Приемная комиссия

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ)
каб. 301,308
ул. Первомайская 14,
корпус УГНТУ №8 (бывший ДК Орджоникидзе),
г. Уфа, Республика Башкортостан,
Россия, 450062
Тел.(факс): +7 (347) 242-08-59
E-mail: pkugntu@mail.ru
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ В АСПИРАНТУРУ
Направление подготовки: 06.06.01 – Биологические науки
Программа подготовки: 03.01.06 - «Биотехнология» (в том числе бионанотехнологии)
Кафедра, реализующая преподавание программы: «Общая и аналитическая химия»
 
Особенности проведения вступительного испытания в аспирантуру: лица, поступающие в аспирантуру, сдают вступительное испытание по специальной дисциплине, соответствующую профилю направления подготовки. Результат вступительного испытания оценивается по пятибалльной шкале. Конкурсное вступительное испытание проводится в письменной форме, по билетам. Продолжительность проведения письменного экзамена – до двух часов.
 
Перечень вопросов для подготовки:
1. Вводная часть
Биотехнология, предмет и метод исследования.
Связь с другими науками. Теоретическое и прак-тическое значение. Роль биотехнологии в научно-техническом прогрессе. Основные биообъекты биотехнологии: промышленные микроорганизмы, клетки и ткани растений, животных и человека, биокатализаторы.
 
2. Строение, классификация и физиология микроорганизмов.
Определение жизни и свойства живого. Уровни организации живой материи. Клетка как основа наследственности и воспроизведения. Строение ядра и его роль в наследственности. Химический состав клетки (нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды, липиды, нуклеопротеиды, гликопро-теиды, липопротеиды, пептидогликаны, полифосфаты, минеральные компоненты и вода). Строе-ние и функции клетки (различия клеток прокариот и эукариот). Положение микроорганизмов среди других организмов. Принципы классификации бактерий: эу-бактерии, цианобактерии, архебактерии. Общая биология протистов: водоросли, простейшие. Грибы. Вирусы. Физиология питания. Элементы питания, их значение для процесса биосинтеза. Разнообразие ти-пов питания микроорганизмов (автотрофия, гетеротрофия, фотолитотрофия, фотоорганотрофия, хемолитотрофия, хемоорганотрофия). Аэробное и анаэробное дыхание. Брожение. Разнообразие источников углерода, азота, фосфора, серы и других элементов, используемых микроорганизмами. Взаимодействие клеток и среды, влияние внешних физических и физико-химических факторов на рост и биосинтез у микроорганизмов. Биосфера и распространение микроорганизмов. Участие микроорганизмов в круговоротах углеро-да, азота, кислорода, серы. Формы взаимоотношений микроорганизмов.
 
3. Молекулярная биология и генетика клеток.
Природа генетического материала. Особенности строения генетического материала про- и эукари-от. Транскрипция ДНК. РНК-полимераза и промотор. Трансляция, ее этапы, функция рибосом. Генетический код. Репликация ДНК. Рекомбинация, ее типы и модели. Механизмы репарации ДНК. Классификация мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Классификация мутагенов. Молекулярный механизм мутагенеза. Внехромосомные генетические элементы. Плазмиды, их строение и классификация. Механизм коньюгации. Бактериофаги, их структура и жизненный цикл. Вирулентные и умеренные бакте-риофаги. Механизм трансдукции. Мигрирующие генетические элементы: транспозоны и IS-последовательности, их роль в генетиче-ском обмене. Ферменты рестрикции и модификации. Выделение и клонирование генов. Векторы для молекулярного клонирования. Принципы конструирования рекомбинантных ДНК и их введения в реци-пиентные клетки
 
