Программа курса "Биоэнергетика"

Лектор - академик РАН В.П. Скулачев

I. Введение к курсу.

  1. Улучшение природы человека как сверхзадача биологии XXI века. Тирания генома. Задача отмены программ, выгодных для эволюции генома, но вредных для индивида. Программы феноптоза - биохимического самоубийства организма: острый феноптоз однократно размножающихся организмов или организмов, попавших в критическую ситуацию ("принцип Батса"); старение, как медленный феноптоз.
  2. Активные формы кислорода (АФК) и их роль в явлениях феноптоза.
  3. Антиоксиданты, адрессованные в митохондрии, как способ борьбы с феноптическими программами.

II. Общие вопросы биоэнергентики

  1. Биоэнергетика в системе биологических наук.
  2. АТФ, ΔμH+ и ΔμNa+ - конвертируемые формы энергии в клетке.
  3. Три закона биоэнергетики.
  4. Свойства АТФ, определяющие его роль в энергетике клетки. Понятие макроэргических соединений.
  5. Природа и свойства ΔμH+.
  6. Протонный цикл Митчела.
  7. Эволюция биоэнергетических систем.

III. Запасание энергии бактериями, содержащими бактериохлорофилл.

  1. Путь циклического переноса электронов у пурпурных бактерий.
  2. Комплекс фотосинтетических реакционных центров у пурпурных бактерий.
  3. KoQH2-цит. с2-редуктаза пурпурных бактерий. Q-цикл.
  4. Нециклический перенос электронов у зеленых бактерий.

IV. Энергетическая система хлоропластов.

  1. Структура хлоропластов.
  2. Путь переноса электронов и набор генераторов ΔμН+ в мембране тилакоидов.

V. Пути унификации энергетических ресурсов при аэробном типе энергетики.

  1. Общий план унификации “топлива”. Цепь реакций гликолиза, цикл трикарбоновых кислот, система β-окисления жирных кислот и их связь с дыхательной цепью.
  2. Свойства субстратного фосфорилирования, отличающие его от мембранного фосфорилирования.
  3. Гликолитическая оксидоредукция.
  4. Энолазная реакция.
  5. Окислительное декарбоксилирование кетокислот.

VI. Дыхательная цепь.

  1. NADH-KoQ-редуктазный комплекс.
  2. Комплекс цитохромов bc1.
  3. Строение и свойства цитохромоксидазного генератора ΔμH+.

VII. Особые типы энергоснабжения.

  1. Энергетика митохондрий аскарид и бактерий, использующих начальные этапы дыхательной цепи.
  2. Энергетика бактерий, использующих среднюю часть дыхательной цепи.
  3. Энергетика бактерий, использующих конечные этапы дыхательной цепи.

VIII. Бактериородопсиновый фотосинтез.

  1. Состав и строение бактериородопсиновых бляшек.
  2. Фотохимический цикл бактериородопсина.
  3. Бактериородопсин как простейший протонный насос. Прямое измерение генерации фототока бактериородопсином. Устройство бактериородопсинового генератора.
  4. Другие ретиналь-содержащие белки.

IX. Н+-АТФазы - вторичные генераторы ΔμH+.

  1. Н+-АТФаза анаэробных бактерий.
  2. Н+-АТФаза тонопласта, секреторных гранул и лизосом.
  3. Н+-АТФаза плазматической мембраны растений и грибов.

X. Потребители ΔμH+.

  1. Н+-АТФ-синтаза. Факторы F0 и F1. Механизм синтеза и гидролиза АТФ. Ротор и статор в комплексе F0F1. H+-пирофосфат-синтаза.
  2. Особенности механизма и энергетики трансгидрогеназной реакции.
  3. Виды осмотической работы. Роль Δψ и ΔрН. Роль антипорта АДФ/АТФ и симпорта фосфат + Н+ в энергетике клетки. Роль карнитина. АВС-АТФаза.
  4. Механическая работа за счет энергии ΔμH+. Движение бактерий: устройство двигательного аппарата и его энергообеспечение.
  5. Терморегуляторная функция ΔμH+.

XI. Гигантские митохондрии.

Латеральный транспорт энергии вдоль митохондриальной мембраны.


XII. Роль ΔμNa+ в мембранной энергетике.

  1. Системы стабилизации ΔμH+: градиенты ионов K+ и Na+ и механизмы их образования у бактерий.
  2. Натриевый цикл морских щелочеустойчивых и анаэробных бактерий: генерация ΔμNa+ в дыхательной цепи и при декарбоксилировании; использование ΔμNa+ при совершении химической, механической и осмотической работы.
  3. Осмотическая работа внешней мембраны животной клетки.

XIII. Проблема токсичности кислорода.

Способы защиты организма от кислорода: снижение [O2], антиоксиданты, свободное окисление, разобщение окисления и фосфорилирования, поры во внутренней мембране митохондрий, митоптоз, апоптоз, коллективный апоптоз.


XIV. Концепция феноптоза.

Возможная роль кислорода, мито- и апоптоза в феноптозе. r- и K-стратегии: роль дыхания и мутагенеза, вызванного активными формами кислорода.


XV. Роль онтогенетической программы и активных форм кислорода, образуемых внутри митохондрий, в старении организма. Возможные пути отмены этой программы.


Наглядные материалы курса лекций "БИОЭНЕРГЕТИКА", 2008 год


версия для печати
Страница последний раз обновлялась 02.05.2010