Биология - Биологический факультет СПбГУ

ПРОГРАММА
Государственного междисциплинарного экзамена
по БИОЛОГИИ
U
I. Разнообразие форм организации живого
Современное состояние клеточной теории. Сравнительная структурно-функциональная
характеристика прокариотов и эукариотов. Симбиозы с участием прокариотов. Теория
симбиогенеза пластид и митохондрий.
Общая характеристика бактерий (строение, физиология, генетика). Распространение,
биоразнообразие и классификация бактерий. Роль бактерий в биосфере и их практическое
значение.
Общая характеристика архей (строение, физиология, генетика). Распространение,
биоразнообразие и классификация архей. Роль архей в биосфере. Экстремальные среды
обитания. Прокариотные организмы-экстремофилы.
Типы строения вирусных частиц. Классификация вирусов. Пути распространения вирусов и
механизмы вирусного заражения клетки. Репродукция вирусов. Вирусы бактерий, растений и
животных.
Растения. Современные представления о положении водорослей в системе органического
мира. Особенности строения клетки водорослей. Типы морфологической дифференциации
таллома водорослей. Размножение, основные типы циклов развития водорослей. Основные
отделы водорослей, принципы классификации, происхождение, филогенетические связи.
Экологические группировки.
Высшие растения, их общая характеристика, основные особенности организации, биологии
и размножения. Выход растений на сушу, первые наземные растения, предполагаемые предки.
Возникновение органов и дифференциация тканей растений в процессе приспособления к
жизни на суше. Система растительных тканей. Основные систематические группы высших
растений, их филогенетические связи. Эволюция цикла полового размножения высших
растений (от мохообразных до цветковых). Биологическое значение перехода высших
растений от равно- к разноспоровости. Возникновение семенных растений. Строение
семезачатка и его строение у голо- и покрытосеменных растений. Семя, его формирование,
строение и биологическое значение. Основные гипотезы происхождения и эволюции
цветковых растений.
Грибы. Современные представления о положении грибов в системе органического мира.
Особенности организации и размножения грибов. Циклы развития грибов. Паразитизм,
сапрофитность грибов, симбиоз с другими организмами. Основные отделы грибов, принципы
классификации, происхождение, филогенетические связи.
Лишайники. Современные представления о систематическом положении лишайников.
Дуалистическая природа лишайников. Морфология и анатомия слоевища лишайников.
Размножение. Типы взаимоотношений компонентов лишайников. Экологические группировки
и распространение лишайников.
Беспозвоночные и позвоночные животные. Происхождение многоклеточных животных.
Сравнительный анализ организации сколецид, трохофорных и вторичных животных. Общий
обзор системы и филогении беспозвоночных животных. Связь беспозвоночных животных с
хордовыми.
Основные черты типа хордовых. Деление на подтипы и классы. Оболочники. Бесчерепные.
Позвоночные, общая характеристика. Бесчелюстные, ископаемые и современные формы.
Челюстноротые, основные особенности строения. Хрящевые и костные рыбы, стоение,
биология, филогения и систематики. Выход позвоночных на сушу, план строения тетрапод.
Древние и современные земноводные. Амниоты, внезародышевые оболочки и их значение.
Зауропсиды и теропсиды – две филогенетические линии амниот. Многообразие ископаемых и
1
современных пресмыкающихся. Птицы, особенности организации и биологии.
Происхождение и систематика. Млекопитающие, особенности строения. Происхождение и
филогения.
Современные группы млекопитающих.
II. Структурно-функциональные аспекты организации биосистем.
Первое и второе начала термодинамики и их применимость в биологии.
Термодинамические функции состояния систем и их использование в биологии.
Диссипативные структуры.
Структурно-функциональная организация основных молекулярных компонентов живых
организмов и их биохимические свойства. Пептиды. Белки, их классификация, структура,
свойства и биологическая роль. Ферменты, их классификация, структура, свойства и
биологическая роль. Коферменты. Металлоорганические соединения. Липиды, их
классификация, структура, свойства и биологическая роль. Углеводы, их классификация,
структура, свойства и биологическая роль. Нуклеотиды, их структура и биологические
функции. Полинуклеотиды. ДНК и РНК, их структура, свойства и биологические функции.