4. Основные химические соединения клетки
Белки. Аминокислоты, как мономерные структурные единицы белков и пептидов. Стереохимия. Проекция Фишера. Уровни структуры белков. Первичная структура: методы определения после-довательности аминокислот, секвенаторы. Вторичная структура белков: альфа- и бета- структуры. Третичная и четвертичная (субъединичная) структуры белков. Роль водородных, ионных, дисуль-фидных связей, гидрофобных взаимодействий. Денатурация (обратимая, необратимая) белков. Понятие о регуляторных белках.
Нуклеиновые кислоты. ДНК и РНК. Структурные компоненты. Типы связей. Пространственная структура полимерных цепей. Двойная спираль ДНК. Комплементарность оснований. Методы оп-ределения нуклеотидной последовательности в нуклеиновых кислотах. Углеводы. Моносахариды. Строение и стереохимия. Альдозы, кетозы. Ациклические и цикличе-ские структуры моносахаридов. Пиранозы, фуранозы, альфа- и бета-аномеры. Понятие о конфор-мации. Пентозы (рибоза, арабиноза, ксилоза), гексозы (глюкоза, манноза, галактоза). Дезоксисаха-ра (фукоза, 2-дезоксирибоза), аминодезоксисахара, уроновые кислоты, сиаловые кислоты. Моно-сахариды как структурные мономерные единицы олиго- и полисахаридов. Структурный анализ олиго- и полисахаридов. Функции олиго- и полисахаридов. Понятие о лектинах. Целлюлоза, крах-мал, гликоген. Липиды. Классификация липидов. Нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды. Струк-турные компоненты липидов. Жирные кислоты. Полиолы, глицерин, миоинозит. Стереохимия ли-пидов. Липопротеиды. Понятие о строении биологических мембран. Липосомы. Низкомолекулярные биорегуляторы - коферменты и витамины: НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, тиа-минпирофосфат, липоевая кислота, АТФ, биотин, аскорбиновая кислота, фолиевая кислота, панто-тенат кальция, кобаламины. Антибиотики, как природные антиметаболиты. Пенициллины, цефалоспорины, тетрациклины. Ферменты, и их биохимическая роль. Классификация и номенклатура. Активные центры фермен-тов. Субстратная специфичность. Роль металлов в функционировании ферментов. Ингибиторы: обратимые (конкурентные, неконкурентные), необратимые. Обратимая и необратимая денатура-ция ферментов. Внутри- и внеклеточные ферменты.
 
5. Транспорт субстратов и продуктов через мембраны
Механизмы клеточной проницаемости: физическая диффузия, «облегченная» диффузия, первич-ный и вторичный активный транспорт. Организация транспортных систем. Способы сопряжения транспорта с энергией метаболизма. Секреция и экскреция.
 
6. Энергетический метаболизм клетки
Принципы биоэнергетики. Пути и механизмы преобразования энергии в живых системах. Образо-вание АТФ и других макроэргических соединений в клетках. Роль АТФ и трансмембранной раз-ности электрохимических потенциалов (ТЭП) в трансформации и запасании энергии в клетке. Мембранная биоэнергетика: ионные насосы, первичные и вторичные генераторы ТЭП. Хемоорганотрофный метаболизм. Системы субстратного и мембранного фосфорилирования. Аэробное дыхание. Цепь переноса электронов, окислительное фосфорилирование в дыхательной цепи. Основные виды акцепторов электронов. Основные пути превращения глюкозы в пируват (гликолиз, путь Энтнера-Дудорова, пентозофос-фатный путь, пентозофосфокетолазный путь). Цикл Кребса. Типы брожения. Подготовительный метаболизм белков, жиров, углеводов, аминокислот, углеводородов, спиртов, органических кислот. Хемолитотрофный метаболизм. Особенности строения дыхательной цепи хемолитотрофов. Окис-ление водорода, нитритов, аммиака хемолитотрофами. Обратный транспорт электронов. Хлорофильный фототрофный метаболизм. Основные типы процессов, доноры электронов. Бес-хлорофильный фотосинтез.
 
7. Биосинтетические процессы в клетке
Глюконеогенез. Глиоксилатный цикл. Биосинтез через пируват и ацетил-КоА. Автотрофная и гетеротрофная фиксация СО2. Цикл Кальвина. Ассимиляция С1-соединений (метанола, метана, муравьиной кислоты и др.). Сериновый, рибулозомонофосфатный и ксилулозомоно-фосфатный путь фиксации формальдегида. Ассимиляция минеральных компонентов (источников азота и серы). Азотфиксация. Синтез эндо-генных доноров азота и серы (глутаминовой кислоты, глутамина, цистеина). Биосинтез информационных биополимеров: белков, нуклеиновых кислот. Основные этапы процессов, их организация в клетках эу- и прокариот. Биосинтез периодических полимеров (полисахаридов). Биосинтез липидов, биогенез биомембран. Биосинтез сахаров, L-аминокислот, нуклеотидов, вита-минов (коферментов). Вторичные метаболиты.
 
