Hingamisteede substraatide aktiveerimise mehhanism, nende kaasamise viisid bioloogilise oksüdatsiooni protsessidesse. Hingamisteede substraadid ja hingamiskoefitsient Milline hingamisteede substraat hävitatakse esimesena
Hingamissubstraadi muundamiseks ehk süsivesikute oksüdeerimiseks on kaks peamist süsteemi ja kaks peamist rada:
- glükolüüs + Krebsi tsükkel (glükolüütiline);
- pentoosfosfaat (apotoomiline).
Nende hingamisteede suhteline roll võib varieeruda sõltuvalt taime tüübist, vanusest, arengufaasist ja ka keskkonnateguritest. Taimede hingamisprotsess viiakse läbi kõigis välistingimustes, milles elu on võimalik. Taimeorganismil ei ole temperatuuri reguleerimisega kohandusi, seetõttu toimub hingamisprotsess temperatuuril -50 kuni + 50 ° C. Taimedel puuduvad ka kohandused, et säilitada ühtlane hapnikujaotus kõigis kudedes. Täpselt nii vajadus läbi viia hingamisprotsess erinevates tingimustes viis evolutsiooni käigus erinevate hingamisteede ainevahetuse radade väljatöötamiseni ja veelgi mitmekesisemate ensüümsüsteemide tekkeni, mis teostavad hingamise üksikuid etappe. Oluline on märkida kõigi kehas toimuvate ainevahetusprotsesside omavahelist seost. Hingamisteede ainevahetuse raja muutus toob kaasa põhjalikud muutused kogu taimede ainevahetuses.
Hingamisteede ainevahetuse glükolüütiline rada on kõige levinum ja koosneb omakorda kahest faasist. Esimene etapp - anaeroobne (glükolüüs), on teine faas aeroobne. Need faasid paiknevad erinevates rakuosades. Anaeroobne faas on glükolüüs tsütoplasmas, aeroobne faas on mitokondrites.
Anaeroobse hingamise faas (glükolüüs) toimub kõigis organismide elusrakkudes. Glükolüüsi käigus muudetakse heksoosi molekul kaheks püroviinamarihappe molekuliks:
C6H1206 -> 2C3H402 + 2H2.
See oksüdatiivne protsess võib toimuda anaeroobsetes tingimustes (hapniku puudumisel) ja läbib mitmeid etappe. Esiteks, selleks, et läbida hingamisteede lagunemine, tuleb aktiveerida glükoos. Glükoos aktiveeritakse kuuenda süsinikuaatomi fosforüülimisel interaktsioonis ATP-ga:
glükoos + ATP -> glükoos-6-fosfaat + ADP
Järgmises etapis moodustub 1,3-difosfoglütseriinhappes olemasoleva suure energiaga sideme tõttu ATP. Protsessi katalüüsib ensüüm fosfoglütseraatkinaas:
Seega selles etapis akumuleerub oksüdatsioonienergia ATP fosfaatsideme energia kujul. Seejärel muundatakse 3-FHA 2-FHA-ks ehk teisisõnu viiakse fosfaatrühm positsioonilt 3 üle positsioonilt 2. Reaktsiooni 1 katalüüsib ensüüm fosfoglütseromutaas ja see kulgeb magneesiumi juuresolekul:
Lisaks toimub FGK dehüdratsioon. Reaktsioon kulgeb ensüümi enolaasi osalusel Mg2 + või Mn2 + ioonide juuresolekul. Dehüdratsiooniga kaasneb energia ümberjaotumine molekulis, mille tulemuseks on kõrge energiaga side. Fosfenoolpüroviinamarihape (PEP) moodustub:
Ensüüm püruvaatkinaas kannab seejärel energiarikka fosfaatrühma ADP-le, moodustades ATP ja püroviinamarihappe. Reaktsioon nõuab Mg2 + või Mn2 + ioonide olemasolu:
Kuna ühe glükoosimolekuli lagunemisel tekib kaks PHA molekuli, korratakse kõiki reaktsioone kaks korda. Seega glükolüüsi üldvõrrand. Glükolüüsi protsessi tulemusena moodustub neli ATP molekuli, millest kaks aga katavad substraadi esmase aktiveerimise kulud. Järelikult koguneb kaks ATP molekuli. ATP moodustumine protsessis on järgmine:
Glükolüüsi reaktsiooni nimetatakse substraadi fosforüülimine, kuna oksüdeeritud substraadi molekulile tekivad suure energiaga sidemed. Kui eeldada, et ATP lagunemisel eraldub ADP-st ja Fn-st 30,6 kJ, siis glükolüüsi perioodil koguneb kõrge energiaga fosfaatsidemetesse vaid 61,2 kJ. Otsesed määramised näitavad, et glükoosimolekuli lagunemisega püroviinamarihappeks kaasneb 586,6 kJ vabanemine. Järelikult on glükolüüsi energiatõhusus madal. Lisaks moodustub 2 NADH molekuli, mis sisenevad hingamisahelasse, mis viib täiendava ATP moodustumiseni. Saadud kaks püroviinamarihappe molekuli osalevad hingamise aeroobses faasis.
Pentoosfosfaadi rada on glükoosi otsene oksüdatsioon ja see esineb rakkude tsütoplasmas. Pentoosfosfaadi raja ensüümide kõrgeim aktiivsus leiti maksa rakkudes, rasvkoes, neerupealiste koores, rinnanäärmes imetamise ajal ja küpsetes erütrotsüütides. Selle protsessi madal tase leiti skeleti- ja südamelihastes, ajus, kilpnäärmes ja kopsudes.
Pentoosfosfaadi rada nimetatakse ka apotoomiliseks rajaks, kuna selle reaktsioonides lüheneb heksoosi süsinikuahel ühe aatomi võrra, mis sisaldub CO2 molekulis.
Pentoosfosfaadi rada täidab kehas kahte olulist metaboolset funktsiooni:
- see on peamine NADPH allikas rasvhapete, kolesterooli, steroidhormoonide sünteesiks, mikrosomaalseks oksüdatsiooniks; erütrotsüütides kasutatakse NADPH-d glutatiooni taastamiseks – aine, mis takistab peroksiidi hemolüüsi;
- see on peamine pentooside allikas nukleotiidide, nukleiinhapete, koensüümide (ATP, NAD, NADP, CoA-SN jne) sünteesiks.
Pentoosfosfaadi rajal saab eristada kahte faasi - oksüdatiivne ja mitteoksüdatiivne.
Algne substraat oksüdatiivne faas on glükoos-6-fosfaat, mis dehüdreeritakse vahetult NADP-sõltuva dehüdrogenaasi osalusel (reaktsioon 1) Reaktsiooniprodukt hüdrolüüsitakse (reaktsioon 2) ning saadud 6-fosfoglükonaat dehüdrogeenitakse ja dekarboksüleeritakse (reaktsioon 3). Seega lüheneb monosahhariidi süsinikuahel ühe süsinikuaatomi võrra ("apotoomia") ja moodustub ribuloos-5-fosfaat.
Pentoosfosfaadi raja oksüdatiivse faasi reaktsioonid.
Mitteoksüdatiivne faas pentoosfosfaadi rada algab isomerisatsioonireaktsioonidest. Nende reaktsioonide käigus isomeriseeritakse üks osa riboos-5-fosfaadist riboos-5-fosfaadiks, teine osa ksüluloos-5-fosfaadiks.
Ribuloos-5-fosfaadi isomerisatsioonireaktsioonid.
Järgmine reaktsioon toimub ensüümi transketolaasi osalusel, mille koensüümiks on tiamiindifosfaat (B1-vitamiini derivaat). Selles reaktsioonis viiakse kahe süsinikuga fragment ksüluloos-5-fosfaadist riboos-5-fosfaadiks:
Saadud produktid interakteeruvad üksteisega transaldolaasi katalüüsitud reaktsioonis, mis seisneb dihüdroksüatsetooni jäägi ülekandmises glütseraldehüüd-3-fosfaadiks.
Selle reaktsiooni saadus, erütroos-4-fosfaat, osaleb teises transketolaasi reaktsioonis koos järgmise ksüluloos-5-fosfaadi molekuliga:
Seega muundatakse mitteoksüdatiivsete reaktsioonide tulemusena kolm molekuli pentoosfosfaate kaheks fruktoos-6-fosfaadi molekuliks ja üheks glütseraldehüüd-3-fosfaadi molekuliks. Fruktoos-6-fosfaati saab isomeerida glükoos-6-fosfaadiks ja glütseraldehüüd-3-fosfaati saab oksüdeerida glükolüüsi teel või isomeerida dihüdroksüatsetoonfosfaadiks. Viimane võib koos teise glütseraldehüüd-3-fosfaadi molekuliga moodustada fruktoos-1,6-difosfaati, mis on samuti võimeline muutuma glükoos-6-fosfaadiks.
Pentoosfosfaadi raja kaudu, glükoos-6-fosfaadi täielik oksüdatsioon kuueks CO2 molekuliks... Kõik need molekulid moodustuvad kuue glükoos-6-fosfaadi molekuli C-1 aatomitest ja viis glükoos-6-fosfaadi molekuli taastatakse kuuest selles protsessis moodustunud ribuloos-5-fosfaadi molekulist:
Esitatud skeemi lihtsustamisel saame:
Seega kaasneb 1 glükoosimolekuli täieliku oksüdeerumisega pentoosfosfaadi rajas 12 NADPH molekuli redutseerimine.
Taimede hingamine
Loengu kava
1. Hingamisprotsessi üldised omadused.
2. Mitokondrite struktuur ja funktsioon.
3. Adenülaadi süsteemi struktuur ja funktsioon.
4. Hingamisalused ja hingamistegur.
5. Hingamisteed
1. Hingamisprotsessi üldised omadused.
Looduses toimub kaks peamist protsessi, mille käigus vabaneb orgaanilises aines salvestunud päikesevalguse energia – see on hingetõmme ja kääritamine.
