Това е най-често срещаният дихателен субстрат. Респираторен коефициент и субстрати на дишането
При растенията има два пътя за окисляване на дихателния субстрат: гликолиза и пентозофосфатен път.
Гликолизата е анаеробен процес, който протича в цитоплазмата. От биологична гледна точка гликолизата е много примитивен процес, възникнал преди появата на кислород в земната атмосфера и образуването на клетъчни органели.
В сложната верига на гликолитично разграждане на въглехидратите могат да се разграничат две връзки (9 реакции):
В първата връзка се изразходва АТФ енергия; във втория има разкъсване на шествъглеродни съединения (фруктоза-1,6 дифосфат) с образуване на триоза; при третия енергията се съхранява (освобождава). Хидролизата не е свободна молекула на гликолиза, а се активира от АТФ. Това активиране се нарича фосфорилиране.
В резултат на фосфорилирането се образува глюкозо-6-фосфат. По-нататъшното активиране на хексозата се постига чрез превръщане на глюкозо-6 фосфат във фруктоза-6 фосфат. На следващия етап друг остатък от фосфорна киселина е прикрепен към фруктоза-6 фосфат. Донорът на фосфорната киселина и енергията, необходима за образуването на естера, е молекулата на АТФ. Трансферните реакции се катализират от ензима фосфохексокеназа. Резултатът от тази реакция е образуването на фруктозо-1,6-дифосфат.
Във втората връзка: получената фруктоза-1,6-дифосфатна молекула се разпада на 3-фосфоглицералдехид и *. Реакцията на празнина се катализира от ензима алдолаза.
По-нататъшното участие в процесите на гликолитично разлагане се поема само от фосфоглицералдехид. Фосфодиоксиацетонът се превръща напълно във фосфоглицералдехид. Фосфоглицералдехидът се окислява до образуване на 1,3 дифосфоглицеринова киселина.
В третата връзка: получената 1,3 дифосфоглицеринова киселина влиза в ензимна реакция с ADP. В резултат на това една от неговите фосфорни групи се прехвърля в ADP, за да образува АТФ и 3-фосфоглицеринова киселина.
Образуването на АТФ в цитоплазмата по време на ензимни реакции се нарича субстратно фосфорилиране. 3FHA се превръща от ензима * в 2FHA. 2PHA се превръща в 2-фосфоенолпирувинова киселина от ензима енолаза.
С отстраняването на фосфорния остатък от PSA се образува енол PVA, който поради своята нестабилност спонтанно се превръща в PVA кето киселина.
Образуването на PVC претърпява допълнително разделяне, както анаеробно, така и аеробно в цикъла на ди- и трикарбоксилни киселини. Анаеробно смилане, т.е. без участието на O 2 , PVK може да възникне според вида на алкохолната ферментация или според вида на млечнокиселата ферментация. Алкохолната ферментация произвежда етаноли CO 2 . За месести сочни плодове алкохолна ферментацияе нормален физиологичен процес. За цяло растение или за конска система, дълъг престой в условия на недостатъчна аерация, алкохолната ферментация има вреден ефект, водещ до смърт.
Защо? Тъй като ферментацията е придружена от освобождаване на малко количество енергия, което не е достатъчно за поддържане на живота за дълго време, а натрупването на алкохол води до отравяне на организма. Анаеробното дишане по вида на ферментацията се проявява в условия на наводнение.
При аеробни условия PVC в митохондриите се окислява напълно до CO 2 и H 2 O. Това окисление, както е установено от английския биохимик Кребс, протича последователно стъпаловидно с образуването на ди- и трикарбоксилни киселини. Цикълът на Кребс може да бъде разделен на три части.
В първата част PVC се окислява до оцетна киселина с образуването на ацетил CoA и отделянето на CO 2 .
Втората част от цикъла започва с реакцията между PAA и ацетил CoA, която води до синтеза на лимонена киселина. Лимонената киселина допълнително чрез редица междинни съединения (изоцитритна) се превръща в оксало-янтарна. Оксал-янтарната претърпява декарбоксилиране, в резултат на което се отделя CO 2 и се образува X-кетоглутарова киселина. Х-кетоглутаровата отново се декарбоксилира - отделя се CO 2 и се образува янтарна киселина. В тази част от цикъла оцетна киселинасе окислява напълно (според отделянето на CO2) и това завършва окисляването на PVC.
Третата част от цикъла е взаимното преобразуване на двуосновни киселини с 4 въглеродни атома - янтарна → фумарова → ябълчна → и завършва с регенерация на PAA.
АТФ не се синтезира директно в цикъла на Кребс, с изключение на субстратно фосфорилиране на X-кетоглутарова киселина, но в цикъла се появяват пет молекули редуцирани нуклеотиди:
1. при окислително декарбоксилиране на PVC;
2. по време на дехидрогенирането на изолимонена киселина;
3. при окисляването на кетоглутаровата киселина;
4. при окисляването на янтарната киселина;
5. при окисляването на ябълчната киселина.
Всяка двойка водородни атоми (H + , e -) след разцепване преминава от субстрата към кислорода през редица носители, локализирани във вътрешната мембрана на митохондриите. С прехвърлянето на електрони по ЕТС се конюгира и Синтез на АТФ. Процесът на образуване на АТФ, съчетан с прехвърлянето на електрони по ETC на митохондриите, се нарича окислително фосфорилиране. В края на веригата електроните се улавят от кислород и се комбинират с протони (йон на въздуха), за да образуват водна молекула.
Какъв е енергийният добив от окисление на глюкоза? В процеса на дишане по време на функционирането на гликолизата (субстратно фосфорилиране: 8 АТФ молекули) и цикъла на Кребс (окислителното фосфорилиране произвежда 30 АТФ молекули), се образуват 38 АТФ молекули. Ефективността на използването на енергия чрез гликолиза и цикъла на Кребс е ефективност=1596/2721*100%=58,6%.
В растителните клетки, наред с гликолизата и цикъла на Кребс, има и друг начин за окисление на въглехидратите – пентозофосфат. Окислението на глюкозата в този цикъл е свързано с елиминирането на първия (алдехиден) въглероден атом под формата на CO 2 . Първоначалният продукт в цикъла на пентозофосфата е глюкозо-6-фосфат, който допълнително се окислява до 6-фосфоглюконова киселина.
