Өсімдіктердің аэробты және анаэробты тыныс алуы

Тыныс алу тән барлық тірі ағзаларға. Ол білдіреді окислительный ыдырауы органикалық заттар, синтезделген барысында фотосинтез өтетін тұтынумен оттегі бөлетін көміртегі диоксиді. А. С. Фаминцын қараған фотосинтез және тыныс ретінде екі дәйекті фаза өсімдіктердің қоректену: фотосинтез дайындайды көмірсулар, тыныс өңдейді, олардың құрылымдық биомассу өсімдіктер құра отырып, процесінде сатылы тотығу реакционноспособные заттар мен босату сезініп энергиясын үшін қажетті оларды айналдыру және тіршілік үрдістерінің жалпы алғанда. Жиынтық теңдеуі тыныс алу түрлері бар:

CHO + 6O → 6CO + 6HO + 2875кДж.

Осы теңдеулер айқын, неге жылдамдығы газ алмасу үшін қолданады бағалау тыныс алу қарқындылығы. Ол ұсынылды 1912 ж. В. И. Палладиным, ол былай деп дем тұрады екі фаза – анаэробты және аэробты. «Анаэробном кезеңде тыныс алу, идущем болмауы оттегі, глюкоза тотығады есебінен отнятия сутегі (сусыздандыру), ғалымның пікірінше, беріледі тыныс алу ферменттер. Соңғы жағдайда қалпына келтіріледі. «Аэробном кезеңде регенерациялау тыныс алу ферментінің» окислительную нысаны. В. И. Палладин бірінші рет көрсеткендей, тотығу қант есебінен келеді тікелей тотығу оның ауа оттегімен, өйткені оттегі кездеспейді бастап көміртегімен тыныс алу субстрат, ал байланысты оның дегидрированием.

Елеулі үлес зерделеу мәні қышқылдану процестерін және химизма тыныс алу үдерісінің үлес ретінде отандық (И. П. Бородин, А. Н.Бах, С. П. Костычев, В. И. Палладин) және шетелдік (А. Л. лавуазье өзара бөліп алады, Г. Виланд, Г. Кребс) зерттеушілер.

Өмірі кез келген ағзаның тығыз байланысты үздіксіз пайдалана еркін энергиясын генерируемой кезінде тыныс алу. Бұл зерттеу рөлі тыныс алу өмірінде, өсімдіктер соңғы уақытта жұмсайды орталық орын өсімдіктер физиологиясы.

 

1. Аэробтық тыныс алу

Аэробты тыныс алу – бұл окислительный процесс, оның барысында оттегі жұмсалады. Кезде тыныс алу субстрат алмай қалдық расщепляется дейін кедей энергиясымен бейорганикалық заттардың жоғары шығатын энергия. Маңызды субстраттары болып тыныс алу үшін қызмет етеді көмірсулар. Сонымен қатар, тыныс алу кезінде аурудың жұмсалуы мүмкін майлар мен белоктар.

Аэробты тыныс қамтиды екі негізгі кезеңнен тұрады:

— бескислородный процесінде, оның біртіндеп жүреді расщепление субстрат бастап босатуға қатысты атомдар сутегі және связыванием с коферментами (энтомологиялық үлгідегі НАД және ФАД);

— оттегі, оның барысында жүреді, одан әрі отщепление атомдар сутегі желтоқсандағы туынды тыныс алу субстрат және біртіндеп тотығу атомдар сутегі ауыстыру нәтижесінде олардың электрондарды оттегі.

Бірінші кезеңде алдымен жоғарымолекулярлы органикалық заттардың (полисахаридтер, липидтер, ақуыздар, нуклеин қышқылдары және т. б.) әсерінен ферменттердің расщепляются қарапайым қосылыстар (глюкоза, жоғары карбонды қышқылдар, глицерол, амин қышқылдары, нуклеотидтер және т. б.) Бұл процесс жүреді цитоплазме жасушалар мен бөлінуімен шағын саны энергия, ол рассеивается түрінде жылу. Бұдан әрі жүреді ферментативное расщепление қарапайым органикалық қосылыстар.

