Программа курса "Биоэнергетика"
Лектор - академик РАН В.П. Скулачев
I. Введение к курсу.
- 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.
- Активные формы кислорода (АФК) и их роль в явлениях феноптоза.
- Антиоксиданты, адрессованные в митохондрии, как способ борьбы с феноптическими программами.
II. Общие вопросы биоэнергентики
- Биоэнергетика в системе биологических наук.
- АТФ, ΔμH+ и ΔμNa+ - конвертируемые формы энергии в клетке.
- Три закона биоэнергетики.
- Свойства АТФ, определяющие его роль в энергетике клетки. Понятие макроэргических соединений.
- Природа и свойства ΔμH+.
- Протонный цикл Митчела.
- Эволюция биоэнергетических систем.
III. Запасание энергии бактериями, содержащими бактериохлорофилл.
- Путь циклического переноса электронов у пурпурных бактерий.
- Комплекс фотосинтетических реакционных центров у пурпурных бактерий.
- KoQH2-цит. с2-редуктаза пурпурных бактерий. Q-цикл.
- Нециклический перенос электронов у зеленых бактерий.
IV. Энергетическая система хлоропластов.
- Структура хлоропластов.
- Путь переноса электронов и набор генераторов ΔμН+ в мембране тилакоидов.
V. Пути унификации энергетических ресурсов при аэробном типе энергетики.
- Общий план унификации 'топлива'. Цепь реакций гликолиза, цикл трикарбоновых кислот, система β-окисления жирных кислот и их связь с дыхательной цепью.
- Свойства субстратного фосфорилирования, отличающие его от мембранного фосфорилирования.
- Гликолитическая оксидоредукция.
- Энолазная реакция.
- Окислительное декарбоксилирование кетокислот.
VI. Дыхательная цепь.
- NADH-KoQ-редуктазный комплекс.
- Комплекс цитохромов bc1.
- Строение и свойства цитохромоксидазного генератора ΔμH+.
VII. Особые типы энергоснабжения.
- Энергетика митохондрий аскарид и бактерий, использующих начальные этапы дыхательной цепи.
- Энергетика бактерий, использующих среднюю часть дыхательной цепи.
- Энергетика бактерий, использующих конечные этапы дыхательной цепи.
VIII. Бактериородопсиновый фотосинтез.
- Состав и строение бактериородопсиновых бляшек.
- Фотохимический цикл бактериородопсина.
- Бактериородопсин как простейший протонный насос. Прямое измерение генерации фототока бактериородопсином. Устройство бактериородопсинового генератора.
- Другие ретиналь-содержащие белки.
IX. Н+-АТФазы - вторичные генераторы ΔμH+.
- Н+-АТФаза анаэробных бактерий.
- Н+-АТФаза тонопласта, секреторных гранул и лизосом.
- Н+-АТФаза плазматической мембраны растений и грибов.
X. Потребители ΔμH+.
- Н+-АТФ-синтаза. Факторы F0 и F1. Механизм синтеза и гидролиза АТФ. Ротор и статор в комплексе F0F1. H+-пирофосфат-синтаза.
- Особенности механизма и энергетики трансгидрогеназной реакции.
- Виды осмотической работы. Роль Δψ и ΔрН. Роль антипорта АДФ/АТФ и симпорта фосфат + Н+ в энергетике клетки. Роль карнитина. АВС-АТФаза.
- Механическая работа за счет энергии ΔμH+. Движение бактерий: устройство двигательного аппарата и его энергообеспечение.
- Терморегуляторная функция ΔμH+.
XI. Гигантские митохондрии.
Латеральный транспорт энергии вдоль митохондриальной мембраны.
XII. Роль ΔμNa+ в мембранной энергетике.
- Системы стабилизации ΔμH+: градиенты ионов K+ и Na+ и механизмы их образования у бактерий.
- Натриевый цикл морских щелочеустойчивых и анаэробных бактерий: генерация ΔμNa+ в дыхательной цепи и при декарбоксилировании; использование ΔμNa+ при совершении химической, механической и осмотической работы.
- 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