Программа письменного вступительного испытания
Биология
I. Пояснительная записка
Программа письменного вступительного экзамена составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта по направлению «060401.68 - Биология», предъявляемыми к уровню подготовки необходимой для освоения специализированной подготовки магистра, а также с требованиями, предъявляемыми к профессиональной подготовленности выпускника по направлению бакалавра 060401 «Биология».
Магистерская программа « Биология » охватывает современные и актуальные проблемы общей биологии, включающей общую экологию, эволюционное учение, нейробиологию, генетику и цитологию, биохимию с основами молекулярной биологии и биотехнологию. Выпускник магистратуры по биологии сможет осуществлять научно-исследовательскую и научно-производственную деятельность по изучению и охране живой природы и использованию биологических систем в хозяйственных и медицинских целях. Магистр биологии будет подготовлен к самостоятельной деятельности, требующей широкого образования в области биологии и углубленной профессиональной специализации, владения навыками научно-исследовательской и научно-педагогической работы; будет обладать фундаментальной научной базой, владеть методологией научного творчества, экспериментальными методами и подходами современной биологии и экологии, информационными технологиями, широко эрудирован.
Магистр биологии сможет разрабатывать нормативные документы в своей области деятельности, самостоятельно планировать и выполнять экспедиционные работы и лабораторные исследования; анализировать получаемую полевую и лабораторную информацию и систематизировать результаты выполненных работ, использовать современную вычислительную технику; составлять научно-технические отчеты. Магистр биологии будет подготовлен к самостоятельному проведению экспериментальных исследований, формулировки их задач, разработке и осуществлению новых методических подходов, участию в обсуждении, оценке и публикации результатов, в патентной работе, составлении патентных заявок, в работе семинаров и конференций. Магистр биологии сможет вести самостоятельную научно-производственную деятельность в области генетики, эволюции, нейробиологии, биохимии и молекулярной биологии, биотехнологии, охраны природы и научной медицины.
Магистр биологии будет подготовлен к педагогической деятельности в средней и высшей школе, а также к производственной деятельности.
Магистр биологии будет иметь возможность продолжить обучение в аспирантуре по различным научным направлениям естественного цикла дисциплин: 03.02.08 – Экология; 03.03.06.– Нейробиология; 03.01.03 – Молекулярная биология; 03.01.04 – Биохимия; 03.02.01 – Ботаника; 03.02.03 – Микробиология; 03.02.04 – Зоология; 03.02.05 – Энтомология; 03.02.06 – Ихтиология; 03.01.15 – Физиология и биохимия растений; 03.03.01 – Физиология; 03.02.07 – Генетика; 03.01.06 – Биотехнология; 03.03.04 Клеточная биология, цитология, гистология; 03.01.07 – Молекулярная генетика; 03.03.05; – Биология развития, эмбриология.
Устный экзамен проводится для лиц, поступающих по направлению подготовки магистра.
Устный экзамен включает ключевые и практически значимые вопросы по дисциплинам общепрофессиональной и специальной подготовки, предусмотренным государственным общеобразовательным стандартом бакалавра по направлению «06.03.01- Биология».
Цель письменного вступительного испытания – определить уровень подготовки и возможность поступающего освоить выбранную магистерскую программу.
Задачи письменного вступительного испытания:
- проверить уровень знаний претендента;
- определить склонности к научно-исследовательской деятельности;
- определить область научных интересов.
Поступающий в магистратуру должен:
знать:
основные законы в области общей биологии: основные законы общей экологии, эволюционного учения, генетики, цитологии, биохимии с основами молекулярной биологии, и биотехнологии
уметь:
формулировать и решать научные и прикладные задачи, требующие профессиональных знаний.
владеть:
системными представлениями об организации и функционировании жизни.
П Содержание программы
Общая экология
Структура и задачи современной экологии. Основные адаптивные стратегии организмов при приспособлении к неблагоприятным условиям среды. Активное сопротивление, подчинение среде, избегание неблагоприятных условий. Преимущества и недостатки каждой адаптивной стратегии. Факторы среды. Классификация экологических факторов. Общие закономерности действия факторов среды на организмы. Закон оптимума. Оптимум и пессимум. Критические точки, экологическая валентность. Толерантность. Эврибионтные и стенобионтные виды. Закон ограничивающего фактора. Закон взаимодействия факторов.