Мысал процесс болып табылады гликолиз – многоступенчатое бескислородное расщепление глюкоза. Реакцияларда гликолиз шестиуглеродная молекуласы глюкоза (С) расщепляется екі трехуглеродные молекулалар пирожүзім қышқылы (С). Бұл ретте құрылады екі молекула АТФ бөлінеді сутегі атомдары. Соңғы қосылады переносчику ҮСТІНЕН (никотинамидадениндинклеотид) ауысады өз қалпына келтіру нысанын НАД ∙ Н + Н. НАД кофермент, жақын құрылымы — НАДФ. Екеуі де білдіреді никотин қышқылының туындылары – бірінің витаминдер В тобы Молекулалар екі коферментов электроположительны (оларда жоқ бір электрон) және рөлін атқаруы мүмкін переносчика сияқты, электрондар және атомдар сутегі. Қашан акцептируется бу атомдар сутегі, бір атом диссоциирует » протон және электрон:

Н → Н + е,

ал екінші қосылады ҮСТІНЕН немесе НАДФ толығымен:

НАД+ Н + [Н+ е] → НАД ∙ Н + Н.

Еркін протон кейінірек үшін пайдаланылады кері тотығу кофермент. Жалпы реакция гликолиз түрі бар

CHO +2АДФ + 2НРО + 2 ҮСТІНЕН→

2СНО + 2АТФ + 2 НАД ∙ Н + Н+ 2 HO

Өнім гликолиздің – пировиноградная қышқылы (СҒҚ) – кіретіндігі маңызды бөлігін энергиясын, және оны одан әрі босатылуы жүзеге асырылады митохондриях. Бұл жерде толық тотығуы пирожүзім қышқылының дейін Соя HO. Бұл процесс бөлуге болады үш негізгі кезеңдері:

1) тотығып декарбоксилирование пирожүзім қышқылы;

2) лимон қышқылының циклы (Кребс);

3) қорытынды сатысы тотығу – электронтранспортная тізбегі.

Бірінші сатысында пировиноградная қышқылы өзара іс-қимыл жасайды зат, ол деп атайды коферментом Ал, нәтижесінде құрылады ацетилкофермент а высокоэнергетической байланыспен. Бұл ретте, пирожүзім қышқылының молекулалары отщепляется молекуласы CO(бірінші) және сутегі атомдары, олар запасаются нысанында НАД ∙ Н + Н.

Екінші сатысы – Кребс (сур. 1)

 

Бұл Кребс күшіне ацетил–КоА құрылған алдыңғы сатысында. Ацетил–КоА өзара әрекеттеседі щавелево-сірке қышқылы, нәтижесінде құрылады шестиуглеродная лимон қышқылы. Бұл реакция талап етіледі энергия; оның жеткізеді высокоэнергетическая байланыс ацетил–КоА. Цикл соңында щавелево-лимон қышқылы регенерируется бұрынғы күйінде. Енді ол қабілетті кіруге реакциясын жаңа молекула ацетил–КоА, және цикл қайталанады. Жалпы реакция цикл білдіруге болады келесі уравнением:

ацетил-КоА + 3HO + 3НАД+ ФАД + АДФ + ҚОН→

КоА + 2CO+ 3НАД ∙ Н + Н+ФАД ∙ H+ АТФ.

Осылайша, ыдырауы нәтижесінде бір молекуласының пирожүзім қышқылы аэробты фаза (декарбоксилирование СКҚ және Кребс циклінің) бөлінеді 3CO, 4 НАД ∙ Н + Н, ФАД ∙ H. Жалпы реакциясын гликолиз, тотығу декарбоксилдену және Кребс циклінің жазуға болады мынадай:

CHO + 6 HO + 10 ҮСТІНЕН + 2ФАД →

6CO+ 4АТФ + 10 НАД ∙ Н + Н+ 2ФАД ∙ H.

Үшінші сатысы – электротранспортная тізбегі.