В цикъла на пентозофосфата АТФ се използва за образуване на първоначалния продукт: за фосфорилиране на глюкозо-6 фосфат. Всички реакции на пентозофосфатния път протичат в разтворимата част на цитоплазмата на клетките, както и в протопластидите и хлоропластите. Нито една от реакциите на този цикъл не произвежда АТФ, но този цикъл е доставчик на водород за ETC на дишането. NADH служи като донор на водород за дишането на ETC. Енергийният добив на PFP е 36 ATP молекули. Основната цел на ПЧП е да участва не толкова в енергетиката, колкото в пластичния метаболизъм. Пентозофосфатният път има голямо значениекато източник за образуване на въглехидрати с различен брой въглеродни атоми във веригата - от C 3 до C 7. PFP е основният екстрахлоропластен и екстрамитохондриален източник на NADPH, който е от съществено значение за синтеза на мастни киселини.
Биологична роляпентози, необходими за синтеза на нуклеотиди, т.е. за синтеза на рибоза и дезоксирибоза. Изместване към пътя на пентозофосфата възниква, когато клетката изисква големи количества петвъглеродни захари и когато NADPH се използва като енергиен източник за синтез вместо NADH.
Отговарям
Други въпроси от категорията
19. Човек може да се зарази с дизентерична амеба, ако 2) погали куче 3) е ухапан от комар 4) яде лошо сготвено5) той ще пие вода от замърсен резервоар
20. Морфологичният критерий на един вид е
1) неговата област на разпространение
2) особености на жизнените процеси
3) особености на външния и вътрешна структура
4) определен набор от хромозоми и гени
21. Тъмните пеперуди са по-често срещани в индустриалните зони на Англия, отколкото светлите, т.к
1) в индустриалните зони тъмните пеперуди снасят повече яйца, отколкото светлите
2) тъмните пеперуди са по-устойчиви на замърсяване
3) поради замърсяване някои пеперуди стават по-тъмни от други
4) в замърсени райони тъмните пеперуди са по-малко видими за насекомоядни птици
22. Палеонтологично доказателство за еволюцията е
2) отпечатъкът на археоптерикс
3) видово разнообразие на организмите
4) адаптиране на рибите към живота на различни дълбочини
5) наличието на черупка в мекотелите
1) оборудвани с реснички
2) състоящ се от хитин
3) който не се влияе от храносмилателния сок
4) защитени от въздействието на околната среда с тънък слой восък
24. Посочете абиотичния фактор, необходим за живота на растенията
2) наличност въглероден двуокисв атмосферата
3) прилагане от човека на минерални торове
4) присъствието на консуматори в екосистемата
5) състезание за светлина
25. Връзката на калинки и листни въшки – пример
3) взаимопомощ
4) симбиоза
5) хищничество
26. Разнообразното въздействие на човека върху природата се нарича фактори
2) абиотичен
3) биотичен
4) ограничаване
5) антропогенни
27. В животинските клетки липидите се синтезират в
2) рибозоми
3) лизозоми
28. В клетката, разграждането на протеините до аминокиселини с участието на ензими става в
2) митохондрии
3) лизозоми
4) Комплекс Голджи
5) нуклеоли
29. В профазата на митоза НЕ настъпва
2) разтваряне на ядрената обвивка
3) образуване на вретено на делене
4) Удвояване на ДНК
5) разтваряне на нуклеолите
30. Причината за модификационната променливост на знаците е промяна
3) условия на околната среда
4) хромозоми
5) генотип
31. В растениевъдството чисти линии се получават чрез
2) кръстосано опрашване
3) самоопрашване
4) експериментална мутагенеза
5) междувидова хибридизация
32. За хранене се използват гъби - сапротрофи
2) въздушен азот
3) въглероден диоксид и кислород
4) органична материя на мъртви тела
5) органични вещества, които сами създават в процеса на фотосинтеза
33. Ако в епруветка с кръв се добави 2% разтвор на готварска сол, тогава червените кръвни клетки
2) набъбване и спукване
3) няма да променят формата си
4) набръчкват се и се утаяват на дъното
5) изплуват на повърхността
35. избор на шофиранедопринася за запазването на индивиди с черта,
1) различна от предишната норма на реакция
2) със средна стойност на реакционната норма
3) който не се променя в продължение на няколко поколения
4) осигуряване на оцеляване на популацията при стандартни условия
36. Правилни ли са следните преценки за разликата между естествена екосистема и агроекосистема?
А. В кръговрата на веществата на естествената екосистема, за разлика от агроекосистемата, наред със слънчевата е, участва и допълнителен източник на енергия под формата на торове.
Б. Агроекосистемите, за разлика от естествените екосистеми, се характеризират с цялост, стабилност и саморегулация.
2) Само А е вярно
3) Само B е вярно
4) И двете съждения са правилни
5) И двете преценки са погрешни
Прочетете също
1. Кои вещества не са органични:а. катерици
б. минерални соли
° С. въглехидрати
д. мазнини
2. Кой дължи появата си на хармонична система за класификация на флората и фауната:
а. Жан Батист Ламарк
б. Карл Линей
° С. Чарлз Дарвин
3. Какво представлява торенето при сухоземните животни:
а. на открито
б. вътрешни
° С. Двойна
4. До какви междинни продукти се разграждат протеините в храносмилателния тракт:
а. глицерин и мастни киселини
б. прости въглехидрати
° С. аминокиселини
5. Колко хромозоми се съдържат в човешките полови гамети:
а. 23
б. 46
° С. 92
6. Каква е функцията на хлоропластите
а. протеинов синтез
б. Синтез на АТФ
° С. Синтез на глюкоза
7. Клетките, които имат ядро са:
а. еукариотна клетка
б. прокариотна клетка
8. Организми, които създават органична материя в екосистемата:
а. Потребители
б. Производители
° С. разложители
9. Коя клетъчна органела е отговорна за производството на енергия в клетката:
а. Ядро
б. Хлоропласт
° С. митохондриите
10. Кои органели са характерни само за растителните клетки
а. Ендоплазмения ретикулум
б. пластиди
° С. Рибозоми
11. Колко хромозоми се съдържат в човешките соматични клетки
а. 23
б. 46
° С. 92
12. Какво е торене при покритосеменни растения:
а. вътрешни
Тест по биология...
