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, Δμ_H⁺ и Δμ_Na⁺ - 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 Δμ_H⁺.
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 Δμ_Н⁺ 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 Δμ_H⁺.

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 Δμ_H⁺.

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

X. Потребители Δμ_H⁺.

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 Δμ_H⁺. Движение бактерий: устройство двигательного аппарата и его энергообеспечение.
5. Терморегуляторная функция Δμ_H⁺.

XI. Гигантские митохондрии.

Латеральный транспорт энергии вдоль митохондриальной мембраны.

XII. Роль Δμ_Na⁺ в мембранной энергетике.

1. Системы стабилизации Δμ_H⁺: градиенты ионов K⁺ и Na⁺ и механизмы их образования у бактерий.
2. Натриевый цикл морских щелочеустойчивых и анаэробных бактерий: генерация Δμ_Na⁺ в дыхательной цепи и при декарбоксилировании; использование Δμ_Na⁺ 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