БИОЭНЕРГЕТИКА

БИОЭНЕРГЕТИКА, раздел биологии, изучающий механизмы трансформации и запасания энергии в живых системах.

Сформировалась на стыке биофизики, биохимии, молекулярной биологии и физиологии клетки. Началом БИОЭНЕРГЕТИКИ можно считать работы нем. врача Ю. Р. Майера (1841). Во 2-й пол. 20 в. биоэнергетика получила широкое развитие, в чем большую роль сыграли сов. ученые В. А. Белицер, А. М. Теренин, А. А. Красновский, В. П. Скулачев и др. БИОЭНЕРГЕТИКА рассматривает энергетические процессы в живых организмах с позиции термодинамики открытых систем. Важнейшими достижениями БИОЭНЕРГЕТИКИ являются: открытие единообразия энергетич. процессов и общность веществ, аккумулирующих энергию во всех формах жизни; установление роли сопрягающих мембран митохондрий и хлоропластов в трансформации энергии окисления и световой энергии в химических энергию макроэргич. связей аденозинтрифосфата (АТФ); выяснение сопряжения эндоэргонических процессов, связанных с накоплением энергии и экзоэргонических, сопровождаемых ее выделением. Осн. соединениями, участвующими в трансформации, запасании и переносе энергии в живых организмах, являются нуклеозидфосфаты и прежде всего АТФ. У винограда синтез АТФ осуществляется в процессах фотофосфорилирования (циклического, нециклического и псевдоциклического), фотодыхания по гликолатному пути и окислительного фосфори лирования. Процессы фотофосфорилирования и фотодыхания протекают на свету и связаны с функцией хлоропластов, а процессы окислительного фосфорилирования светонезависимы и локализованы в митохондриях. Основная нагрузка в накоплении энергии в зеленых органах винограда принадлежит нециклич. фотофосфорилированию.

Существует предположение о трех механизмах синтеза АТФ в сопрягающих мембранах: хемиосмотического, конформационно-механохимического и химического сопряжения. Наибольших экспериментальных подтверждений получил хемиосмотич. механизм, выдвинутый англ. биохимиком П. Митчеллом (2001). Согласно хемиосмотич. механизму запасание энергии электронов, переносимых по редокс-цепи, осуществляется в форме электрохимических потенциала, образованного градиентом протонов на мембране; обращение протонного градиента приводит к синтезу АТФ; мембранный потенциал, наряду с АТФ, является универсальной энергией в живой клетке; энергия может трансформироваться в работу химическую (синтез АТФ, обратный перенос электронов), осмотическую (транспорт ионов против концентрационного градиента) и в тепло.

В биоэнергетике используются методы биохимических анализа, дифференциальной спектрофотометрии, электронной микроскопии, микрокалориметрии, метод меченых атомов и др.

Лит.: Скулачев В.П. Трансформация энергии в биомембранах. — 1972; Белл Л.Н. Энергетика фотосинтезирующей растительной клетки. — Москва, 2000; Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология: В 3-х т. Пер. с немецкого — Москва, 1982. — Т. 2.

 
< БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ   БОГАРНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ >