Kvėpavimo substratai

Kvėpavimo procese naudojamų medžiagų klausimas jau seniai rūpinosi fiziologais. Netgi I. P. Borodino darbuose buvo įrodyta, kad kvėpavimo proceso intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas angliavandenių kiekiui augalų audiniuose. Tai davė pagrindo manyti, kad būtent angliavandeniai yra pagrindinė medžiaga, suvartojama kvėpuojant. Išsiaiškinus šį klausimą didelę reikšmę turi kvėpavimo koeficiento apibrėžimą. Kvėpavimo koeficientas (RC) yra CO2 tūrio arba molinis santykis, išsiskiriantis kvėpuojant, ir O2, absorbuoto per tą patį laikotarpį. Esant normaliai prieigai prie deguonies, nuolatinės srovės vertė priklauso nuo kvėpavimo substrato. Jei kvėpuojant naudojami angliavandeniai, procesas vyksta pagal lygtį С6Н12С6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О. Šiuo atveju DC yra lygus vienetui.

Tačiau jei kvėpuojant suyra daugiau oksiduotų junginių, tokių kaip organinės rūgštys, deguonies pasisavinimas sumažėja, o nuolatinė srovė tampa didesnė už vienetą. Taigi, jei obuolių rūgštis naudojama kaip kvėpavimo substratas, DC = 1,33. Kai kvėpuojant oksiduojasi daugiau redukuotų junginių, tokių kaip riebalai ar baltymai, reikia daugiau deguonies ir nuolatinės srovės tampa mažesnė už vienetą. Taigi, naudojant riebalus DC = 0,7. Skirtingų augalų audinių kvėpavimo koeficientų nustatymas rodo, kad normaliomis sąlygomis jis artimas vienetui. Tai leidžia manyti, kad augalas pirmiausia naudoja angliavandenius kaip kvėpavimo takus. Trūkstant angliavandenių galima naudoti kitus substratus. Tai ypač akivaizdu daiguose, kurie išsivysto iš sėklų, kuriose yra riebalų arba baltymų kaip atsarginės maistinės medžiagos. Tokiu atveju kvėpavimo koeficientas tampa mažesnis nei vienas. Naudojant kaip kvėpavimo takus, riebalai suskaidomi į glicerolį ir riebalų rūgštis.

Riebalų rūgštys gali būti paverstos angliavandeniais per glioksilato ciklą. Baltymai naudojami kaip kvėpavimo substratas, prieš juos suskaidant į aminorūgštis.

Anaerobinis javų sėklų kvėpavimas

Anaerobinė angliavandenių oksidacija vyksta glikolizės keliu. Glikolizė yra anaerobinis procesas, kurio metu viena gliukozės molekulė suskaidoma į dvi piruvo rūgšties molekules. Taip išsiskiria energija, kurią organizmas kaupia ATP pavidalu. Glikolizės reakcijos vyksta citozolyje, nenaudojant deguonies.

Visą glikolizės reakcijų grandinę atskleidė L.A. Ivanova, S.P. Kostycheva, A.N. Lebedevas, G. Embdenas, Ya.O. Parnasas ir O. Meyerhofas iki 1930-ųjų vidurio. Glikolizė vyksta dviem etapais.

Pirmasis etapas yra paruošiamasis arba kolektyvinis. Glikolizėje dalyvauja įvairios heksozės, daugiausia gliukozė, bet taip pat ir fruktozė bei manozė. Tuo pačiu metu inertinės heksozės molekulės yra aktyvuojamos, fosforilinamos ATP ir paverčiamos gliukozės-6-fosfatu. Etapas baigiasi gliceraldehido-3-fosfato susidarymu.

Antrasis etapas yra oksidacinis. Gliceraldehido-3-fosfatas oksiduojamas į piruvo rūgštį (piruvatą). ATP kaupiasi oksidacijos energija, susidaro redukuojantys NAD H2 ekvivalentai.

Bendra glikolizės lygtis yra tokia:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 H3PO4 + 2 ADP > 2 CH3 - CO - COOH + 2 ATP + 2 NAD H2 + 2 H2O.

Ateityje piruvo rūgštis, priklausomai nuo konkretaus organizmo sąlygų ir specifinių savybių, gali patirti įvairių transformacijų.

Glikolizės vaidmuo javų sėklose

Glikolizės, kaip anaerobinės kvėpavimo fazės, vaidmuo yra išgauti laisvą energiją iš angliavandenių ir sukaupti ją lengvai naudojamoje ATP molekulių formoje, taip pat suformuoti daug labai reaktyvių junginių. Jie naudojami įvairioms metabolinėms reakcijoms. Glikolizės reikšmė ypač didelė tuose audiniuose ir organuose, kuriuose deguonies prieiga yra ribota arba galimas staigus ir staigus ATP suvartojimo greičio padidėjimas.