Биотические факторы среды. Разнообразие форм взаимодействий организмов. Классификация биотических связей. Конкуренция, мутуализм, симбиоз, комменсализм, аменсализм, хищничество, паразитизм, нейтрализм. Типы пищевых взаимодействий. Хищничество, паразитизм, собирательство, пастьба, фильтрация. Экологические различия и общие черты. Отношения “хищник-жертва” на организменном, популяционном и видовом уровнях. Защитные адаптации жертв и пути их эволюции под влиянием хищников.
Понятие конкуренции. Виды конкуренции. Принцип конкурентного исключения. Опыты Г.Ф.Гаузе и Т.Парка. Условия сосуществования конкурирующих видов. Аменсализм. Роль конкуренции в природе. Эволюционная роль конкуренции.
Мутуализм. Типы мутуалистических отношений. Примеры мутуализма. Симбиоз и его проявления. Роль мутуализма в природе.
Понятие популяции в экологии. Популяция как система. Основные характеристики популяций: численность плотность, рождаемость и смертность, пpиpост, темпы роста, миграция. Популяционная структура вида.
Половая структура популяции. Генетическая и экологическая обусловленность полового состава популяции. Возрастная стpуктуpа популяций и пpогнозиpование численности. Возраст и возрастные состояния. Возрастные состояния у растений и животных. Возрастной спектр популяций. Возрастная пирамида.
Пространственно-этологическая структура популяции. Особенности пространственно-этологической структуры популяций у разных видов.
Биотический потенциал видов. Рождаемость, смертность и миграция в популяциях. Зависимость плодовитости от смертности и заботы о потомстве. K и r - стратегии.
Кривые роста численности популяции. Их экологическая интерпретация. Логистическая и экспоненциальная кривые роста.
Общие закономерности изменения численности популяции во времени. Модифицирующие и регулирующие факторы. Гомеостаз популяции. Динамика численности популяции. Типы динамики численности популяций. Циклические колебания численности. Причины циклических колебаний.
Концепция экологической ниши. Взгляды Хатчинсона и Одума. Ниша как гиперобъем. Мерность ниши. Потенциальная и реализованная ниша. Понятие биоценоза. Биоценоз как надорганизменная система. Биоценоз и сообщество. Общая характеристика биоценоза. Видовая структура биоценоза. Значимость видов в биоценозе. Доминанты и эдификаторы. Список видов и видовое разнообразие. Индексы разнообразия. Смены и сукцессии. Классификация сукцессий. Их механизмы. Понятие сукцессионной серии. Примеры сукцессий. Длительность сукцессий. Концепция климакса. Моноклимакс, поликлимакс. Механизмы сукцессионных смен и относительной стабильности климакса. Первичные и вторичные сукцессии. Понятия экосистемы и биогеоценоза. Функциональные структурные группы организмов в экосистемах. Трофические сети, цепи, уровни. Цепи потребления и разложения. Поток энергии. Энергетический баланс консументов. Правило 10%. Биологическая продуктивность. Первичная и вторичная продуктивность. Пирамиды продуктивности, биомассы, численности. Понятие о биосфере. Распределение жизни в биосфере.
Биоразнообразие
Систематика — наука о биоразнообразии. Цель и задачи. Таксон и таксономические ранги. Принцип построения иерархической системы. Искусственные, естественные и эволюционные системы. Бинарная номенклатура, предложенная К. Линнеем.
Вирусы и вироиды как неклеточная форма жизни, особенности их строения, жизнедеятельности и размножения.
Сравнительная структурно-функциональная характеристика прокариотов (бактерии, археи) и эукариотов. Теория симбиогенеза пластид и митохондрий.
Общая характеристика бактерий. Распространение, биоразнообразие. Роль бактерий в биосфере и их практическое значение.
Основные отделы грибов, принципы классификации, происхождение, филогенетические связи. Особенности строения и размножение грибов. Паразитизм, сапрофитность грибов, симбиоз с другими организмами.
Дуалистическая природа лишайников. Строение, размножение. Экологические группировки и распространение лишайников.
Отличия растительной клетки от животной в связи со способом питания и образом жизни. Особенности организации и образа жизни.
Общая характеристика водорослей. Основные отделы и признаки их характеризующие. Экологические группировки и распространение водорослей..
Возникновение вегетативных органов и дифференциация тканей растений в процессе приспособления к жизни на суше. Циклы воспроизведения. Основные систематические группы высших споровых растений, строение и размножение. Семя, его формирование, строение и биологическое значение. Общая характеристика голосеменных растений Цветок и плод, строение и биологическое значение. Общая характеристика покрытосемнных растений.
Общая характеристика простейших.
Общий обзор системы и филогении беспозвоночных животных. Связь беспозвоночных животных с хордовыми.
Основные черты типа хордовых. Деление на подтипы и классы. Позвоночные, общая характеристика. Хрящевые и костные рыбы, строение, биология, филогения и систематики. Древние и современные земноводные. Амниоты, внезародышевые оболочки и их значение. Многообразие ископаемых и современных пресмыкающихся. Птицы, особенности организации и биологии. Происхождение и систематика. Млекопитающие, особенности строения. Внезародышевые оболочки и устройство плаценты. Происхождение и филогения. Современные группы млекопитающих. Ткани и системы органов животных.
Человек — его положение в системе живых организмов. Сходство и отличие организма человека и животных. Биологическая и социальная сущность человека. Личность человека как совокупность психофизиологических и социальных факторов.
Физиология
Принципы организации, способы и формы управления функциями в живых системах. Обеспечение надежности и целостности многоклеточного организма. Основные принципы функциональной организации целостности многоклеточного организма: иммунологическая реактивность, гомеостаз, надежность, регуляция и координация функций, саморегуляция, адаптация. Интравазарные и экстравазарные жидкие среды организма, их функции и свойства. Кровь, ее свойства и функции. Неспецифическая резистентность и иммунитет.
Современные представления об иммунитете. Механизмы и уровни поддержания иммунитета. Гомеостаз, его значение и механизмы. Температурный гомеостаз, механизмы его регуляции и саморегуляции. Механизмы саморегуляции газового гомеостаза внутренней среды организма. Регуляция вегетативных функций и вегетативный статус. Свойства миокарда и нервно-гуморальной регуляции и саморегуляции сердечно-сосудистой системы.
Нервная регуляция и взаимная координация функций. Процессы возбуждения и раздражения, их значение в деятельности живых образований. Биоэлектрические явления в состоянии покоя и деятельности возбудимых структур, их роль в процессах передачи информации и регуляции функций в организме. Рефлекс как основной акт нервной деятельности. Положительные и отрицательные обратные связи, их роль в процессах саморегуляции и координации рефлекторных процессов. Условные связи и их роль в приспособительной эволюции животного мира и в формировании адаптивного поведения животных и человека. Роль коры больших полушарий в интеграции регуляторных процессов в организме. Торможение в коре больших полушарий, его роль в упорядоченности поведения. Память, ее виды, механизмы и значение. Физиологические механизмы речи, развитие речи у детей. Анализ и синтез речевых сигналов как основа процесса мышления.
Гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Факторы гуморальной регуляции. Особенности нервных и гуморальных влияний и их взаимосвязь. Адаптация организма. Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система и механизмы адаптации и стресса. Понятие о стрессе. Роль нервных и гуморальных факторов в механизмах адаптации и стресса.
Биохимия и молекулярная биология
Теоретические аспекты и актуальные проблемы биохимии и молекулярной биологии. Структурно-функциональная организация клетки и субклеточных систем; механизмы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот; молекулярная биология клетки; биотехнология и генетическая инженерия; молекулярные механизмы регуляции и адаптации функций клетки и организма. Сравнительная и эволюционная биохимия. Медицинская и динамическая биохимия, экологическая биохимия, иммунология, вирусология. Методы функциональной и клинической биохимии, молекулярной биологии, биотехнологии, генной инженерии.
Белки и их функции, структурная организация белков и биологическая роль. Химическая природа ферментов. Особенности ферментативного катализа. Структурная организация ферментов. Классификация. Локализация ферментов в клетке и регуляция их активности.
Биологическая роль нуклеиновых кислот. Клеточные, вирусные (фаговые) ДНК и РНК. Химический состав и строение нуклеиновых кислот. Структура и свойства транспортных, рибосомальных, и матричных РНК у эукариот и прокариот.
Углеводы, их биологическая роль, классификация и номенклатура. Резервные полисахариды - крахмал, гликоген, инулин и др. - структура свойства и биологическая роль. Структурные полисахариды - целлюлоза, хитин, полисахариды водорослей и грибов.
