Дыхание - центральное звено метаболизма клетки. История развития представлений о дыхании. Параметры, характеризующие дыхание и методы их определения. Субстраты дыхания и дыхательный коэффициент. Основные функции дыхания: энергетическая, трофическая, терморегуляторная. Общие и специфические черты дыхания растений и животных.
Характеристика отдельных групп дыхательных ферментов: пиридинзависимые дегидрогеназы, флавинзависимые дегидрогеназы, оксидазы. Промежуточные переносчики электронов: хиноны, железосерные белки, цитохромы, их химическое строение и свойства.
Основные ферменты гидролиза сахарозы и крахмала. Ферментативные реакции гликолиза. Фосфорилирование на уровне субстрата. Энергетический баланс процесса. Гликолиз и глюконеогенез. Особенности гликолиза у растений. АТФ-зависимая фосфофруктокиназа и пирофосфатзависимая фосфофруктокиназа - регуляторные ферменты гликолиза.
Фруктозо-2,6 фосфат - регуляторная молекула углеводного обмена в растениях. Анаэробный метаболизм растений.
Ферментативные реакции цикла. Регуляция работы цикла и его роль в метаболизме растительной клетки. Взаимодействие с гликолизом через промежуточные общие метаболиты. Компартментация цикла в клетках растений.
Структура, регуляция, локализация в клетках растений.
Цикл трикарбоновых кислот в митохондриях растений. Основные метаболиты и ферментативные реакции цикла. Принципы регуляции. Роль маликэнзима в регуляции работы цикла. Энергетическая эффективность процесса. Анаплеротические реакции.
Глиоксисомы и глиоксилатный цикл. Основные метаболиты и ферменты цикла, его физиологическое значение.
Ультраструктура и функции митохондрий. Физико-химические свойства митохондриальной мембраны. Способы выделения и изучения мембран. Генетический аппарат митохондрий и его особенности у растений. Взаимодействие митохондриального и ядерного геномов.
Энергетика процессов гидролиза и синтеза АТФ. Развитие представлений о механизмах сопряжения окислительно-восстановительных реакций с образованием АТФ. Химическая и конформационная гипотезы сопряжения. Основные положения хемиосмотической гипотезы Митчелла. Мембрана как структурная основа биоэнергетических процессов. Электрохимический потенциал - движущая сила фосфорилирования. Трансформация энергии на сопрягающих мембранах : запасание энергии в конвертируемой форме Н+ и АТФ. Единство элементарный энергетических процессов у организмов разных способов жизни.
Понятие донор, акцептор, окислительно-восстановительный потенциал. Основные компоненты ЭТЦ дыхания, их окислительно-восстановительные превращения и способы их регистрации. Пространственная организация ЭТЦ в мембране. Основные комплексы ЭТЦ, их структура, функции, механизм переноса электронов. НАДН-дегидрогеназный комплекс. Сукцинатдегидрогеназный комплекс. Цитохром b/c комплекс. Цитохромоксидазный комплекс. Механизм образования трансмембранного протонного градиента в процессе электронного транспорта в дыхательной цепи митохондрий. Альтернативные НАДН-дегидрогеназы - характерная особенность растительных митохондрий: локализация в мембранах и функции.. Цианидрезистентное дыхание. Альтернативная оксидаза: структура, функции, принципы регуляции. Альтернативный путь переноса электронов в дыхательной цепи растений и его физиологическое значение. Ингибиторы электронного транспорта и ингибиторный анализ применительно к изучению дыхательной активности растительных митохондрий.
Электронтранспортные цепи плазмалеммы, эндоплазматического ретикулума, микротелец, их состав и функции.
Механизм сопряжения электронного транспорта в дыхательной цепи с фосфорилированием. Энергизация мембран при функционировании ЭТЦ дыхания. АТФ-синтаза митохондрий. Структура, локализация, пространственная организация, современные представления о механизме синтеза АТФ. Регуляция электронного транспорта в дыхательной цепи. Дыхательный контроль. Понятие об ионофорах. Природа разобщающего эффекта.
Роль мембранного потенциала в регуляции клеточного метаболизма. Немитохондриальные АТФ-азы клеток растений. Н+-АТФ-азы плазмалеммы и тонопласта.. Их структура, локализация в клетке. Физиологическое значение.
Особенности наружной и внутренней мембран митохондрий. Челночные системы транспорта метаболитов. Импорт белков в митохондрии.
Активные формы кислорода, их возникновение и способы нейтрализации. Роль активных форм кислорода в развитии апоптоза. Антиоксидантные системы клетки. Аскорбиновая кислота и глутатион, их функции в метаболизме. Аскорбат-глутатионовый цикл. Функции цитоплазматический оксидаз и связанных с ними ферментов, их локализация, вклад в общее поглощение кислорода растительной тканью.
Взаимосвязь дыхания с фотосинтезом: особенности дыхательного процесса в фотоавтотрофной клетке. Фотодыхание и функционирование растительных митохондрий. Взаимодействие процесса дыхания с ассимиляцией азота. Влияние на процесс дыхания эндогенных и экзогенных факторов. Дыхание роста и дыхание поддержания.
Основная:
Дополнительная:
Составитель: О.Г. Полесская, доцент кафедры физиологии растений.