Geum.ru

Программа по изучению дисциплины биология для студентов специальности 050608 Экология

Вид материалаПрограмма

Содержание


Тема 6. Физиология минерального питания.
Тема 7. Рост и развитие растений.
Раздел 3. Тема 1. Генетика.
Тема 2. Закономерности наследования признаков.
Тема 3. Изменчивость наследственного материала.
Тема 4. Экологическая генетика.
Тема 5. Молекулярные механизмы генетических процессов.
Тема 6. Генетика человека.
Тема 7. Генетика популяции и ее эволюция.
Тема 8. Генетика и селекция.
Раздел 4. Физиология человека и животных.
Раздел 5. Биофизика.
Подобный материал:
1   2   3   4
Тема 5. Дыхание.

Определение дыхания, его универсальное распространение для всех организмов, населяющих Планету. Дыхание – центральное звено метаболических процессов растительной клетки. Пути окисления дыхательного субстрата. Ферментные системы дыхания. Дыхание как функция приспособления к среде. Значение дыхания в детоксикации ядов, попадающих в организм извне или образующихся в нем. Локализация процессов окисления и фотофосфорилирования. Химизм процессов гликолиза, цикла Кребса, гексозомонофосфатного пути, глиоксилатного цикла, их физиологическая сущность и значение отдельных этапов окисления. Значение пентозофосфатного цикла для образования энергии. Фотосинтез. Фотодыхание, механизм и роль фотодыхания. Функциональная взаимосвязь фотодыхания на основе хлоропластов, периксосом, митохондрий. Значение фотодыхания для растений, обитающих в разных экологических зонах. Дыхание водных растений. Сопряжение дыхания и фосфорилирования. Дыхательный коэффициент. Экология дыхания. Зависимость дыхания от внешних и внутренних условий. Интенсивность дыхания при действии температур, света, СО2 в атмосфере, кислорода, влажности. Дыхание как функция приспособления к среде.

Тема 6. Физиология минерального питания.

Роль растений как первичных продуцентов в круговороте веществ и энергии в экосистеме. Макроэлементы. Микроэлементы. Ультрамикроэлементы. Оптимальная потребность в элементах минерального питания. Роль отдельных элементов в метаболизме. Классификация элементов по группам на основе биохимической и физиологической функций. Усвоение питательных элементов растениями, влияние рН среды, температуры, влажности. Значение мембранных ионных насосов в поглощении веществ клеткой. Метаболизм элементов. Круговорот азота в биосфере. Особенности азотного питания бобовых растений. Доступные формы фосфорных соединений. Круговорот серы в природе. Значение калия, магния, кальция. Значение металлов-микроэлементов в жизни растений. Минеральные ферменты как активаторы ферментных систем. Источники азотного питания. Превращение азота в почве. Пути восстановления нитратов. Накопление нитратов и влияние на окружающую среду. Растения индикаторы по содержанию в них минеральных элементов. Процесс поглощения и передвижения минеральных элементов по радиальному транспорту. Учение о биогеохимических провинциях. Корневая система как орган поглощения, усвоения минеральных солей и обмена веществ. Антогонизм ионов, синергизм, аддативность. Механиз поступления минеральных веществ из почвы в корни растений. Корневые выделения. Использование водных растений для самоочищения водоемов, от избытка тяжелых металлов. Рациональное применение минеральных удобрений. Пути использования их вцелях экологической безопасности.

Тема 7. Рост и развитие растений.

Основные понятия по росту и развития. Специфика роста и развития на разных уровнях организации. Рост клеток. Фазы роста. Типы роста. Общие для всех живых организмов закономерности роста и характерные только для растений. Методы изучения роста. Регуляция процессов роста. Влияние факторов внешней среды на интенсивность роста. Влияние фитогормонов стимуляторов природной и синтетической природы. Их химическая природа и свойства. Ингибиторы роста этилен, абсцисовая кислота и соединения фенольной природы. Синтетические ингибиторы роста – гербициды, ретарданты, морфактины, влияние на окружающую среду. Механизм их проникновения и действия. Тропизмы. Натии. Влияние внешних факторов среды на двигательные реакции растений. Развитие растений. Этапы онтогенеза. Эмбриогенез. Ювенильный этап. Зрелость. Размножение. Способы размножения. Старость. Взаимосвязь между ростом и развитием на отдельных этапах онтогенеза. Факторы, влияющие на рост и развитие растений. Фотопериодизм. Индукция цветения. Детерминация (определение) пола. Влияние факторов среды на детерминацию пола. Короткодневные, длиннодневные растения. Влияния соотношений длины дня и ночи на развитие растений. Культура изолированных клеток в изучении регуляции морфогенеза. Процесс прорастания семян, рост и развитие, старение клеток и тканей под воздействием различных факторов среды: макро-микроэлементов, регуляторов роста, света, электромагнетизма. Использование достижений биотехнологии в решении экологических проблем.