Общая характеристика и классификация липидов, их биологическая роль.
Роль обмена веществ в обеспечении пластических и энергетических потребностей организмов растений и животных. Способы обеспечения организмов энергией – брожение, дыхание, фотосинтез, хемосинтез. Общие принципы и различия в регуляции жизнедеятельности организмов растений и животных.
Общие представления об обмене углеводов, липидов. Энергетические эффекты обменных процессов. Обмен белков. Обмен нуклеиновых кислот. Регуляция биохимических процессов. Катаболические, анаболические и амфиболические пути. Регуляция метаболизма путем изменения количества ферментов. Регуляция метаболизма путем изменения активности ферментов. Согласованность клеточного метаболизма с физиологическими потребностями организма.
Воспроизводство и реализация генетической информации. Биосинтез ДНК у про- и эукариот. Механизм ДНК-полимеразной реакции и этапы биосинтеза ДНК. Точность процесса репликации, репарация ДНК. Биосинтез РНК. Этапы транскрипции - инициация, элонгация и терминация. Особенности транскрипции у эукариот. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции. Процессинг первичных транскриптов в про- и эукариотических клетках. Генетический код, основные характеристики. Трансляция, ее этапы, белоксинтезирующий аппарат клетки. Точность процесса трансляции. Энергетические затраты на синтез белка. Ингибиторы трансляции. Посттрансляционное сворачивание белковой молекулы.
Теоретические концепции и актуальные направления науки о защитных системах организмов. Иммунитет растений, животных и человека. Строение, свойства и взаимодействие антигенов и антител. Иммунохимия. Иммуногенетика. Цитологические механизмы иммунного ответа. Сравнительная иммунология. Основные методы иммунологии и их использование для решения фундаментальных проблем биологии, выделения и идентификации индивидуальных белков.
Генетика
Хромосомная теория наследственности. Пол и сцепленное с полом наследование.. Сцепление генов. Цис-, транс-положение сцепленных генов. Множественный кроссинговер. Тетрадный анализ. Митотический кроссинговер.
Развитие представлений о гене. Структура и функции гена. Структура транскрипта: структурная и регуляторная части гена. Тонкая структура гена. Критерии аллелизма.
Структура и организация генома. Структура генома эукариот. Мобильные элементы эукариот. Структура и организация генома прокариот. Оперонный принцип организации генов прокариот. Мобильные элементы прокариот. Функциональное значение мобильных элементов.
Способы обмена генетической информацией между бактериальными клетками: трансформация, трансдукция, коньюгация. Возможности генетического анализа при коньюгации, трансформации и трансдукции.
Генетика человека. Методы изучения генетики человека и их специфика. Хромосомы человека в норме и патологии. Митохондриальная ДНК человека. Программа «Геном человека».
Популяционная генетика. Генофонд, частоты генотипов и частоты аллелей. Закон Харди-Вайнберга. Анализ структуры панмиктической популяции. Генетическая гетерогенность популяций. Инбридинг. Анализ генотипической структуры популяции при инбридинге.
Нехромосомная наследственность. Предетерминация цитоплазмы. Пластидная наследственность. Митохондриальная наследственность. Цитоплазматическая мужская стерильность у растений. Ядерные гены – восстановители фертильности.
Изменчивость генетического материала. Типы изменчивости: наследственная и ненаследственная (модификационная). Наследование количественных признаков. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Мутационная изменчивость. Генные мутации. Хромосомные перестройки: внутрихромосомные и межхромосомные. Изменчивость кариотипа: полиплоидия и анеуплоидия. Автополиплоиды, аллополиплоиды.
Теория эволюции
Современная теория эволюции. Факторы микроэволюции.
Вид и его критерии. История развития понятия. Типологическая концепция вида. Номиналистическая концепция. Понимание вида Ч. Дарвином. Учение об элементарных видах (жорданоны и т. п.). Накопление материалов об экологической и генетической структуре вида. Современная биологическая концепция политипического вида.
Популяционная структура вида. Популяция - как элементарная эволюционная единица. Элементарные факторы эволюции. Давление мутационного процесса. Комбинативная изменчивость, ее источники и роль в эволюции. Взаимосвязь генотипа и фенотипа. Поток генов. Популяционные волны (волны жизни) и дрейф генов. Роль миграции в поддержании устойчивости и целостности видов. Значение для эволюции.
