Taimede hingamine ja energia metabolism

Taimed hingavad samamoodi nagu loomad, oksüdeerides fotosünteesis toodetud suhkruid, et vabastada kasvuks vajalikku energiat ja süsinikskelette, millel on iseloomulikud tunnused, näiteks alternatiivne hingamisteede rada.

Definition

Taimede hingamine on orgaaniliste molekulide oksüdatiivne lagundamine, et vabastada energiat ATP-na ja pakkuda süsinikskelette, ning energia metabolism on laiem radade võrgustik, mis salvestab, edastab ja kasutab keemilist energiat taimes.

Scope

See teema hõlmab glükolüüsi, trikarboksüülhappe (TCA) tsüklit, mitokondriaalset elektronitransporti ja oksüdatiivset fosforüülimist taimedes, tsütosoolseid ja plastiidseid radu ning taime-spetsiifilisi omadusi, sealhulgas alternatiivset oksüdaasi ja hingamise vastastikust mõju fotosünteesiga.

Core questions

• Kuidas glükolüüs ja TCA tsükkel lagundavad suhkruid energia vabastamiseks?
• Kuidas mitokondriaalne elektronitransport genereerib ATP-d ja kuidas seda reguleeritakse?
• Mis on taime-spetsiifilise alternatiivse oksüdaasi raja roll?

Key theories

Oksüdatiivne fosforüülimine

Hingamissubstraatide oksüdatsioonist pärinevad elektronid liiguvad mööda mitokondriaalset elektronitranspordiahelat, pumbates prootoneid, mille tagasipöördumine läbi ATP süntaasi toodab suurema osa raku ATP-st.

Hingamise paindlikkus taimedes

Taimedel on täiendavad, mitteenergiat säästvad teed – eriti alternatiivne oksüdaas –, mis võimaldavad hingamisel jätkuda, kui peaahel on piiratud, hajutades liigset energiat ja tasakaalustades metabolismi.

Mechanisms

Glükolüüs tsütosoolis muundab glükoosi püruvaadiks, andes ATP-d ja NADH-d; püruvaat siseneb mitokondrisse, kus TCA tsükkel oksüdeerib selle täielikult süsinikdioksiidiks, genereerides NADH-d ja FADH2-d. Need redutseeritud kandjad toidavad elektronitranspordiahelat, mis pumpab prootoneid ATP süntaasi käivitamiseks. Taimede mitokondrid sisaldavad lisaks alternatiivset oksüdaasi ja rotenooni suhtes tundetuid dehüdrogenaase, mis mööduvad ahela osadest, võimaldades süsiniku voolul ja redoks-tasakaalul jätkuda ilma proportsionaalse ATP tootmiseta.

Clinical relevance

Hingamine määrab, kui suur osa põllukultuuri fotosünteesitud ainest säilib koristatava biomassina ja reguleerib koristusjärgseid kadusid, kuna ladustatud puuviljad, köögiviljad ja teraviljad jätkavad hingamist ja riknemist; hingamise juhtimine pikendab säilivusaega.

History

Krebsi sidrunhappe tsükli selgitus ja Mitchelli kemiosmootiline teooria panid aluse rakuhingamise raamistikule, mida taimedes laiendati alternatiivse oksüdaasi ja teiste taime-spetsiifiliste hingamiskomponentide avastamisega.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

Kas taimed hingavad öösel?

Jah; taimed hingavad pidevalt, päeval ja öösel, et oma rakke toita, kuid öösel, ilma fotosünteesita, põhjustab see hingamine süsinikdioksiidi netovabanemist ja hapniku omastamist.

Mis on alternatiivne oksüdaas?

Alternatiivne oksüdaas on taime hingamisensüüm, mis laseb elektronidel mööduda energiat säästva ahela osast, vabastades energia soojusena; see aitab tasakaalustada metabolismi ja mõnedes taimedes tekitab soojust õite lõhnade lenduvaks muutmiseks.