Respirasi dan Metabolisme Energi Tumbuhan

Tumbuhan bernapas seperti halnya hewan, mengoksidasi gula yang dihasilkan dalam fotosintesis untuk melepaskan energi dan kerangka karbon yang menggerakkan pertumbuhan, dengan fitur khas seperti jalur respirasi alternatif.

Definition

Respirasi tumbuhan adalah pemecahan oksidatif molekul organik untuk melepaskan energi sebagai ATP dan untuk menyediakan kerangka karbon, dan metabolisme energi adalah jaringan jalur yang lebih luas yang menyimpan, mentransfer, dan menggunakan energi kimia dalam tumbuhan.

Scope

Topik ini mencakup glikolisis, siklus asam trikarboksilat (TCA), transpor elektron mitokondria dan fosforilasi oksidatif pada tumbuhan, jalur sitosolik dan plastidik, serta fitur spesifik tumbuhan termasuk oksidase alternatif dan interaksi respirasi dengan fotosintesis.

Core questions

• Bagaimana glikolisis dan siklus TCA memecah gula untuk melepaskan energi?
• Bagaimana transpor elektron mitokondria menghasilkan ATP, dan bagaimana pengaturannya?
• Apa peran jalur oksidase alternatif yang spesifik untuk tumbuhan?

Key theories

Fosforilasi oksidatif

Elektron dari oksidasi substrat respirasi melewati rantai transpor elektron mitokondria, memompa proton yang kembalinya melalui ATP sintase menghasilkan sebagian besar ATP sel.

Fleksibilitas respirasi pada tumbuhan

Tumbuhan memiliki jalur tambahan yang tidak menghemat energi — terutama oksidase alternatif — yang memungkinkan respirasi berlanjut ketika rantai utama dibatasi, menghilangkan kelebihan energi dan menyeimbangkan metabolisme.

Mechanisms

Glikolisis dalam sitosol mengubah glukosa menjadi piruvat, menghasilkan ATP dan NADH; piruvat memasuki mitokondria di mana siklus TCA mengoksidasinya sepenuhnya menjadi karbon dioksida, menghasilkan NADH dan FADH2. Pembawa tereduksi ini memberi makan rantai transpor elektron, yang memompa proton untuk menggerakkan ATP sintase. Mitokondria tumbuhan juga mengandung oksidase alternatif dan dehidrogenase yang tidak sensitif terhadap rotenon yang melewati bagian-bagian rantai, memungkinkan aliran karbon dan keseimbangan redoks berlanjut tanpa produksi ATP yang proporsional.

Clinical relevance

Respirasi menentukan berapa banyak fotosintat tanaman yang dipertahankan sebagai biomassa yang dapat dipanen dan mengatur kehilangan pascapanen, karena buah-buahan, sayuran, dan biji-bijian yang disimpan terus bernapas dan membusuk; pengelolaan respirasi memperpanjang umur simpan.

History

Penjelasan Krebs tentang siklus asam sitrat dan teori kemiosmotik Mitchell menetapkan kerangka respirasi seluler, yang diperluas pada tumbuhan dengan penemuan oksidase alternatif dan komponen respirasi spesifik tumbuhan lainnya.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

Apakah tumbuhan bernapas di malam hari?

Ya; tumbuhan bernapas terus-menerus, siang dan malam, untuk memberi daya pada sel-selnya, tetapi di malam hari, tanpa fotosintesis, respirasi ini menghasilkan pelepasan bersih karbon dioksida dan penyerapan oksigen.

Apa itu oksidase alternatif?

Oksidase alternatif adalah enzim respirasi tumbuhan yang memungkinkan elektron melewati sebagian rantai penghemat energi, melepaskan energi sebagai panas; ini membantu menyeimbangkan metabolisme dan, pada beberapa tumbuhan, menghasilkan panas untuk menguapkan aroma bunga.