1) Посочете групата химични елементи, чието съдържание в клетката е общо 98%
а) Н, О, S, Р; б) Н, С, О, N; в) N, P, Н, О; г) С, Н, К, Fe
2) Какви връзки се стабилизират вторична структурапротеини?
а) ковалентна, б) йонна, в) водородна, г) няма такива връзки
3) Назовете химичното съединение, което присъства в ДНК, но липсва в РНК
а) тимин, б) дезоксирибоза, в) рибоза, г) гуанин
4) Молекулите са съставени от мастни киселини и глицерол
а) въглехидрати б) протеини в) нуклеинови киселини г) липиди
5) В какъв отговор всички посочени въглехидрати са класифицирани като полизахариди?
а) глюкоза, галактоза, рибоза в) лактоза, галактоза, фруктоза
6) Назовете протеина, който изпълнява основната двигателна функция
а) актин, б) кератин, в) липаза, г) фибрин
7) Назовете веществото, свързано с липидите
а) фибри, б) АТФ, в) холестерол, г) колаген
8) Клетъчната теория не съответства на позицията:
а) "клетката е елементарната единица на живота"
б) "клетките на многоклетъчните организми се комбинират в тъкани според сходството на структурата и функциите"
в) "клетките се образуват от сливането на яйцеклетка и сперматозоид"
г) "клетките на всички живи същества са сходни по структура и функция"
9) От какви вещества се състои биологичната мембрана:
а) от липиди и протеини, б) от протеини и въглехидрати, в) от въглехидрати и вода
10) Кой от компонентите на мембраната определя свойството на селективна пропускливост:
а) липиди, б) протеини
11) Къде се образуват рибозомни субединици:
а) в ядрото, б) в цитоплазмата, в) във вакуолите, г) в EPS
12) Каква е функцията на рибозомите:
а) протеинов синтез, б) фотосинтеза, в) синтез на мазнини, г) транспортна функция
13) Каква е структурата на митохондриите:
а) едномембранни, б) двумембранни, в) немембранни
14) Какви органели са общи за растителните и животинските клетки:
а) рибозоми, б) EPS, в) пластиди, г) митохондрии
15) Какви пластиди съдържат хлорофилен пигмент:
а) хлоропласти, б) левкопласти, в) хромопласти
16) Кои органели на цитоплазмата имат немембранна структура:
a) EPS, b) митохондрии, c) пластиди, d) рибозоми, д) лизозоми
17) В коя част на ядрото се намират ДНК молекули:
а) в ядрения сок, б) в ядрената мембрана, в) в хромозомите
18) Коя от ядрените структури участва в сглобяването на рибозомни субединици:
а) ядрена мембрана, б) ядро, в) ядрен сок
19) Каква е формулата на ДНК молекулата на прокариотите, по която се различава от ядрената ДНК на еукариотите
а) пръстен, б) линейна структура, в) разклонена структура
20) Представителите на коя систематична група организми показват признаци, характерни за дивата природа само когато са в друг жив организъм?
а) вируси б) прокариоти в) еукариоти
Задача 2. Отговорете на въпроса.
Кои организми имат генетичен апарат, образуван от кръгова ДНК?
"Сърцето" на кой организъм се състои от фрагмент от нуклеинова киселина?
Второто име на предядрени организми? Какво вещество образува клетъчната стена на гъбичките?
Клетъчна органела, в която се синтезира АТФ?
Какво е името на цитоплазмената поддържаща система?
Органоидът на клетката, кой е нейният храносмилателен център? Името на процеса, при който веществата се отстраняват от клетката? Какво е името на зелените пластиди? Как се различават ДНК нуклеотидите от РНК нуклеотидите?
Задача 3.
Посочете реда на нуклеотидите във веригата на ДНК, образувана чрез самокопиране на веригата, определете броя на водородните връзки:
T-A-G-C-T-T-A-G-G-C-C-A.....
На първо място, растенията използват въглехидратите като дихателен материал. При което дихателен коефициент(моларно съотношение на CO 2, освободен по време на дишането, към O 2, абсорбиран за същия период от време) равно на едно ().
При липса на въглехидрати могат да се използват други субстрати. Това е особено изразено при разсад, който се развива от семена, които съдържат протеини или мазнини като резервно хранително вещество. Тъй като тези съединения са по-редуцирани от захарите, за тяхното окисляване е необходим повече кислород и дихателният коефициент става по-малък от единица. В този случай мазнините се разцепват предварително до глицерол и мастни киселини, които могат да се превърнат във въглехидрати чрез глиоксилатния цикъл. Използването на протеини като субстрат за дишане се предшества от тяхното разграждане до аминокиселини.
Пътища на дихателния обмен
Има два основни пътя за преобразуване на дихателния субстрат или окисляването на въглехидратите:
дихотомичен: гликолиза + цикъл на Кребс;
апотомичен: пентозофосфатен път
Относителната роля на тези дихателни пътища може да варира в зависимост от вида на растенията, възрастта, фазата на развитие, както и в зависимост от условията на околната среда (например дишането се извършва в температурния диапазон от -50 .... +50 0 С).
Нека разгледаме и двата начина:
гликолиза - процесът на анаеробно разграждане на глюкозата, което протича с освобождаването на енергия, чийто краен продукт е пирогроздена киселина (PVA).
Реакциите на гликолиза протичат в разтворимата част на цитоплазмата (цитозола), където гликолитичните ензими се организират в мултиензимни комплекси с участието на актинови филаменти на цитоскелета и в хлоропластите.
Веригата от реакции, които изграждат пътя на гликолизата, може да бъде разделена на 3 етапа:
По този начин, общото уравнение за гликолиза е както следва:
Функции на гликолизата в клетката:
Цикъл на Кребс. При анаеробни условия PVC претърпява различни видове ферментация. В присъствието на достатъчно количество кислород, пируватът се окислява напълно до въглероден диоксид и вода в цикъла на Кребс. Всички участници в този процес са локализирани в матрикса или във вътрешната мембрана на митохондриите.
Първата стъпка в окислителното разцепване на PVC е образуването на активен ацетил по време на окислително декарбоксилиране с участието на пируватдехидрогеназния мултиензимен комплекс (3 ензима и 5 коензима).