Энергетический метаболизм. Виды макроэргических соединений. Трансформация
энергии в биологических системах. Типы окислительно-восстановительных реакций.
Митохондрии, хлоропласты, их структура. Механизм работы АТФ-синтазного комплекса
митохондрий и хлоропластов.
Структурно-функциональная организация мембран. Мембранный транспорт (активный,
пассивный, транспорт в мембранной упаковке). Структурно-функциональная организация
ионных каналов. Пути проведения сигналов в клетке. Рецепторы, их классификация. Система
вторичных посредников. Роль факторов роста в процессах детерминации и дифференциации.
Организация и функционирование цитоскелета. Актиновые и тубулиновые структуры.
Промежуточные филаменты. Мембранные органеллы (эндоплазматическая сеть, аппарат
Гольджи, лизосомы, пероксисомы) цитоплазмы. Рибосомы, их организация и
функционирование. Синтез белка. Пути транспорта белка в клетке (ко- и посттрансляционные
модификации белка). Белки теплового шока, шапероны. Организация клеточного ядра
(ядерная оболочка, хроматин, ядрышко). Ядерно-цитоплазматический транспорт. Клеточный
цикл и его регуляция. Апоптоз.
Определение понятия ткани, происхождение и классификация тканей. Особенности
системной организации и эволюционной динамики основных типов тканей животных
(пограничные ткани, ткани внутренней среды, ткани нервной системы и мышечные ткани).
Строение, свойства и функции пигментов зеленого листа. Световые и темновые реакции
фотосинтеза. Пути ассимиляции углекислоты у растений (Сз- и С4-пути
фотосинтеза).Фиксация молекулярного азота. Структура и функции клеточной стенки
растений. Специфика роста и морфогенеза растительных организмов. Роль меристем в
процессах роста и развитии растения.
Фитогормоны.
Центральные и периферические органы иммунной системы. Общие понятия о клеточном
и гуморальном иммунитетах. Антитела и антигены, антигенраспознающие рецепторы,
иммуноглобулины. Межклеточная кооперация в ходе иммунного ответа.
Физиологическая система как взаимодействие органов. Орган как совокупность
различных по происхождению и строению тканей. Строение, эволюция и основные
механизмы
деятельности
сердечно-сосудистой,
дыхательной,
пищеварительной,
выделительной и репродуктивной систем. Нервная и гуморальная системы как главные
интегрирующие системы организма. Гормоны и нейротрансмиттеры, как факторы регуляции
физиологических систем организма. Организация и особенности функционирования ЦНС
человека. Электрические явления в возбудимых тканях. Синаптическая передача, типы
синапсов. Доминанта и условный рефлекс как принципы функциональной организации
поведения. Органы чувств. Механизмы восприятия и формирования образов.
2
Психосоматические реакции, эмоции и память в регуляции поведения. Поведение как фактор
видообразования. Эволюция форм научения.
Особенности психофизиологии человека. Сознание и бессознательное. Психофизиология
информационных процессов. Онтогенез человека. Формирование мышления и речи.
Функциональная межполушарная асимметрия.
Явление наследственности. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Понятие
о норме реакции. Закономерности наследования. Митоз и мейоз как механизмы,
обеспечивающие закономерное распределение генетического материала. Хромосомная теория
наследственности. Наследование, сцепленное с полом. Сцепление генов. Построение
генетических карт. Материальные основы наследственности. ДНК как носитель генетической
информации. Репликация, рекомбинация, репарация. Что такое ген. Сложная структура гена.
Действие гена: транскрипция, трансляция. Регуляция экспрессии генов, регуляторные белки.
Процессинг. Сплайсинг. Обратная транскрипция. Генетический код. Мутационный процесс:
генные, хромосомные и геномные мутации. Нехромосомное наследование: генетика
митохондрий, пластид. Особенности наследования в жизненных циклах высших растений,
животных, эукариотических и прокариотических микроорганизмов. Генная инженерия.