Atsakyti

Kiti klausimai iš kategorijos

19. Žmogus gali užsikrėsti dizenterine ameba, jei 2) paglostė šunį 3) jam įkando uodas 4) valgo blogai termiškai apdorotą.

5) jis gers vandenį iš užteršto rezervuaro

20. Rūšies morfologinis kriterijus yra

1) jo paplitimo sritis

2) gyvybės procesų ypatumai

3) išorinių ir vidinė struktūra

4) tam tikras chromosomų ir genų rinkinys

21. Tamsieji drugeliai Anglijos pramoninėse zonose paplitę dažniau nei šviesūs, nes

1) pramoninėse zonose tamsūs drugiai deda daugiau kiaušinių nei šviesūs

2) tamsieji drugeliai yra atsparesni taršai

3) dėl užterštumo vieni drugeliai tampa tamsesni už kitus

4) užterštose vietose tamsūs drugeliai mažiau matomi vabzdžiaėdžiams paukščiams

22. Paleontologinis evoliucijos įrodymas yra

2) Archeopterikso atspaudas

3) organizmų rūšinė įvairovė

4) žuvų prisitaikymas gyventi skirtinguose gyliuose

5) moliuskų apvalkalo buvimas

1) su blakstienomis

2) susidedantis iš chitino

3) kurio neveikia virškinimo sultys

4) apsaugotas nuo aplinkos poveikio plonu vaško sluoksniu

24. Nurodykite abiotinį veiksnį, būtiną augalų gyvybei

2) anglies dioksido buvimas atmosferoje

3) mineralinių trąšų naudojimas žmonėms

4) vartotojų buvimas ekosistemoje

5) konkurencija dėl šviesos

25. Boružėlių ir amarų santykiai – pavyzdys

3) savitarpio pagalba

4) simbiozė

5) grobuoniškumas

26. Įvairus žmogaus poveikis gamtai vadinamas veiksniais

2) abiotinis

3) biotinis

4) ribojantis

5) antropogeninis

27. Gyvūnų ląstelėse lipidai sintetinami

2) ribosomos

3) lizosomos

28. Ląstelėje dalyvaujant fermentams vyksta baltymų skaidymas iki aminorūgščių

2) mitochondrijos

3) lizosomos

4) Golgi kompleksas

5) branduoliai

29. Profazėje mitozė NĖRA

2) branduolinio apvalkalo ištirpimas

3) dalijimosi veleno susidarymas

4) DNR padvigubėjimas

5) branduolių tirpimas

30. Ženklų modifikacijos kintamumo priežastis yra pasikeitimas

3) aplinkos sąlygos

4) chromosomos

5) genotipas

31. Augalininkystėje grynosios linijos gaunamos pagal

2) kryžminis apdulkinimas

3) savidulkė

4) eksperimentinė mutagenezė

5) tarprūšinė hibridizacija

32. Mitybai, grybus – saprotrofai naudoja

2) oro azotas

3) anglies dioksidas ir deguonis

4) kūnų organinės medžiagos

5) organinės medžiagos, kurias jie patys sukuria fotosintezės procese

33. Jeigu į mėgintuvėlį su krauju pilamas 2 % valgomosios druskos tirpalas, tai raudonieji kraujo kūneliai

2) išsipūsti ir sprogti

3) nepakeis savo formos

4) susiraukšlėti ir nusėsti į dugną

5) išplaukti į paviršių

35. Vairavimo atranka prisideda prie individų, turinčių tam tikrą bruožą, išsaugojimo,

1) skiriasi nuo ankstesnės reakcijos normos

2) turintys vidutinę reakcijos normos reikšmę

3) kuri nesikeičia per daugybę kartų

4) gyventojų išlikimo standartinėmis sąlygomis užtikrinimas

36. Ar šie sprendimai apie skirtumą tarp natūralios ekosistemos ir agroekosistemos yra teisingi?

A. Natūralios ekosistemos medžiagų cikle, priešingai nei agroekosistemoje, kartu su saulės e dalyvauja papildomas energijos šaltinis trąšų pavidalu.

B. Agroekosistemoms, skirtingai nei natūralioms ekosistemoms, būdingas vientisumas, stabilumas ir savireguliacija.

2) Tik A yra tiesa

3) Tik B yra tiesa

4) Abu sprendimai yra teisingi

5) Abu sprendimai yra neteisingi

Taip pat skaitykite

1. Kurios medžiagos nėra organinės:

a. Voverės
b. mineralinės druskos
c. angliavandenių
d. riebalų
2. Kas savo išvaizdą skolingas darniai floros ir faunos klasifikavimo sistemai:
a. Jeanas Baptiste'as Lamarkas
b. Karlas Linėjus
c. Čarlzas Darvinas

3. Kas yra sausumos gyvūnų tręšimas:
a. lauke
b. Vidinis
c. Dvigubas

4. Į kokius tarpinius produktus virškinamajame trakte skyla baltymai:
a. glicerinas ir riebalų rūgštys
b. paprasti angliavandeniai
c. amino rūgštys

