Taime hingamise, tegurite, protsesside ja mehhanismide määratlus

June 28, 2021
SisseMiscellanea

Kiirlugemisloendsaade

1.Hingamise määratlus

2.Hingamise tüübid ja aluspinnad

2.1.Hingamise tüübid

2.2.Hingamissubstraat

3.Hingamismehhanism

3.1.Aeroobne hingamismehhanism

3.2.Glükolüüs

3.3.Püruvaadi oksüdatiivne dekarboksüülimine

3.4.Krebsi tsükkel

3.5.Elektronide transport ja oksüdatiivne fosforüülimine

3.6.Pentoosfosfaadi rada Jalur

3.7.Anaeroobne hingamismehhanism

4.Toidu säilitamise protsess

5.Üldine keemiline reaktsioon

6.Glükolüüs ja aeroobne protsess

6.1.Glükolüüsi protsess

6.2.Aeroobne hingamine

7.Aeroobse hingamise ja anaeroobse hingamise erinevus

8.Hingamist mõjutavad tegurid

8.1.Jaga seda:

8.2.Seonduvad postitused:

Hingamise määratlus

Hingamine on energiaallikatesse salvestatud energia eraldamise protsess hapnikku kasutavate keemiliste protsesside kaudu. Hingamist võib tõlgendada ka orgaaniliste ühendite oksüdeerumisreaktsioonina energia tootmiseks. Seda energiat kasutatakse rakutegevuseks ja taimeeluks, näiteks sünteesiks (anabolism), liikumiseks, kasvuks, arenguks. Hingamisprotsessis toodetud keemiline energia on keemiline energia ATP või muude kõrge energiasisaldusega ühendite (NADH ja FADH) kujul. Hingamine tekitab ka süsinikdioksiidi, mis mängib rolli looduse süsinikutasakaalus.

instagram viewer

Taimedes toimub hingamine päeval ja öösel, sest valgus ei ole nõutav. Nii et hingamisprotsess toimub alati kogu aeg, kuni taimed elavad.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: 4 Aeroobne VS anaeroobne hingamine: määratlus, etapid, klassifikatsioon ja erinevused

Lahke ja Aluspind Hingamine

Mitmesugust Hingamine

Hapniku vajaduse põhjal võib hingamise jagada kahte tüüpi:

Aeroobne hingamine, nimelt hingamine, mis vajab hapnikku, on selle lagunemine energia, süsinikdioksiidi ja veeauru tootmiseks täielik.
Anaeroobne hingamine on hingamine, mis ei vaja hapnikku, kuid orgaanilise aine lagunemine on puudulik. Hingamine on haruldane, ainult erilistel asjaoludel.

Hingamissubstraat

Hingamissubstraat on mis tahes osaliselt oksüdeerunud taimne orgaaniline materjal (kuni oksüdeerunud) või ainevahetuse täielik redutseerimine (süsinikdioksiidiks ja veeauruks) hingamisteede. Üldiselt on hingamise substraat aine, mis akumuleerub taimerakkudes suhteliselt suurtes kogustes ega ole lagunemise vahesaadus. Laguprodukte nimetatakse tavaliselt vahepealseks metaboliidiks.

Süsivesikud on taimsetes rakkudes peamine hingamise substraat, kusjuures esimese molekulina on glükoos. Süsivesikute hulgas on kõige olulisemad hingamisteede substraadid sahharoos (disahhariidid = glükoos ja fruktoos) ja tärklis (taimerakkudes on need sageli süsivesikute varud). Mõnes taime koes võivad peale süsivesikute olla hingamise substraatidena mõnikord ka muud ühendid. Teatud seemned, näiteks jatropha, sisaldavad embrüot ümbritsevas endospermi koes varumaterjalina väga palju rasva. Esimeste idanemispäevade jooksul muundatakse see rasv sahharoosiks, mille kasvav embrüo seejärel imab ja hingab.

