Respirationsprocessen i växter (förklarad med diagram)
Respirationsprocessen i växter!
Andningsförloppet är mycket kopplat till processen att frigöra energi från mat. All energi som krävs för livets processer erhålls genom oxidation av vissa makromolekyler som kan äta "mat". Endast gröna växter och cyanobakterier kan förbereda sin egen mat; Genom fotosyntesprocessen fäller de lätt energi och omvandlar den till kemisk energi som lagras i kolhydraternas bindningar som glukos, sackaros och stärkelse.
Även i gröna växter fotosyntesar inte alla celler, vävnader och organ endast celler som innehåller kloroplaster, som oftast ligger i ytskikten, utför fotosyntes. Fotosyntes sker givetvis inom kloroplasterna, medan nedbrytningen av komplexa molekyler för att ge energi sker i cytoplasma och i mitokondrier. Brytningen av CC-bindningarna av komplexa föreningar genom oxidation i cellerna, vilket leder till utsläpp av avsevärd mängd energi kallas andning.
De föreningar som oxideras under denna process är kända som respiratoriska substrat. Vanligtvis oxideras kolhydrater för att frigöra energi, men proteiner, fetter och även organiska syror kan användas som andningsämnen i vissa växter, under vissa förutsättningar.
Under oxidation i en cell frigörs all energi som finns i respiratoriska substrat inte fritt in i cellen eller i ett enda steg. Det släpps i en serie långsamma stegvisa reaktioner som kontrolleras av enzymer, och den är instängd som kemisk energi i form av ATP.
Nästan alla levande celler i en växt har sina ytor utsatta för luft. Stomata och lenticeller tillåter gasutbyte genom diffusion. Brytningen av CC-bindningar av komplexa organiska molekyler genom oxidationsceller som leder till utsläpp av mycket energi kallas cellulär andning. Glukos är det föredragna substratet för andning.
Fetter och proteiner kan också brytas ner för att ge energi. Initialsteget av cellulär andning sker i cytoplasman. Varje glukosmolekyl bryts genom en serie enzymkatalyserade reaktioner i två molekyler pyretinsyra. Denna process kallas glykolys.
Fermentation sker under anaeroba förhållanden i många prokaryoter, enhälliga eukaryoter och i groddar frön. I eukaryota organismer förekommer aerob andning i närvaro av syre. Pyruvsyra transporteras till mitokondrier där den omvandlas till acetyl CoA med frisättningen av CO2. Acetyl CoA går sedan in i tricarboxylsyravägen eller Krebs-cykeln som verkar i matrisen av mitokondrier. NADH + H + och FADH 2 genereras i Krebs-cykeln.
Energin i dessa molekyler liksom den i NADH + H + syntetiserad under glykolys används för att syntetisera ATP. Detta uppnås genom ett system av elektronbärare som kallas elektrontransportsystem (ETS) beläget på mitokondriernas inre membran.
Elektronerna, när de rör sig genom systemet, släpper ut tillräckligt med energi som är instängd för att syntetisera ATP. I denna process är den ultimata acceptorn av elektroner och den blir reducerad till vatten. Andningsvägen är en amfibolvägen, eftersom den involverar både anabolism och katabolism.
Växter kräver O 2 för andning och de avger också CO 2 . Därför har växter system på plats som säkerställer tillgängligheten av O2. Det finns flera anledningar till att växter kan komma ihop utan andningsorgan. För det första tar varje växtdel hand om sina egna gasutbytesbehov. Det är väldigt lite transport av gaser från en växtdel till en annan. För det andra uppvisar växter inte stora krav på gasutbyte. Rötter, stjälkar och löv respirerar till mycket lägre priser än djur gör.
Endast under fotosyntes är stora volymer gaser utbyta och varje blad är väl anpassat för att ta hand om sina egna behov under dessa perioder. När celler fotosyntesiseras är tillgängligheten av O2 inte ett problem i dessa celler eftersom O2 frigörs i cellen. Den fullständiga förbränningen av glukos, som producerar CO 2 och H 2 O som slutprodukter, ger energi som de flesta utges som värme.
Under andningsförloppet utnyttjas syre, och koldioxid, vatten och energi frigörs som produkter. Förbränningsreaktionen kräver syre. Men vissa celler lever där syre kan eller inte är tillgängligt.
