Эволюция энергетических систем

Аннотация
рабочей программы дисциплины
М2.В.ДВ.1.2. Эволюция энергетических систем
Направление подготовки: 020400.68 «Биология», профиль «Биохимия и
молекулярная биология»
1. Цели и задачи дисциплины
Цель: получение современных представлений об эволюции механизмов запасания
энергии в живых системах; знакомство с современными концепциями эволюции
биоэнергетических систем; получение знаний о путях становления механизмов
превращения энергии в клетке; формирование понимания эволюционного происхождения
митохондрий и хлоропластов; получение представлений о взаимодействии митохондрий и
хлоропластов в ходе фотосинтеза у растений.
Задачи:
- изучение мембранных систем биоэнергетики у представителей прокариот и
эукариот;
- знакомство с «хемиосмотической гипотезой» Питера Митчелла, постулирующей
ведущую роль трансмембранного потенциала ионов водорода в сопряжении дыхания и
фосфорилирования в митохондриях низших и высших эукариот;
- детальное знакомство с особенностями строения мембранного АТФ-синтазного
комплекса у организмов-представителей разных таксономических групп с целью
выяснения эволюционных путей происхождения и усложнения систем биоэнергетики от
предковых до современных форм организмов; получение знаний об особенностях
строения и функционирования дыхательной цепи митохондрий у животных и растений,
обусловленных эволюционными путями происхождения этих групп организмов;
- изучение механизмов сопряжения процессов окисления и фосфорилирования с
альтернативными кислороду конечными акцепторами электронов в митохондриях;
- знакомство с альтернативным протонному мембранному электрохимическому
потенциалу ионов натрия, использующемуся морскими бактериями в качестве источника
для синтеза АТФ;
- получение знаний об особенностях тканевой и органной специализации
митохондрий, характерной для высших организмов;
-знакомство с новыми биологическими функциями митохондрий у высших
организмов (участие митохондрий надпочечников в синтезе кортикостероидов;
- участие митохондрий бурого жира в теплопродукции и др.) получение знаний о
взаимодействии митохондрий и хлоропластов у растений в процессе фотосинтеза;
- знакомство со структурной организацией митохондриального генома низших и
высших растений, отражающей эволюцию геномов органелл этих таксонов в направлении
увеличения размера генома;
- изучение роли кислорода в эволюции живых систем разного уровня сложности,
включая генетические системы ядра и митохондрий.
2. Место дисциплины в учебном плане и общая трудоемкость
Курс “Эволюция энергетических систем” относится к профессиональному циклу,
дисциплинам по выбору, и базируется на знаниях, полученных по курсам биохимии,
биофизики, цитологии, генетики, микробиологии. Является основой при изучении
последующих предметов: «Современные проблемы биологии», «Молекулярные
механизмы фотосинтеза», «Биохимия дыхания», «Биоэнергетика клетки».
Профессионально ориентирован на подготовку специалиста по молекулярной
биологии и биохимии. Общая трудоемкость – 1 зач. ед.
3. Формируемые компетенции: ОК-1, ОК-2, ОК-3,ОК-6, ПК-1, ПК-7, ПК-8; ПК-9;
ПК-16.
4. Знания, умения и навыки, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:

основные механизмы трансформации энергии, сформировавшиеся в ходе
эволюционного развития организмов разной сложности;

эволюционное сходство и различия систем биоэнергетики прокариот и
эукариот; значение систем биоэнергетики в поддержании устойчивого развития
организма, популяций и видов.
уметь:
использовать полученные знания для расширения своего кругозора и
совершенствования общей профессиональной подготовки.
владеть:

навыками решения задач по отдельным темам дисциплины.
5. Содержание дисциплины
Тема 1. Эндосимбиотическая гипотеза происхождения ДНК-содержащих органелл
эукариот.
Тема 2. Происхождение митохондрий в результате превращения
эндосимбиотической бактерии в органеллу.
Тема 3. Приобретение АТР/ADP переносчика как ключевое событие в
возникновении митохондрий.
Тема 4. Различия структурно-функциональной организации мито-хондрий,
обусловленные видовой, тканевой и органной принадлежностью органелл.
Тема 5. Эволюция геномов митохондрий дрожжей, растений и животных.
Митохондриальная ДНК как генетический маркер.
Тема 6. Взаимоотношения системы окислительного фосфорилирования и
генетической системы митохондрий.
Тема 7. Эндосимбиогенез. Взаимодействия митохондрий и хлоропластов при
фотосинтезе.
Тема 8. Горизонтальный перенос генов в митохондрии. Роль в эволюции геномов.
Тема 9. Кислород и эволюция организмов
Тема 10. Роль систем биологического окисления в онтогенезе и филогенезе.
6. Виды учебной работы
Практические занятия
7. Технические и программные средства обучения, Интернет- и
Интернет-ресурсы
Лекционная
часть
каждого
занятия
сопровождается
демонстрацией
иллюстративного материала из литературных источников. Готовятся копии схем,
рисунков, помогающие восприятию материала по данному вопросу.
Рекомендуется работа в сети Интернет на сайте Соросовского образовательного журнала,
а также использование других Интернет-ресурсов и электронных научных библиотек для
поиска необходимой литературы, например http://www.sambal.co.uk/biology.html;
http://en.wikipedia.org/wiki/Bioenergetics; http://www.molbiol.ru; http://www.biotechnolog.ru;
http://www.iteb.serpukhov.su/;http://en.wikipedia.org/wiki/Energetics;
http://www.volgmed.ru/biochem/301/edu-libr-d.php;http://www.inbi.ras.ru;
http://www.xumuk.ru; http://www.molbiol.ru; http://www.rusbiotech.ru; http://biomolecula.ru;
www.membrana.ru; www.biolinks.net.ru; http://www.xumuk.ru.
8. Формы текущего контроля успеваемости студентов
Контрольные работы
9. Виды и формы промежуточной аттестации
Форма итоговой аттестации – зачет.
Разработчик аннотации: Константинов Ю.М., д.б.н., профессор кафедры
физиологии растений, клеточной биологии и генетики.