Respirasi Tumbuhan dan Metabolisme Tenaga

Tumbuhan bernafas sama seperti haiwan, mengoksidakan gula yang dihasilkan dalam fotosintesis untuk membebaskan tenaga dan rangka karbon yang menggerakkan pertumbuhan, dengan ciri-ciri tersendiri seperti laluan respirasi alternatif.

Definition

Respirasi tumbuhan ialah pemecahan oksidatif molekul organik untuk membebaskan tenaga sebagai ATP dan untuk menyediakan rangka karbon, dan metabolisme tenaga ialah rangkaian laluan yang lebih luas yang menyimpan, memindahkan, dan menggunakan tenaga kimia dalam tumbuhan.

Scope

Topik ini merangkumi glikolisis, kitaran asid trikarboksilik (TCA), pengangkutan elektron mitokondria dan fosforilasi oksidatif dalam tumbuhan, laluan sitosolik dan plastidik, serta ciri-ciri khusus tumbuhan termasuk oksidase alternatif dan interaksi respirasi dengan fotosintesis.

Core questions

• Bagaimanakah glikolisis dan kitaran TCA memecahkan gula untuk membebaskan tenaga?
• Bagaimanakah pengangkutan elektron mitokondria menjana ATP, dan bagaimanakah ia dikawal atur?
• Apakah peranan laluan oksidase alternatif khusus tumbuhan?

Key theories

Fosforilasi oksidatif

Elektron daripada pengoksidaan substrat respirasi melalui rantai pengangkutan elektron mitokondria, mengepam proton yang kembalinya melalui ATP sintase menghasilkan sebahagian besar ATP sel.

Fleksibiliti Respirasi dalam Tumbuhan

Tumbuhan mempunyai laluan tambahan yang tidak memulihara tenaga — terutamanya oksidase alternatif — yang membolehkan respirasi berterusan apabila rantai utama terhad, menghilangkan tenaga berlebihan dan mengimbangi metabolisme.

Mechanisms

Glikolisis dalam sitosol menukarkan glukosa kepada piruvat, menghasilkan ATP dan NADH; piruvat memasuki mitokondria di mana kitaran TCA mengoksidanya sepenuhnya kepada karbon dioksida, menjana NADH dan FADH2. Pembawa tereduksi ini membekalkan rantai pengangkutan elektron, yang mengepam proton untuk menggerakkan ATP sintase. Mitokondria tumbuhan juga mengandungi oksidase alternatif dan dehidrogenase tidak sensitif rotenon yang memintas sebahagian daripada rantai, membolehkan aliran karbon dan keseimbangan redoks berterusan tanpa penghasilan ATP yang berkadaran.

Clinical relevance

Respirasi menentukan berapa banyak fotosintat tanaman yang dikekalkan sebagai biojisim yang boleh dituai dan mengawal kehilangan selepas tuai, kerana buah-buahan, sayur-sayuran, dan bijirin yang disimpan terus bernafas dan merosot; menguruskan respirasi memanjangkan jangka hayat.

History

Penjelasan Krebs mengenai kitaran asid sitrik dan teori kemiosmotik Mitchell membentuk rangka kerja respirasi sel, yang diperluaskan dalam tumbuhan oleh penemuan oksidase alternatif dan komponen respirasi khusus tumbuhan yang lain.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

Adakah tumbuhan bernafas pada waktu malam?

Ya; tumbuhan bernafas secara berterusan, siang dan malam, untuk menggerakkan sel-selnya, tetapi pada waktu malam, tanpa fotosintesis, respirasi ini menghasilkan pembebasan bersih karbon dioksida dan pengambilan oksigen.

Apakah oksidase alternatif?

Oksidase alternatif ialah enzim respirasi tumbuhan yang membolehkan elektron memintas sebahagian daripada rantai pemuliharaan tenaga, membebaskan tenaga sebagai haba; ia membantu mengimbangi metabolisme dan, dalam sesetengah tumbuhan, menjana haba untuk mengewapkan bau bunga.