5. Kiek chromosomų yra žmogaus lytinėse ląstelėse:
a. 23
b. 46
c. 92
6. Kokia yra chloroplastų funkcija
a. baltymų sintezė
b. ATP sintezė
c. Gliukozės sintezė
7. Ląstelės, turinčios branduolį, yra:
a. eukariotinė ląstelė
b. prokariotinė ląstelė
8. Organizmai, kurie ekosistemoje sukuria organines medžiagas:
a. Vartotojai
b. Prodiuseriai
c. skaidytojai
9. Kokia ląstelės organelė atsakinga už energijos gamybą ląstelėje:
a. Šerdis
b. Chloroplastas
c. Mitochondrijos

10. Kokios organelės būdingos tik augalų ląstelėms
a. Endoplazminis Tinklelis
b. plastidai
c. Ribosomos

11. Kiek chromosomų yra žmogaus somatinėse ląstelėse
a. 23
b. 46
c. 92
12. Kas yra apvaisinimas gaubtasėkliuose:
a. Vidinis

Sveiki! Padėk man, prašau!!!

Biologijos testas...
1) Nurodykite cheminių elementų grupę, kurių ląstelėje iš viso yra 98%.
a) H, O, S, P; b) H, C, O, N; c) N, P, H, O; d) C, H, K, Fe
2) Kokie ryšiai stabilizuoja antrinę baltymų struktūrą?
a) kovalentinis, b) joninis, c) vandenilinis, d) tokių ryšių nėra
3) Pavadinkite cheminį junginį, kuris yra DNR, bet nėra RNR
a) timinas, b) dezoksiribozė, c) ribozė, d) guaninas
4) Molekulės sudarytos iš riebalų rūgščių ir glicerolio
a) angliavandeniai b) baltymai c) nukleino rūgštys d) lipidai
5) Kokiame atsakyme visi įvardinti angliavandeniai priskiriami polisacharidams?
a) gliukozė, galaktozė, ribozė c) laktozė, galaktozė, fruktozė
6) Įvardykite baltymą, kuris atlieka pagrindinę motorinę funkciją
a) aktinas, b) keratinas, c) lipazė, d) fibrinas
7) Pavadinkite su lipidais susijusią medžiagą
a) skaidulų, b) ATP, c) cholesterolio, d) kolageno
8) Ląstelių teorija neatitinka pozicijos:
a) „ląstelė yra elementarus gyvybės vienetas“
b) "daugialąsčių organizmų ląstelės yra sujungtos į audinius pagal struktūros ir funkcijų panašumą"
c) "ląstelės susidaro susiliejus kiaušiniui ir spermai"
d) „visų gyvų būtybių ląstelės yra panašios sandaros ir funkcijos“
9) Iš kokių medžiagų sudaro biologinė membrana:
a) iš lipidų ir baltymų, b) iš baltymų ir angliavandenių, c) iš angliavandenių ir vandens
10) Kuris iš membranos komponentų lemia selektyvaus pralaidumo savybę:
a) lipidai, b) baltymai
11) Kur susidaro ribosomų subvienetai:
a) branduolyje, b) citoplazmoje, c) vakuolėse, d) EPS
12) Kokia yra ribosomų funkcija:
a) baltymų sintezė, b) fotosintezė, c) riebalų sintezė, d) transportavimo funkcija
13) Kokia yra mitochondrijų struktūra?
a) vienmembranė, b) dvimembranė, c) nemembraninė
14) Kokios organelės yra bendros augalų ir gyvūnų ląstelėms:
a) ribosomos, b) EPS, c) plastidai, d) mitochondrijos
15) Kokiuose plastiduose yra chlorofilo pigmento:
a) chloroplastai, b) leukoplastai, c) chromoplastai
16) Kurios citoplazmos organelės turi ne membraninę struktūrą:
a) EPS, b) mitochondrijos, c) plastidai, d) ribosomos, e) lizosomos
17) Kurioje branduolio dalyje yra DNR molekulės:
a) branduolio sultyse, b) branduolio membranoje, c) chromosomose
18) Kuri iš branduolinių struktūrų dalyvauja ribosomų subvienetų surinkime:
a) branduolio membrana, b) branduolys, c) branduolio sultys
19) Kokia yra prokariotų DNR molekulės formulė, kuria ji skiriasi nuo eukariotų branduolinės DNR
a) žiedas, b) linijinė struktūra, c) šakota struktūra
20) Kokios sisteminės organizmų grupės atstovai rodo gyvūnijai būdingus požymius tik tada, kai yra kitame gyvame organizme?
a) virusai b) prokariotai c) eukariotai

2 užduotis. Atsakykite į klausimą.