HingetõmmeSee on redoksprotsess, mille tulemusena süsivesikud oksüdeeritakse süsinikdioksiidiks, hapnik redutseeritakse veeks ja vabanev energia muundatakse ATP sidemete energiaks.
KäärimineSee on anaeroobne protsess, mille käigus lagunevad keerukad orgaanilised ühendid lihtsamateks orgaanilisteks aineteks, millega kaasneb ka energia vabanemine. Käärimise käigus selles osalevate ühendite oksüdatsiooniaste ei muutu. Hingamise korral toimib elektronide aktseptorina hapnik, kääritamise korral orgaanilised ühendid.
Kõige sagedamini vaadeldakse hingamisteede ainevahetuse reaktsioone süsivesikute oksüdatiivse lagunemise näitel.
Süsivesikute oksüdatsioonireaktsiooni üldvõrrandi hingamise ajal võib esitada järgmiselt:
KOOS 6 Н12 О6 + 6О2 → 6СО2 + 6 Н2 О + ~ 2874 kJ
2. Mitokondrite ehitus ja talitlus.
Mitokondrid on tsütoplasmaatilised organellid, mis on rakusisese oksüdatsiooni (hingamise) keskused. Need sisaldavad Krebsi tsükli, hingamisteede elektronide transpordiahela, oksüdatiivse fosforüülimise ja paljude teiste ensüüme.
Mitokondrites on 2/3 valku ja 1/3 lipiididest, millest pooled on fosfolipiidid.
Mitokondrite funktsioonid:
1. Viia läbi keemilised reaktsioonid, mis on elektronide allikaks.
2. Kandke elektronid mööda ATP-d sünteesivate komponentide ahelat.
3. Katalüüsige sünteetilisi reaktsioone, kasutades ATP energiat.
4. Reguleerida biokeemilisi protsesse tsütoplasmas.
3. Adenülaadi süsteemi struktuur ja funktsioon.
Elusorganismides toimuv ainevahetus koosneb paljudest reaktsioonidest, mis toimuvad nii energia tarbimisel kui ka selle vabanemisel. Mõnel juhul on need reaktsioonid omavahel seotud. Enamasti on aga energia vabanemise protsessid ruumiliselt ja ajaliselt eraldatud protsessidest, milles seda kulutatakse. Sellega seoses on kõik elusorganismid välja töötanud mehhanismid energia salvestamiseks ühendite kujul, millel on makroergiline(energiarikkad) ühendused. Keskne koht igat tüüpi rakkude energiavahetuses kuulub adenülaadi süsteem. See süsteem sisaldab adenosiintrifosforhapet (ATP), adenosiindifosforhapet (ADP), adenosiin-5-monofosfaati (AMP), anorgaanilist fosfaati (P). i) ja magneesiumiioonid.
4. Hingamise substraadid ja hingamistegur
Hingamisprotsessis kasutatavate ainete küsimus on füsioloogid pikka aega hõivanud. Isegi I.P. Borodin (1876) näitas, et hingamisprotsessi intensiivsus on otseselt võrdeline süsivesikute sisaldusega taimekudedes. See andis põhjust oletada, et just süsivesikud on peamine hingamisel tarbitav aine (substraat). Selle küsimuse selgitamisel on suur tähtsus hingamiskoefitsiendi määramisel.
Hingamistegur (DC) on hingamise käigus eralduva süsinikdioksiidi (CO2) ja sama aja jooksul neeldunud hapniku (O2) maht või molaarsuhe. Hingamistegur näitab, milliste toodetega hingamine toimub.
Lisaks süsivesikutele saab taimedes hingamismaterjalina kasutada rasvu, valke ja aminohappeid ning orgaanilisi happeid.
5. Hingamisteed
Vajadus hingamisprotsessi läbi viia erinevates tingimustes on evolutsiooni käigus kaasa toonud erinevate hingamisteede ainevahetuse radade väljakujunemise.
Hingamissubstraadi muundamiseks ehk süsivesikute oksüdeerimiseks on kaks peamist viisi:
1) Glükolüüs + Krebsi tsükkel (glükolüütiline)
2) pentoosfosfaat (apotoomiline)
Hingamisteede ainevahetuse glükolüütiline rada
See hingamistee on kõige levinum ja koosneb omakorda kahest faasist.
Esimene etapp - anaeroobne (glükolüüs), lokaliseeritud tsütoplasmas.
Teine etapp - aeroobne, lokaliseeritud mitokondrites.
Glükolüüsi käigus muudetakse heksoosi molekul kaheks püroviinamarihappe (PVA) molekuliks:
KOOS 6 H12O6 → 2 C3H4O3 + 2H2
Hingamise teine faas – aeroobne – eeldab hapniku olemasolu. Püruviinhape siseneb sellesse faasi. Selle protsessi üldvõrrandit saab esitada järgmiselt:
2PVK + 5 О 2 + Н2 О → 6СО2 + 5Н2 О
Hingamisprotsessi energiabilanss.
Glükolüüsi tulemusena laguneb glükoos kaheks PVCA molekuliks ja kaks ATP molekuli akumuleeruvad, tekib ka kaks NADH2 molekuli, sisenedes hingamise ETC-sse, vabastavad nad kuus ATP molekuli. Hingamise aeroobses faasis moodustub 30 ATP molekuli.