Жұп сутегі атомдар, отщепляемые желтоқсандағы «аралық өнімдерді реакциялар сусыздандыру кезінде гликолизе және Кребс циклында, ақыр соңында, окисляются молекулярным оттегімен дейін HO бір мезгілде фосфолированием АДФ» АТФ. Бұл кезде сутегі, отделившийся жылғы НАД ∙ Бірде-бір ФАД ∙ H беріледі таратушылар тізбегінің, енгізілген ішкі мембрана митохондриялар. Жұп сутегі атомдар 2Н ретінде қарастыруға болады 2 Н + 2е. Қозғаушы күші көлік атомдар сутегі тыныс алу тізбегі болып табылады потенциалдар айырмасы.

Көмегімен тасымалдаушы сутегі иондары Нпереносятся ішкі жағынан мембраналар, оның сыртқы жағына, басқаша айтқанда, матрикса митохондрии » межмембранное кеңістік (сур. 2).

Көшіру кезінде жұп электрондардың жылғы үстінен оттегі олар кесіп өтетін мембрана үш есе, және бұл процесс бөлінуімен сыртқы жағына мембраналар алты протондар. Қорытынды кезеңінде протоны көшіріледі ішкі жағына мембраналар және акцептируются оттегімен:

½ O + 2е → O.

Нәтижесінде, мұндай ауыстыру иондар Нна сыртқы жағына қарай мембрана митохондриялар в перимитохондриальном кеңістікте құрылады концентрациясы, т. е. пайда электрохимиялық градиент протондардың .

Қашан протонный градиенті жетеді белгілі бір шамасын, сутегі иондары-дан Н-резервуардың движутся арнайы арналар арқылы мембране, және оларды энергия қоры АТФ синтезі үшін қолданылады. «Матриксе олар қосылады заряженными частичками Туралы, су пайда болады: 2Н+ О2ˉ → HO.

1.1 Тотыға фосфолирование

Білім беру процесі АТФ ауыстыру нәтижесінде иондар Нчерез мембрана митохондрии атауын алды тотығу фосфолирования. Ол қатысуымен жүзеге асырылады ферментінің АТФ-синтетазы. Молекуласының АТФ-синтетазы орналасады түрінде сфералық түйіршіктер ішкі жағында ішкі мембрана митохондриялар.

Нәтижесінде ыдырату екі молекулалардың пирожүзім қышқылы және ауыстыру сутегі иондарының мембрана арқылы арнайы арналар арқылы синтезируется тұтастай 36 молекуласы АТФ (2 молекуласы Кребс циклінде және 34 молекулалар ауыстыру нәтижесінде иондар Н мембрана арқылы).

Жиынтық теңдеуі аэробты тыныс алу білдіруге болады былайша:

CHO + O+ 6HO + 38АДФ + 38НРО→

6CO+ 12HO + 38АТФ

Әлбетте, бұл аэробты тыныс алу тоқтатылады болмаған жағдайда оттегі, өйткені оттегі қызмет етеді соңғы акцептором сутегі. Егер жасушалар алмайды жеткілікті оттегі, барлық тасымалдаушылары сутегі көп ұзамай толық насытятся алмайды беруге, оны оқу. Нәтижесінде энергияның негізгі көзі дл білім АТФ шықса блокированным.

аэробты тыныс алу фотосинтез тотығу

 

2. Анаэробтық тыныс

Анаэробтық тыныс алу. Кейбір микроорганизмдер қабілетті пайдалану үшін тотығу органикалық немесе бейорганикалық заттарды молекулалық оттегі, ал басқа тотықты қосылыстар, мысалы, тұз, азот, күкірт және көмір қышқылдарының, превращающиеся бұл анағұрлым қалпына келтірілген қосылыстар. Процестер жүреді анаэробты жағдайларда, оларды атайды анаэробты тыныс алу:

2HNO + 12Н ТОБЫНЫҢ→ N + 6HO + 2Н

HSO + 8Н→ HS + 4HO

Микроорганизмдердің жүзеге асыратын мұндай тыныс, соңғы акцептором электрондар болады оттегі ал бейорганикалық қосылыстар – нитриттер, сульфаттар және карбонаттар. Осылайша, арасындағы айырмашылықтар аэробным және анаэробты тыныс жасалады табиғатта түпкілікті акцептора электрондар.