Kurie organizmai turi genetinį aparatą, sudarytą iš žiedinės DNR?
Kurio organizmo „širdis“ susideda iš nukleino rūgšties fragmento?
Antrasis ikibranduolinių organizmų pavadinimas? Kokia medžiaga sudaro grybų ląstelės sienelę?
Ląstelių organelės, kuriose sintetinamas ATP?
Koks yra citoplazminės paramos sistemos pavadinimas?
Ląstelės organoidas, kuris yra jos virškinimo centras? Proceso, kurio metu iš ląstelės pašalinamos medžiagos, pavadinimas? Koks yra žaliųjų plastidų pavadinimas? Kuo DNR nukleotidai skiriasi nuo RNR nukleotidų?

3 užduotis.

Nurodykite nukleotidų eiliškumą DNR grandinėje, susidariusioje savaime kopijuojant grandinę, nustatykite vandenilio jungčių skaičių:
T-A-G-C-T-T-A-G-G-C-C-A.....

Saussure'as, dirbdamas su žaliais augalais tamsoje, išsiaiškino, kad jie išskiria CO 2 net ir be oksidacijos aplinkoje. L. Pasteuras nustatė, kad tamsoje, trūkstant deguonies, augalų audiniuose kartu su CO 2 išsiskyrimu susidaro alkoholis, tai yra, vyksta alkoholinė fermentacija. Jis padarė išvadą, kad augalų audiniuose, kaip ir bakterijose, galima alkoholinė fermentacija.

Vokiečių fiziologas E. F. Pflugeris (1875) parodė, kad varlės aplinkoje, kurioje nėra deguonies, kurį laiką išlieka gyvos ir tuo pat metu išskiria CO 2 . Pflugeris šį kvėpavimą pavadino intramolekuliniu, t.y. kvėpavimu dėl intramolekulinės substrato oksidacijos, ir tai yra pradinė normalaus aerobinio kvėpavimo stadija. Vokiečių augalų fiziologas B. Pfefferis išplėtė šį požiūrį į augalų organizmus. Pfefferis ir Pflugeris pasiūlė dvi lygtis, apibūdinančias kvėpavimo mechanizmą:

1) C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

2) 2C 2H 5OH + 6O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Pirmoje, anaerobinėje stadijoje vyksta alkoholinė fermentacija, susidaro dvi etanolio ir dvi CO 2 molekulės. Tada, esant deguoniui, alkoholis, sąveikaujantis su juo, oksiduojasi iki CO 2 ir H 2 O.

Fermentacija

Kostyčevo ir jo bendradarbių (1912 - 1928 m.) eksperimentuose buvo įrodyta, kad jei augalų audiniai trumpai laikomi aplinkoje, kurioje nėra deguonies, o po to jiems suteikiamas deguonis, pastebimas staigus kvėpavimo padažnėjimas, ty per anaerobinėje fazėje kaupiasi tarpiniai produktai, kurie esant deguoniui greitai išnaudojami. Fermentaciją blokuojantys inhibitoriai, tokie kaip NaF, taip pat blokuoja aerobinį kvėpavimą. Kostychevas padarė išvadą, kad tarpinis produktas gali būti acetaldehidas. Vokiečių biochemikų K. Neubergo, Kostychevo ir kitų darbų dėka tapo akivaizdu, kad kvėpavimas ir visų rūšių fermentacija yra tarpusavyje susiję per piruvo rūgštį (PVA):

Gliukozė yra stabilus junginys. Kad kvėpavimo takų skilimas būtų pažeistas, jis turi būti aktyvuotas. Kvėpavimo ir fermentacijos anaerobinės stadijos reikšmė – įveikti heksozės molekulės cheminį inertiškumą, t.y. jo labilizavime ir aktyvavime. Gliukozės aktyvacija įvyksta pirmajame, parengiamajame glikolizės etape (žr. glikolizę 4.1.2).

4. Pagrindiniai angliavandenių disimiliacijos būdai.

Pagrindiniai angliavandenių disimiliacijos būdai yra 1) glikolitinis, 2) pentozės fosfatinis būdas; 3) di- ir trikarboksirūgščių ciklai.

Glikolitinis kelias, pagrįstas dvigubu heksozės fosforilinimu, ir PFP su vienu gliukozės fosforilinimu nėra vieninteliai būdai oksiduoti cukraus molekulę. Kai kurie organizmai taip pat gali oksiduoti nefosforilintą gliukozę. Tai tiesioginis cukraus oksidacijos kelias randama kai kuriose bakterijose, grybuose ir gyvūnuose, taip pat fotosintetiniuose dumbliuose. Gliukozės fermentinį oksidavimą į gliukono rūgštį lydi vandenilio peroksido išsiskyrimas, kurį vėliau skaido katalazė arba peroksidazė. Gauta gliukono rūgštis gali būti įtraukta į tolesnį metabolizmą po jos fosforilinimo, susidarant dviem triozei – piruvo rūgštimi ir 3-fosfogliceraldehidui, kurie gali būti oksiduojami per PVA Krebso cikle.