Teatud tingimustel võib ka mõnes taimekoes kasutada mõnda orgaanilist hapet hingamissubstraadina, näiteks süsinikku sisaldavaid orgaanilisi happeid neli (õunhape), mida hoitakse mahlakate taimede perekonna Crassulaceae lehtedel, hingatakse sellest õunhappest süsinikdioksiidiks ja veeks eriline; hingamiseks võib kasutada ka kahe süsinikuga orgaanilist hapet (glükoolhapet), mis on salvestatud enamiku kõrgemate taimede valgustatud lehtedesse. Valku hingatakse harva, välja arvatud teatud tingimustel. Valk toimib seemnete idanemise varases staadiumis hingamisteede substraadina, mis sisaldab toiduvaruna palju valku. Valgud muundatakse aminohapeteks, mis muundatakse seejärel süsivesikute hingamise vaheühenditeks. Seega hingavad aminohapped glükoosihingamise teel.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Herbitsiidi määratlus ja näited

Hingamismehhanism

Aeroobne hingamismehhanism

Süsivesikute, näiteks glükoosi, hingamisreaktsioon (tuntud ka kui bioloogiline oksüdeerumine) toimub neljas etapid, nimelt glükolüüs, püruvaadi oksüdatiivne dekarboksüülimine, tsitraattsükkel ja ahela terminaalne oksüdatsioon hingamisteede.

Glükolüüs

Glükolüüs on keemiliste reaktsioonide jada, mis muudab heksoossuhkru, tavaliselt glükoosi, püroviinhappeks. Glükolüüsi reaktsioonid toimuvad raku tsütoplasmas ja ei vaja hapniku olemasolu. Glükolüüsi võib jagada kaheks põhifaasiks, nimelt:

Ettevalmistusfaas (glükoos muundatakse kaheks kolme süsinikuga ühendiks)
Selles faasis fosforüülitakse glükoos kõigepealt ATP ja ensüümi heksokinaasi abil, moodustades glükoos-6-fosfaadi ja ADP. Järgmine reaktsioon hõlmab aldoosisuhkru muundamist ketoosisuhkruks. Seda reaktsiooni katalüüsib ensüüm fosfoglükoisomeraas ja see põhjustab ATP ja fosforofruktokinaasi ensüümi poolt fosforüülitud glükoos-6-fosfaadi muundamise fruktoos-1,6-difosfaadi ja ADP saamiseks. Lisaks lagundatakse fruktoos-1,6-difosfaat aldolaasi ensüümi abil kaheks kolme süsinikuühendi molekuliks, nimelt glütseraldehüüd-3-fosfaadiks ja dihüdroatsetoonfosfaadiks. Dihüdroatsetoonfosfaati katalüüsib ensüüm fosfotrioosi isomeraas, moodustades glütseraldehüüd-3-fosfaatühendid. Nii et selles faasis toodetakse kahte glütseriidi-3-fosfaati. Selles faasis energiat ei toodeta, kuid selleks on vaja 2 ATP energiat.
Oksüdeerumisfaas (kolm süsinikuühendit muudetakse püroviinhappeks)
Kaks glütseraldehüüd-3-fosfaatühendit muundatakse 1,3-difosfoglütseraadiks. See reaktsioon hõlmab anorgaanilise fosfaadi lisamist esimeses süsinikus ja NAD redutseerimist NADH2-ks ensüümi fosfoglütseraldehüüddehüdrogenaasi abil. ADP ja ensüümi fosfoglütseriinkinaasi juuresolekul muundatakse 1,3-difosfoglütseriinhape 3-fosfoglütseriinhappeks ja moodustub ATP. 3-fosfoglütseriinhape muundatakse ensüümi fosfoglütseromutaasi toimel edasi 2-fosfoglütseriinhappeks. 2-fosfoglütseraadist eralduv vesi ensüümi enolaasi poolt moodustab fosfoenoolpüroviinhappe. ADP ja püruvaadi kinaasi juuresolekul muundatakse fosfoenoolpüroviinhape püroviinhappeks ja moodustub ATP. Selles faasis toodetakse kaks püroviinhappe molekuli. Selles faasis toodetakse ka 2 NADH2 ja 4 ATP.

