Bitki Solunumu ve Enerji Metabolizması
Bitkiler de hayvanlar gibi solunum yapmakta, fotosentezde ürettikleri şekerleri oksitleyerek büyümeyi sağlayan enerji ve karbon iskeletlerini serbest bırakmaktadır; bu süreçte alternatif solunum yolu gibi kendine özgü özellikler bulunmaktadır.
Tanım
Bitki solunumu, organik moleküllerin ATP olarak enerji salınımı ve karbon iskeletleri sağlamak üzere oksidatif yıkımıdır; enerji metabolizması ise bitkide kimyasal enerjiyi depolayan, aktaran ve kullanan daha geniş bir yolaklar ağıdır.
Kapsam
Bu konu, bitkilerdeki glikoliz, trikarboksilik asit (TCA) döngüsü, mitokondriyal elektron taşınımı ve oksidatif fosforilasyon, sitozolik ve plastidik yollar ile alternatif oksidaz ve solunumun fotosentez ile etkileşimi gibi bitkiye özgü özellikleri kapsamaktadır.
Temel sorular
- Glikoliz ve TCA döngüsü, enerjiyi serbest bırakmak için şekerleri nasıl parçalamaktadır?
- Mitokondriyal elektron taşınımı ATP'yi nasıl üretmekte ve nasıl düzenlenmektedir?
- Bitkiye özgü alternatif oksidaz yolunun rolü nedir?
Temel kuramlar
- Oksidatif fosforilasyon
- Solunum substratlarının oksidasyonundan gelen elektronlar, mitokondriyal elektron taşıma zinciri boyunca ilerleyerek protonları pompalamakta ve bu protonların ATP sentaz aracılığıyla geri dönüşü hücrenin ATP'sinin çoğunu üretmektedir.
- Bitkilerde solunum esnekliği
- Bitkiler, ana zincir kısıtlandığında solunumun devam etmesini sağlayan, özellikle alternatif oksidaz olmak üzere, ek, enerji koruyucu olmayan yollara sahiptir; bu yollar fazla enerjiyi dağıtmakta ve metabolizmayı dengelemektedir.
Mekanizmalar
Sitozoldaki glikoliz, glikozu pirüvata dönüştürerek ATP ve NADH üretmektedir; pirüvat mitokondriye girer ve burada TCA döngüsü tarafından karbondioksite tamamen oksitlenerek NADH ve FADH2 üretilir. Bu indirgenmiş taşıyıcılar, protonları ATP sentazı çalıştırmak üzere pompalayan elektron taşıma zincirini beslemektedir. Bitki mitokondrileri ayrıca, zincirin bazı kısımlarını atlayarak karbon akışının ve redoks dengesinin orantılı ATP üretimi olmaksızın devam etmesini sağlayan alternatif oksidaz ve rotenon-duyarsız dehidrojenazlar içermektedir.
Klinik önem
Solunum, bir mahsulün fotosentez ürününün ne kadarının hasat edilebilir biyokütle olarak kaldığını belirlemekte ve hasat sonrası kayıpları yönetmektedir, zira depolanan meyveler, sebzeler ve tahıllar solunuma devam ederek bozulmaktadır; solunumu yönetmek raf ömrünü uzatmaktadır.
Tarihçe
Krebs'in sitrik asit döngüsünü aydınlatması ve Mitchell'ın kemiozmotik teorisi, hücresel solunumun çerçevesini oluşturmuştur; bu çerçeve, bitkilerde alternatif oksidaz ve diğer bitkiye özgü solunum bileşenlerinin keşfiyle genişletilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Hans Krebs
- Peter Mitchell
İlgili konular
Temel eserler
- buchanan2015
- taiz2015
Sıkça sorulan sorular
- Bitkiler geceleri solunum yapar mı?
- Evet; bitkiler hücrelerini beslemek için gece gündüz sürekli solunum yapmaktadır, ancak geceleri, fotosentez olmaksızın, bu solunum net karbondioksit salınımına ve oksijen alımına neden olmaktadır.
- Alternatif oksidaz nedir?
- Alternatif oksidaz, elektronların enerji koruyucu zincirin bir kısmını atlamasına izin veren, enerjiyi ısı olarak serbest bırakan bir bitki solunum enzimidir; metabolizmayı dengelemeye yardımcı olmakta ve bazı bitkilerde çiçek kokularını buharlaştırmak için ısı üretmektedir.