В резултат на това се образува ацетил коензим А:
(ацетил - Co A)
По-нататъшното окисление на ацетил - Co A се извършва в хода на цикличен процес (цикъл на Кребс), започващ с взаимодействие с оксалооцетна киселина (OAC):
В резултат на един завой на цикъла:
Общо ниво на аеробно окисление:
Напълно равен на гликолизата и цикъла на Кребс:
Глиоксилатен цикъл (отсъства в животинските клетки). Може да се разглежда като модификация на цикъла на Кребс. Той действа активно при покълването на маслодайни семена, където мазнините за съхранение се превръщат в захари (глюконеогенеза). Локализиран не в митохондриите, а в специализирани микротела - глиоксизоми.
За разлика от цикъла на Кребс, не една, а две молекули ацетил-КоА А участват във всеки завой (образува се по време на β-окислението на мастните киселини) и се използва за синтезиране на янтарна киселина, която напуска глиоксизоми, превръща се в PAA и участва в глюконеогенеза (обратна гликолиза).
Пентозофосфатен окислителен път (PFP, пентозен шънт). Окислението на глюкозата по този път е свързано с елиминирането на първия въглероден атом от глюкозата под формата на CO 2 .
Този процес протича в разтворимата част на цитоплазмата на клетките и в хлоропластите. Респираторният PPP е особено активен в онези растителни клетки и тъкани, в които синтетичните процеси са интензивни, като синтеза на липидни компоненти на мембрани, нуклеинови киселини, клетъчни стени и фенолни съединения.
Има 2 етапа в ПЧП:
окисление на глюкоза до рибулоза-5-фосфат с образуване на 2NADPH*H+;
рекомбинация на захари за регенериране на оригиналния субстрат с участието на ензимите транскетолаза, трансалдолаза и изомерази.
Общото PFP уравнение изглежда така:
6C 6 H 12 O 6 \u003d 5C 6 H 12 O 6 + 6CO 2 + 12NADPH * H +
Основната стойност на PPP не е енергийна, а пластмасова:
1 - NADPH * H + , който се образува не в митохондриите, а в цитоплазмата, се използва главно в различни синтетични процеси (защото за разлика от NAD + , който присъства в клетките предимно в по-стабилна окислена форма, NADPH * H + - в намален ).
2 - По време на PFP се синтезират пентози, които са част от нуклеинови киселини и нуклеотиди (ATP, GTP, UTP, NAD, FAD, коензим А също са нуклеотиди, които включват рибоза).
3 - Въглехидратите C 3 - C 7 са необходими за синтеза на различни вещества. Например, шикимова киселина се синтезира от еритроза, предшественик на много ароматни съединения, като аминокиселини, витамини, танини и растежни вещества, лигнин на клетъчната стена и др.
4-PPP компоненти участват в тъмното фиксиране на CO 2 . Само 2 от 15 реакции от цикъла на Калвин са специфични за фотосинтезата, останалите участват в PFP.
5 - С3 триозите от PFP могат да се превърнат в 3-FHA и да участват в гликолизата.
Активността на PFP в норма в общия дихателен обмен е 10-40%. Активността се увеличава при неблагоприятни условия: суша, калиев глад, инфекция, засенчване, соленост, стареене.
Респираторна верига за транспорт на електрони и окислително фосфорилиране.
Циклите на Кребс, глиоксилат и PFP функционират само при условия на достатъчно количество O 2 . В същото време O 2 не участва пряко в реакциите на тези цикли. Необходим е за крайния етап на дихателния процес, свързан с окисляването на натрупаните редуцирани коензими NADH*H+ и FADH 2 в респираторната електрон транспортна верига (ETC) на митохондриите. Синтезът на АТФ също е свързан с прехвърлянето на електрони по ЕТС.
Респираторната ETC, локализирана във вътрешната мембрана на митохондриите, се състои от четири мултиензимни комплекса, които включват (с увеличаване на редокс потенциала):
FMN-желязо-серни протеиниFeS-убихинонQ-цитохроми (б 556 ,б 560 , 1 c,c,a,a 3 ) - ОТНОСНО 2 . В този случай електроните от NADH*H + отиват към FMN, а от FADH 2 - директно към убихинон.
От митохондриалния матрикс, по време на транспортирането на всяка двойка електрони от NADH*H + към O 2 в три секции на ETC, най-малко шест H + протона се прехвърлят навън (в междумембранното пространство) през мембраната; по време на окисляването на FADH 2, има само два такива раздела.
В резултат на това върху мембраната се създава електрохимичен потенциал от H + йони, включително химичен или осмотичен градиент (ΔрН) и електрически градиент.Съгласно химиоосмотичната теория на Мичъл такъв електрохимичен трансмембранен потенциал на H + йони е източникът на енергия за синтез на АТФ поради транспортирането на протони през протонния канал на мембранния АТФ – осн.
НО 
TF-азният комплекс се състои от фактор на конюгиране F 1 (протеин от 9 субединици) и фактор F o, който лигира мембраната и служи като канал за транспортиране на Н + йони.
Процесът на фосфорилиране на ADP с образуването на АТФ, съчетан с трансфера на електрони по време на ETC на митохондриите, се нарича окислително фосфорилиране .
По време на окисляването на NADH * H + коефициент на фосфорилиране \u003d 3, FADH 2 \u003d 2, тоест има достатъчно енергия за синтеза съответно на 3 и 2 молекули АТФ.
C 6 H 12 O 6 \u003d 6CO 2 + 4 ATP + 10 NADH * H + + 2 FADH 2.
В същото време 10 NADH * H + \u003d 30 ATP и 2 FADH 2 = 4 ATP. В резултат на това имаме 4 + 30 + 4 = 38 ATP = 380 kcal / mol = 1591 kJ / mol енергия.