Püruvaadi oksüdatiivne dekarboksüülimine

Püruvaadi oksüdatiivne dekarboksüülimine on vahereaktsioon, mis tekitab atsetüül-CoA. Püruvaadi oksüdatiivne dekarboksüülimine on viimases etapis tekkinud püroviinhappe muundamise protsess glükolüüs atsetüül-CoA ühenditeks, mis reageerivad oksaloäädikhappega krebsi tsükkel. Reaktsioon toimub välisel mitokondriaalmembraanil. See reaktsioon on väga keeruline ja nõuab mitut kofaktorit ja ensüümi kompleksi.

Esimene samm on kompleksi moodustamine TPP ja püruvaadi vahel, millele järgneb püroviinhappe dekarboksüülimine. Teises etapis reageerib pärast dekarboksüülimist jäänud atsetaldehüüdi üksus lipoehappega, moodustades atsetüül-lipoehappe kompleksi. Lipohape redutseeritakse ja aldehüüd oksüdeeritakse happeks, moodustades lipoehappega tiosteri. Kolmandas etapis vabastatakse atsetüülrühm lipoehappest CoASH-i, reaktsiooni produktiks on atsetüül-SCoA ja redutseeritud lipoehape. Viimane etapp on lipohappe regenereerimine, viies elektronid redutseeritud lipoehappest NAD-i. See viimane reaktsioon on oluline, nii et atsetüül-SCoA moodustamiseks püroviinhappest on alati saadaval oksüdeeritud lipoehappe pidev tarnimine. Selles reaktsioonis toodetakse kaks atsetüül-CoA molekuli, energia 2 NADH₂ja 2 CO₂.

Järgnev on lihtne püruvaadi oksüdatiivse dekarboksüülimise reaktsioon:

Krebsi tsükkel

Krebsi tsükkel (sidrunhappetsükkel või trikarboksüültsükkel) on püroviinhappe aeroobne lagunemine süsinikdioksiidiks ja veeks ning mõneks keemiliseks energiaks. Atsetüül-CoA on seos glükolüüsi ja Krebsi tsükli vahel. See reaktsioon toimub mitokondrite maatriksis. Krebsi tsükkel toimub kahes põhifaasis:

Sidrunhappe moodustumise faas
Krebsi tsükli esimene reaktsioon on atsetüül-CoA kondenseerimine oksaloäädikhappega (nelja süsinikuga dikarboksüülhape). moodustavad sidrunhappe (kuue süsinikuga dikarboksüülhape) ja vabastavad kondensatsiooniensüümi abil koensüümi A (CoSH). sidrunine.
Oksaloäädikhappe regenereerimise faas
Sidrunhappe hüdratsioon ensüümi akonitaas abil moodustab sis-äädikhappe. Sama reaktsiooniga muundatakse sis-äädikhape isotsitriinhappeks. Järgmine reaktsioon on isotsitriinhappe muundamine oksalosuktsiinhappeks ensüümi isotsitraatdehüdrogenaasi ja NAD või NADP abil, mis omakorda moodustavad NADH2 või NADPH2. Järgmine Krebsi tsüklireaktsioon on oksalosuktsiinhappe dekarboksüülimine, moodustades -ketoglutaarhappe, mida katalüüsib ensüüm karboksülaas CO2 saamiseks. Lisaks muundatakse -ketoglutariinhape suktsinüül-SCoA-happeks -ketoglutaraatdehisrogenaasi ning NAD ja CoASH ensüümide abil. Selles reaktsioonis moodustuvad NADH2 ja CO2. Suktsinüül-SCoA muundatakse suktsinaadi tiokinaasi abil merevaikhappeks ja CoASH-ks. Tiokinaasireaktsioonis kasutatakse suktsinüül-SCoA tioestrisse salvestatud energiat ADP + iP muundamiseks ATP-ks. Merevaikhappe oksüdeerimisel moodustub suktsinaatdehüdrogenaasi ja FAD abil fumaarhape. Selles reaktsioonis muundatakse FAD FADH2-ks. Fumaarhape hüdreeritakse fumaraasi ensüümi abil õunhappeks. Õunhappe dehüdrogenaas muundab õunhappe äädikhappeks. Selles protsessis taandatakse NAD väärtuseks NADH2. Seega lõpetab oksaloäädikhappe regenereerimine Krebsi tsükli.