Генетические закономерности в популяциях.
Основные типы индивидуального развития у многоклеточных животных.
Морфологическая и молекулярно-биологическая характеристика гаметогенеза позвоночных.
Оплодотворение. Дробление. Формирование общего плана строения зародыша.
Индивидуальное
развитие
и
филогения.
Молекулярно-биологические
основы
индивидуального развития. Теория дифференциальной активности генов. Морфогенез и его
механизмы (рост, межклеточные взаимодействия, миграция клеток, апоптоз). Закономерности
становления пространственной организации зародыша. Представление о позиционной
информации и морфогенетических полях. Детерминация пола у животных. Определение пола,
зависимое от среды. Роль Нох-генов в индивидуальном развитии. Проблемы регенерации и
бесполого размножения.
III. Основы экологии и теория эволюции
Понятие и классификация экологических факторов. Ограничивающее действие
экологических факторов. Закон минимума. Оптимум и пределы толерантности.
Экологические ряды. Преферендум. Совместное действие экологических факторов.
Экологическая ниша.
Способы адаптации организмов к действию экологических факторов.
Статические и динамические характеристики популяции. Демографическая структура
популяции. Неограниченный и ограниченный рост популяции. Формы внутривидовой
конкуренции и ее последствия. Жизненный цикл и жизненные стратегии организмов.
Кооперация социальное поведение. Миграции и расселение организмов.
Природа сообщества и биоценоза. Градиентный анализ и концепция континуализма.
Континуальность и квантованность растительного покрова. Формы и причины разнообразия
сообществ. Видовое богатство и выровненность. Ординация и классификация сообществ.
Пространственная и функциональная структура биоценоза как отражение биоценотических
взаимодействий. Механизмы интеграции в сообществе. Средообразующая роль организмов.
Консорции. Пищевые цепи. Биогеоценозы и экосистемы. Основные компоненты и
функциональная схема экосистемы. Поток энергии и круговорот веществ в экосистеме.
Первичная и вторичная продуктивность экосистем. Трофическая структура экосистемы.
Трофические уровни и экологические пирамиды. Понятие экологической сукцессии. Типы,
формы и механизмы сукцессий. Концепция климакса. Стабильность и устойчивость
экосистем.
Типы взаимодействий между популяциями. Межвидовая конкуренция и ее последствия.
Разделение ниш конкурирующих видов. Формы биотрофии. Коэволюция биотрофов и их
жертв.
Способы защиты от биотрофии у растений и животных. Роль взаимовыгодных отношений
между организмами в организации биосферы. Мутуализм и симбиоз.
3
История развития научных взглядов на эволюцию. Теория эволюции Ж.-Б. Ламарка.
Основные элементы теории эволюции Ч. Дарвина. Развитие эволюционной теории после
Дарвина. Кризис дарвинизма в начале XX столетия. Возникновение и развитие синтетической
теории эволюции.
Микроэволюция. Закон Харди-Вайнберга. Естественный отбор: определение, принципы
действия, основные типы и формы. Количественное описание и моделирование естественного
отбора. Абсолютная и относительная приспособленность, коэффициент отбора. Генетический
дрейф и популяционные волны. Инбридинг. Эффективная величина популяции. Источники и
природа генетической изменчивости в популяциях. Генетический полиморфизм: формы и
механизмы поддержания. Поток генов и изоляция как факторы микроэволюции.
Молекулярная эволюция и теория нейтральности.
Естественный отбор и адаптация. Естественный отбор и фенотипическая изменчивость;
значение нормы реакции. Генетическая ассимиляция как важнейший механизм эволюции.
Единицы и уровни естественного отбора. Половой отбор: формы, механизмы и роль в
эволюции.
Вид и видообразование. Основные концепции вида. Критерии вида. Концепция
биологического вида. Структура биологического вида. Дивергентное и недивергентное
видообразование. Постепенное и "мгновенное" видообразование. Аллопатрическое и
симпатрическое видообразование.