Въпросът за веществата, използвани в процеса на дишане, отдавна занимава физиолозите. Дори в произведенията на I.P. Бородин (1876) показа, че интензивността на процеса на дишане е право пропорционална на съдържанието на въглехидрати в растителните тъкани. Това даде основание да се предположи, че именно въглехидратите са основното вещество, консумирано по време на дишането (субстрат). При изясняване на този въпрос от голямо значение е определянето на дихателния коефициент. Респираторен коефициент(DC) е обемът или моларното съотношение на CO 2, освободен по време на дишането, към този, абсорбиран за същия период от време Около 2 .При нормален достъп до кислород стойността на DC зависи от субстрата на дишането. Ако в процеса на дишане се използват въглехидрати, тогава процесът протича съгласно уравнението C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O. В този случай DC е равен на едно: 6CO 2 / 6O 2 \ u003d 1. Въпреки това, ако разлагането по време на дишане са изложени на повече окислени съединения, като органични киселини, поглъщането на кислород намалява, DC става по-голям от единица. Така че, ако ябълчната киселина се използва като дихателен субстрат, тогава DC = 1,33. Когато повече редуцирани съединения, като мазнини или протеини, се окисляват по време на дишането, се изисква повече кислород и DC става по-малко от единица. Така че, когато се използват мазнини DC = 0,7. Определянето на дихателните коефициенти на различни растителни тъкани показва, че при нормални условия той е близо до единица. Това дава основание да се смята, че растението използва предимно въглехидрати като дихателен материал. При липса на въглехидрати могат да се използват други субстрати. Това е особено очевидно при разсад, който се развива от семена, които съдържат мазнини или протеини като резервно хранително вещество. В този случай дихателният коефициент става по-малък от единица. Когато се използват като дихателен материал, мазнините се разграждат до глицерол и мастни киселини. Мастна киселинамогат да бъдат превърнати във въглехидрати чрез глиоксилатния цикъл. Използването на протеини като субстрат за дишане се предшества от тяхното разграждане до аминокиселини.
Съществуват две основни системи идве основни начинитрансформация на дихателния субстрат или окисление на въглехидрати: 1) гликолиза + цикъл на Кребс (гликолитичен); 2) пентоза фосфат (Апотомтеска).Относителната роля на тези дихателни пътища може да варира в зависимост от вида на растенията, възрастта, фазата на развитие, както и в зависимост от факторите на околната среда. Процесът на дишане на растенията се осъществява при всички външни условия, при които е възможен животът. Следователно растителният организъм няма приспособления за регулиране на температурата
Процесът на дишане се извършва при температура от -50 до +50°C. Растенията нямат адаптации за поддържане на равномерно разпределение на кислорода във всички тъкани. Именно необходимостта от осъществяване на процеса на дишане при различни условия доведе до развитието в процеса на еволюция на различни пътища на дихателен обмен и до още по-голямо разнообразие от ензимни системи, които осъществяват отделни етапи на дишане. Важно е да се отбележи връзката на всички метаболитни процеси в тялото. Промяната на начина на дихателен обмен води до дълбоки промени в целия метаболизъм на растенията.
Субстратът от смес от торфени стърготини и торф за подстилка е добре снабден с въздух. Колкото и влажен да е субстратът, корените на растенията все още получават достатъчно кислород за дишане. Освен това торфът трудно се разлага. Дори при силна влага и високи температури е малко вероятно да изгние.[ ...]
Дъхът е най-много перфектна формапроцес на окисление и повечето ефективен начинполучаване на енергия. Основното предимство на дишането е, че най-пълно се използва енергията на окислената субстанция – субстрата, върху който расте микроорганизмът. Следователно, в процеса на дишане, много по-малко субстрат се обработва за получаване на определено количество енергия, отколкото, например, по време на ферментация.[...]
Под дишане се разбира процес, свързан с разграждането на въглехидратите, в резултат на което се отделя енергия, която осигурява метаболизма и транспорта в растението. Тъй като кинетиката на метаболизма и транспорта вече е описана, е възможно да се изчислят разходите на субстрата за дишане от известните балансови съотношения. Имайте предвид, че при описването на дишането се комбинират два етапа на химическо преобразуване на енергия: етапът на окисление на субстрата, по време на който се образуват макроергичните връзки на АТФ, и етапът на използване на енергията на АТФ. В допълнение, балансното уравнение на дишането отчита разходите за въглехидрати за осигуряване на енергия за процеса на биосинтеза и транспорт на органични и неорганични вещества. В процеса на дишане се отделя въглероден диоксид, който се използва частично при фотосинтезата. Неговата динамика е описана на базата на балансови съотношения.[ ...]
Разликата в дишането между двете групи фетуси, според Helme et al., вероятно е само относителна (вж. точка 1.3.4). И двете групи споделят едни и същи ензими и дихателни субстрати. Причината за диференциацията на процеса на дишане се крие, очевидно, както в неравномерните цитологични промени, така и в недостатъчната активност на ензимите на определени реакции.
Така по време на дишането кислородът е крайният приемник на водород. При анаеробите или органични субстрати (ферментация) или неорганични вещества, като нитрати или сулфати ("анаеробно дишане"). От диаграмата може да се види, че най-простият и примитивен транспорт на електрони се осъществява при повечето анаероби поради липсата на ензими във веригата за транспорт на електрони, способни да пренасят електрони по веригата до молекулния кислород.[ ...]
През цялото лято субстратът се поддържа толкова влажен, че винаги могат да се изстискат няколко капки течност от шепа без много усилия. Високата влажност вече ще затрудни дишането на корените, така че след всеки силен дъжд трябва да спуснете ръба на филма за известно време и да оставите излишната вода да се отцеди.[ ...]
Увеличаване на скоростта на дишане в листата на няколко сорта пипер (Capsicum sp.), заразени със силен щам на гравиращия вирус, може да се установи в момента на появата на видимите симптоми и се поддържа високата скорост на дишане в бъдеще. По-различно е положението с кореновото дишане на болните растения. Вирусът не повлиява скоростта на дишане при тези сортове, при които не причинява симптоми на увяхване. В същото време, по време на инокулацията на пипер Табаско, който реагира на инфекция с вируса на увяхване, се наблюдава намаляване на интензивността на кореновото дишане 12-24 часа след увеличаване на пропускливостта на корена (вж. стр. 255). Предполага се, че намаляването на дишането в този случай се дължи на изтичане на субстрати и ензимни активатори.[ ...]
И така, най-простият процес на аеробно дишане е представен в следната форма. Молекулният кислород, консумиран по време на дишането, се използва главно за свързване на водород, образуван по време на окисляването на субстрата. Водородът от субстрата се прехвърля в кислород чрез поредица от междинни реакции, които протичат последователно с участието на ензими и носители. Определена представа за естеството на дихателния процес дава така нареченият дихателен коефициент. Това се разбира като съотношението на обема на освободения въглероден диоксид към обема на погълнатия при дишане кислород (С02:02).[ ...]