Krebsi tsükli reaktsioonis (kaks atsetüül-CoA) toodetakse energiat kuni 6 NADH₂, 2 FADH₂, 2 ATP ja 4 CO₂. Suurema selguse huvides võib seda jälgida järgmisel pildil.

Elektronide transport ja oksüdatiivne fosforüülimine

Glükolüüsi protsess ja Krebsi tsükkel toodavad salvestatud energiat NADH ja FADH kujul. ATP tootmiseks on vajalik elektronide transpordisüsteem. See elektronide transport toimub sisemises mitokondriaalmembraanis. Kuigi selles reaktsioonis imendub O₂ ja toota H₂O, kuid NADH ja FADH ei saa hapniku ja vee molekulidega otse reageerida. Asjaomased elektronid kantakse enne H-d mitme vaheühendi kaudu₂Moodustub O. Need ühendid moodustavad mitokondrites elektronide transpordisüsteemi. Elektronide transport toimub vaheühenditest, mida on modifitseeritud raske redutseerida (negatiivse redutseerimispotentsiaaliga ühendid) ühendite suhtes, millel on suurem kalduvus elektrone vastu võtta (suurema redutseerimispotentsiaaliga ühendid või isegi positiivne). Hapnikul on kõige suurem kalduvus elektrone vastu võtta. Iga selle süsteemi elektrone kandev ühend aktsepteerib ainult elektrone teistest kandjaühenditest, mis on sellega külgnevad. Need elektrone kandvad ühendid paiknevad mitokondriaalmembraani siseküljel reas. Iga mitokondrion sisaldab tuhandeid elektronide transpordisüsteeme.

Elektronide transpordi peamine tee algab kahe elektroniga ja kahe H. iooniga⁺ kantakse NAD-i, kus see vähendatakse NADH-i₂. NADH₂liigutada kahte elektroni ja kahte H. iooni⁺ ensüümiks flaviin, flaviini mononukleotiid (FMN) või flaviini adeniini dinukleotiid (FAD), vähendades seeläbi ühendit. FAD vähendamiseks vajalik energia on väiksem kui NADH oksüdeerimisel eralduv energia₂ ja ülejäänud energiat kasutatakse ühe ATP molekuli sünteesimiseks ADP-st ja iP-st. Järgmine FADH₂ vähendada SH-rühmaga seotud raua ensüümi. See ühend redutseerib kahte elektroni ülekandva raua-porfüriini ensüümi molekuli, nimelt tsütokroom b. Tsütokroom b taandab fenoolsed ühendid kinoonideks ja ubikinoonideks; Siinkohal on vaja lisada H. ioone⁺ ja elektronid. Seejärel redutseerivad ubikinooni elektronid tsütokroom c, kaks H. iooni⁺ lahkuda transpordisüsteemist. Sel hetkel eraldub iga kahe ülekantud elektroni kohta piisavalt energiat teise ATP molekuli sünteesiks. Tsütokroom c vähendab tsütokroomi a, mis omakorda vähendab tsütokroomi a₃ ja sel hetkel moodustub iga kahe üle kantud elektroni kohta kolmas ATP.

Tsütokroom a₃ on elektronide transpordisüsteemi liige, mis suudab reageerida hapniku molekulidega. Tsütokroomid a ja a₃ moodustavad tsütokroomoksüdaasiks nimetatava molekulaarse ühenduse, mida ei saa keemiliselt eraldada. Kaks elektroni kantakse ühte hapnikuaatomisse (O₂). See viib lõpule kahe elektroni ülekande substraadi kõrgest energiatasemest (AH₂) madalale energiatasemele vees. Substraadi oksüdeerimisel vabanev energia salvestatakse kolmes ATP-molekulis, mis sünteesitakse elektronide transportimise protsessis.