Макроэволюция. Фенетическая, кладистическая и эволюционная школы в систематике.
Методы реконструирования филогении: кладистический анализ; гомология и гомоплазия.
Соотношение микро- и макроэволюции. Соотношение онтогенеза и филогенеза; роль
различных форм гетерохронии и аллометрии в образовании новых форм. Скорость эволюции
в разных группах организмов. Неравномерность и мозаичность эволюции. Дивергенция,
конвергенция, параллелизм. Адаптивная радиация. Прогресс и регресс в эволюции.
Биологический и морфофизиологический прогресс. Ароморфозы и идиоадаптации. Массовые
вымирания в истории Земли и их возможные причины.
IV. Основная и дополнительная литература
Основная:
1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки.
В трех томах. М., Мир, 1994.
2. Батуев А.С. Высшая нервная деятельность. М. 1991.
3. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М.: Мир,
1989, т.1 - 667 с., т.2 - 477 с.
4. Ботаника в 4 т. Т.1 и 2 Водоросли и грибы (Г.А.Белякова и др) М. 2006
Т.3. Тимонин А.К. Высшие растений М. 2007 Т.4. Систематика высших растений в 2
книгах (авторы А.К.Тимонин и др.) М. 2009
5. Бродский А.К.Общая экология М. 2010
6. Вестхайде В., Ригер Р. Зоология беспозвоночных. Том. 1, Том 2. М. КМК. 2008.
7. Гилберт С. Биология развития. В трех томах. М., Мир. 1993-1995.
8. Грант В. Эволюционный процесс. Критический обзор эволюционной теории. Мир, М.,
1991, 488 с.
9. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. Изд-во МГУ, М., 1992.
10. Данилова Н.Н. Психофизиология. М. 1988.
11. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. М., Высшая школа, 1981.
12. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника высших или наземных
растений. М. 2004
13. Заварзин А.А., Харазова А.Д., Молитвин М.Н. Биология клетки (общая цитология). СПб,
Изд. СПбГУ, 1992.
14. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М., 2010.
15. Ипатов В. С., Кирикова, Л. А. Фитоценология. СПб, Изд-во СПбГУ, 1997.
16. Кайданов Л.З. Генетика популяций. Высшая школа, М., 1996, 320 с.
4
17. Корочкин Л.И. Введение в генетику развития М., Наука, 1999.
18. Курс альгологии и микологии под ред. Ю.Т.Дьякова М 2007
19. Ленинджер А. Биохимия М., Мир, 1985.
20. Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. М.2001
21. Мак-Фарленд Д. Поведение животных. Психобиология, этология и эволюция. М. Мир,
1983.
22. Марри Р., Гренне Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека 1993.
23. Наумов Н.Н. Зоология позвоночных. Ч.1,2. М., 1979.
24. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1988, т.1 - 328 с., т.2 - 376 с.
25. Пианка Э. Эволюционная экология. М.: Мир, 1981, 400 с.
26. Полевой В.В. Физиология растений, Изд-во "Высшая школа", М. , 1989.
27. Риклефс Р. Основы общей экологии. М.: Мир, 1979, 424 с.
5
28. Рэфф Р. и Т. Кофмен. Эмбрионы, гены и эволюция. Мир, М., 1986, 402 с.
29. Сергиевская Е.В. Практический курс систематики высших растений. Л., 1991.
30. Серебрякова Т.И. и др. Ботаника с основами фитоценологии: Анатомия и морфология
растений М. 2006
31. Скулачев В.П. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии. М. 1986.
32. Страйер Л. Биохимия М. Мир, 1984.
33. Физиология человека и животных. В двух томах. Под ред. А.Д. Ноздрачева. М. 1991.
34. Хаусман К. Протистология М., Мир, 1988.
35. Хэм А. и Кормак Д. Гистология. В пяти томах. М., Мир, 1983.
36. Шеперд Г. Нейробиология. Том 1, 2. М. 1987.