Kvėpavimo ciklai – glikolizė ir di- bei trikarboksirūgščių ciklas, PFP ir tiesioginė cukrų oksidacija – tarpusavyje susijusių procesų sistema. Žemiau yra šių santykių diagrama:

Ryšys tarp glikolizės ir PFP yra per gliukono rūgštį ir fosfotriozes. Ląstelėje glikolizė ir PFP nėra erdviškai atskirtos viena nuo kitos. Šie procesai vyksta tirpioje citoplazmos dalyje, proplastiduose ir chloroplastuose. Jie turi bendrų substratų – gliukozės-6-fosfato, fruktozės-6-fosfato ir 3-fosfogliceraldehido. Paprastai pentozės fosfato ciklo dalis bendrame kvėpavimo takų metabolizme yra 10–40% ir skiriasi priklausomai nuo audinio tipo ir funkcinės būklės. Anaerobinėmis sąlygomis PFP dominuoja glikolizė. Tačiau chloroplastuose oksidacinės apotomijos kelio aktyvumas yra daug didesnis nei glikolizės. Citoplazmoje dauguma PFP produktų metabolizuojami glikolizės būdu.

PFP aktyvumas didėja nepalankiomis sąlygomis: sausra, kalio badas, infekcija, šešėliavimas, druskingumas ir senėjimas.

4.1. Glikolizė: sąvoka, etapai, energijos išeiga, reikšmė

4.1.1. Glikolizė yra anaerobinio gliukozės skilimo procesas, kurio metu išsiskiria energija, kurios galutinis produktas yra piruvo rūgštis. Glikolizė yra įprasta pradinė aerobinio kvėpavimo ir visų rūšių fermentacijos stadija. Glikolizės reakcijos vyksta tirpioje citoplazmos dalyje (citozolyje) ir chloroplastuose.

A. Gardenas ir L. A. Ivanovas 1905 m. savarankiškai parodė, kad alkoholinės fermentacijos procese stebimas neorganinio fosfato jungimasis ir jo pavertimas organine forma. Gardenas nustatė, kad gliukozė anaerobiškai skaidosi tik po jos fosforilinimo.

4.1.2. Glikolizės etapai: ****

aš. Parengiamasis etapas- heksozės fosforilinimas ir jos padalijimas į dvi fosfotriozes.

II. Pirmasis substrato fosforilinimas, kuris prasideda 3-fosfogliceraldehidu ir baigiasi 3-fosfoglicerino rūgštimi. Šiame procese kiekvienai fosfotriozei susintetinama viena ATP molekulė.

III. Antrasis substrato fosforilinimas, kuriame 3-fosfo-glicerino rūgštis dėl intramolekulinės oksidacijos išskiria fosfatą, kad susidarytų ATP.

Gliukozei aktyvuoti reikia energijos, kuri atliekama gliukozės fosfato esterių susidarymo procese daugelyje parengiamosios reakcijos. Gliukozė (piranozės pavidalu) yra fosforilinama ATP dalyvaujant heksokinazei ir virsta gliukozės-6-fosfatu, kurį izomerizuoja gliukozės fosfato izomerazė į fruktozės-6-fosfatą (furanozės forma), kuri yra labiau labilesnė forma. heksozės molekulė.

Fruktozė-6-fosfatas antriniu būdu fosforilinamas fosfofruktokinaze, naudojant kitą ATP molekulę. Gautas fruktozė-1,6-difosfatas yra labili furanozės forma su simetriškai išsidėsčiusiomis fosfatų grupėmis. Abi šios grupės turi neigiamą krūvį, atstumdamos viena kitą elektrostatiškai. Šią struktūrą aldolazė lengvai skaido į dvi fosfotriozes – į 3-fosfogliceraldehidą (3-PHA) ir fosfodioksiacetoną (PDA).

3-PHA ir FDA lengvai paverčiami vienas į kitą triozės fosfato izomeraze. Dėl heksozės molekulės padalijimo į dvi triozes glikolizė kartais vadinama dichotominis gliukozės oksidacijos kelias.

Prasideda 3-FHA II glikolizės stadija - pirmasis substrato fosforilinimas. Fermentas fosfogliceraldehido dehidrogenazė (nuo NAD priklausomas SH fermentas) sudaro fermento-substrato kompleksą su 3-PHA, kuriame substratas oksiduojamas, elektronai ir protonai perkeliami į NAD+ ir didelės energijos komunikacija(t. y. surišimas su labai didele laisva hidrolizės energija). Po to ši jungtis fosforolizuojama: SH fermentas atskeliamas nuo substrato, o į likusią substrato karboksilo grupę pridedamas neorganinis fosfatas. Didelės energijos fosfatų grupė fosfogliceratkinazė perkeliama į ADP ir susidaro ATP. Kadangi šiuo atveju didelės energijos kovalentinis fosfato ryšys susidaro tiesiai ant oksiduoto substrato, šis procesas vadinamas substrato fosforilinimas. Taigi, į. dėl II glikolizės stadijos susidaro ATP ir redukuotas NADH:

Finalinis etapas glikolizė - antrojo substrato fosforilinimas. 3-fosfoglicerino rūgštis fosfoglicerato mutazės paverčiama 2-fosfoglicerino rūgštimi. Be to, fermentas enolazė katalizuoja vandens pašalinimą iš 2-fosfoglicerino rūgšties molekulėje, todėl susidaro fosfoenolpiruvatas - junginys, turintis didelės energijos fosfato ryšį. Susidaro ATP, o enolpiruvatas spontaniškai pereina į stabilesnę formą - piruvatas yra galutinis glikolizės produktas.

4.1.3. Glikolizės energijos išeiga . Kai viena gliukozės molekulė oksiduojama, susidaro dvi piruvo rūgšties molekulės. Šiuo atveju dėl pirmojo ir antrojo substrato fosforilinimo susidaro keturios ATP molekulės. Tačiau pirmajame glikolizės etape heksozės fosforilinimui išleidžiamos dvi ATP molekulės. Taigi grynoji glikolitinio substrato fosforilinimo išeiga yra dvi ATP molekulės.

Be to, II glikolizės stadijoje kiekvienai iš dviejų fosfotriozės molekulių atkuriama viena NADH molekulė. Vienos NADH molekulės oksidacija mitochondrijų elektronų pernešimo grandinėje esant O 2 siejama su trijų ATP molekulių, o dviejų triozių (t.y. vienos gliukozės molekulės) – šešių ATP molekulių sinteze. Šiuo būdu, iš viso glikolizės procese (atsižvelgiant į vėlesnę NADH oksidaciją) susidaro aštuonios ATP molekulės. Kadangi vienos ATP molekulės hidrolizės laisvoji energija tarpląstelinėmis sąlygomis yra apie 41,868 kJ / mol (10 kcal), aštuonios ATP molekulės duoda 335 kJ/mol, arba 80 kcal. Tai bendra glikolizės energijos išeiga aerobinėmis sąlygomis.

Bendra glikolizės lygtis yra tokia:

C 6 H 12 O 6 + 2 ATP + 2 OVER + + 2P n + 4ADP 2 PVC + 4ATP + 2NADH

4.1.4. Glikolizės reikšmė :

1) palaiko ryšį tarp kvėpavimo substratų ir Krebso ciklo;

2) tiekia dvi ATP molekules ir dvi NADH molekules ląstelės poreikiams, kai oksiduojasi kiekviena gliukozės molekulė (anoksijos, glikolizės sąlygomis, matyt, tarnauja kaip pagrindinis ATP šaltinis ląstelėje);

3) gamina tarpinius produktus sintetiniams procesams ląstelėje (pavyzdžiui, fosfenolpiruvatą, reikalingą fenoliniams junginiams ir ligninui susidaryti);

4) chloroplastuose suteikia tiesioginį kelią ATP sintezei, nepriklausomai nuo NADPH tiekimo; be to, chloroplastuose vykstant glikolizei, sukauptas krakmolas metabolizuojamas į triozes, kurios vėliau išvežamos iš chloroplasto.

augalų kvėpavimas
Paskaitos planas

1. bendrosios charakteristikos kvėpavimo procesas.

2. Mitochondrijų sandara ir funkcijos.

3. Adenilato sistemos sandara ir funkcijos.

4. Kvėpavimo substratai ir kvėpavimo koeficientas.

5. Kvėpavimo takų mainų keliai

1. Bendrosios kvėpavimo proceso charakteristikos.

Gamtoje vyksta du pagrindiniai procesai, kurių metu išsiskiria saulės šviesos energija, sukaupta organinėse medžiagose – tai yra kvėpavimas Ir fermentacija.

Kvėpuoti– Tai redokso procesas, kurio metu angliavandeniai oksiduojami iki anglies dioksido, deguonis redukuojamas į vandenį, o išsiskyrusi energija paverčiama ATP jungčių energija.

Fermentacijayra anaerobinis komplekso irimo procesas organiniai junginiaiį paprastesnes organines medžiagas, taip pat kartu su energijos išsiskyrimu. Fermentacijos metu joje dalyvaujančių junginių oksidacijos būsena nekinta. Kvėpavimo atveju deguonis tarnauja kaip elektronų akceptorius, fermentacijos atveju organiniai junginiai.

Dažniausiai kvėpavimo takų metabolizmo reakcijos nagrinėjamos angliavandenių oksidacinio skilimo pavyzdžiu.

Bendra angliavandenių oksidacijos reakcijos kvėpavimo metu lygtis gali būti pavaizduota taip:

NUO 6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6 H2 O + ~ 2874 kJ

2. Mitochondrijų sandara ir funkcijos.

Mitochondrijos yra citoplazminės organelės, kurios yra tarpląstelinės oksidacijos (kvėpavimo) centrai. Juose yra Krebso ciklo fermentų, elektronų transportavimo kvėpavimo grandinės, oksidacinio fosforilinimo ir daugelio kitų.

