Frymëmarrja e bimëve dhe metabolizmi i energjisë

Bimët marrin frymë ashtu si kafshët, duke oksiduar sheqernat e prodhuara në fotosintezë për të çliruar energjinë dhe skeletet e karbonit që nxisin rritjen, me veçori dalluese si një rrugë alternative e frymëmarrjes.

Definition

Frymëmarrja e bimëve është shpërbërja oksidative e molekulave organike për të çliruar energjinë si ATP dhe për të siguruar skelete karboni, ndërsa metabolizmi i energjisë është rrjeti më i gjerë i rrugëve që ruajnë, transferojnë dhe përdorin energjinë kimike në bimë.

Scope

Kjo temë përfshin glikolizën, ciklin e acidit trikarboksilik (TCA), transportin mitokondrial të elektroneve dhe fosforilimin oksidativ te bimët, rrugët citosolike dhe plastidike, si dhe veçoritë specifike të bimëve, duke përfshirë oksidazën alternative dhe ndërveprimin e frymëmarrjes me fotosintezën.

Core questions

• Si i shpërbëjnë glikoliza dhe cikli TCA sheqernat për të çliruar energji?
• Si gjeneron ATP transporti mitokondrial i elektroneve dhe si rregullohet ai?
• Cili është roli i rrugës së oksidazës alternative specifike për bimët?

Key theories

Fosforilimi oksidativ

Elektronet nga oksidimi i substrateve të frymëmarrjes kalojnë përgjatë zinxhirit mitokondrial të transportit të elektroneve, duke pompuar protone, kthimi i të cilave përmes ATP sintazës prodhon pjesën më të madhe të ATP-së së qelizës.

Fleksibiliteti i frymëmarrjes te bimët

Bimët posedojnë rrugë shtesë, jo-energji-konservuese — veçanërisht oksidaza alternative — që lejojnë frymëmarrjen të vazhdojë kur zinxhiri kryesor është i kufizuar, duke shpërndarë energjinë e tepërt dhe duke balancuar metabolizmin.

Mechanisms

Glikoliza në citosol shndërron glukozën në piruvat, duke prodhuar ATP dhe NADH; piruvati hyn në mitokondri ku cikli TCA e oksidon plotësisht atë në dioksid karboni, duke gjeneruar NADH dhe FADH2. Këta bartës të reduktuar ushqejnë zinxhirin e transportit të elektroneve, i cili pompon protone për të nxitur ATP sintazën. Mitokondritë e bimëve përmbajnë gjithashtu oksidazën alternative dhe dehidrogjenaza të pandjeshme ndaj rotenonit që anashkalojnë pjesë të zinxhirit, duke lejuar rrjedhën e karbonit dhe ekuilibrin redoks të vazhdojnë pa prodhim proporcional të ATP-së.

Clinical relevance

Frymëmarrja përcakton se sa nga fotosintati i një kulture ruhet si biomasë e korrshme dhe rregullon humbjet pas korrjes, pasi frutat, perimet dhe drithërat e ruajtura vazhdojnë të marrin frymë dhe të degradohen; menaxhimi i frymëmarrjes zgjat jetëgjatësinë në raft.

History

Zbardhja e ciklit të acidit citrik nga Krebs dhe teoria kemiozmotike e Mitchell-it vendosën kornizën e frymëmarrjes qelizore, e cila u zgjerua te bimët me zbulimin e oksidazës alternative dhe komponentëve të tjerë të frymëmarrjes specifikë për bimët.

Key figures

• Hans Krebs
• Peter Mitchell

Seminal works

• buchanan2015
• taiz2015

Frequently asked questions

A marrin frymë bimët natën?

Po; bimët marrin frymë vazhdimisht, ditë e natë, për të fuqizuar qelizat e tyre, por natën, pa fotosintezë, kjo frymëmarrje rezulton në çlirim neto të dioksidit të karbonit dhe marrje të oksigjenit.

Çfarë është oksidaza alternative?

Oksidaza alternative është një enzimë e frymëmarrjes së bimëve që lejon elektronet të anashkalojnë një pjesë të zinxhirit të ruajtjes së energjisë, duke çliruar energjinë si nxehtësi; ajo ndihmon në balancimin e metabolizmit dhe, te disa bimë, gjeneron nxehtësi për të avulluar aromat e luleve.