37. Яблоков, А. В. и А. Г. Юсуфов. Эволюционное учение (Дарвинизм). Высшая школа, М.,
1998, 336 с.
38. Ярилин А.А. Основы иммунологии М., 2000.
Дополнительная:
1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М., 1998.
2. Айала Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику. Мир, М., 1984, 230 с.
3. Бакл Дж. Гормоны животных. М.1986.
4. Беклемишев В.Н. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. Т.1, 2. М., Наука,
1964.
5. Берман, З.И. и др. История эволюционных учений в биологии. Наука, М., Л., 1966.
6. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М.: Мир,
1989, т.1 - 667 с., т.2 - 477 с.
7. Бродский, А.К. Краткий курс общей экологии. СПб: Изд. СПбГУ, 1992, 162 с.
8. Василевич В. В. Очерки теоретической фитоценологии. Л., Наука, 1983.
9. Васильев А.Е. и др. Анатомия и морфология растений. М., 1988.
10. Галл Я. М. Становление эволюционной теории Чарльза Дарвина. Наука, СПб, 1993, 140
с.
11. Гарибова Л.В., Лекомцева С.Н. Основы микологии. Морфология и систематика грибов и
грибоподобных организмов М. 2005
12. Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изд. МГУ, 1990, 191 с.
13. Громов Б.В. Строение бактерий. Изд-во ЛГУ, 1965.
14. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогресс, 1975, 415 с.
15. Дарвин, Ч. Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение
16. Докинз Р. Эгоистичный ген. Мир, М., 1993, 317 с.
17. Жизнь растений. Тт.1-6, М., 1974-1982.
18. Зитте П. и др. Ботаника Т.1. Клеточная биология. Анатомия, Морфологияю. Т.3.
Эволюция и систематика. М. 2007
19. Карпов С.А. Система простейших: история и современность.- СПб: «Тесса», 2005, 73с.
20. Кейлоу П. Принципы эволюции. Мир, М., 1986, 128 с.
21. Клюге Н. Ю. Принципы систематики живых организмов. Изд-во СПбУ, СПб, 1999, 87 с
5
22. Лутова Л.А. Биотехнология растений СПб. 2010
23. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.: Мир, 1993, т. 1 - 421 с., т. 2 330 с.
24. Основы психофизиологии. Под ред. Ю.И. Александрова. М. 1997.
25. Работнов Т. А. Фитоценология. М., Изд-во МГУ, 1992.
26. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л.:Гидрометеоиздат, 1981, 543 с.
27. Рейвн П. и др. Современная ботаника, тт.1, 2. М., 1990.
28. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь - справочник. М.: Мысль, 1990, 639 с.
29. Рупперт Э.Э., Фокс Р.С., Барнс Р.Д. Зоология беспозвоночных. Функциональные и
эволюционные аспекты. М. Академия. 2008. Том 1, 2, 3, 4.
30. Рэндол Г. и др. Физиология человека. М. 1992.
31. Рэфф, Р. и Т. Кофмен. Эмбрионы, гены и эволюция. Мир, М., 1986, 402 с.
32. Северцов А.С. Основы теории эволюции. Изд-во Московского ун-та, М., 1987, 320 с.
6
33. Серавин Л.Н. Простейшие….Что это такое? Л., наука, ЛО, 1984.
34. Сергиевская Е.В. Практический курс систематики высших растений. Л., 1991.
35. Солбриг О. и Д. Солбриг. Популяционная биология и эволюция. Мир, М., 1982, 488 с.
36. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. 1996.
37. Тахтаджян А.Л. Основы эволюционной морфологии покрытосеменных. М.-Л., 1964.
38. Тахтаджян А.Л. Происхождение покрытосеменных растений., М., 1961.
39. Тахтаджян А.Л. Система магнолиофитов. Л., 1987 (общая часть).
40. Уиттекер Р., Сообщества и экосистемы. М., Прогресс, 1980.
41. Шлегель Г. Общая микробиология. Мир. М., 1987.
6