Тетразолиеви соли също са били използвани като субстрат за определяне на дехидрогеназната активност в туморните клетки (Kraus, 1957), за определяне на броя на жизнеспособните BCG бактерии във ваксина (Eidus e. a., 1958), за жизненоважно оцветяване на бактерии (Eidus e. a., 1959 ), за откриване на топлоустойчиви микроби в млякото (Leali, 1958), за разпознаване на дрождеви клетки с нормална дихателна система и с нарушено дишане (Ogur, 1957) и др. Използване на диагностична среда, съдържаща тетразолиеви соли, бактерии от групата Pseudomonas могат да бъдат диференцирани (Selenka, 1958) и фитопатогенни бактерии (Lovrekovich, Klement, 1960).[ ...]
VI Паладин е първият, който разглежда дишането като поредица от ензимни реакции. Oi придаваше основно значение в процеса на окисление на процеса на отстраняване на водорода от субстрата.[ ...]
Въглехидратите са краен продукт на фотосинтезата и субстрат за дишането и растежа на растенията. Известна информация за защитната роля на захарите при адаптирането на растенията към неблагоприятни условия на околната среда (Колупаев, Трунова, 1992). Целта на нашето изследване беше да се изследва съдържанието на въглехидрати в растенията от ечемик (Hordeum distichum L., с. Новичок) в зависимост от нивото на минерално хранене и температурата. В опитите използвахме 3-4-седмични растения, отглеждани в климатична камера върху водна култура при два температурни режима (ден/нощ) - нисък (13/8°C) и оптимален (22/18°C) . Минералните елементи се въвеждаха в средата дневно в експоненциално нарастващи количества, за да се осигури постоянна ниска - 0,05 и висока - 0,22 g/g-дневен темп на растеж (Ingestad and Lund, 1986).[ ...]
Сега е доказано, че както водородът на субстрата, така и кислородът на въздуха се активират по време на дишането.
Вонрос за веществата, използвани в процеса на дишане, отдавна е занимавал физиолозите. Още в произведенията на I. II. Бородин, беше показано, че интензивността на процеса на дишане е право пропорционална на съдържанието на въглехидрати в растителните тъкани. Това даде основание да се предположи, че въглехидратите са основното вещество, консумирано по време на дишането. При изясняване на този въпрос от голямо значение е определянето на дихателния коефициент. Ако въглехидратите се използват в процеса на дишане, тогава процесът протича според уравнението CeH 120b + 6O2 = 6CO2 + 6H2O, в този случай дихателният коефициент е равен на единица - p = 1. Въпреки това, ако повече окислени съединения, като органични киселини, се разлагат по време на дишане, поглъщането на кислород намалява, дихателният коефициент става по-голям от единица. Когато повече редуцирани съединения, като мазнини или протеини, се окисляват по време на дишането, се изисква повече кислород и дихателният коефициент става по-малък от единица.[...]
Въпросът за влиянието на светлината върху интензивността на дишането е изследван от много физиолози. Решението на този проблем се усложнява от методологични трудности. На светлината е трудно да се отдели процеса на фотосинтеза от процеса на дишане. Трудно е да се направи разлика между пряко и непряко въздействие на светлината. И така, фотосинтезата се извършва на светлина, съдържанието на въглехидрати се увеличава - това се отразява на процеса на дишане. Въпреки това, използването на метода на белязаните атоми направи възможно, макар и не полиостио, да се разграничи процеса на фотосинтеза от дишането. В момента се смята, че влиянието на светлината върху процеса на дишане е разнообразно. Под въздействието на светлината, особено на късовълнови синьо-виолетови лъчи, интензивността на нормалното тъмно дишане се увеличава. Активирането на дишането от светлина е добре показано при растения без хлорофил. Възможно е Свот да активира ензимите оксидаза. Светлината може да има косвен ефект върху дишането на зелените растения поради факта, че протича процесът на фотосинтеза. От своя страна влиянието на фотосинтезата върху дишането може да бъде различно и дори противоположно. Така че, от една страна, в процеса на фотосинтезата се образуват основните субстрати на дишането, въглехидратите. Заедно с т[ ...]
Схема 1 (Таблица 36) показва транспорта на електрони по време на дишане и различни видове производство на анаеробна енергия. Водородът и електроните се отцепват от субстратите от пиридинови нуклеотидни ензими (PN). Потокът от електрони се насочва от система с по-нисък (по-отрицателен потенциал) към система с по-висок (по-положителен) потенциал, от - 0,8 - 0,4 V (потенциал на субстрата) до +0,8 V (потенциал на кислород). ..]
Методът за оценка на кинетиката на консумация на допълнителен субстрат от микробна популация за изчисляване на хетеротрофната активност първоначално не взема предвид възможната загуба на белязан въглерод поради образуването на въглероден диоксид по време на периоди на инкубация. Установено е, че в зависимост от вида на субстрата, 8-60% от въведения белязан въглерод може да бъде загубен по време на дишането дори по време на 3-часов инкубационен период.[...]
Механизмът на отстраняване от разтвора и последваща дисимилация на субстрата е много сложен и многоетапен характер на взаимосвързани и последователни биохимични реакции, обусловени от вида на храненето и дишането на бактериите.[...]
Нараняването на органите и тъканите на растението повишава интензивността на дишането. Може би това се дължи на разрушаването на клетките, което увеличава контакта на дихателните субстрати и ензими. Частичното нараняване може да накара клетките да влязат в меристематична фаза на растеж. Интензивността на дишане на делящите се клетки винаги е по-висока в сравнение с тези, които са завършили растеж.[...]
Много прости феноли влияят върху енергетиката на системата и окисляването на субстратите по време на клетъчното дишане.
Относителната роля на тези дихателни пътища може да варира в зависимост от вида на растението, възрастта, фазата на развитие, както и в зависимост от условията на околната среда. Процесът на дишане на растенията се осъществява във всички ваши условия, при които е възможен животът. Растителният организъм няма приспособления за регулиране на температурата, поради което процесът на дишане се извършва при температура от -50 до +50°C. Растенията нямат адаптации за поддържане на равномерно разпределение на кислорода във всички тъкани. Именно необходимостта от осъществяване на процеса на дишане при различни условия доведе до развитието в процеса на еволюция на различни пътища на дихателен обмен и до още по-голямо разнообразие от ензимни системи, които осъществяват отделни етапи на дишане. Важно е да се отбележи взаимосвързаността на всички метаболитни процеси в растителния организъм. Промяната в начина на дихателен обмен води до дълбоки промени в цялостния метаболизъм на растителните организми.[...]
Съдържание на вода. Лекият воден дефицит на растящите тъкани увеличава интензивността на дишането. Това се дължи на факта, че недостигът на вода и дори увяхването на листата засилват разграждането на сложните въглехидрати (нишестето) до по-прости (захар). Увеличаването на съдържанието на захар в този основен субстрат на дишането засилва самия процес. В същото време при недостиг на вода се нарушава конюгирането на окисляването и образуването на фосфор. Дишането при тези условия е основно загуба на сухо вещество. При продължително увяхване растението консумира захар и интензивността на дишането спада. Различен модел е характерен за органите, които са в покой. Увеличаването на съдържанието на вода в семената от 12 на 18% вече увеличава интензивността на дишането с 4 пъти. По-нататъшно увеличаване на съдържанието на вода до 33% води до увеличаване на интензивността на дишането с около 100 пъти. Когато растение или тъкан се премести от вода в солен разтвор, дишането се стимулира – това е така нареченото солено дишане.[...]
Липсата на вода също променя такива основни физиологични процеси като фотосинтеза и дишане. На първо място, по време на дехидратация, устицата се затварят, което рязко намалява доставката на въглероден диоксид към листа и в резултат на това интензивността на фотосинтезата намалява. Въпреки това, намаляването на съдържанието на вода намалява интензивността на фотосинтезата при растения, които нямат устици (MHP, лишеи). Очевидно дехидратацията, променяйки конформацията на ензимите, участващи в процеса на фотосинтеза, намалява тяхната активност. Това се дължи на факта, че в резултат на намаляването на процеса на разграждане на нишестето, количеството захари, този основен субстрат на дишането, се увеличава. В същото време при липса на вода в клетките енергията, освободена по време на дишането, не се натрупва в АТФ, а се отделя главно под формата на топлина. Поради това повишеното дишане, придружено от разграждането на органичните вещества, може да навреди на растителния организъм.[ ...]
Най-често плесененето се причинява от гъби от родовете Mi-cor, Aspergillus, Dematium, живеещи на различни субстрати и много разпространени в природата. Семената, съдържащи голям бройвода, повредени, както и съхранявани в условия на висока влажност. Вредата от мухъл се крие във факта, че гъбичките обвиват семената с мицел, нарушават дишането и други физиологични процеси, които протичат в семената по време на съхранение, и често причиняват смъртта им. Понякога плесенясали семена поникват, но се развиват бавно и като правило са силно засегнати от различни патогени.[ ...]
Денитрификацията, като микробиологичен процес, е само специална формадишане при липса на кислород. Много бактерии в една биологична пречиствателна станция Отпадъчни води, главно протеолитични бактерии, могат да осигурят редукция на азота и нитратите в отсъствието на свободен кислород и в присъствието на подходящ субстрат, който служи като източник на водород. Така химически свързаният кислород може да се използва за метаболитните процеси на тези бактерии. Способността за денитрификация се придобива от бактериите в процеса на адаптация. Източникът на въглеводороди трябва да бъде дозиран в минимално съотношение, съответстващо на съдържанието на нитрати.[ ...]
Тъй като окисляването е част от всеки аеробен процес, това означава, че органичният субстрат никога не може да бъде превърнат на 100% в органична материя от биомаса. Разбира се, ако се вземе предвид образуването на въглероден диоксид, няма да има загуба на въглерод. При процесите на натрупване на резервни вещества увеличението може да достигне 0,95 g COD/g COD(B). Друга ограничаваща ситуация е, че целият субстрат се изразходва за поддържане на жизнената активност на клетките (ендогенно дишане), в резултат на което растежът на биомасата е нулев или дори отрицателен. За дадено количество субстрат увеличаването на биомасата зависи от продължителността на процеса.[...]
Включването на (Eyu в извлечените митохондрии) води до значително увеличаване на сигнала, индуциран от субстрата (средно с 80%) и възстановява зависимостта му от Fn, но не и от ADP. , очевидно с нарушение на мембранните структури по време на извличането на убихинон [...]
Дисимилацията на въглехидратите може да се случи по два начина. В зърнените плодове захарта се консумира основно за дишане по пътя на EMP (Embden - Meyerhof - Parnassus). В същото време, във връзка с процесите на фосфорилиране, глюкозата се разгражда до пирогроздна киселина (гликолиза). Освен това има възможност за разделяне на въглехидратите по пентозния цикъл. Все още не може да се каже до каква степен този цикъл участва в трансформацията на дихателните субстрати. Понастоящем се приема, че на определени етапи от развитието на ябълка или други плодове преобладава един или друг път. Пътят на ЕМТ, преобладаващ в семките, завършва с пирогроздна киселина, която играе съществена роляна дъх. От този момент нататък по-нататъшните трансформации на пирогроздена киселина зависят от околната среда: в аеробни - с консумацията на кислород, в анаеробни - когато кислородът не е необходим.[ ...]
Според естеството на дисимилация се разграничават аеробни и анаеробни организми. Аеробните (от гръцки aer - въздух) организми използват свободен кислород за дишане (окисляване). Аеробите са по-голямата част от живите организми. Напротив, анаеробите окисляват субстрати, например захари при липса на кислород, следователно за тях дишането е ферментация. Анаеробите са много микроорганизми, хелминти. Например, динитрифициращите анаеробни бактерии окисляват органичните съединения, използвайки нитрит, който е неорганичен окислител.
Както вече споменахме, много групи бактерии (например факултативни анаероби) са способни както на аеробно, така и на анаеробно дишане, но крайните продукти на тези две реакции са различни и количеството енергия, освободено по време на анаеробното дишане, е много по-малко. На фиг. Фигура 2.7 показва резултатите от интересно проучване, в което един и същи бактериален вид, Arobacler, е отглеждан както при анаеробни, така и при аеробни условия, използвайки глюкоза като източник на въглерод. В присъствието на кислород почти цялата глюкоза се превръща в бактериална биомаса и CO2; при липса на кислород разлагането е непълно, много по-малка част от глюкозата се превръща във въглерод-съдържащи вещества на клетките и серия от органични съединения. Ще са необходими други специализирани видове бактерии, за да ги окислят. Когато скоростта на навлизане на органичен детрит в почвата и дънните седименти е висока, бактериите, гъбите, протозоите и други организми създават анаеробни условия, като използват кислорода по-бързо, отколкото дифундира в субстрата. В същото време, разлагането органична материяне спира - продължава, макар и често с по-бавни темпове, ако околната среда съдържа микроорганизми с доста широк спектър от анаеробни метаболитни типове.[...]