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам.Представление об устойчивости как процесса адаптации растений. Физиология стресса. Пути приспособления различных растений к действию неблагоприятных факторов среды (химическим препаратам, засолению, физическим факторам, болезням). Устойчивость к абиотическим факторам. Влияние пониженных температур. Повышение холодоустойчивости растений. Зимостойкость растений. Влияние низких отрицательных температур. Выпревание, вымокание и выпирание от ледяной корки. Роль белков и мембран в устойчивости клетки и организма в целом. Покой и проблема морозоустойчивости. Влияние окружающей среды на покой почек и семян. Закаливание.

Теплоустойчивость растений. Причины повреждения и гибели от действия высоких температур. Физиология жароустойчивости растений и засухоустойчивости. Пойкилогидровые и гомеогидровые растения. Борьба с засухой. Водный стресс и его проявление в растениях.

Газоустойчивость растений. Реакция растений на различные фитотоксины. Значение внутренних и внешних факторов для восприимчивости растений к атмосферным загрязнителям. Приспособление растений к недостатку кислорода. Спсобы повышения газоустойчивости. Метаболизм органических загрязнителей воздуха (ксенобиотиков) в растениях.

Солеустойчивость. Типы солеустойчивости культурных растений. Приспособление галофитных и гликофитных форм растений к засолению. Влияние солей на растительный организм. Диагностика стойкости растений на солончаках и солонцах. Действие ионизирующих излучений на растение. Характер реакции растений на облучение. Предпосевное облучение семян.

Устойчивость к биотическим факторам. Устойчивость к болезням. Механизм повреждающего действия токсинов на клетку растения-хозяина. Адаптивная способность грибов как важный фактор приспособления к паразитированию.

Устойчивость растений. Анатомо-морфологические, физиолого-биохимические особенности устойчивости. Проницаемость растительных тканей как показатель устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. Белки, их связь с устойчивостью. Роль физически активных веществ фитоалексинов в иммунитете растений. Иммунитет. Основные закономерности устойчивости растений к окружающей среде. Реакция растений на внешние воздействия.

Использование достижений биотехнологии в повышении устойчивости сельскохозяйственных культур.

Раздел 3. Тема 1. Генетика.

Введение. Генетика и ее место в биологии. Цели, задачи предмета. Понятие о наследственности и изменчивости. Проявление наследственности на различных уровнях организации живого: молекулярном, клеточном, организменном и популяционном. Теории наследственности Дарвина, Нэгели, Вейсмана. Методы генетики. Основные этапы развития современной генетики, ее задачи и достижения. Значение генетики для решения практических задач в области сельского хозяйства, медицины, экологии, биотехнологии. Развитие генетики в Республике Казахстане.

Тема 2. Закономерности наследования признаков.

Генетическая символика. Генетические понятия: генотип, фенотип, ген, аллель. Правила записи скрещивания и типы скрещиваний. Ген – структурная единица наследственности.

Цитологические основы бесполого и полового размножения. Основные положения хромосомной теории наследственности Сеттона и Бовери.

Хромосома: число, строение, химический состав. Полиплоидное и диплоидное число хромосом. Митоз, его биологическое значение. Мейоз, гаметогенез, спорогенез. Биологическое значение мейоза. Коньюгация хромосом.

Гибридологический метод как основа генетического анализа. Особенности гибридологического метода.

Законы Г.Менделя. Моногибридное скрещивание. Анализирующее и возвратное скрещивание и их значения. Дигибридное и полигибридное скрещивания. Тетрадный анализ. Статистический характер расщепления: метод Х2.

Цитологические основы чистоты гамет, расщепления, рекомбинации при независимом наследовании генов и сцеплении. Взаимоотношения между аллельными генами: доминирование, неполное доминирование, кодоминирование. Множественные аллели. Наследование групп крови системы АВО у человека. Летальные гены. Зависимость проявления гена от условий среды (норма реакции). Пенетрантность, экспрессивность, плейотропия.

Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарное взаимодействие генов. Численное отношение при комплементарности. Эпистаз: доминантный и репрессивный, отклонения приэпистазе. Полимерное действие генов, однозначные и аддитивные полимерные гены. Трансгрессия. Гены модификаторы.

Генетика определения пола. Типы определения пола. Половые хромосомы. Гомо и гетерогаметный пол. Наследование признаков сцепленных с полом. Значение реципрокных скрещиваний для изучения сцепленных с полом признаков. Отличия сцепленного с полом наследования от аутосомного. Нерасхождение половых хромосом. Балансовая теория определения пола. Интерсекты. Гиандроморфизм. Половой хроматин. Признаки контролируемые и ограниченные полом. Ркгуляция пола. Методы раннего распознавания пола.

Сцепление и кроссинговер. Цитологические основы независимого наследования. Расщепления в F2 и Fан при независимом наследовании и полном сцепление Кроссинговер. Генетические доказательства перекреста в опытах Т.Моргана. Величина перекреста и линейное расположение генов в хромосомах. Одинарные и множественные перекресты. Интерференция. Локализация гена. Генетические карты хромосом. Цитологические доказательства перекреста хромосом. Факторы, влияющие на перекрест. Тетрадный анализ для учета перекреста кроссинговера у гаплоидов. Вклад работ школы Т.Моргана в хромосомную теорию наследственности. Механизмы кроссинговера. Соматический кроссинговер. Неравный кроссинговер. Роль перекреста хромосом и рекомбинации генов в эволюции и селекции растений, животных, микроорганизмов. Механизмы и закономерности генетической рекомбинации в связи с адаптацией. Факторы, влияющие на частоту рекомбинации. Связь между адаптацией и рекомбинацией. Возможные последствия рекомбиногенной активности «загрязнителей» окружающей среды.

Тема 3. Изменчивость наследственного материала.

Наследственная и ненаследственная изменчивость. Мутационная теория Г. де Фриза. Классификация мутаций: по характеру изменения генома, по роявлению в гетерозиготе, по локализации в клетке и др. спонтанные и индуцированные мутации. Методы изучения мутаций. Генетический контроль мутационного процесса. Учет мутаций (метод CLB, Меллер 5). Мутации и адаптации. Закон гомологических рядов изменчивости Н.И.Вавилова.

Генные мутации. Классификация генных мутаций и их характеристика. Причины генных мутаций и их природа. Гены мутаторы. Роль мобильных генетических элементов в возникновении генных мутаций. Эволюция гена.

Хромосомные мутации. Хромосомные перестройки. Внутри- и межхромосомные перестройки: делеции, дефишенции, дупликации, инверсии, транслокации, транспозиции, инсерции. Механизмы возникновения хромосомных перестроек. Идентификация, фенотипическое проявление. Эффект положения. Эволюционная роль перестроек.

Геномные мутации. Полиплоидия. Автополиплоидия. Свободы возникновения. Сбалансированные и несбалансированные полиплоидные ряды. Мейоз и автополиплоидность. Искусственное получение автополиплоидов. Практическое использование автополиплоидов.

Аллополиплоиды. Происхождение аллополиплоидных рядов. Мейоз у аллополиплоидов. Работы Г.Д.Карпеченко.

Гетероплоидия. Механизмы возникновения. Фенотип у гетерополиплоидных форм. Практическое использование анеуплоидии у пшеницы. Гааплоидия. Использование гаплоидов. Эндоплоидия. Полиплоидия у животных.

Индуцированный мутагенез. Индуцированный мутационный процесс. Факторы, вызывающие наследственную изменчивость. Влияние абиотических и антропогенных факторов среды на мутационный процесс: ультрафиолетовых лучей, t,пищевых добавок и т.д. Химический мутагенез и его особенности. Физические факторы мутагенеза. Радиационный мутагенез. Генетический эффект облучения и закономерности «доза-эффект». Мутагенный эффект факторов окружающей среды. И методы их тестирования.

Модификационная изменчивость. Модификации и норма реакции. Формирование признаков как результат взаимодействия генотипа и факторов среды. Характер зависимости модификаций от вызывающих их факторов. Адаптивность модификаций. Морфозы. Проблемы наследования приобретенных признаков.

Тема 4. Экологическая генетика.

Мутагены окружающей среды и сравнительная оценка мутагенности. Генетические последствия загрязнения окружающей среды физическими, химическими и биологическими факторами. Биологические агенты. Мутагенные, канцерогенные, тератогенные эффекты окружающей среды. Тест-системы и ситема тестов генетической активности.

Радиационные последствия Семипалатинского ядерного полигона. Трагедия Арала, ее причины и последствия. Сохранение биоразнообразия. Охрана генофонда растений, животных, редких и исчезающих видов.

Тема 5. Молекулярные механизмы генетических процессов.

Физические и химические методы изучения структуры и свойств нуклеиновых кислот. Молекулярная биология нуклеиновых кислот. ДНК. Первичная структура ДНК. Структура хроматина. Репликация ДНК. Энзимология репликации. Особенности организации и репликации хромосом эукариот.

Геномика. Структура и функция гена. Эволюция представлений о строении гена. Критерии аллелизма. Мозаичность гена. Репарация ДНК и ее виды. Ферменты репарации.

РНК. Первичная структура. Современные представления о структуре тРНК, рРНК, мРНК. Моноцистронные и полицистронные мРНК. Транскрипция. РНК-полимераза и ее функция. Особенности транскрипции у эукариот. Регуляция транскрипции. Значение гормонов – генетических индукторов в регуляции транскрипции. Процессинг первичных транскриптов. РНК-содержащие вирусы. «Антисмысловые» РНК и перспективы их использования.

Эволюция структуры белков и видообразование. Трансляция. Этапы трансляции. Современные представления о структуре рибосом и их функция в синтезе белка. Генетический код. Основные свойства генетического кода.

Внеядерная наследственность. Закономерности внеядерного наследования и его отличие от хромосомного наследования. Методы изучения роли ядра и цитоплазмы в явлениях наследственности. Генетика хлоропластов: пластидная наследственность. Генетика митохондрий: митохондриальная наследственность. Цитоплазматическая мужская стерильность у растений, взаимоотношения стерильной цитоплазмы с ядерными генами. Материнская предетерминация цитоплазмы.

Наследование через вирусы, паразиты, симбионты, экстрахромосомные элементы. Распространение плазмид у про- и эукариот. Участие эписом в переносе наследственной информации при коньюгации бактерий. Использование плазмид в генетических исследованиях.

Тема 6. Генетика человека.

Наследственность человека. Геном человека, его изменчивость и мобильность. Применение методов молекулярной генетики при изучении генома человека. Хромосомы человека. Генетические карты хромосом человека. Методы изучения генетики человека. Факторы окружающей среды, повреждающие генотип человека. Влияние окружающей среды на наследственно-обусловленные патологические реакции.

Цели и задачи проблемы медицинской генетики. Наследственные болезни. Причины возникновения наследственных и врожденных заболеваний. Пренатальная диагностика наследственных болезней и врожденных аномалий. Медико-генетическое консультирование. Понятие о генетическом мониторинге. Опасность накопления мутагенов для человека. Понятие об удваивающейся дозе и рад-эквивалентах.

Тема 7. Генетика популяции и ее эволюция.

Популяция как биологическая система. Популяционная структура вида. Границы вида. Выделение ценопопуляций у растений. Межпопуляционные связи.

Экологическая характеристика популяции. Количественные показатели и структура популяции. Методы количественного учета в популяциях и их специфика для животных и растений.

Типы структур популяции. Генетическая структура популяции. Генетическая изменчивость в природных популяциях. Влияние мутаций на генетическую структуру популяции. Генетическая гетерогенность популяций как фактор эволюции. Частоты генотипов и частоты аллелей. Закон Харди-Вайнберга. Полиморфизм и гетерогенность. Роль изоляции, инбридинга (дрейф генов) в популяциях. Связь экологической и генетической структур популяции. Проблема генетической устойчивости популяции. Мониторинг изменений генетической структуры популяции.

Тема 8. Генетика и селекция.

Определение селекции. Генетические основы селекции. Задачи селекции. Учение об исходном материале в селекции. Понятие сорт, порода, штамм. Принципы подбора пар для скрещивания. Типы скрещиваний в селекции. Методы отбора в работе с самоопыляющимися, перекрестноопыляемыми и вегетативно-размножаемыми растениями.

Теория «чистых линий» Иогансена как теоретическая основа в работе с самоопылителями. Понятие «чистая линия». Аутбридинг. Инбридинг. Отдаленная гибридизация. Гетерозис. Теории, объясняющие депрессию при инбридинге и гибридную мощность.