Lisateavet leiate järgmiselt pildilt.

ATP moodustumine elektronitranspordisüsteemis (hingamisahelas) on tuntud ka kui bioloogiline oksüdatiivne fosforüülimine. Bioloogilise oksüdatsiooni üldisel protsessil on kaks funktsiooni: energia tootmine ja sünteesiks vahesaaduste pakkumine. Kui arvutate bioloogilises oksüdatsioonis toodetud ATP koguse, kui lähteainena on üks glükoosi molekul, saate 38 ATP molekuli.

Pentoosfosfaadi rada Jalur

Pärast 1950. aastat hakati mõistma, et glükolüüs ja Krebsi tsükkel ei olnud reaktsioonide jada Taimede energia saamiseks on ainus viis suhkrute oksüdeerumisest süsinikdioksiidiks ja veeks. Seda erinevat rada nimetatakse pentoosfosfaadi (LPF) rajaks, kuna moodustub viiest süsinikuaatomist koosnev vaheühend. Seda rada tuntakse ka kui fosfoglükonaadi rada.

Mõned pentoosfosfaadi raja ühendid kuuluvad ka Calvini tsüklisse, kus kloroplastides sünteesitakse fosfaatsuhkruid. Peamine erinevus Calvini tsükli ja pentoosfosfaadi raja vahel on see, et pentoosfosfaadi rajal suhkrufosfaati ei sünteesita, vaid kujundatakse ümber. Selles suhtes on pentoosfosfaadi reaktsioon sarnane glükolüüsi reaktsiooniga, erinevus on ainult selles, et elektroni aktsepteeriva pentoosfosfaadi rada on alati NADP⁺, kusjuures glükolüüsis on elektronide aktseptoriks NAD⁺. See pentoosfosfaadi rada toimub raku tsütoplasmas.

Esimene LPF-reaktsioon hõlmab glükoos-6-fosfaati, mis saadakse tärklise fosforülaasi lagundamisel glükolüüsil, ATP lõplikul fosfaadi lisamisel glükoosile või otse fotosünteesist. See ühend oksüdeeritakse glükoos-6-fosfaatdehüdrogenaasi toimel kohe 6-fosfoglükono-laktooniks. Laktonaas hüdrolüüsub selle laktooni kiiresti 6-fosfoglükonaadiks, seejärel derkarboksüülitakse see ühend 6-fosfoglükonaadi dehüdrogenaasi abil ribuloos-5-fosfaadiks. Lisaks muundatakse isomeraasi toimel toimuv ribuloos-5-fosfaat riboos-5-fosfaadiks ja epimeraasi toimel ksüluloos-5-fosfaadiks. Toodetud riboos-5-fosfaat ja ksüluloos-5-fosfaat muudetakse seejärel sedoheptuloos-7-fosfaadiks ja 3-fosfoglütseraldehüüdiks (glütseraldehüüd-3-fosfaat). Lisaks muundatakse transsaldolaasi toimel sedoheptuloos-7-fosfaat ja 3-fosfoglütseraldehüüd erütoos-4-fosfaadiks ja fruktoos-6-fosfaadiks. Pärast seda muundatakse ksüluloos-5-fosfaat koos erütoos-4-fosfaadiga transkelotaasi abil 3-fosfoglütseraldehüüdiks ja fruktoos-6-fosfaadiks, mis on glükolüüsi vaheühendid. Seega võib LPF-i pidada alternatiivseks rajaks ühenditele, mis lagunevad glükolüüsi teel. Need reaktsioonid käivitavad ensüümid isomeraas, epimeraas, transketolaas ja transaldolaas.

LPF rajast redutseeritakse iga CO molekuli jaoks kaks NADP molekuli.₂ vabastatakse glükoosist, mis toodab kuus ATP molekuli. Kui LPF-i poolt toodetud 3-fosfoglütseraldehüüd siseneb glükolüüsi rajale ja seejärel Krebsi tsüklisse, on toodetud energia 37 ATP oksüdeeritud glükoosi molekuli kohta. Lisateavet leiate järgmiselt pildilt.

