Тема 11. Генетика популяций

Популяция и ее генетическая структура. Факторы, определяющие возникновение и развитие популяции. Популяции организмов с перекрестным размножением и самооплодотворением. Популяции и чистые линии. Генетическое равновесие в панмиктической популяции и его математический расчет с помощью формулы Харди-Вайнберга для двух и трех аллелей гена.

Факторы генетической динамики популяций. Роль мутационной изменчивости (работы С.С. Четверикова). действие отбора. Факторы изоляции: географические, экологические, генетические (полиплоидия и хромосомные мутации). Роль изменения численности особей в нарушении равновесия популяции. Миграции и генетическая структура популяции. Дрейф генов. динамическое равновесие между мутационным процессом и отбором.

Тема 12. Генетические основы селекции

Генетика как теоретическая основа селекции. Предмет и методы исследования. Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову. Понятие о породе, сорте, штамме. Принципы подбора исходного материала для скрещивания. Источники изменчивости для отбора. Комбинативная изменчивость. Использование индуцированного мутагенеза в селекции растений, животных и микроорганизмов. Роль экспериментальной полиплоидии в повышении продуктивности растений.

Системы скрещивания в селекции растений и животных. Инбридинг. Линейная селекция. Аутбридинг. Отдаленная гибридизация. Гетерозис и его механизмы. Использование простых и двойных гибридов в растениеводстве и животноводстве.

Методы отбора. Индивидуальный и массовый отбор. Индивидуальный отбор как основа селекции. Сибселекция. Значение условий внешней среды для эффективности отбора.

Роль наследственности, изменчивости и отбора в создании пород животных и сортов растений. Основные достижения и перспективы селекции растений, животных и микроорганизмов. Биотехнология.

Тема 13. Клеточная и генетическая инженерия

Генетическая инженерия бактерий, животных и растений. Методические подходы. методы выделения генов и включения их в состав векторов.

Трансгенные дрожжи. Использование в качестве векторов плазмидной ДНК.

Трансгенные растения. Использование для клонирования генов Ti-плазмид из Agrobacterium tumefaciens. Методы изучения экспрессии клонированной ДНК в растительных клетках.

Трансгенные животные. Использование в качестве векторов вирусной ДНК (вируса SV40, ретровирусов, аденовирусов и др.).

Использование генно-инженерных подходов для выявления наследственных заболеваний. Идентификация мутантных генов в геноме человека. Генотерапия. Клеточная инженерия. Стволовые клетки и их применение.

Геномика и протеомика.

Возможные неблагоприятные воздействия генетически модифицированных организмов (ГМО) на здоровье человека и окружающую среду. Государственное регулирование генно-инженерной деятельности. Биобезопсность и биоэтика.

ВОПРОСЫ

КОМПЛЕКСНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

по специальности 1-31 01 01 “Биология”

направление специальности 1-31 01 01-03 “Биология (биотехнология)”

“Биотехнология – принципы и применение”

1. Биотехнология получения гибридом

2. Биотехнология получения моноклональных антител

3. Применение моноклональных антител

4. Фотосинтез с точки зрения биотехнологии

5. Биотехнология в добывающей отрасли

6. Достижения и перспективы биотехнологии в области пищевой про-

мышленности

7. Достижения и перспективы биотехнологии в медицине

8. Сельское хозяйство как источник сырья для биотехнологии

9. Биотехнологические подходы к решению проблемы фиксации азота

10. Биотехнология утилизации твердых отходов

11. Биотехнология очистки сточных вод

12. Стадии биотехнологического процесса

13. Крупномасштабное и мелкомасштабное производство

14. Иммобилизация клеток и ферментов

15. Особенности биосинтеза первичных и вторичных метаболитов

16. Способы получения сверхпродуцентов

17. Методы культивирования микроорганизмов

18. Устройство ферментера

19. Хранение продуцентов. Лиофилизация

20. Периодическое и непрерывное культивирование

21. Особенности культивирования клеток животных

22. Характеристика суспензионных культур растительных клеток

23. Характеристика каллусных культур растительных клеток

24. Принципы подбора и конструирования биореакторов

25. Пеногашение в процессах ферментации. Принцип асептики и способы

его реализации

26. Получение топлива по схеме «биомасса–биотехнология»

27. Биотехнология повышения эффективности фотосинтеза

28. Биотехнология получения этилового спирта в качестве биотоплива

29. Биотехнология получения антибиотиков

30. Биотехнология получения инсулина, интерферона, гормона роста

“Микробиология”

31. Роль микробиологии в народном хозяйстве, здравоохранении, роль

микроорганизмов в круговороте веществ. Формы микроорганизмов, их

морфология.

32. Химический состав микробной клетки. Клеточная стенка: структура,

химический состав и функции, окраска по Граму.

33. Поверхностные структуры бактериальной клетки: капсула, слизистые

чехлы, ворсинки. Жгутики: их строение, размещение на клетке, меха-

низм функционирования.

34. Цитоплазма и внутрицитоплазматические включения: строение и их

функции. Постоянные и временные структуры бактериальной клетки

35. Систематика микроорганизмов: подходы при идентификации, системы

классификации. Поддержание (хранение) культур микроорганизмов.

36. Методы микробиологических исследований. Микроскопия. Питатель-

ные среды. Выделение чистой культуры и определение ее чистоты.

Особенности культивирования анаэробных бактерий.

37. Фазы роста микробной популяции, основные параметры роста культур:

длительность лаг-фазы, время генерации, скорость роста, выход био-

массы и целевых продуктов, экономический коэффициент.

38. Взаимоотношения микроорганизмов с организмом человека и живот-

ных: нормальная микрофлора и патогенные микроорганизмы. Инфек-

ции. Иммунитет. Факторы и механизмы естественной резистентности.

39. Процессы трансформации микроорганизмами соединений фосфора,

серы и железа.

40. Питание микроорганизмов. Питательные вещества, факторы роста.

Физиологические группы микроорганизмов.

41. Генетический аппарат микроорганизмов. Структура их генома. Виды

плазмид и их роль.

42. Рекомбинация генетического материала микроорганизмов. Трансфор-

мация, трансдукция, конъюгация. Классификация мутаций.

43. Фенотипическая и генотипическая изменчивость микроорганизмов.

44. Метаболизм микроорганизмов: энергетический и конструктивный.

45. Анаэробное и аэробное дыхание микроорганизмов.

46. Нитратное и сульфатное дыхание прокариот.

47. Карбонатное и фумаратное дыхание прокариот.

48. Пути катаболизма глюкозы: путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (Гликолиз).

49. Пути катаболизма глюкозы: путь Энтнера-Дудорова.

50. Пути катаболизма глюкозы: путь Варбурга-Дикенса-Хорекера (пентозофосфатный)

51. Бактериальный фотосинтез и его отличие от фотосинтеза растений.

52. Сбраживание углеводов: спиртовое, молочнокислое, пропионовокислое

и маслянокислое брожение.

53. Эндоспоры и другие покоящиеся формы бактерий.

54. Взаимоотношения микроорганизмов с растениями: Микрофлора

ризосферы. Эпифитные и фитопатогенные микроорганизмы.

55. Биологическая фиксация молекулярного азота. Нитрификация и денит-

рификация.

56. Ферменты микроорганизмов, регуляция их синтеза и активности.

57. Трансформация углерод- и азотсодержащих веществ. Разложение

целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и пектина. Аммонификация

белков, нуклеиновых кислот и мочевины.

58. Микробные популяции: колонии, биопленки, зооглеи. Взаимоотноше-

ния микроорганизмов. Ассоциативные и конкурентные взаимоотноше-

ния.

58. Биосинтезы органических соединений у микроорганизмов.

60. Влияние физических и химических факторов среды на микроорганиз-

мы. Понятие о стерилизации, асептике, антисептике, дезинфекции.

