Augu respirācija un enerģijas metabolisms

Augi elpo tāpat kā dzīvnieki, oksidējot fotosintēzē radītos cukurus, lai atbrīvotu enerģiju un oglekļa skeletus, kas nodrošina augšanu, ar atšķirīgām iezīmēm, piemēram, alternatīvu elpošanas ceļu.

Definition

Augu respirācija ir organisko molekulu oksidatīva sadalīšana, lai atbrīvotu enerģiju ATP veidā un nodrošinātu oglekļa skeletus, un enerģijas metabolisms ir plašāks ceļu tīkls, kas uzglabā, pārnes un izmanto ķīmisko enerģiju augā.

Scope

Šī tēma aptver glikolīzi, trikarbonskābju ciklu (TKS cikls), mitohondriālo elektronu transportu un oksidatīvo fosforilēšanu augos, citosola un plastīdu ceļus, kā arī augiem specifiskas iezīmes, tostarp alternatīvo oksidāzi un respirācijas mijiedarbību ar fotosintēzi.

Core questions

• Kā glikolīze un TKS cikls sadala cukurus, lai atbrīvotu enerģiju?
• Kā mitohondriālais elektronu transports ģenerē ATP un kā tas tiek regulēts?
• Kāda ir augiem specifiskā alternatīvās oksidāzes ceļa loma?

Key theories

Oksidatīvā fosforilēšana

Elektroni no elpošanas substrātu oksidēšanās pārvietojas pa mitohondriālo elektronu transporta ķēdi, sūknējot protonus, kuru atgriešanās caur ATP sintāzi ražo lielāko daļu šūnas ATP.

Respiratorā elastība augos

Augiem piemīt papildu, enerģiju neuzturoši ceļi — īpaši alternatīvā oksidāze —, kas ļauj respirācijai turpināties, kad galvenā ķēde ir ierobežota, izkliedējot lieko enerģiju un līdzsvarojot metabolismu.

Mechanisms

Glikolīze citosolā pārvērš glikozi par piruvātu, radot ATP un NADH; piruvāts nonāk mitohondrijā, kur TKS cikls to pilnībā oksidē par oglekļa dioksīdu, ģenerējot NADH un FADH2. Šie reducētie nesēji baro elektronu transporta ķēdi, kas sūknē protonus, lai darbinātu ATP sintāzi. Augu mitohondriji papildus satur alternatīvo oksidāzi un rotenonam nejutīgas dehidrogenāzes, kas apiet daļu ķēdes, ļaujot oglekļa plūsmai un redoks līdzsvaram turpināties bez proporcionālas ATP ražošanas.

Clinical relevance

Respirācija nosaka, cik daudz kultūrauga fotosintēzes produktu tiek saglabāts kā novācamā biomasa, un regulē pēcražas zudumus, jo uzglabātie augļi, dārzeņi un graudi turpina elpot un bojāties; respirācijas pārvaldība pagarina glabāšanas laiku.

History

Krebsa citronskābes cikla izskaidrojums un Mičela hemiosmotiskā teorija izveidoja šūnu respirācijas pamatu, kas augos tika paplašināts ar alternatīvās oksidāzes un citu augiem specifisku elpošanas komponentu atklāšanu.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

Vai augi elpo naktī?

Jā; augi elpo nepārtraukti, dienā un naktī, lai darbinātu savas šūnas, bet naktī, bez fotosintēzes, šī respirācija rada neto oglekļa dioksīda izdalīšanos un skābekļa uzņemšanu.

Kas ir alternatīvā oksidāze?

Alternatīvā oksidāze ir augu elpošanas enzīms, kas ļauj elektroniem apiet daļu enerģijas saglabāšanas ķēdes, atbrīvojot enerģiju kā siltumu; tas palīdz līdzsvarot metabolismu un dažos augos rada siltumu, lai iztvaicētu ziedu smaržas.