Изоляция как элементарный фактор эволюции. Формы первичной (географическая, экологическая) и вторичной (репродуктивной) изоляции. Механизмы предкопуляционной и посткопуляционной изоляции. Примеры. Значение для эволюции.
Понятие естественного отбора. Его формы. Движущий и дизруптивный отбор. Стабилизирующий отбор. Его роль в природе. Представление о групповом и половом отборе
Видообразование. Значение изолирующих механизмов для внутривидовой дифференциации и обособления новых видов. Постепенное видообразование как завершение микроэволюционного процесса.
Аллопатрическое (географическое) видообразование. Возможность симпатрического образования новых видов на основе микроэволюционного процесса. «Внезапное» видообразование. Роль гибридизации и полиплоидии в формировании новых видов. Представление о сетчатой эволюции. Темпы видообразования.
Понятие биологического прогресса, его критерии по А.Н. Северцову. Биологический регресс. Примеры таксонов в состоянии биологического прогресса и регресса.
Пути достижения биологического прогресса по А.Н. Северцову: ароморфоз, идиоадаптация и общая дегенерация. Критерии ароморфоза. Примеры. Понятие ключевого ароморфоза на примере возникновении эукариотной клетки и пресмыкающихся. Направления эволюции, по И.И. Шмальгаузену. Чередование главных направлений эволюции в филогенезе таксона.
Достижения эволюционной биологии развития ("эво-дево").
Проблема соотношения исторического (филогенеза) и индивидуального (онтогенеза) развития организма. Закон зародышевого сходства К. Бэра. Основной биогенетический закон Геккеля.
Способы реконструкции филогенеза таксонов. Концепция молекулярных часов. Развитие методов молекулярной филогенетики.
Основные положения синтетической теории эволюции.
Ш. Рекомендуемая литература для подготовки
Основная литература:
- Верещагина В.А. Основы общей цитологии. М.: Изд. центр «Академия», 2007. -169с.
- Чернова Н.М., Былова А.М. Основы экологии. М.: Дрофа, 2011.
- Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М.: 2003.
- Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003. -478с.
- Иорданский Н.Н. Эволюция жизни. М.: Изд. центр «Академия», 2001.
- Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. М., Академия, 2008. - 400c.
- Северцов А.С. Теория эволюции. М.: Изд. центр «Владос», 2005
- Константинов В.М., Галушин В.М., Жигарев И.А., Челидзе Ю.Б. Рациональное использование природных ресурсов и охрана природы. Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений под ред. В.М.Константинова. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 272 с.
- Шевченко В.А., Топорнина Н.А., Стволинская Н.С. Генетика человека. М.: Изд. центр «Владос», 2002. -240с.
- Филиппович Ю.Б., Коничев А.С., Севастьянова Г.А., Кутузова Н.М. Биохимические основы жизнедеятельности человека. – М.: ВЛАДОС, 2005. – 407с.
Дополнительная литература:
- Бигон М., Дж. Харпер, К. Таундсен. Экология. Особи, популяции, сообщества, т. I, II. М., Мир. 1989.
- Жигарев И.А. 350 задач и ответов по экологии. М.: МПГУ. 2001.
- Еськов К.Ю. История земли и жизни на ней. М.: ЭНАС, 2004.
- Кузнецова Н.А. Хрестоматия по общей экологии (развитие идей). М.: Изд-во МНЭПУ. 2001.
- Медоуз Д., Рандерс Й., Медоуз Д.. Пределы роста. М. Академкнига. 2007.
- Марфенин Н.Н. Устойчивое развитие человечества: Учебник. — М.: Изд-во МГУ, 2007. 624 с.
- Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. – М.: Физматлит, 2008. – 368с.
- Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. – М.: «Наука». 2005. – 334с.
| - Константинов В.М., Шаталова С.П., Жигарев И.А. и др. Лабораторный практикум по зоологии позвоночных: Учебное пособие для вузов (под ред. Константинова В.М.) Изд. 2-е, испр. М: Академия, 2005 |
| - Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии: Учеб.пособ. - М.: Академия, 2006 |
| - Батуев А.С. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем: Учебник для вузов Изд. 3-е, испр., доп. Учебник для вузов. СПб.: Питер, 2005. |