Методы стерилизации. Пастеризация.

61. Антибиотики: механизм и спектр действия антибиотиков.

“Генетика”

62. Клетка в системе живой природы. Строение и системы жизнеобеспечения клетки. Прокариоты и эукариоты.

63. Нуклеиновые кислоты. Химическое строение и функции в живых системах

64. Деление клетки. Прямое и непрямое деление. Митоз. Место митоза в клеточном цикле эукариот. Мейоз как цитологическая основа образования половых клеток. Биологическое значение митоза и мейоза.

65. Информационная система клетки. Наследственные структуры про- и эукариот. Клеточное ядро. Кариотип. Внехромосомные наследственные структуры про- и эукариот.

66. Хроматин. Химический состав хроматина. Уровни укладки ДНК.

67. Реализация и пути переноса наследственной информации. Реакции матричного синтеза.

68. Репликация ДНК. Особенности биосинтеза ДНК у про- и эукариот.

69. Репарация ДНК. Репарация как механизм поддержания стабильности генетической информации. Механизмы репарации повреждений ДНК.

70. Транскрипция. Процесс транскрипции, ее особенности у про_ и эукариот. Составляющие элементы процесса транскрипции. Процессинг и сплайсинг.

71. Генетический код и его характеристика. Биологическое значение генетического кода.

72. Трансляция. Процесс трансляции и его особенности у про- и эукариот. Составляющие элементы процесса трансляции, их структура и функции.

73. Экспрессия генов. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции. Оперонная организация генов у бактерий.

74. Эволюция представлений о структуре и функциях гена. Мутационная и рекомбинационная делимость гена. Ген как единица функции.

75. Биохимическая природа гена. Структурные и регуляторные гены.

76. Особенности строения генов клеток про- и эукариот.

77. Дифференциальная активность генов в ходе индивидуального развития. Онтогенез как реализация наследственно детерминированной программы развития.

78. Организация геномов про- и эукариот.

79. Наследственность и изменчивость. Проявление наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живых систем.

80. Закономерности наследования при моно-, ди- и полигиборидных скрещиваниях. Законы Г.Менделя.

81. Взаимодействие неаллельных генов. Изменение стандартных формул расщепления при взаимодействии генов. Генотип как сложная система взаимодействия аллельных и неаллельных генов

82. Определение пола. Механизмы определения пола у животных и растений. Наследование признаков, сцепленных с полом.

83. Хромосомная теория наследственности Моргана и ее доказательства. Сцепление генов и кроссинговер. Генетические карты и принципы их построения.

84. Классификация типов изменчивости: наследственная, ненаследственная, онтогенетическая. Модификационная изменчивость как результат реализации генотипа в различных условиях среды и значение ее для эволюции.

85. Молекулярные механизмы генных мутаций. Значимость генных мутаций для жизнедеятельности организма.

86. Хромосомные мутации. Цитологические и генетические методы выявления хромосомных мутаций.

87. Геномные мутации. Классификация. Плодовитость и жизнеспособность полиплоидных и анеуплоидных форм. Использование геномных мутаций в селекции.

88. Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Генетический мониторинг.

89. Генетика человека. Использование молекулярных методов в генетике человека. Геном человека. Медико-генетическое консультирование.

90. Генетический анализ популяций. Генетическое равновесие в панмиктической популяции и его математический расчет с помощью формулы Харди-Вайнберга. Частота генов и генотипов в популяции.

91. Факторы динамики генетического состава популяций (мутационный процесс, действие отбора, дрейф генов, миграция, изоляция).

Вопросы комплексного государственного экзамена рассмотрены и утверждены на заседании кафедры биотехнологии ___ _______ 2012 г., протокол № __.

Вопросы комплексного государственного экзамена рассмотрены и утверждены на заседании Совета биотехнологического факультета ___________20__ г., протокол № __.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

“Биотехнология – принципы и применение”