Въведение, Аеробно дишане, Окислително фосфолиране - Аеробно и анаеробно дишане на растенията
Дишането е присъщо на всички живи организми. Това е окислителното разграждане на органични вещества, синтезирани в процеса на фотосинтеза, протичащо с консумацията на кислород и отделянето на въглероден диоксид. КАТО. Фаминцин разглежда фотосинтезата и дишането като две последователни фази на храненето на растенията: фотосинтезата подготвя въглехидрати, дишането ги преработва в структурната биомаса на растението, образувайки реактивни вещества в процеса на поетапно окисляване и освобождавайки енергията, необходима за тяхната трансформация и жизнените процеси като цяло . Общото уравнение на дишането е:
CHO + 6O> 6CO + 6HO + 2875kJ.
От това уравнение става ясно защо скоростта на обмен на газ се използва за оценка на интензивността на дишането. Предложено е през 1912 г. от В. И. Паладин, който вярва, че дишането се състои от две фази - анаеробна и аеробна. На анаеробния етап на дишането, който възниква при липса на кислород, глюкозата се окислява поради отстраняването на водорода (дехидрогениране), който според учения се прехвърля в дихателния ензим. По този начин последният се възстановява. На аеробния етап дихателният ензим се регенерира в окислителна форма. V.I.Паладин беше първият, който показа, че окисляването на захарта се дължи на нейното директно окисление с атмосферен кислород, тъй като кислородът не се среща с въглерода на дихателния субстрат, но е свързан с неговото дехидриране.
Значителен принос за изучаването на същността на окислителните процеси и химията на дихателния процес допринесоха както местни (И. П. Бородин, А. Н. Бах, С. П. Костичев, В. И. Паладин), така и чужди (А. Л. Лавуазие, Г. Виланд, Г. Кребс ) изследователи.
Животът на всеки организъм е неразривно свързан с непрекъснатото използване на свободната енергия, генерирана от дишането. Не е изненадващо, че наскоро на изучаването на ролята на дишането в растителния живот се отрежда централно място във физиологията на растенията.
Аеробно дишане - това е окислителен процес, който консумира кислород. При дишане субстратът се разлага напълно на енергийно бедни неорганични вещества с висок енергиен добив. Най-важните субстрати за дишането са въглехидратите. Освен това дишането може да консумира мазнини и протеини.
Аеробното дишане има два основни етапа:
- аноксичен, в процес, при който има постепенно разцепване на субстрата с освобождаване на водородни атоми и свързване с коензими (носители като NAD и FAD);
- кислород, по време на което има по-нататъшно елиминиране на водородните атоми от производни на дихателния субстрат и постепенно окисляване на водородните атоми в резултат на прехвърлянето на техните електрони в кислород.
На първия етап първоначално високомолекулните органични вещества (полизахариди, липиди, протеини, нуклеинови киселини и др.) Под действието на ензимите се разделят на по-прости съединения (глюкоза, висши карбоксилни киселини, глицерол, аминокиселини, нуклеотиди, и др.) Този процес протича в цитоплазмата на клетките и е придружен от отделянето на малко количество енергия, която се разсейва под формата на топлина. След това има ензимно разцепване на прости органични съединения.
Пример за такъв процес е гликолизата, многоетапно безкислородно разграждане на глюкозата. При реакциите на гликолиза шествъглеродна молекула глюкоза (С) се разделя на две тривъглеродни молекули пировиноградна киселина (С). В този случай се образуват две молекули АТФ и се освобождават водородни атоми. Последните са прикрепени към носителя NAD (никотинамид аденин динклеотид), който се трансформира в своята редуктивна форма NAD • H + H. NAD е коензим, подобен по структура на NADP. И двамата са производни на никотиновата киселина, един от витамините от група В. Молекулите на двата коензима са електропозитивни (липсва им един електрон) и могат да действат като носител както на електроните, така и на водородните атоми. Когато се приеме двойка водородни атоми, един от атомите се дисоциира в протон и електрон: