पादप श्वसन और ऊर्जा चयापचय

पौधे भी जानवरों की तरह श्वसन करते हैं, प्रकाश संश्लेषण में बनी शर्करा का ऑक्सीकरण करके ऊर्जा और कार्बन कंकाल छोड़ते हैं जो वृद्धि को शक्ति प्रदान करते हैं, जिसमें एक वैकल्पिक श्वसन मार्ग जैसी विशिष्ट विशेषताएं होती हैं।

Definition

पादप श्वसन कार्बनिक अणुओं का ऑक्सीडेटिव विघटन है जो एटीपी (ATP) के रूप में ऊर्जा जारी करता है और कार्बन कंकाल प्रदान करता है, और ऊर्जा चयापचय मार्गों का व्यापक नेटवर्क है जो पौधे में रासायनिक ऊर्जा को संग्रहीत, स्थानांतरित और उपयोग करता है।

Scope

यह विषय ग्लाइकोलिसिस, ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड (TCA) चक्र, पौधों में माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन परिवहन और ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण, साइटोसोलिक और प्लास्टिडिक मार्ग, और वैकल्पिक ऑक्सीडेज और प्रकाश संश्लेषण के साथ श्वसन की परस्पर क्रिया सहित पादप-विशिष्ट विशेषताओं को शामिल करता है।

Core questions

• ग्लाइकोलिसिस और टीसीए (TCA) चक्र ऊर्जा जारी करने के लिए शर्करा को कैसे तोड़ते हैं?
• माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन परिवहन एटीपी (ATP) कैसे उत्पन्न करता है, और इसे कैसे विनियमित किया जाता है?
• पादप-विशिष्ट वैकल्पिक ऑक्सीडेज मार्ग की क्या भूमिका है?

Key theories

ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण

श्वसन सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण से इलेक्ट्रॉन माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन-परिवहन श्रृंखला के साथ गुजरते हैं, प्रोटॉन को पंप करते हैं जिनकी एटीपी सिंथेज़ (ATP synthase) के माध्यम से वापसी कोशिका के अधिकांश एटीपी (ATP) का उत्पादन करती है।

पौधों में श्वसन लचीलापन

पौधों में अतिरिक्त, गैर-ऊर्जा-संरक्षण मार्ग होते हैं — विशेष रूप से वैकल्पिक ऑक्सीडेज — जो मुख्य श्रृंखला के प्रतिबंधित होने पर श्वसन को जारी रखने की अनुमति देते हैं, अतिरिक्त ऊर्जा को नष्ट करते हैं और चयापचय को संतुलित करते हैं।

Mechanisms

साइटोसोल में ग्लाइकोलिसिस ग्लूकोज को पाइरूवेट में परिवर्तित करता है, जिससे एटीपी (ATP) और एनएडीएच (NADH) प्राप्त होता है; पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रियन में प्रवेश करता है जहां टीसीए (TCA) चक्र इसे कार्बन डाइऑक्साइड में पूरी तरह से ऑक्सीकृत करता है, जिससे एनएडीएच (NADH) और एफएडीएच2 (FADH2) उत्पन्न होता है। ये अपचयित वाहक इलेक्ट्रॉन-परिवहन श्रृंखला को पोषित करते हैं, जो एटीपी सिंथेज़ (ATP synthase) को चलाने के लिए प्रोटॉन पंप करता है। पादप माइटोकॉन्ड्रिया में वैकल्पिक ऑक्सीडेज और रोटेनोन-असंवेदनशील डीहाइड्रोजनेज भी होते हैं जो श्रृंखला के कुछ हिस्सों को बायपास करते हैं, जिससे आनुपातिक एटीपी (ATP) उत्पादन के बिना कार्बन प्रवाह और रेडॉक्स संतुलन जारी रह पाता है।

Clinical relevance

श्वसन यह निर्धारित करता है कि फसल का कितना प्रकाश संश्लेषित उत्पाद कटाई योग्य बायोमास के रूप में बरकरार रहता है और कटाई के बाद के नुकसान को नियंत्रित करता है, क्योंकि संग्रहीत फल, सब्जियां और अनाज श्वसन करते रहते हैं और खराब होते जाते हैं; श्वसन का प्रबंधन शेल्फ जीवन को बढ़ाता है।

History

क्रेब्स (Krebs) द्वारा साइट्रिक एसिड चक्र के स्पष्टीकरण और मिशेल (Mitchell) के केमियोस्मोटिक सिद्धांत ने कोशिकीय श्वसन की रूपरेखा स्थापित की, जिसे वैकल्पिक ऑक्सीडेज और अन्य पादप-विशिष्ट श्वसन घटकों की खोज द्वारा पौधों में विस्तारित किया गया।

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

क्या पौधे रात में श्वसन करते हैं?

हाँ; पौधे अपनी कोशिकाओं को शक्ति प्रदान करने के लिए दिन-रात लगातार श्वसन करते हैं, लेकिन रात में, प्रकाश संश्लेषण के बिना, इस श्वसन के परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड का शुद्ध उत्सर्जन और ऑक्सीजन का अवशोषण होता है।

वैकल्पिक ऑक्सीडेज क्या है?

वैकल्पिक ऑक्सीडेज एक पादप श्वसन एंजाइम है जो इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा-संरक्षण श्रृंखला के हिस्से को बायपास करने देता है, ऊर्जा को गर्मी के रूप में जारी करता है; यह चयापचय को संतुलित करने में मदद करता है और, कुछ पौधों में, पुष्प सुगंधों को वाष्पीकृत करने के लिए गर्मी उत्पन्न करता है।