Mitochondrijose yra 2/3 baltymų ir 1/3 lipidų, iš kurių pusė yra fosfolipidai.

Mitochondrijų funkcijos:

1. Atlikti chemines reakcijas, kurios yra elektronų šaltinis.

2. Jie neša elektronus išilgai ATP sintezuojančių komponentų grandinės.

3. Jie katalizuoja sintetines reakcijas, kuriose naudojama ATP energija.

4. Reguliuoti biocheminius procesus citoplazmoje.

3. Adenilato sistemos sandara ir funkcijos.

Gyvuose organizmuose vykstanti medžiagų apykaita susideda iš daugybės reakcijų, kurios vyksta tiek vartojant energiją, tiek ją išskiriant. Kai kuriais atvejais šios reakcijos yra tarpusavyje susijusios. Tačiau dažniausiai procesai, kurių metu išsiskiria energija, erdvėje ir laike atskiriami nuo tų, kuriuose ji suvartojama. Šiuo atžvilgiu visi gyvi organizmai sukūrė energijos kaupimo mechanizmus junginių pavidalu, kurie turi makroerginis(energetinės) jungtys. Centrinė vieta visų tipų ląstelių energijos mainuose priklauso adenilato sistema. Šią sistemą sudaro adenozino trifosforo rūgštis (ATP), adenozino difosforo rūgštis (ADP), - adenozino 5-monofosfatas (AMP), neorganinis fosfatas (P). i) ir magnio jonai.

4. Kvėpavimo substratai ir kvėpavimo koeficientas

Kvėpavimo procese naudojamų medžiagų klausimas jau seniai rūpinosi fiziologais. Netgi I.P. Borodinas (1876) parodė, kad kvėpavimo proceso intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas angliavandenių kiekiui augalų audiniuose. Tai davė pagrindo manyti, kad būtent angliavandeniai yra pagrindinė medžiaga, suvartojama kvėpuojant (substratas). Aiškinant šį klausimą, didelę reikšmę turi kvėpavimo koeficiento nustatymas.

Kvėpavimo koeficientas (RC) – tai anglies dioksido (CO2), išsiskiriančio kvėpuojant, tūris arba molinis santykis su deguonimi (O2), absorbuotu per tą patį laikotarpį. Kvėpavimo koeficientas parodo, kurie produktai naudojami kvėpavimui.

Kaip augalų kvėpavimo medžiaga, be angliavandenių, riebalų, baltymų ir aminorūgščių, gali būti naudojamos organinės rūgštys.

5. Kvėpavimo apykaitos būdai

Būtinybė atlikti kvėpavimo procesą įvairiomis sąlygomis paskatino įvairių kvėpavimo takų keitimosi evoliucijos procese.

Yra du pagrindiniai transformacijos būdai kvėpavimo substratas arba angliavandenių oksidacija:

1) Glikolizė + Krebso ciklas (glikolitinis)

2) pentozės fosfatas (apotominis)

Glikolitinis kvėpavimo metabolizmo kelias

Šis kvėpavimo mainų kelias yra labiausiai paplitęs ir, savo ruožtu, susideda iš dviejų fazių.

Pirmas etapas - anaerobinė (glikolizė), lokalizuota citoplazmoje.

Antrasis etapas - aerobinis, yra lokalizuotas mitochondrijose.

Glikolizės procese heksozės molekulė paverčiama dviem piruvo rūgšties (PVA) molekulėmis:

NUO 6 H12 O6 → 2 C3 H4 O3 + 2H2

Antroji kvėpavimo fazė – aerobinė – reikalauja deguonies buvimo. Piruvo rūgštis patenka į šią fazę. Bendrą šio proceso lygtį galima pavaizduoti taip:

2PVC + 5 O 2 + H2 O → 6CO2 + 5H2 O

Kvėpavimo proceso energijos balansas.

Glikolizės metu gliukozė skyla į dvi PVC molekules ir susikaupia dvi ATP molekulės, taip pat susidaro dvi NADH2 molekulės, patekusios į kvėpavimo ETC, jos išskiria šešias ATP molekules. Aerobinėje kvėpavimo fazėje susidaro 30 ATP molekulių.

Taigi: 2ATP + 6ATP + 30ATP = 38ATP

Pentozės fosfato kvėpavimo takų metabolizmo kelias

Yra dar vienas ne mažiau paplitęs gliukozės oksidacijos būdas – pentozės fosfatas. Tai anaerobinis gliukozės oksidacija, kurią lydi anglies dioksido CO2 išsiskyrimas ir NADPH2 molekulių susidarymas.

Ciklas susideda iš 12 reakcijų, kuriose dalyvauja tik cukraus fosfato esteriai.