Seega: 2ATP + 6 ATP + 30 ATP = 38 ATP
Hingamisteede metabolismi pentoosfosfaadi rada
Endiselt on sama levinud glükoosi oksüdatsiooni viis - pentoosfosfaat. seda anaeroobne glükoosi oksüdatsioon, millega kaasneb süsinikdioksiidi CO2 vabanemine ja NADPH2 molekulide moodustumine.
Tsükkel koosneb 12 reaktsioonist, milles osalevad ainult suhkrute fosforestrid.
Vastama
Teised küsimused kategooriast
19. Inimene võib nakatuda düsenteeriaamööbiga, kui 2) ta silitab koera 3) teda hammustab sääsk 4) ta sööb halvasti küpsetatud5) ta joob vett reostunud veehoidlast
20. Liigi morfoloogiline kriteerium on
1) selle levikuala
2) elutähtsate protsesside tunnused
3) välis- ja sisestruktuuri tunnused
4) teatud komplekt kromosoome ja geene
21. Tumedad liblikad on Inglismaa tööstuspiirkondades rohkem levinud kui heledad, sest
1) tööstuspiirkondades munevad tumedad liblikad rohkem kui heledad
2) tumedamad liblikad on mustusekindlamad
3) reostuse tõttu muutuvad mõned liblikad tumedamaks kui teised
4) saastatud aladel on tumedad liblikad putuktoidulistele lindudele vähem nähtavad
22. Paleontoloogilised tõendid evolutsiooni kohta on
2) Archeopteryx print
3) organismide liigiline mitmekesisus
4) kalade kohanemisvõimet eluga erinevatel sügavustel
5) karbi olemasolu molluskitel
1) varustatud ripsmetega
2) mis koosneb kitiinist
3) mida seedemahl ei mõjuta
4) kaitstud keskkonnamõjude eest õhukese vahakihiga
24. Märkige taimede eluks vajalik abiootiline tegur
2) süsinikdioksiidi olemasolu atmosfääris
3) mineraalväetiste kasutamine inimesel
4) tarbijate olemasolu ökosüsteemis
5) võistlus valguse pärast
25. Lepatriinu ja lehetäide omavaheline suhe – näide
3) vastastikune abistamine
4) sümbioos
5) kisklus
26. Erinevaid inimmõjusid loodusele nimetatakse teguriteks
2) abiootiline
3) biootiline
4) piiramine
5) inimtekkelised
27. Loomarakkudes sünteesitakse lipiide sisse
2) ribosoomid
3) lüsosoomid
28. Rakus toimub ensüümide osalusel valkude lagunemine aminohapeteks
2) mitokondrid
3) lüsosoomid
4) Golgi kompleks
5) nukleoolid
29. Profaasis mitoosi EI esine
2) tuumaümbrise lahustumine
3) lõhustumisspindli tekkimine
4) DNA kahekordistumine
5) nukleoolide lahustumine
30. Märkide muutmise varieeruvuse põhjuseks on muutus
3) keskkonnatingimused
4) kromosoomid
5) genotüüp
31. Taimekasvatuses saadakse puhtad liinid poolt
2) risttolmlemine
3) isetolmlemine
4) eksperimentaalne mutagenees
5) liikidevaheline hübridisatsioon
32. Toitumiseks kasutavad seened - saprotroofid
2) õhulämmastik
3) süsihappegaas ja hapnik
4) surnukehade orgaaniline aine
5) orgaanilised ained, mida nad ise fotosünteesi käigus tekitavad
33. Kui verega katseklaasi lisada 2% naatriumkloriidi lahust, siis erütrotsüüdid
2) paisuda ja lõhkeda
3) ei muuda oma kuju
4) kahaneb ja settib põhja
5) pinnale hõljuda
35. Sõiduvalik aitab kaasa omadustega isendite säilimisele,
1) erinev eelmisest reaktsioonikiirusest
2) millel on reaktsioonikiiruse keskmine väärtus
3) mis ei muutu mitme põlvkonna jooksul
4) populatsiooni püsimajäämise tagamine tüüptingimustel
36. Kas järgmised hinnangud loodusliku ökosüsteemi ja agroökosüsteemi erinevuse kohta on õiged?
V. Erinevalt agroökosüsteemist on looduslikus ökosüsteemis koos päikeseenergiaga kaasatud täiendav energiaallikas väetiste kujul.
B. Erinevalt looduslikest ökosüsteemidest iseloomustab agroökosüsteeme terviklikkus, stabiilsus ja iseregulatsioon.
2) Ainult A on tõene
3) Ainult B on tõene
4) Mõlemad otsused on õiged
5) Mõlemad otsused on valed
Loe ka
1. Milliseid aineid ei klassifitseerita orgaanilisteks:a. Oravad
b. mineraalsoolad
c. süsivesikud
d. rasvad
2. Kellele võlgneb taimestiku ja loomastiku harmooniline klassifikatsioonisüsteem oma välimuse:
a. Jean Baptiste Lamarck
b. Carl Linnaeus
c. Charles Darwin
3. Milline maismaaloomade väetamine?
a. Õues
b. Sisemine
c. Kahekordne
4. Millisteks vaheproduktideks lagunevad valgud seedetraktis:
a. glütseriin ja rasvhapped
b. lihtsad süsivesikud
c. aminohapped
5. Kui palju kromosoome on inimese sugurakkudes:
a. 23
b. 46
c. 92
6. Mis on kloroplastide funktsioon
a. Valkude süntees
b. ATP süntees
c. Glükoosi süntees
7. Rakud, millel on tuum, viitavad:
a. Eukarüootne rakk
b. Prokarüootne rakk
8. Organismid, mis loovad ökosüsteemis orgaanilist ainet:
a. Tarbimised
b. Tootjad
c. Reduktorid
9. Milline raku organoid vastutab energia tootmise eest rakus:
a. Tuum
b. Kloroplast
c. Mitokondrid
10. Millised organellid on iseloomulikud ainult taimerakkudele
a. Endoplasmaatiline retikulum
b. Plastiidid
c. Ribosoomid
11. Kui palju kromosoome on inimese somaatilistes rakkudes
a. 23
b. 46
c. 92
12. Milline väetamine katteseemnetaimedel?
a. Sisemine
Test bioloogias...
1) Märkige keemiliste elementide rühm, mille sisaldus lahtris on kokku 98%.
a) H, O, S, P; b) H, C, O, N; c) N, P, H, O; d) C, H, K, Fe
2) Millised ühendused stabiliseerivad valkude sekundaarstruktuuri?
a) kovalentne, b) ioonne, c) vesinik, d) selliseid sidemeid pole
3) Nimetage keemiline ühend, mis on olemas DNA-s, kuid puudub RNA-s
a) tümiin, b) disoksüriboos, c) riboos, d) guaniin
4) Molekulid koosnevad rasvhapetest ja glütseriinist
a) süsivesikud, b) valgud, c) nukleiinhapped, d) lipiidid
5) Millises vastuses nimetatakse kõiki neid süsivesikuid polüsahhariidideks?
a) glükoos, galaktoos, riboos, c) laktoos, galaktoos, fruktoos
6) Nimetage valk, mis täidab peamiselt motoorset funktsiooni
a) aktiin, b) keratiin, c) lipaas, d) fibriin
7) Mis on lipiididega seotud aine
a) kiudained, b) ATP, c) kolesterool, d) kollageen
8) Asukoht ei vasta rakuteooriale:
a) "rakk on elu elementaarne üksus"
b) "mitmerakuliste organismide rakud liidetakse kudedeks vastavalt struktuuri ja funktsioonide sarnasusele"
c) "rakud moodustuvad munaraku ja seemneraku ühinemisel"
d) "kõikide elusolendite rakud on ehituselt ja funktsioonilt sarnased"
9) Millistest ainetest koosneb bioloogiline membraan:
a) lipiididest ja valkudest, b) valkudest ja süsivesikutest, c) süsivesikutest ja veest
10) Milline membraanikomponentidest määrab selektiivse läbilaskvuse omaduse:
a) lipiidid, b) valgud
11) Kus moodustuvad ribosoomi subühikud:
a) tuumas, b) tsütoplasmas, c) vakuoolides, d) EPS-is
12) Mis on ribosoomide funktsioon?
a) valgusüntees, b) fotosüntees, c) rasvade süntees, d) transpordifunktsioon
13) Mis on mitokondrite struktuur?
a) ühemembraaniline, b) kahemembraaniline, c) mittemembraanne
14) Millised organellid on taime- ja loomarakkude jaoks tavalised:
a) ribosoomid, b) EPS, c) plastiidid, d) mitokondrid
15) Millised plastiidid sisaldavad klorofülli pigmenti:
a) kloroplastid, b) leukoplastid, c) kromoplastid
16) Millistel tsütoplasma organellidel on mittemembraanne struktuur:
a) EPS, b) mitokondrid, c) plastiidid, d) ribosoomid, e) lüsosoomid
17) Millises tuuma osas asuvad DNA molekulid:
a) tuumamahlas, b) tuumaümbrises, c) kromosoomides
18) Milline tuumastruktuuridest osaleb ribosoomi subühikute koostamises:
a) tuumaümbris, b) tuum, c) tuumamahl
19) Mis on prokarüootse DNA molekuli valem, mille poolest see erineb eukarüootide tuuma DNA-st
a) ring, b) lineaarne struktuur, c) hargnenud struktuur
20) Millise süstemaatilise organismirühma esindajatel ilmnevad elusloodusele iseloomulikud tunnused alles siis, kui nad on teises elusorganismis?
a) viirused, b) prokarüootid, c) eukarüootid
Ülesanne 2. Anna vastus küsimusele.
Millistes organismides moodustab geeniaparaat ringikujulise DNA?
Millise organismi "süda" koosneb nukleiinhappefragmendist?
Mis on tuumaeelsete organismide teine nimi? Mis aine moodustab seente rakuseina?
Rakuorganoid, milles sünteesitakse ATP-d?
Mis on tsütoplasmaatilise tugisüsteemi nimi?
Raku organoid, mis on selle seedekeskus?Protsessi nimi, mille käigus toimub ainete eemaldamine rakust? Roheliste plastiidide nimi? Mille poolest erineb DNA nukleotiidide koostis RNA nukleotiididest?
3. ülesanne.
Märkige nukleotiidide järjekord DNA ahelas, mis moodustub ahela isekopeerimisel, määrake vesiniksidemete arv:
T-A-G-C-T-T-A-G-G-C-C-A .....
Hingamisprotsessis kasutatavate ainete küsimus on füsioloogid pikka aega hõivanud. Isegi I.P. Borodin (1876) näitas, et hingamisprotsessi intensiivsus on otseselt võrdeline süsivesikute sisaldusega taimekudedes. See andis põhjust oletada, et just süsivesikud on peamine hingamisel tarbitav aine (substraat). Selle küsimuse selgitamisel on suur tähtsus hingamiskoefitsiendi määramisel. Hingamiskoefitsient(DC) on hingamise käigus eralduva CO2 ja sama aja jooksul neeldunud CO2 mahu- või molaarsuhe Umbes 2. Normaalse hapnikuvarustuse korral sõltub alalisvoolu väärtus hingamissubstraadist. Kui hingamisprotsessis kasutatakse süsivesikuid, kulgeb protsess vastavalt võrrandile С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 → 6СО 2 + 6Н 2 О. Sel juhul on DC võrdne ühega: 6СО 2 / 6О 2 = 1. Kui aga lagunemine hingamise käigus puutub kokku rohkem oksüdeerunud ühendeid, näiteks orgaanilisi happeid, väheneb hapniku omastamine ja alalisvoolu muutub suuremaks kui ühtsus. Niisiis, kui õunhapet kasutatakse hingamise substraadina, siis DC = 1,33. Kui hingamise ajal oksüdeeritakse rohkem redutseeritud ühendeid, nagu rasvad või valgud, on vaja rohkem hapnikku ja alalisvoolu muutub väiksemaks kui ühtsus. Seega on rasvade kasutamisel alalisvoolu väärtus 0,7. Erinevate taimekudede hingamiskoefitsientide määramine näitab, et tavatingimustes on see ühtsuslähedane. See annab alust arvata, et ennekõike kasutab taim süsivesikuid hingamisteede materjalina. Süsivesikute puudumisel võib kasutada muid substraate. See on eriti ilmne seemnetest arenevatel seemikutel, mis sisaldavad varutoitainetena rasvu või valke. Sellisel juhul muutub hingamistegur alla ühe. Hingamisteede materjalina kasutamisel lagunevad rasvad glütserooliks ja rasvhapeteks. Rasvhappeid saab glüoksülaadi tsükli kaudu muuta süsivesikuteks. Valkude kasutamisele hingamise substraadina eelneb nende lagunemine aminohapeteks.
Olemas kaks peamist süsteemi ja kaks peamised viisid hingamissubstraadi transformatsioon ehk süsivesikute oksüdatsioon: 1) glükolüüs + Krebsi tsükkel (glükolüütiline); 2) pentoosfosfaat (apotomtesky). Nende hingamisteede suhteline roll võib varieeruda sõltuvalt taime tüübist, vanusest, arengufaasist ja ka keskkonnateguritest. Taimede hingamisprotsess viiakse läbi kõigis välistingimustes, milles elu on võimalik. Seetõttu ei ole taimeorganism temperatuuri reguleerimisega kohanenud
Hingamisprotsess viiakse läbi temperatuuril -50 kuni + 50 ° C. Taimedel puuduvad ka kohandused, et säilitada ühtlane hapnikujaotus kõigis kudedes. Just vajadus teostada hingamisprotsessi erinevates tingimustes on põhjustanud hingamisteede ainevahetuse erinevate radade arengu protsessis ja veelgi suurema mitmekesisuse ensüümsüsteemide tekkeni, mis teostavad hingamise üksikuid etappe. Oluline on märkida kõigi kehas toimuvate ainevahetusprotsesside omavahelist seost. Hingamisteede ainevahetuse raja muutus toob kaasa põhjalikud muutused kogu taimede ainevahetuses.
Hingamistegur on hingamise käigus eralduva süsihappegaasi ja neeldunud hapniku koguse (CO2 / O2) suhe. Klassikalise hingamise korral, kui süsivesikud SbH ^ O ^ on oksüdeerunud ja lõppproduktina moodustuvad ainult CO2 ja H2O, on hingamistegur võrdne ühega. Kuid see pole kaugeltki alati nii, mõnel juhul muutub see tõusu või languse suunas, mistõttu arvatakse, et see on hingamise produktiivsuse näitaja. Hingamiskoefitsiendi väärtuse varieeruvus sõltub hingamise substraadist (oksüdeeriv aine) ja hingamisproduktidest (täielik või mittetäielik oksüdatsioon).
Kui kasutate hingamisprotsessis süsivesikute asemel rasvu, mis on vähem oksüdeerunud kui süsivesikud, kulub nende oksüdeerimiseks rohkem hapnikku - sel juhul väheneb hingamistegur (väärtuseni 0,6–0,7). See seletab rasvade kõrget kalorisisaldust võrreldes süsivesikutega.
Kui hingamise ajal oksüdeeritakse orgaanilised happed (ained on süsivesikutega võrreldes rohkem oksüdeerunud), siis kasutatakse vähem hapnikku kui vabaneb süsinikdioksiid ja hingamistegur tõuseb väärtuseni, mis on suurem kui üks. Suurim (võrdne 4-ga) on see hingamise ajal tänu võrrandile oksüdeerunud oksaalhappele
2 C2H2O4 + 02 4C02 + 2H20.
Eespool mainiti, et substraadi (süsivesikute) täielikul oksüdeerumisel süsinikdioksiidiks ja veeks on hingamistegur võrdne ühtsusega. Kuid mittetäieliku oksüdatsiooni ja poolväärtusaega toodete osalise moodustumise korral jääb osa süsinikust taime ilma süsinikdioksiidi moodustamata; neeldub rohkem hapnikku ja hingamistegur langeb alla ühe.
Seega saab hingamiskoefitsienti määrates aimu hingamise kvalitatiivsest orientatsioonist, selle protsessi substraatidest ja saadustest.
55 Hingamise sõltuvus keskkonnateguritest.
Hingamine ja temperatuur
Nagu teisedki füsioloogilised protsessid, sõltub ka hingamise intensiivsus mitmetest keskkonnateguritest, pealegi tugevam ja
temperatuurisõltuvus väljendub kõige kindlamalt. See on tingitud asjaolust, et kõigist füsioloogilistest protsessidest on hingamine kõige "keemilisem", ensümaatilisem. Seos ensüümide aktiivsuse ja temperatuuri taseme vahel on vaieldamatu. Hingamine järgib Van't Hoffi reeglit ja sellel on temperatuurikoefitsient (2u 1,9–2,5.
Hingamise temperatuurisõltuvust väljendatakse unimodaalse (bioloogilise) kõveraga, millel on kolm põhipunkti. Miinimumpunkt (tsoon) on erinevate taimede puhul erinev. Külmakindlates määrab selle taimekoe külmumistemperatuur, nii et okaspuude mittekülmuvates osades toimub hingamine temperatuuril kuni -25 ° C. Termofiilsetes taimedes on miinimumpunkt üle nulli ja selle määrab temperatuur, mille juures taimed surevad. Optimaalse hingamise punkt (tsoon) on vahemikus 25–35 ° C, st veidi kõrgem kui fotosünteesi optimaalne temperatuur. Erineva termofiilsusastmega taimedes muutub ka selle asend mõnevõrra: termofiilsetel taimedel on see kõrgem ja külmakindlatel madalam. Maksimaalne hingamistemperatuur on vahemikus 45–53 °C. Selle punkti määrab rakkude surm ja tsütoplasma hävimine, kuna rakk hingab elus olles. Seega on hingamise temperatuurikõver sarnane fotosünteesi kõveraga, kuid ei korda seda. Erinevus nende vahel seisneb selles, et hingamiskõver katab laiemat temperatuurivahemikku kui fotosünteesi kõver ja selle optimum on veidi nihkunud kõrgemate temperatuuride poole.
Temperatuurikõikumised avaldavad tugevat mõju hingamise intensiivsusele. Selle järsud üleminekud kõrgelt madalale ja tagasi suurendavad oluliselt hingamist, mille kehtestas * V.I.Palladin 1899. aastal.
Temperatuurikõikumiste korral ei teki hingamises mitte ainult kvantitatiivseid, vaid ka kvalitatiivseid muutusi ehk muutusi orgaanilise aine oksüdatsiooniteedes, kuid praegu on neid vähe uuritud, mistõttu neid siin ei esitata.
Hingamine ja atmosfääri koostis
Hingamise intensiivsust mõjutab atmosfääri koostis, eriti hapniku ja süsihappegaasi hulk selles. Taimede tavalist hapnikusisaldust atmosfääris (21%) võib pidada ülemääraseks, kuna paljudel neist hapniku oluline vähenemine hingamist ei mõjuta. Alles kell 4 - 5 % hapnik hakkab muutma hingamise intensiivsust selle vähenemise suunas. Tõsi, mitte kõik taimed nii ei käitu, mõnel (näiteks salatil) väheneb hingamine juba 16% hapniku juures. Seoses taimeosade eraldi hingamisega on oluline elundite ja kudede suhe hapnikusse. See pole sama: taime sisekuded ja massiivsed tihedate sisekudedega elundid on hapnikupuuduse suhtes vastupidavamad. Lahtiste kudedega elundite ja pindmiste kudede puhul on vajalik kõrge hapnikusisaldus. Tuleb märkida, et vastavalt rakkudevaheliste ruumide ja õhuõõnsuste süsteemile on mõned taimeorganid, näiteks juure all olevad juured, võimelised omastama õhuhapnikku. Seda võib täheldada soo- ja pooluputatud taimede puhul.
Hapniku puudumine ja isegi täielik puudumine keskkonnas ei põhjusta taime kiiret surma, nagu on täheldatud loomorganismide puhul. Nendes ebasoodsates tingimustes toimuvad hingamises kvalitatiivsed muutused – üleminek anaeroobsele hingamisele – glükolüüs ja edasine kääritamine. Kuid sellistes tingimustes ei saa kõrgemad taimed, mis on aeroobsed organismid, pikka aega eksisteerida. Anaeroobse hingamise ja kääritamise korral toimub taime kiire ammendumine, kuna suure koguse süsivesikute tarbimisel on energiatoodang väga väike. Käärimise käigus orgaanilise aine oksüdeerumine lõpuni ei lähe. Koos väikese koguse süsihappegaasi moodustumisega tekivad poolväärtusaja produktid - alkoholid, happed, aldehüüdid, millel on taimedele toksiline toime.
Süsinikdioksiid, mida leidub atmosfääris väikestes kogustes, ei mõjuta hingamist, kuid kui see koguneb suure kontsentratsioonini (kinnise ruumi korral), võib see hingamist pärssida. Praktiliselt ei tuvastata selle liigsuse kahjulikku mõju hingamisele, mis annab põhjust kasutada seda mustrit eriti väärtuslike puuviljade säilitamiseks. Selle ladustamismeetodiga asetatakse puuviljad suletud kambritesse, kuhu pumbatakse süsinikdioksiidi. Selle liigne sisaldus atmosfääris vähendab puuviljade hingamist, säilitades seeläbi neis toitaineid. Lisaks pärsitakse süsinikdioksiidi atmosfääris mikroorganismide elutähtsat aktiivsust, mis pinnale settides põhjustavad puuviljade mädanemist. Hingamine ja valgus Valguse mõju roheliste taimeorganite – lehtede ja varte – hingamisele on korduvalt uuritud, kuid siiani pole üheselt mõistetavaid tulemusi saadud. Raskus seisneb selles, et taime rohelise osa valgustamisel võivad samaaegselt toimuda vastupidised protsessid – hingamine ja fotosüntees; nende tükeldamine on väga raske ja vaevalt täiesti võimalik. Sellega seoses tugevnes arvamus, et valgus võib erinevate taimsete objektide hingamisele avaldada ebavõrdset mõju, st hingamist alla suruda, stimuleerida või üldse mitte muuta. Kindlasti on aga kindlaks tehtud, et valgustuse kõikumine (valgus – pimedus) toimib ärritava, stimuleeriva hingamise rollis. Sel juhul avaldab olulisemat mõju spektri lühilaineosa - violetsed ja ultraviolettkiired. See võimaldab arvata, et valguse mõju hingamisele ei ole termiline, vaid pigem keemiline. Selle tegevuse olemust ei mõisteta aga täielikult.
Hingamine ja veesisaldus kudedes
Vesi osaleb hingamisprotsessis, mistõttu on täiesti arusaadav, et selle sisaldus hingamisorganis (s.o. koes) mõjutab ka hingamise intensiivsust. Selle mõju taimeorganite hingamisele erinevates olekutes ei ole ühesugune. Seega suurendavad puhkavad taimeosad (seemned) nende veesisalduse tõustes hingamist. Samal ajal muudavad nad oma reaktsiooni temperatuurile, mis veelgi stimuleerib hingamist, põhjustades vettinud seemnete ülekuumenemist. See selgitab, miks märjad seemned ei saa mitte ainult üle kuumeneda, vaid ka iseeneslikult süttida, ning määrab teatud nõuded seemnete säilitamiseks. Aktiivses eluviisis olevad vegetatiivsed organid reageerivad veesisalduse muutustele erinevalt. Nendes tekib kudede dehüdratsioonil suurenenud hingamine, mis toob kaasa olulise ja kasutu toitainete tarbimise ning taime kiire ammendumise. Märkimisväärse dehüdratsiooni ja toitainete vähenemise korral võib hingamine taas väheneda. Ärritajate mõju hingamisele Nagu märgitud, stimuleerivad temperatuuri ja valguse kõikumised hingamist, toimides stiimulitena. Sel viisil mõjutavate ainete hulk on suur. Need võib jagada füüsikalisteks ja keemilisteks ärritajateks. Esimesse rühma kuuluvad lisaks temperatuurile ja valgusele mehaanilised mõjud (elundite lõikamine, kudede rebimine) ja mitmesugused kiirgusliigid. Keemiliste ärritajate hulka kuuluvad erinevad kemikaalid, ained – rakumürgid, alkoholid, ravimid.
Kõigi stiimulite toimet iseloomustab asjaolu, et need põhjustavad kahefaasilist reaktsiooni. Väikestes annustes stimuleerivad need tavaliselt hingamist ja efekt saavutab maksimumi iga objekti jaoks määratud stiimuli annuse juures. Kui annus ületab optimaalset, muutub stimulatsioon allasurumiseks, mis on seda tugevam, mida suurem on stiimuli annus.