8. Основы регуляции метаболизма клетки
Определение, уровни регуляции. Регуляция активности ферментов путем обратимой ковалентной модификации. Регуляция активности путем нековалентного взаимодействия с эффекторами (модуляция). Регуляция экспрессии генов. Контроль на уровне инициации транскрипции. Позитивный и нега-тивный контроль экспрессии генов. Контроль на уровне терминации транскрипции. Катаболит-контролируемые опероны: модель лактозного оперона. Аттенюаторконтролируемые опероны: модель триптофанового оперона. Мультивалентная регуляция экспрессии генов.
 
9. Кинетика ферментативных и микробиологических процессов
Стационарная кинетика ферментативных реакций, уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние ингибиторов и активаторов на скорость ферментативных реакций. Температурная и рН- зависимость активности ферментов, инактивация ферментов. Кинетическое описание процесса роста микроорганизмов. Изменение плотности популяции во времени при периодическом культивировании микроорганизмов и клеток, фазы роста. Экономический и метаболический коэффициенты. Математическое описание кривой роста. Влияние субстрата и продуктов на удельную скорость роста - уравнения Моно и Иерусалимского. Математическое описание турбулярной и хемостатной культуры. Кинетическое описание смешанных культур. Кинетика гибели микроорганизмов. Кинетическое описание биосинтеза продуктов микроорганизмами.
 
10. Основные принципы и этапы технологии производства биопрепаратов
Сырье для биосинтеза и оценка его биологической ценности. Основные источники углерода, азота, фосфора, микроэлементов. Методы стерилизации питательных сред. Методы очистки и стерилизации воздуха. Схема очистки и стерилизация отработанного воздуха. Получение посевного материала. Требования к его качеству. Методы культивирования. Периодическое и непрерывное культивирование. Их особенности. Непрерывные процессы культивирования. Теория хемостата. Полунепрерывные (fed batch culture) и периодические процессы культивирования. Особенности получения иммобилизованных биообъектов и их применение в биотехнологии. Типовые технологические приемы стадии выделения и очистки продуктов биосинтеза. Сепарирование и промывка. Упаривание суспензии. Сушка. Способы сушки. Основное оборудование производства биопрепаратов (аппараты для выращивания микроорганизмов, стерилизации среды и воздуха, флотации, ультрафильтации, сепарации, сушки и др.). Методы контроля биотехнологического производства.
 
11. Области применения биотехнологии
Производство кормового белка - белка одноклеточных микроорганизмов. Промышленные штаммы-продуценты. Сырьевая база. Требования, предъявляемые к качеству готового продукта. Производство биомассы пекарских дрожжей (прессованные дрожжи, активные сухие дрожжи). Требования к продукту и субстратам. Ферменты и ферментные препараты. Классификация. Номенклатура. Технология синтеза, выделения и применения ферментных препаратов. Микробиологическое производство амилолитических, протеолитических, пектинолитических и цел-люлолитических ферментных препаратов. Использование ферментов микробного происхождения в пищевой промышленности. Микробиологическое производство индивидуальных L-аминокислот кормового назначения. Микробиологическое производство ферментных препаратов для кормопроизводства. Микробиологическое производство кормовых антибиотиков Микробиологическое производство концентратов витаминов кормового назначения. Биотехнологии бактериальных и грибных средств защиты растений от вредных насекомых (инсектициды, фунгициды). Биотехнологии бактериальных удобрений. Микробиологическое производство индивидуальных органических кислот (уксусной, лимонная, молочной кислоты). Производство микробных полисахаридов. Применение в пищевой промышленности. Технологии продуктов трансформации органических соединений ферментами микробных клеток. Микробиологическое производство возобновляемых источников энергии: этанола, метана, биоконверсией органических отходов и растительного сырья. Бактериальное выщелачивание химических элементов из руд, концентратов и горных пород, обогащение руд, биосорбция металлов из растворов. Производство растворителей. Характеристика сырья и продуцентов. Основные этапы производства и условия культивирования продуцентов. Получение готового продукта. Оптимизация процесса получения растворителей. Биологическая очистка сточных вод. Принципиальные схемы очистных сооружений. Основные принципы работы, методы и сооружения аэробной и анаэробной биологической очистки сточных вод и переработки промышленных отходов. Биологические методы очистки воздуха. Биологическая дезодорация газов. Основные методы и принципиальные конструкции установок. Биоремедиация и биологическая очистка природных сред.
 
