تنفس گیاهی و متابولیسم انرژی
گیاهان نیز مانند حیوانات تنفس میکنند و قندهای تولید شده در فتوسنتز را اکسید میکنند تا انرژی و اسکلتهای کربنی لازم برای رشد را آزاد کنند، با ویژگیهای متمایزی مانند مسیر تنفسی جایگزین.
Definition
تنفس گیاهی عبارت است از تجزیه اکسیداتیو مولکولهای آلی برای آزادسازی انرژی به صورت ATP و تأمین اسکلتهای کربنی، و متابولیسم انرژی شبکه گستردهتری از مسیرهایی است که انرژی شیمیایی را در گیاه ذخیره، منتقل و استفاده میکنند.
Scope
این موضوع شامل گلیکولیز، چرخه اسید تریکربوکسیلیک (TCA)، انتقال الکترون میتوکندریایی و فسفوریلاسیون اکسیداتیو در گیاهان، مسیرهای سیتوزولی و پلاستیدی، و ویژگیهای خاص گیاهی از جمله اکسیداز جایگزین و تعامل تنفس با فتوسنتز میشود.
Core questions
- گلیکولیز و چرخه TCA چگونه قندها را تجزیه میکنند تا انرژی آزاد کنند؟
- انتقال الکترون میتوکندریایی چگونه ATP تولید میکند و چگونه تنظیم میشود؟
- نقش مسیر اکسیداز جایگزین خاص گیاه چیست؟
Key theories
- فسفوریلاسیون اکسیداتیو
- الکترونها از اکسیداسیون سوبستراهای تنفسی در طول زنجیره انتقال الکترون میتوکندریایی عبور میکنند و پروتونها را پمپ میکنند که بازگشت آنها از طریق ATP سنتاز بیشتر ATP سلول را تولید میکند.
- انعطافپذیری تنفسی در گیاهان
- گیاهان دارای مسیرهای اضافی و غیرحفظکننده انرژی — به ویژه اکسیداز جایگزین — هستند که به تنفس اجازه میدهند زمانی که زنجیره اصلی محدود است ادامه یابد، انرژی اضافی را دفع کرده و متابولیسم را متعادل میکند.
Mechanisms
گلیکولیز در سیتوزول گلوکز را به پیرووات تبدیل میکند و ATP و NADH تولید میکند؛ پیرووات وارد میتوکندری میشود، جایی که چرخه TCA آن را به طور کامل به دیاکسید کربن اکسید میکند و NADH و FADH2 تولید میکند. این حاملهای کاهیده شده زنجیره انتقال الکترون را تغذیه میکنند که پروتونها را پمپ میکند تا ATP سنتاز را به حرکت درآورد. میتوکندریهای گیاهی علاوه بر این حاوی اکسیداز جایگزین و دهیدروژنازهای مقاوم به روتنون هستند که بخشهایی از زنجیره را دور میزنند و به جریان کربن و تعادل ردوکس اجازه میدهند بدون تولید متناسب ATP ادامه یابد.
Clinical relevance
تنفس تعیین میکند که چه مقدار از فتوسنتز یک محصول به عنوان زیستتوده قابل برداشت حفظ میشود و بر تلفات پس از برداشت حاکم است، زیرا میوهها، سبزیجات و غلات ذخیره شده به تنفس و فساد ادامه میدهند؛ مدیریت تنفس عمر مفید را افزایش میدهد.
History
توضیح چرخه اسید سیتریک توسط کربس و نظریه شیمیاسمتیک میشل چارچوب تنفس سلولی را بنا نهادند که در گیاهان با کشف اکسیداز جایگزین و سایر اجزای تنفسی خاص گیاه گسترش یافت.
Key figures
- Hans Krebs
- Peter Mitchell
Related topics
Seminal works
- buchanan2015
- taiz2015
Frequently asked questions
- آیا گیاهان در شب تنفس میکنند؟
- بله؛ گیاهان به طور مداوم، شب و روز، برای تأمین انرژی سلولهای خود تنفس میکنند، اما در شب، بدون فتوسنتز، این تنفس منجر به آزادسازی خالص دیاکسید کربن و جذب اکسیژن میشود.
- اکسیداز جایگزین چیست؟
- اکسیداز جایگزین یک آنزیم تنفسی گیاهی است که به الکترونها اجازه میدهد بخشی از زنجیره حفظکننده انرژی را دور بزنند و انرژی را به صورت گرما آزاد کنند؛ این آنزیم به تعادل متابولیسم کمک میکند و در برخی گیاهان، گرما تولید میکند تا عطرهای گل را فرار کند.