Программа вступительных экзаменов в аспиранутуру по специальности «БИОФИЗИКА»

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ В АСПИРАНТУРУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ «БИОФИЗИКА»

  1. Спектрофотометрия. Законы поглощения света. Электронные спектры поглощения биомолекул (аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты).
  2. Люминесценция молекул. Флуоресцентный и фосфоресцентный анализ. Разновидности, основные характеристики, спектры люминесценции аминокислот и белков. Метки и зонды.
  3. Колебания многоатомных молекул. Нормальные колебания и характеристические частоты. Колебательные спектры поглощения биомолекул (аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты). Рамановская спектроскопия и ИК-спектроскопия.
  4. Свободные радикалы в биосистемах и спектроскопия электронного парамагнитного резонанса. ЭПР-спектроскопия. Спиновые метки. Ядерный магнитный резонанс.
  5. Интерференция света. Дифракция света. Поляризация света. Рассеяние света.
  6. Дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм.
  7. Общие свойств биологических молекул. Основные классы биологических молекул. Белки. Нуклеиновые кислоты. Углеводы, липиды, витамины, гормоны.
  8. Физические и физико-химические свойства биологических молекул. Внутреннее вращение и поворотная изомерия. Элементы статистики макромолекул: модель Изинга.
  9. Структура белков. Химическая структура аминокислот. Физико-химические свойства аминокислот. Первичная структура белков, пептидная связь. Вторичная структура белков. Принцип минимизации свободной энергии. Альфа-спираль и бета-структура. Силы, стабилизирующие вторичную структуру. Вандерваальсовы силы. Электростатические взаимодействия. Водородная связь. Третичная структура белков. Белковая глобула. Гидрофобные взаимодействия. Дисульфидные связи. Субъединичные белки и четвертичная структура. Конформационные переходы и кооперативность.
  10. Функции белков. Ферментативный катализ. Апоферменты и коферменты. Простатические группы. Стереоспецифичность. Фермент-субстратный комплекс. Кинетика ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Теория абсолютных скоростей реакций. Термодинамика ферментативного катализа. Алостерические ферменты. Изоферменты.
  11. Механохимические функции белков. Структурные основы и энергетика мышечного сокращения. Сократительные белки.
  12. Иммунологические функции белков. Антитела. Рецепторная функция белков.
  13. Структура нуклеиновых кислот. Азотистые основания, нуклеозиды и нуклеотиды. Первичная структура нуклеиновых кислот. Правила Чаргаффа. Вторичная структура ДНК. Механизмы плавления нуклеиновых кислот, обратимая денатурация ДНК. ДНК-белковые и ДНК-мембранные комплексы. Хроматин. Структура и свойства РНК.
  14. Функция нуклеиновых кислот. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче генетической информации. Понятие гена. Генетический код и его свойства. Молекулярно-биофизические аспекты мутагенеза, конъюгации, трансформации бактерий. Механизмы рекомбинации нуклеиновых кислот. Современные представления о механизмах транскрипции. Функции матричной РНК. Функции транспортной РНК. Активирование аминокислот и взаимодействие кодон-антикодон.
  15. Биосинтез белка. Рибосомы и полирибосомы. Механизмы регуляции биосинтеза белка.
  16. Структура липидов и их классификация. Строение липидных молекул, фосфолипиды, жирные кислоты, их свойства. Физико-химическая характеристика липидов.
  17. Липидные структуры. Фазовые диаграммы состояния липидов. Липидные кристаллы. Липосомы. Бислойные липидные мембраны.
  18. Функции липидов. Липиды как один из основных компонентов биологических мембран. Участие липидов в осуществлении каталитических, транспортных, рецепторных и энергетических процессов. Регуляторная роль липид-белковых взаимодействий.