Литература
1. Теоретические основы биотехнологии. Биохимические основы синтеза биологически ак-тивных веществ: Учеб. пособие для вузов /Под ред. И.М. Грачевой. - М.: Эливар, 2003.- 554 с.
2. Глик Б., Дж. Пастернак Молекулярная биотехнология: принципы и применение. М:Мир.- 2002.- 589 с.
3. Безбородов А.М., Квеситадзе Г.И. Микробиологический синтез.- СПб.: Проспект Науки, 2011.- 144 с.
4. Плакунов В.К., Николаев Ю.А. Основы динамической биохимии / Учеб. пособие для вузов. -М.: Логос, 2010.- 216 с.
5. Плакунов В.К. Основы энзимологии: Учеб. пособие для вузов. -М.: Логос, 2002.- 128 с.
6. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология: учебник для вузов. - 2-е изд., испр. - М.: Академия, 2008.- 400с.
7. Сазыкин Ю.О. Биотехнология.- 2 изд-е.- М: ИЦ «Академия».- 2007.- 256 с.
8. Биохимия /Под ред. Е.С. Северина / Учебное пособие.-М.: ГЭОТАР-Медиа.- 2005 г.
9. Биохимия: учеб. для вузов / Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н., Минакова А.Д.- 3-е изд., испр. и доп.- Спб.: ГИОРД, 2005.- 472 с.
10. Загоскина Н.В., Назаренко Л.В., Калашникова Е.А., Живухина Е.А. Биотехнология. Теория и практика. Изд.: Оникс, 2009 г., 496 с.
11. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая микробиология : учебник для стул. высш. учеб. заведе-ний /. - М. : Издательский центр "Академия", 2007. - 288 с.
12. Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология /С.Д. Варфоломеев.- М.: ИЦ Академия.- 2004.
13. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии / В.В. Бирюков.- М.: Колос.- 2004.
14. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии.- М.: Изд. Центр «Ака-демия», 2003.- 208 с.
15. Экология микроорганизмов: Учебник для вузов /Под ред. А.И. Нетрусова. -М.: ACADEM, 2004.- 272с.
16. Егорова Т.А.,Клунова С.М.,Живухина Е.А. Основы биотехнологии: Учеб.пособ. для вузов. -М.: Academa, 2003.- 208с.
17. Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология ферментных препаратов. М.: Элевар, 2000 г., 512 с.
18. Ленинджер А. Основы биохимии. В 3-х томах. М.: Мир, 1985 г., 1051 с.
19. Промышленная микробиология. Под ред. Егорова Н.С. М.: Высшая школа, 1989 г.
20. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987 г.
21. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1990 г., 271 с.
22. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических произ-водств. М.: Агропромиздат, 1987 г., 398 с.
23. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. М.: Наука, 1985 г., 292 с.
24. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. СПб.: Наука (Сибирское отделение).- 1995.- 600 с.
25. Кантере В.М., Мосичев М.С., Дорошенко М.И. и др. Основы проектирования предприятий микробиологической промышленности. - М.: Агропромиздат, 1990.- 304 с.
26. Гапонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств. – М.: Легкая и пи-щевая промышленность. – 1981.- 240 с.
27. Безбородов А.М. Биотехнология продуктов микробного синтеза. М.: Агропромиздат, 1991.
28. Воробьева Л.И. «Техническая микробиология», М., Издательство МТЧ, 1989 г.
29. Мосичев М.С., Складнев А.А., Котов В.В. «Общая технология микробиологических произ-водств», М. Изд. Легкая промышленность, 1982 г.