Respirația plantelor și metabolismul energetic

Plantele respiră la fel ca animalele, oxidând zaharurile produse prin fotosinteză pentru a elibera energia și scheletele de carbon care susțin creșterea, cu caracteristici distinctive, cum ar fi o cale respiratorie alternativă.

Definition

Respirația plantelor este descompunerea oxidativă a moleculelor organice pentru a elibera energie sub formă de ATP și pentru a furniza schelete de carbon, iar metabolismul energetic este rețeaua mai largă de căi care stochează, transferă și utilizează energia chimică în plantă.

Scope

Acest subiect acoperă glicoliza, ciclul acidului tricarboxilic (TCA), transportul mitocondrial de electroni și fosforilarea oxidativă la plante, căile citosolice și plastidice, precum și caracteristici specifice plantelor, inclusiv oxidaza alternativă și interacțiunea respirației cu fotosinteza.

Core questions

• Cum descompun glicoliza și ciclul TCA zaharurile pentru a elibera energie?
• Cum generează transportul mitocondrial de electroni ATP și cum este reglat?
• Care este rolul căii oxidazei alternative, specifice plantelor?

Key theories

Fosforilarea oxidativă

Electronii proveniți din oxidarea substraturilor respiratorii trec de-a lungul lanțului de transport de electroni mitocondrial, pompând protoni a căror reîntoarcere prin ATP sintază produce cea mai mare parte a ATP-ului celular.

Flexibilitatea respiratorie la plante

Plantele posedă rute suplimentare, care nu conservă energia — în special oxidaza alternativă — care permit respirației să continue atunci când lanțul principal este restricționat, disipând excesul de energie și echilibrând metabolismul.

Mechanisms

Glicoliza din citosol transformă glucoza în piruvat, producând ATP și NADH; piruvatul intră în mitocondrie unde ciclul TCA îl oxidează complet la dioxid de carbon, generând NADH și FADH2. Acești purtători reduși alimentează lanțul de transport de electroni, care pompează protoni pentru a acționa ATP sintaza. Mitocondriile plantelor conțin, în plus, oxidaza alternativă și dehidrogenaze insensibile la rotenonă care ocolesc părți ale lanțului, permițând fluxului de carbon și echilibrului redox să continue fără o producție proporțională de ATP.

Clinical relevance

Respirația determină cât de mult din fotosintatul unei culturi este reținut ca biomasă recoltabilă și guvernează pierderile post-recoltare, deoarece fructele, legumele și cerealele depozitate continuă să respire și să se deterioreze; gestionarea respirației prelungește durata de păstrare.

History

Elucidarea ciclului acidului citric de către Krebs și teoria chemiosmotică a lui Mitchell au stabilit cadrul respirației celulare, care a fost extins la plante prin descoperirea oxidazei alternative și a altor componente respiratorii specifice plantelor.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

Respiră plantele noaptea?

Da; plantele respiră continuu, zi și noapte, pentru a-și alimenta celulele, dar noaptea, fără fotosinteză, această respirație are ca rezultat eliberarea netă de dioxid de carbon și absorbția de oxigen.

Ce este oxidaza alternativă?

Oxidaza alternativă este o enzimă respiratorie a plantelor care permite electronilor să ocolească o parte a lanțului de conservare a energiei, eliberând energia sub formă de căldură; ajută la echilibrarea metabolismului și, la unele plante, generează căldură pentru a volatiliza aromele florale.