биотин, аскорбиновая кислота, фолиевая кислота, пантотенат кальция, кобаламины.
Фотосинтез. Основные типы процессов, доноры электронов. Бесхлорофильный фотосинтез. Фоторецептор.
Регуляция активности ферментов путем обратимой ковалентной модификации.
6. Области применения современной биотехнологии. Феноменологическое описание технологий.
Конструирование генно - инженерно- модифицированных (трансгенных) растений. Технологии генной инженерии растений. Создание растений, устойчивых к болезням и вредителям. Повышение продуктивности растений. Создание растений с улучшенными питательными свойствами.
Качество, безопасность и сертификация генмодифицированного сырья и пищевых продуктов на их основе.
Применение генной инженерии в животноводстве (трансгенные животные как «биореакторы» биологически активных веществ).
7. Методы биотехнологии.
Основные биообъекты биотехнологии:
промышленные микроорганизмы, клетки и ткани растений, животных и человека, биокатализаторы, в том числе реконструированные продуценты биологически активных веществ (селекция, метод рекомбинантных ДНК, гибридомная технология).
Литература
1. Б. Глик, Дж. Пастернак. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М., Мир, 2002., -589 с
2. . Наглядная биотехнология и генетическая инженерия. -М.,БИНОМ, 2014, 327 с.
3. Б. Льюин. Гены. М., БИНОМ, 2011,- 896 с.
4. М. Сингер., П. Берг. Гены и геномы - в 2-х томах. М., Мир, 1998.,- 771 с
5. , , . Биотехнология: теория и практика. М., ОНИКС, 2009.
6. . Биотехнология высших растений. СПб., Изд-во СпбГУ,- 2003.
7. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебник / , , Е. З.,
Кочиева и др.; Под ред. . –3-е изд., перераб. и доп. – М.:Высшая школа, 2008.- 710 с.
8. ндрианов А. «Плазмиды агробактерий и генетическая инженерия растений» Москва : Наука, 1985 .- 278 с.
Дополнительная литература
1. В. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Роберте, Дж. Уотсон. Молекулярная биология клетки. т. 1-3. М., Мир, 1994.
2. Д. Нельсон, М. Кокс. Основы биохимии Ленинджера. Т.1-3. М., БИНОМ ТД, 2014.- 1744 с.
3. Дрейпер Дж. «Генная инженерия растений» Под ред. Дж. Дрейпера, Р. Скотта, Ф. Армитиджа, Р. Уолдена - М.: Мир, 1991. — 408
4. «Генетическая инженерия растений» Наука 1988,- 64 с.
Интернет-портал по биотехнологии: http://bio-x. ru/