Стойността на DC зависи и от други фактори. В някои тъкани, поради затруднения достъп на кислород, наред с аеробното дишане възниква и анаеробно дишане, което не е придружено от поглъщане на кислород, което води до повишаване на стойността на DC. Стойността на коефициента се определя и от пълнотата на окисляването на дихателния субстрат. Ако в допълнение към крайните продукти в тъканите се натрупват по-малко окислени съединения (органични киселини), тогава DC[ ...]
Динамика на освобождаване на въглероден диоксид (С?СО2), поглъщане на кислород ([ ...]
Веднага след като водата започне да навлиза в семената, на първо място, дишането в тях рязко се увеличава и в същото време се активират различни ензими, образувани по време на периода на зреене. Под тяхно влияние резервните хранителни вещества се хидролизират, превръщайки се в подвижна, лесно смилаема форма. Мазнините и нишестето се превръщат в органични киселини, а захарите, протеините в аминокиселини. Придвижвайки се в ембриона от органите за съхранение, хранителните вещества се превръщат в субстрат за процесите на синтез, които започват в него, преди всичко нови нуклеинови киселини и ензимни протеини, необходими за началото на растежа.[...]
Метаболитната природа на втория етап на консумация се потвърждава и от отсъствието след първия етап на усвояване на веществото на по-нататъшно натрупване на С14 от културата по време на инхибиране на бактериалното дишане чрез въвеждане на калиев цианид в субстрата. .]
Прекомерно развитата растителност затруднява правилното функциониране на водоемите, допринася за влошаване на хидрохимичния и газовия режим, особено през нощта, когато кислородът се консумира от всички водни организми за дишане и се създава неговият дефицит. При разлагането на умиращата растителност се отделят токсични продукти на разпад (амоняк, сероводород и др.), а остатъците й са субстрат за запазване и размножаване на сапрофитни и патогенни гъби, бактерии.[ ...]
За нормалното протичане на протеиновия синтез в растителния организъм на пуяши са следните условия: 1) наличие на азот; 2) снабдяване с въглехидрати (въглехидратите са необходими както като материал за изграждане на въглеродния скелет на аминокиселини, така и като субстрат за дишане); 3) висока интензивност и конюгиране на процеса на дишане и фосфорилиране. На всички етапи от трансформацията на азотните вещества (редукция на нитрати, образуване на амиди, активиране на аминокиселини по време на протеиновия синтез и др.) е необходима енергия, съдържаща се в макроергичните фосфорни връзки (АТФ); 4) наличието на нуклеинови киселини: ДНК е необходима като вещество, в което е криптирана информацията за последователността на аминокиселините в синтезираната протеинова молекула; i-RNA - като агент, който осигурява трансфера на информация от ДНК към рибозоми; t-RNA - капачка, осигуряваща трансфера на аминокиселини към рибозомите; 5) рибозоми, структурни единици, където се осъществява синтеза на протеин; 6) ензимни протеини, катализатори на протеиновия синтез (аминоацил-t-RNA spptetases); 7) редица минерални елементи (йони Mg2+, Ca2+).[ ...]
В делтата на Волга KV Gorbunov (1955) идентифицира 4 периода в развитието на замърсяването: ембрионален, бърз растеж, умерена активност и намаляване на биомасата. Броят на видовете и биомасата на замърсяването достигат максимум на 10-ия ден. По това време интензивността на фотосинтезата и дишането намалява, повече от половината от биомасата на замърсяването се дължи на протозои, коловратки и бактерии. Според други автори (Cattaneo, 1975) са били необходими около 4 седмици, за да се стабилизира замърсяването и да се постигне сходството им със съобщества върху естествени субстрати.[...]
Всички физиологични процеси в растението протичат нормално само когато то е оптимално снабдено с вода. Водата е не само разтворител, но и активно вещество структурен компонентклетки. Участва в биологични трансформации, например, улеснява взаимодействието между молекулите, служи като субстрат за фотосинтеза, участва в дишането и множество хидролитични и синтетични процеси.
Сред другите класове гръбначни животни, рибите, особено сладководни, може би по-често от другите, са изправени пред неблагоприятен кислороден режим, по-специално с неговите сезонни и ежедневни колебания във водните обекти, с остър недостиг през зимата. Следователно, според естеството на енергийния метаболизъм, според съотношението на специфичното тегло на гликолизата и дишането, рибите заемат като че ли междинна позиция между факултативни анаероби (безгръбначни) и типични аероби (висши гръбначни). Специални проучвания показват, че рибите се характеризират с намалено ниво на окислителни процеси и намалена активност на цитохромната система в сравнение с топлокръвните животни. Според тези автори окислителните системи на рибите са "по-примитивни" от тези на висшите гръбначни животни. Например, активността на цитохром оксидазата при някои видове костни риби е висока, докато съдържанието на цитохром b е ниско. В допълнение, не само цитохром b служи като субстрат за рибната цитохром оксидаза. Следователно най-важният респираторен ензим, който завършва етапите на дишането, е лишен от строга специфичност. Системата на окислително фосфорилиране в рибите функционира по-малко ефективно, отколкото в други групи гръбначни животни.[ ...]
Когато се анализира връзката между размера и метаболизма в растенията, често е трудно да се реши какво всъщност се счита за „индивид“. И така, голямо дърво може да се разглежда като един индивид, но при изучаване на връзката между размера и повърхността листата могат да се считат за „функционални индивиди“ (припомнете си концепцията за „индекс на листната площ“). изучаване различни видовеголеми морски многоклетъчни водорасли, откриваме, че видовете с тънки или тесни "клони" (т.е. с високо съотношение повърхност/обем) се характеризират с повече високо нивопроизводство на храна на 1 g биомаса, по-интензивно дишане и усвояване на радиоактивен фосфор от водата от видовете с дебели "клони" (E. Odum, Kuentzler, Blunt, 1958). В този случай „функционалните индивиди“ са „клонове“ или дори отделни клетки, а не цялото растение, което може да бъде образувано от много "клони", прикрепени към субстрата от един ризоид.
Зареждане...