Pentoosfosfaadi raja funktsioon on:

NADPH tootmisel saab selle ühendi seejärel oksüdeerida, saades ATP.
Ühendi erütoos-4-fosfaadi moodustumisel on see ühend fenoolühendite, näiteks tsüaniini ja ligniini, moodustamise oluline tooraine.
Toodab ribuloos-5-fosfaati, mis on RNA ja DNA nukleotiidide riboosi ja desoksüriboosi üksuste tooraine.

Anaeroobne hingamismehhanism

Enamikul taimedel ja loomadel on hingamine aeroobne, kuid hingamine võib siiski tekkida Kui aeroobid on ühel või teisel viisil pärsitud, teostavad loomad ja taimed ellujäämiseks anaeroobset hingamist elu. Üldiselt toimub anaeroobne hingamine elusolendites ainult siis, kui vaba hapniku varu on alla miinimumpiiri. Anaeroobset hingamist nimetatakse tavaliselt fermentatsiooniks.

Kääritamine

Fermentatsioon on rakkudes energia tootmine ilma hapniku vajaduseta. Kääritamisel on suhkur tavaline koostisosa. Fermentatsiooniproduktide mõned näited on etanool, piimhape ja vesinik. Sellest fermentatsiooniprotsessist võib aga toota ka mitmeid muid komponente, näiteks võihapet ja atsetooni. Pärm on tuntud kui kääritamise tavaline koostisosa, et toota õlut, veini ja muid alkohoolseid jooke sisaldavat etanooli.

Paljudel taimedel, mis tavaliselt kasvavad maismaal, on pikaajaline vette kastmine ohuks nende elule. Seda seetõttu, et aeroobne hingamine lakkab täielikult, mille tulemuseks on anaeroobne hingamine, millel mõnikord pole piisavalt energiat vajalik ja anaeroobse hingamise tõttu mürgiste ainete kogunemine pika aja jooksul põhjustab taime surma seda.

Taimedes tavaliselt toimuv kääritamine on alkohoolne kääritamine või etanooli kääritamine. Fermentatsiooniprotsessis muudetakse üks glükoosi molekul kaheks etanooli ja kaheks süsinikdioksiidi molekuliks. Nagu glükolüüsil, muundatakse glükoos kääritamise käigus püroviinhappeks. Seejärel muudetakse püroviinhape karboksülaasi ja alkoholi dehüdrogenaasi ensüümide abil etanooliks ja süsinikdioksiidiks. Järgnev on pilt etanooli kääritamise protsessist.

IntraMolekulaarne hingamine

Intermolekulaarne või intramolekulaarne hingamine toimub samamoodi nagu fermentatsiooniprotsessis. Anaeroobset hingamist taimedes nimetatakse ka molekulaarseks hingamiseks, arvestades, et see hingamine toimub ainult molekulides.Anaeroobse hingamise korral pole hapnikku vaja; ka selles protsessis toimub ainult ühe orgaanilise aine muundamine teiseks. Näiteks suhkru muundamine alkoholiks, kus glükoosi molekuli ja alkoholimolekuli vahel toimub sisuliselt ainult kohtade nihe.

Molekulaarset hingamist võivad läbi viia mitmed bakteri- ja mikroorganismiliigid. Vajalik hapnik ei ole saadud vabast õhust, vaid ühendist. Näide:

CH3CHOH.COOH + HNO3 → CH3.CO.COOH + HNO2 + H2O + energia
(piimhape) (püroviinhape)

Anaeroobne hingamine võib ilmneda kuiva välimusega terades nagu mais, oad, riis, päevalilleseemned ja nii edasi. Kuid isegi lihavad ja märjad puuviljad hingavad anaeroobselt. Anaeroobse hingamise produkt nende kõrgemate taimede kudedes ei ole alkohol, kuid mitmesugused orgaanilised happed nagu sidrunhape, õunhape, oblikhape, viinhape ja hape piim.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Taimerakud: tüübid, osad, pildid ja funktsioonid on lõpule viidud