Kvėpavimo koeficientas yra anglies dioksido, išsiskiriančio kvėpuojant, ir absorbuoto deguonies kiekio (CO2 / O2) santykis. Klasikinio kvėpavimo atveju, kai angliavandeniai C6H^O^ oksiduojasi ir kaip galutiniai produktai susidaro tik CO2 ir H2O, kvėpavimo koeficientas lygus vienetui. Tačiau taip būna toli gražu ne visada, kai kuriais atvejais jis keičiasi aukštyn arba žemyn, todėl manoma, kad tai kvėpavimo produktyvumo rodiklis. Kvėpavimo koeficiento kintamumas priklauso nuo kvėpavimo substrato (oksiduotos medžiagos) ir nuo kvėpavimo produktų (visiška ar nepilna oksidacija).

Naudojant kvėpavimo procese, vietoj angliavandenių, riebalų, kurie mažiau oksiduojasi nei angliavandeniai, jų oksidacijai bus sunaudota daugiau deguonies – tokiu atveju kvėpavimo koeficientas sumažės (iki 0,6 – 0,7 reikšmės). Tai paaiškina didesnį riebalų kalorijų kiekį, palyginti su angliavandeniais.

Jei organinės rūgštys (medžiagos, labiau oksiduotos nei angliavandeniai) kvėpuojant oksiduojasi, deguonies bus sunaudota mažiau nei išsiskirs anglies dioksido, o kvėpavimo koeficientas padidės iki didesnės nei vieneto. Didžiausias (lygus 4) jis bus kvėpuojant dėl ​​oksalo rūgšties, kuri oksiduojasi pagal lygtį

2 С2Н2О4 + 02 4С02 + 2Н20.

Aukščiau buvo minėta, kad visiškai oksidavus substratą (angliavandenį) iki anglies dioksido ir vandens, kvėpavimo koeficientas yra lygus vienetui. Tačiau esant nepilnai oksidacijai ir daliniam pusėjimo produktų susidarymui, dalis anglies liks augale nesudarant anglies dioksido; bus absorbuojama daugiau deguonies, o kvėpavimo koeficientas sumažės iki mažesnės nei vieneto.

Taigi, nustačius kvėpavimo koeficientą, galima susidaryti vaizdą apie kokybinę kvėpavimo kryptį, šio proceso substratus ir produktus.

Kvėpavimo priklausomybė nuo aplinkos veiksnių.

Kvėpavimas ir temperatūra

Kaip ir kiti fiziologiniai procesai, kvėpavimo intensyvumas priklauso nuo daugelio aplinkos veiksnių, o

priklausomybė nuo temperatūros yra ryškiausia. Taip yra dėl to, kad iš visų fiziologinių procesų kvėpavimas yra pats „chemiškiausias“, fermentinis. Ryšys tarp fermentų aktyvumo ir temperatūros lygio yra neginčijamas. Kvėpavimas paklūsta van't Hoffo taisyklei ir turi temperatūros koeficientą (2u 1,9–2,5.

Kvėpavimo priklausomybė nuo temperatūros išreiškiama viena kreive (biologine) su trimis pagrindiniais taškais. Minimalumo taškas (zona) skirtingiems augalams yra skirtingas. Šalčiui atspariuose augaluose jis nustatomas pagal augalo audinio užšalimo temperatūrą, todėl neužšąlančiose spygliuočių dalyse kvėpavimas nustatomas esant iki -25 °C temperatūrai. Šilumą mėgstančiuose augaluose minimalus taškas yra virš nulio ir nustatomas pagal augalų žūties temperatūrą. Kvėpavimo optimalumo taškas (zona) yra nuo 25 iki 35 ° C, t.y., šiek tiek aukštesnė už fotosintezės optimalumą. Skirtingo termofiliškumo laipsnio augaluose jo padėtis taip pat šiek tiek kinta: šilumą mėgstančiuose augaluose ji guli aukščiau, šalčiui atspariuose – žemesnė. Maksimali kvėpavimo temperatūra yra nuo 45 iki 53 °C.> Šį tašką lemia ląstelių mirtis ir citoplazmos sunaikinimas, nes ląstelė kvėpuoja būdama gyva. Taigi, kvėpavimo temperatūros kreivė yra panaši į fotosintezės kreivę, tačiau jos nesikartoja. Skirtumas tarp jų slypi tame, kad kvėpavimo kreivė apima platesnį temperatūrų diapazoną nei fotosintezės kreivė, o jos optimalumas yra šiek tiek pasislinkęs aukštesnės temperatūros link.

Temperatūros svyravimai stipriai veikia kvėpavimo intensyvumą. Jo staigūs perėjimai iš aukšto į žemą ir atgal žymiai padidina kvėpavimą, kurį 1899 m. nustatė* V. I. Palladinas.

Esant temperatūros svyravimams, vyksta ne tik kiekybiniai, bet ir kokybiniai kvėpavimo pokyčiai, t.y., pakinta oksidacijos keliai. organinės medžiagos, tačiau šiuo metu jie mažai ištirti, todėl čia nepateikiami.