  19. Природные мембраны. Белки, липиды и углеводные компоненты биомембран. Надмолекулярная организация мембран. Твердо-каркасная и жидкостно-мозаичная модели мембран. Рафты. Роль электростатических и гидрофобных взаимодействий в стабилизации структуры мембран. Липидный бислой, анулярные липиды. Периферические и интегральные белки. Асимметрия белков и липидов. Микровязкость и текучесть мембран. Подвижность мембранных компонентов. Особенности кооперативных переходов в природных мембранах.
  20. Проницаемость мембран и транспорт веществ. Диффузия, облегченный транспорт. Осмотическая работа. Источники энергии. Сопряженный характер транспорта ионов и веществ. Симпорт и антипорт.
  21. Транспортные белки в мембранах. Натрий-калиевая АТФаза, строение и функции. Калиевые каналы. Каналы для натрия, кальция и хлора. Перенос воды через мембраны. Транспорт углеводов, аминокислот и нуклеотидов.
  22. Сигнализация в клетке. Способы межклеточной сигнализации. Трансдукция сигналов в клетке. Физико-химические основы лиганд-рецепторного взаимодействия. Модель рецепторного связывания. Способы определения константы связывания и общего числа рецепторов.
  23. Принципы организации и функционирования внутриклеточных сигнальных систем. Универсальные типы внутриклеточных сигнальных систем (цАМФ-зависимая система передачи сигнала, фосфатидил-инозитольная система передачи сигнала).
  24. Редокс-регуляция и редокс-сигнализация в биологических системах. Редокс-регуляция активности белков. Роль кальция. МАПКиназный каскад. Программируемая гибель клетки.
  25. Биофизические механизмы возбудимости. Природа потенциала поля. Понятие о равновесном потенциале. Уравнение Гольдмана-Ходжкина и Каца. Потенциал действия. Понятие об активации и инактивации натриевых каналов.
  26. Механизм распространения потенциала действия по возбудимым мембранам. Структурная организация синапсов. Химические и электрические механизмы синаптического поведения.
  27. Медиаторы и их роль в мышечном сокращении. Первичные механизмы сенсорной рецепции (зрение, слух, обоняние).
  28. Биоэнергетика клетки. Источники свободной энергии и ее запасание в  клетках. АТФ. Гликолиз, цикл Кребса, электрон-транспортные цепи, окислительное фосфорилирование. Мембраны и биоэнергетические процессы. Наружная и внутренняя мембраны митохондрий. Локализация ферментов и переносчиков электронов. Роль мембраны в сопряжении процессов окисления и фосфорилирования. Вклад конформационных перестроек белковых переносчиков.
  29. Физические механизмы переноса электрона в электрон-транспортных цепях. Межмолекулярный перенос электронов в полярных средах. Теория Маркуса. Туннельный эффект. Формула Гамова. Факторы, влияющие на скорость переноса электронов в белках.
  30. Электрон-транспортные процессы и сопряжение в хлоропластах. Принципы и механизмы трансформации энергии АТФ в различные виды работы (механическая, осмотическая).
  31. Мембранные механизмы регуляции жизненных процессов. Рецепторы биологически активных веществ. Строение рецепторов. Агонисты и антагонисты. Положительная и отрицательная кооперативность связывания. Роль структурных перестроек в передаче сигнала от рецептора к мишени (вклад физического состояния белковой решетки и липидного бислоя). Принципы гормональной регуляции проницаемости и транспорта.
  32. Межклеточные взаимодействия. Типы межклеточных контактов, их морфология,  физико-химические свойства.
  33. Типы фотобиологической реакции. Стадии фотобиологических реакций. Фотохимия белков, нуклеиновых кислот и липидов.
  34. Фотосинтез. Состав и структурная организация фотосинтетического аппарата. Пигменты. Физика и химия биосинтеза. Фотосистемы и цепь транспорта электронов. Фотосинтетическое фосфорилирование. Реакция Хилла.
  35. Фоторецепция. Структурная организация фоторецепторных мембран. Физика и химия зрительной рецепции. Родопсин, его фотопревращения. Механизм передачи сигнала от мембран диска к наружной плазматической мембране.
  36. Прикладная биофизика. Биосенсоры и  иммуносенсоры.
Русский