Toidu säilitamise protsess

Sel juhul on taimede glükoosi tootmise põhjus see, et see on hea viis päikeseenergia salvestamiseks, mida taimed saavad hiljem kasutada. Vees lahustunud glükoos jaguneb taimede poolt hõlpsasti, et see kanduks kõikidele selle komponentidele, juurtele, lehtedele, vartele, puuviljadele või lilledele. Need taimed kasutavad energiaallikana glükoosi kõigi metaboolsete funktsioonide täitmiseks. Kõik muutub rakutasandil.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Eostega paljunevate taimede selgitus

Üldine keemiline reaktsioon

Keemiliselt on fotosüntees ja rakuline hingamine kõik vastandid, kuigi taime ellujäämiseks peavad mõlemad toimuma. Fotosünteesi ajal moodustavad taimed glükoosi päikesevalgusest, veest ja süsinikdioksiidist. Taimed eraldavad fotosünteesi käigus kõrvalsaadusena hapnikku. Kui taimerakud lagundavad glükoosimolekule ja loovad ATP, vabastavad nad rakuhingamise kõrvalproduktidena vett ja süsinikdioksiidi. Taimedes võta osa rakkude eraldunud süsinikdioksiidist ja veest tagasi ning ringlussevõetuna glükoosi tootmiseks.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Taime täielik anatoomia selgitus

Glükolüüs ja aeroobne protsess

Glükolüüsi protsess

Sellistel juhtudel, nagu fotosüntees, tegelikud keemilised reaktsioonid, mis toimuvad hingamise ajal Rakud on keerukad ja neid tuleb teha iga kord, kui rakul on vajadus tarbida ATP. Rakuhingamise esimesi etappe nimetatakse glükolüüsiks ja need toimuvad hapniku puudumisel. See protsess toimub raku tsütoplasmas, mis on üksikute taimerakkude geelmaterjal. Rakud moodustavad glükolüüsi ajal väikese koguse ATP-d, kuid selle etapi peamine põhjus on glükoosist vaheühendi loomine. Kokku on glükolüüsi käigus kümme keemilist protsessi.

Aeroobne hingamine

Rakuhingamise teine etapp ja ATP loomine on veelgi keerulisem kui glükolüüs, hõlmates veel ühte keemiliste reaktsioonide seeriat. Seda faasi nimetatakse aeroobseks hingamiseks ja see peab toimuma hapniku manulusel. Raku tsütoplasmas hõljuvad pisikesed organellid, mida nimetatakse mitokondriteks. See organell täidab aeroobse hingamise tekkimiseks vajalikke funktsioone. Mitokondrid kasutavad ensüüme glükolüüsi käigus valmistatud kemikaalide lagundamiseks. Seejärel korraldab rakk saadud aatomid ümber ATP molekulideks. Rakk teeb igast glükoosimolekulist võrgu kahest ATP molekulist. Selles protsessis on ATP netokasv, kuna rakuhingamine kasutab ise osa raku ATP-st.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: 6 taimetaoliste protistide omadused ja näited

Aeroobse hingamise ja anaeroobse hingamise erinevus

Aeroobne hingamine: ühine kõigile elusolenditele, sealhulgas taimedele, kestab kogu elu, energiat Toodetud toode on suur, ei kahjusta taimi, vajab hapnikku, lõpptulemuseks on süsinikdioksiid ja aur vesi.
Anaeroobne hingamine: toimub ainult erilistel tingimustel, on ajutine (ainult teatud faasides), toodetud energia on väike, kui see toimub pidevalt toodavad taimedele mürgiseid ühendeid, mis ei vaja hapnikku, lõpptulemuseks on alkohol või piimhape ja süsinikdioksiid.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Trihhoomide ja nende funktsioonide selgitus taimedes