Роль исходного материала в селекции на адаптивность. Особенности сохранения адаптивного потенциала генофонда растений. Задачи поиска геноносителей адаптивности. Основные методы и направления адаптивной селекции растений. Использование мутационного процесса в селекции.

Повышение устойчивости растений к болезням и вредителям в системе адаптивной селекции. Эколого-генетический подход к системе «хозяин-паразит». Селекция растений на устойчивость к «загрязнениям» окружающей среды.

Раздел 4. Физиология человека и животных.

Введение. Краткий обзор развития физиологии как экспериментальной науки. Представление о современном состоянии физиологической науки. Объект и методы исследования. Экспериментальный метод как ведущий в физиологической науке. Значение физиологии человека и животных в развитии теоретической и клинической медицины и животноводства. Место физиологии среди биологических дисциплин.

Предмет и задачи биофизики – биологической науки, развивающейся в тесном контакте с физикой, химией, математикой, экологией, морфологией и изучающей молекулярные и физико-химические свойства биологических систем в норме и при действии эндогенных и экзогенных факторов.

Физиология человека и животных.

Предмет, задачи, методы физиологии. Физиология человека и животных и методы физиологических исследований. История физиологии. Развитие физиологии в Казахстане.

Физиология возбудимых тканей.Физиология возбудимых тканей. Биоэлектрические явления. Генерация потенциала покоя. Генерация потенциала действия. Проведение потенциалов. Потенциалы мышц. Потенциалы мозга.

Физиология целостного организма. Физиология целостного организма. Интегративная деятельность мозга и физиология анализаторов. Зрение. Слух. Вкус. Регуляция движений. Высшая нервная деятельность.

Системы внутренних органов. Жидкие среды организма. Системы внутренних органов и регуляция их функций: физиология сердца и кровообращения; физиология дыхания; физиология пищеварения и обмена веществ и энергий; физиология желез внутренней секреции.

Организм и социальная деятельность человека. Роль физиологии в обеспечении жизнедеятельности человека в различных климато-географических условиях. Адаптация, стресс и болезни. Организм и социальная деятельность человека. Физиология труда.

Раздел 5. Биофизика.

Введение. Предмет, задачи биофизики и методы исследования.

Место и роль теоретической и прикладной биофизики в системе биологических наук. История развития биофизических исследований в Казахстане.

Термодинамика. Биологическая термодинамика. Организм как открытая система. Стационарное состояние в живых системах. 1-ое и 2-ое начало термодинамики. Теорема ПРигожина. Принцип Онзагера. КПД биологических систем..

Электропроводность живых тканей и организмов. Краткая характеристика биоэлектрических потенциалов и электропроводность живых организмов. Механизмы аномальной дисперсии электропроводности и поляризации живых тканей. Методы измерения электрических потенциалов живых организмов. Влияние электромагнитных излучений и токов на живое. Механизмы действия электромагнитных и корпускулярных излучений.

Фотобиология. Фотобиологические процессы. Спектры поглощения биологических объектов. Спектры действия в фотобиологических системах. Люминисценция (флуоресценция, фосфоресценция, хемолюминисценция). Митогенетическое излучение. Биорезонансные механизмы действия лазерного излучения на живые организмы.

Влияние физических факторов на живые системы. Биологическое действие ионизирующей радиации. Факторы, влияющие на лучевое поражение. Применение ионизирующих излучений в науке, практике. Влияние ультразвука, вибрации, шума, УФ и т.д. на живые системы.

Регуляция в живых системах. Механизмы авторегулирования в живых системах. Автоколебательные процессы и временная организация биосистем. Биоритмы как способ адаптации живых организмов к космофизическим условиям Земли.


Содержание СРСП

СРСП №1 Тема: Живые системы и их организация
  1. Уровни организации живой материи
  2. Основные свойства живых систем
  3. Клеточная теория
  4. Начальные этапы биологической эволюции

Литература [1-22]


СРСП №2 Тема: Химическая организация клеток
    1. Неорганические вещества клетки
    2. Органические вещества клетки: белки, строение, функции
    3. Органические вещества клетки: углеводы, структурная организация и роль в клетке
    4. Органические вещества клетки: липиды, классификация, значение
    5. Органические вещества клетки: нуклеиновые кислоты, строение, функции

Литература [1-22]