2.1 Түрлері анаэробты тыныс алу

Негізгі түрлері анаэробты тыныс алу 1-кестеде келтірілген. бар сондай-ақ, деректер пайдалану туралы бактериялар ретінде акцепторов электрондардың Mn, хроматов, хинонов және т. б.

1-кесте Түрлері анаэробты тыныс алу прокариоттардың (бойынша: М. Гусев, Л. А. Минеева 1992 өзгерістермен)

Энергетикалық процесс

Соңғы акцептор электрондар

Азық-түлік қалпына келтіру

Нитратное тыныс алу және нитрификация

NO, NO

NO, NO, NO, N

Сульфатное және күкірт тыныс

SO, S

HS

«Железное» тыныс

Fe

Fe

Карбонатное тыныс

CO

СН, ацетат

Фумаратное тыныс

Фумарат

Сукцинат

Қасиеті ағзаларды ауыстыруға электрондар арналған нитраттар, сульфаттар және карбонаттар қамтамасыз етеді жеткілікті дәрежеде толық тотығу органикалық немесе органикалық емес заттарды пайдалану молекулярлық оттегі және негіздейді алу мүмкіндігі көп энергия қарағанда брожении. Кезінде анаэробном тыныс шығу энергияның тек 10% — ға төмен. Ол кезде аэробном. Организмдерге тән анаэробтық тыныс, бар жинағы ферменттер электронтранспортной тізбектері. Бірақ цитохромоксилаза оларға ауыстырылады нитратредуктазой (ретінде пайдалану кезінде акцептора электрондардың нитраты) немесе аденилсульфатредуктазой (пайдалану кезінде сульфаты) немесе басқа ферменттермен.

Организмдер жүзеге асыруға қабілетті анаэробтық тыныс алу есебінен нитраттар, — факультативті аэробтар. Организмдер пайдаланатын, сульфаттар да анаэробном демалу жатады анаэробам.

 

Қорытынды

Органикалық заттарды органикалық емес жасыл өсімдік түзеді тек жарықта. Бұл заттар пайдаланылады өсімдік үшін қорек. Алайда өсімдіктер тек қана қоректенеді. Олар дем, барлық тірі ағзалар. Тыныс алу жүреді үздіксіз күнімен туралы түнде. Дем барлық органдар өсімдіктер. Өсімдіктер дем оттегі, ал бөліп, көмірқышқыл газы, жануарлар және адам.

Өсімдіктердің тыныс алуы мүмкін, қараңғыда да, жарықта. Демек, жарықта да өсімдіктер ағады екі қарама-қарсы процесс. Бір процесс — фотосинтез, басқа – тыныс. Кезінде фотосинтез құрылады органикалық заттарды бейорганикалық және поглощается энергия күн сәулесінің. Кезінде тыныс алу өсімдіктердің жұмсалады, органикалық заттар. Ал энергия қажет өмір сүру үшін босатады. Жарықта фотосинтез процесінде өсімдіктер көмірқышқыл газын сіңіреді, оттегін бөледі. Бірге көмір қышқыл газымен өсімдіктер жарықта жұтып қоршаған ауа және оттегі, қажетті өсімдіктерге тыныс алу үшін, бірақ әлдеқайда аз мөлшерде қарағанда бөлінеді құрған кезде қант. Көмірқышқыл газының кезінде фотосинтезе өсімдіктер жұтып қарағанда әлдеқайда көп бөледі, оның придыхании. Сәндік өсімдіктер бөлмеде жақсы жарық кезінде бөледі күндіз әлдеқайда көп оттегі қарағанда, оны жұтып қараңғыда, түнде.

Тыныс алу барлық тірі органдарының өсімдіктер үздіксіз жүреді. Қашан тоқтатылады тыныс алу, өсімдік сияқты өледі.