Hingamist mõjutavad tegurid

Hingamist mõjutavad tegurid võib jagada kaheks teguriks, nimelt:

1. Sisemised tegurid on tegurid, mis pärinevad taimekehast endast, nimelt:

Plasma kogus rakkudes
Noortel meristeemakudedel on tavaliselt kõrge elujõuga plasmat täis rakud hingamissagedus on kõrgem kui vanematel kudedel, kus plasma hulk on suurem natuke.
Hingamissubstraatide arv rakus
Hingamise läbiviimisel on oluline taimede hingamissubstraatide kättesaadavus. Madala substraadisisaldusega taimed teostavad hingamist madala kiirusega. Seevastu suure substraadisisaldusega taimed teevad hingamist suure kiirusega. Peamine hingamise substraat on süsivesikud.
Taime vanus ja tüüp
Noortel taimedel on hingamine suurem kui küpsetes või vanemates taimedes. Seda seetõttu, et noortes taimedes on kude veel noor ja areneb hästi. Taime vanus mõjutab ka hingamissagedust. Hingamissagedus on idanemise ajal kõrge ja püsib kõrge varases vegetatiivses kasvufaasis (kus kasvukiirus on samuti kõrge) ning seejärel väheneb taime vanuse kasvades.

2. Välised tegurid on rakust või keskkonnast pärinevad tegurid, mis koosnevad:

a. Temperatuur
Üldiselt põhjustab teatud piirides temperatuuri tõus hingamissageduse tõusu. Hingamisreaktsioonide kiirus suureneb iga 10 ° C temperatuuri tõusu korral, kuid see sõltub igast taimeliigist. Pidage meeles, et temperatuuri tõus, mis ületab ensüümi minimaalse tööpiiri, vähendab hingamissagedust, kuna hingamisteede ensüümid ei saa liiga kõrgel temperatuuril korralikult töötada.
Õhu O2 tase
Atmosfääri hapniku taseme mõju hingamiskiirusele varieerub sõltuvalt koest ja tüübist taimi, kuid isegi nii, mida suurem on hapnikusisaldus atmosfääris, seda suurem on hingamissagedus taim.
Õhu CO2 tase
Arvatakse, et süsinikdioksiidi suurem kontsentratsioon pärsib hingamisprotsessi. Süsinikdioksiidi kõrge kontsentratsioon põhjustab stomata sulgemist, nii et gaasivahetust ei toimu või taimed ei suuda hapnikku omastada. Täheldatud pärssimise mõju lehtede hingamisele võib olla tingitud sellest.
Veesisaldus koes
Üldiselt, kui veesisaldus koes suureneb, suureneb ka hingamissagedus. See ilmneb idanevatest seemnetest.
Valgus
Valgus võib suurendada klorofülliga taimekudede hingamissagedust, kuna valgus mõjutab fotosünteesi käigus tekkivate hingamissubstraatide kättesaadavust.
Haavad ja mehaanilised stiimulid
Vigastus või koekahjustus (mehaaniline stimulatsioon) lehekoes põhjustab hingamissageduse ajutist tõusu, tavaliselt mõnest minutist kuni tunnini. Haavad vallandavad kõrge hingamise kolmel põhjusel, nimelt: (1) fenooliühendite oksüdeerumine toimub kiiresti, kuna substraadi ja oksüdaasi eraldamine on kahjustatud; (2) glükolüüsi normaalne protsess ja rakkude või rakkude hävitamisest tingitud suurenenud oksüdatiivne katabolism, suurendades seeläbi substraadi ligipääsu hingamisteede ensüümidele; (3) vigastuse tagajärjel pöörduvad teatud rakud tavaliselt meristemaatilisse seisundisse, millele järgneb kalluse moodustumine ja haava paranemine või parandamine.
Mineraalsoolad
Kui juured imavad mullast mineraalsooli, suureneb hingamissagedus. See on seotud soola / iooni imendumisel ja transportimisel vajaliku energiaga. Energiavajadus rahuldatakse hingamissageduse suurendamisega. Seda nähtust tuntakse soola hingamise nime all.