Några av dessa organismer är fakultativa anaerober, medan i andra är kravet på anaerobt tillstånd obligatoriskt. I alla fall behåller alla levande organismer den enzymatiska maskinen för att delvis oxidera glukos utan hjälp av syre.
Vid jäsning, t.ex. genom jäst, uppnås den ofullständiga oxidationen av glukos under anaeroba förhållanden genom uppsättningar av reaktioner där pyruvsyra omvandlas till CO2 och etanol. Enzymerna, pyruvsyradekarboxylas och alkoholdehydrogenat katalyserar dessa reaktioner. Stegen involverade visas i figuren. 14, 9. I djurceller, liksom muskler under träning, när syre är otillräcklig för cellulär andning pyruvsyra reduceras till mjölksyra genom laktatdehydrogenas.
Aerob andning är processen som leder till en fullständig oxidation av organiska ämnen i närvaro av syre och släpper ut CO2, vatten och en stor mängd energi som finns i substratet. Denna typ av andning är vanligast hos högre organismer.
Citronsyracykeln, som visas i figuren, visar utsläpp av CO2. Reaktionen katalyseras av enzym-citratsynteserna och en molekyl av CoA frisätts. Citrat är sedan isomeriserat till citrat. Det följs av två på varandra följande steg av dekarboxylering, vilket leder till bildandet av a-ketoglutarsyra och därefter succinyl-CoA.
Det kan noteras att glukos har brutits ner för att släppa ut C02 och åtta molekyler NADH + H + ; två av FADH2 har syntetiserats förutom bara två molekyler av ATP. Du kanske undrar varför vi har diskuterat andning alls - varken O 2 har kommit in på bilden eller det utlovade stora antalet ATP har ännu syntetiserats. Också vad är rollen för NADH + H + och FADH 2 som syntetiseras? Låt oss nu förstå O2: s roll i andning och hur ATP syntetiseras.
Glukos är det föredragna substratet för andning. Alla kolhydrater omvandlas vanligen först till glukos innan de används för andning. Andra substrat kan också respireras, som tidigare nämnts, men då går de inte in i andningsvägen vid det första steget.
Figur visar inträdespunkterna för olika substrat i andningsvägen. Fetter måste brytas ner till glycerol och fettsyror först. Om fettsyror skulle respireras skulle de först nedbrytas till acetyl CoA och komma in i vägen. Glycerol skulle gå in i vägen efter omvandling till PGAL.
Eftersom andning involverar nedbrytning av substrat har andningsförfarandet traditionellt betraktats som en katabolisk process och andningsvägen som en katabolisk vägen. I andningsvägarna skulle olika substrat komma in om de skulle respireras och användas för att härleda energi. Det som är viktigt att känna igen är att det är dessa mycket föreningar som skulle dras tillbaka från andningsvägen för syntesen av nämnda substrat.
Därför skulle fettsyror brytas ner till acetyl CoA innan de kommer in i andningsvägarna när de används som substrat. Men när organismen behöver syntetisera fettsyror skulle acetyl CoA dras tillbaka från andningsvägen för den.
Följaktligen kommer andningsvägen in i bilden både under nedbrytning och syntes av fettsyror. På samma sätt bildar respiratoriska intermediärer vid sammanbrott och syntes av protein också länken. Att bryta ner processer inom den levande organismen är katabolism och syntes är anabolism.
RQ = volym av CO2 som utvecklats / volymen av O2 konsumeras.
Andnings kvoten beror på typen av respiratoriskt substrat som används vid andning. När kolhydrater används som substrat och oxideras fullständigt kommer RQ att vara 1, eftersom lika stora mängder CO 2 och O 2, utvecklas respektive konsumeras.
När fetter används vid andning är RQ mindre än 1. Beräkningar för en fettsyra, tripalmitin, om den används som substrat. När proteiner är respiratoriska substrat skulle förhållandet vara omkring 0, 9. Det som är viktigt att känna igen är att i levande organismer är respiratoriska substrat ofta mer än en; rena proteiner eller fetter används aldrig som respirator-substrat.
Vid anaerob andning (andning i frånvaro av syre) metaboliseras pyruvat inte genom cellulär andning utan genomgår en fermentation. Pyruvat transporteras inte in i mitokondrionen utan förblir i cytoplasman, där det omvandlas till avfallsprodukter som kan avlägsnas från cellen.
