Kus toimub aeroobne hingamine? Anaeroobne hingamine

1. "Aeroobse hingamise" mõiste, Krebsi tsükkel.

2. Oksüdatiivse fosforüülimise mehhanismi mõiste

3. Hingamisahela komponendid

4. ATP molekulide süntees bakterite ja pärmseente hingamisahelas.

1. Aeroobne hingamine, Krebsi tsükkel.

Aeroobne hingamine- see on paljude prokarüootide energia metabolismi peamine protsess, milles orgaanilised (harvemini anorgaanilised) ained on vesiniku või elektronide doonoriks ja molekulaarne hapnik on lõplik aktseptor. Põhiline energiahulk aeroobsel hingamisel tekib elektronide transpordiahelas, s.o selle tulemusena. membraani fosforüülimine.

Kaaluge skeemi aeroobne hingamine (joonis 1).

Riis. 1. Aeroobse hingamise skeem

Püruviinhape, mis moodustub ühes kolmest glükoosi katabolismi rajast, oksüdeeritakse koensüüm A osalusel atsetüül-CoA-ks. Püruvaatdehüdrogenaasi ensüümid töötavad selles protsessis:

CH 3 -CO-COOH + CoA-SH + ÜLE + → CH 3 -CO ~ CoA + ÜLE H 2 + CO 2

Atsetüül-CoA on Krebsi tsükli (CTC) esialgne substraat .

Krebsi tsükkel sisaldab ühte atsetüül-CoA molekuli, mis tsitraadi süntetaasi poolt katalüüsitud oksaloatsetaadiga reageerides põhjustab sidrunhappe ja vaba koensüüm A moodustumist. Sidrunhape muundatakse cis-akotiin- ja isotsitrhapped. Isotsiinhape muundatakse oksalosuviinhappe kaudu α-ketoglutaarhappeks, mis läbib täiendava dekarboksüülimise.

Lõppkokkuvõttes põhjustab atsetüül-CoA oksüdatsioon TCA-s moodustumist (joonis 2):

- kaks CO2 molekuli;

Üks ATP molekul;

Kaheksa vesinikuaatomit, millest kuus aatomit on seotud püridiini nukleotiidi molekulides ja kaks aatomit flavoproteiini molekulides.

Sellel viisil, TsTK võib pidada raku poolt välja töötatud mehhanismiks, millel on kaks eesmärki:

1) Selle põhifunktsioon on see, et see on täiuslik raku "boiler", milles toimub selles osaleva orgaanilise substraadi täielik oksüdeerumine ja vesiniku elimineerimine.

2) Tsükli teine funktsioon – varustab raku biosünteetilisi protsesse erinevate lähteainetega, nagu oksaloatsetaat, suktsinaat, α-ketoglutaraat jne. Nende hapete puudumine tooks kaasa oksaloatsetaadi puuduse, mis toimib atsetüüli aktseptorina. -CoA ja seega ka

Riis. 2 Krebsi tsükkel

tsükli rikkumine. Tavaliselt on TCA täiendav "pealisehitus" raku anaeroobsete energiamehhanismide kohal.

Mõne bakteri puhul on CTC "katki". Kõige sagedamini puudub α-ketoglutaarhappe merevaikhappeks muutmise etapp. Sellisel kujul ei saa TCA raku energiat andvate reaktsioonide süsteemis toimida. "Katkise" TCA põhifunktsioon on biosünteetiline.

Orgaaniliste ainete oksüdatsiooni erinevatel etappidel moodustunud NAD · H2 ja FAD · H2 redutseerivad ekvivalendid sisenevad hingamisahelasse, mis bakteritel paikneb tsütoplasmaatilises membraanis ja eukarüootides mitokondriaalses membraanis. Hingamisahelas oksüdeeritakse NAD H2 ja FAD H2 uuesti NAD-ks ja FAD-iks ning nendest eraldatud vesinik kantakse vähemalt viie kandja kaudu ahela lõppossa, kus see ühineb molekulaarse hapnikuga, moodustades vee ( joonis 1).

Aeroobne hingamine (terminaalne oksüdatsioon või oksüdatiivne fosforüülimine) on mitokondriaalsete membraanide kataboolsete protsesside kogum, mis kulmineerub orgaaniliste ainete täieliku oksüdeerumisega molekulaarse hapniku osalusel. Sel juhul mängib prootoni reservuaari rolli membraanidevaheline maatriks - välimise ja sisemise membraani vaheline ruum.

Energia kaotanud elektronid suunatakse ensüümide kompleksi, mida nimetatakse tsütokroomoksüdaasiks. Tsütokroomoksüdaas kasutab elektrone, et aktiveerida (taastada) molekulaarne hapnik O 2 kuni O 2 2–. O 2 2 – ioonid seovad prootoneid, moodustades vesinikperoksiidi, mis katalaasi toimel laguneb H 2 O ja O 2 -ks. Kirjeldatud reaktsioonide jada saab esitada diagrammina:

2О 2 + 2ē → 2О 2 2–; 2О 2 2– + 4Н + → 2Н 2 О 2; 2H 2O 2 → 2H 2O + O 2

Aeroobse hingamise koguvõrrand:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 38 ADP + 38 F → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP + Q

Küsimused enesekontrolliks

1. Mis on hingamisprotsessi olemus?

2. Mis on hingamisprotsessi koguvõrrand?

3. Mis on oksüdatiivne fosforüülimine?

4. Mis on glükolüüs?

5. Mida Krebsi tsükkel hõlmab?

6. Millised on anaeroobse hingamise ja alkohoolse kääritamise tunnused?

7. Kuidas toimub või- ja piimhappekäärimine? Kus nad kohtuvad?

8. Mis on hingamisprotsessi ja käärimisprotsessi energeetiline pool?

9. Millised katsed tõestavad hingamisprotsessi olemasolu taimedes?

10. Mida nimetatakse hingamiskoefitsiendiks?

LOENG 6

Teema: Taimede vajadus mineraalse toitumise elementides. makrotoitained, mikroelemendid. Toitesegud taimede ja isoleeritud rakkude kasvatamiseks. Ioonide koostoime. Mulla kui taimede toitumissubstraadi omadused. Ioonide tungimine taimerakku. Ioonide aktiivne ja passiivne transport läbi membraani.

Loengu eesmärk: Näidake taimede vajadust mineraaltoitainete järele. Toitesegud taimede ja isoleeritud rakkude kasvatamiseks, makroelemendid, mikroelemendid. Ioonide aktiivne ja passiivne transport läbi membraani.

Mineraalne toitumine on imendumine mineraalid ioonide kujul, nende liikumine läbi taime ja kaasamine sisse ainevahetus. Peaaegu kõik Maal eksisteerivad keemilised elemendid sisalduvad taimede koostises. Toitained imenduvad õhust - süsihappegaasina (CO 2) ja pinnasest - vee (H 2 O) ja mineraalsoolade ioonidena. Kõrgemates maismaataimedes, õhus või lehtedes, eristatakse toitumist ( Fotosüntees ) ja muld ehk juur, toitumine ( Mineraaltaimede toitumine ). Madalamad taimed (bakterid, seened, vetikad) neelavad CO 2, H 2 O ja soolad kogu kehapinnalt.

Muld on vajalik ja asendamatu substraat, milles taimed tugevdavad oma juuri ning millest ammutavad niiskust ja mineraaltoitaineid. Mulla roll bioloogilise mitmekesisuse kujunemisel ja säilimisel on suur.
Teisalt läbivad pinnast kõigi biosfääri elementide voolud, mis läbi spetsiifiliste mehhanismide reguleerivad nende suunda ja intensiivsust.

Üherakulised organismid ja veetaimed neelavad ioone kogu pinnaga, kõrgemad maismaataimed - pinnarakkudega juur, enamasti juurekarvad.

Läbi juur Taimed imavad mullast peamiselt mineraalsoolade ioone, aga ka teatud mulla mikroorganismide elutegevuse saadusi ja teiste taimede juurerekreeti. Ioonid adsorbeeritakse esmalt rakumembraanidel, seejärel tungivad plasmalemma kaudu tsütoplasmasse. Katioonid (välja arvatud K +) tungivad läbi membraani passiivselt, difusiooni, anioonide, aga ka K + (madalatel kontsentratsioonidel) - aktiivselt, molekulaarsete "ioonpumpade" abil, mis transpordivad ioone energiakuluga. Iga element mineraalne toitumine mängib ainevahetuses teatud rolli ja seda ei saa täielikult asendada mõne muu elemendiga. Taimede kuivaine analüüs näitab, et see sisaldab süsinikku (45%), hapnikku (42%), vesinikku (6,5%), lämmastikku (1,5%), tuhaelemente (5%).

Kõik taimedes leiduvad elemendid jagunevad tavaliselt kolme rühma:

Makrotoitained. 2. Mikroelemendid. 3. Ultramikroelemendid.

Ioonid sisenevad rasti. rakud astuvad teatud interaktsioonidesse ja nende interaktsioonide tüübid on erinevad.

On olemas selliseid interaktsiooni liike nagu antagonism, sünergia, aditiivsus.

Ioonide antagonism on mõnede katioonide mürgise toime vähenemine teiste katioonide poolt nende interaktsiooni tõttu protoplasma kolloididega. Sünergism on kahe või enama iooni koosmõju, mida iseloomustab asjaolu, et nende kombineeritud bioloogiline toime ületab oluliselt iga üksiku komponendi mõju. Aditiivsus – ioonide ühistegevuse mõju võrdub iga aine toime mõjude summaga eraldi.

Looduslikes tingimustes saavad taimed vajalikud ained otse mullast, juurestiku kaudu. Kunstlikes tingimustes kasutatakse taimede kasvatamiseks kõige sagedamini hüdropoonikat. Hüdropoonika (hüdro ... ja kreeka pónos - töö) - taimede kasvatamine mitte mullas, vaid spetsiaalses toitelahuses. toitainelahus on taime eluks ja kasvamiseks vajalike ainete vesilahus. Kell hüdropooniline kasvatamise meetod kõik elemendid peavad sisalduma toitainelahus optimaalses koguses.

Küsimused enesekontrolliks

1. Millised elemendid on organogeenid, nende protsentides taime kuivaines?

2. Milliseid tuha mikroelemente teate? Milline on nende roll taimes?

3. Milliseid mikroelemente sa tead? Millist rolli nad taimede elus mängivad?

4. Mis on nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni olemus?

5. Anna üldised omadused makro- ja mikroelemendid.

6. Ioonide interaktsiooni tüübid taimerakkudes: sünergism, aditiivsus, antogism.

Sissejuhatus

1. Aeroobne hingamine

1.1 Oksüdatiivne fosforüülimine

2. Anaeroobne hingamine

2.1 Anaeroobse hingamise tüübid

4. Kasutatud kirjanduse loetelu

Sissejuhatus

Hingamine on omane kõigile elusorganismidele. See on fotosünteesi käigus sünteesitud orgaaniliste ainete oksüdatiivne lagunemine, mis toimub hapniku tarbimise ja süsinikdioksiidi vabanemisega. A.S. Famintsyn pidas fotosünteesi ja hingamist taimede toitumise kaheks järjestikuseks faasiks: fotosüntees valmistab ette süsivesikud, hingamine töötleb need taime struktuurseks biomassiks, moodustades järkjärgulise oksüdatsiooni käigus reaktiivseid aineid ning vabastades nende muundumiseks ja elutähtsateks protsessideks üldiselt vajalikku energiat. . Hingamise koguvõrrand on järgmine:

CHO + 6O → 6CO + 6HO + 2875 kJ.

Sellest võrrandist saab selgeks, miks kasutatakse hingamise intensiivsuse hindamiseks gaasivahetuse kiirust. Selle pakkus välja 1912. aastal V. I. Palladin, kes uskus, et hingamine koosneb kahest faasist – anaeroobsest ja aeroobsest. Hingamise anaeroobses staadiumis, hapniku puudumisel, oksüdeerub glükoos vesiniku eemaldamise (dehüdrogeenimise) tõttu, mis teadlase sõnul kantakse üle hingamisensüümi. Viimane taastatakse. Aeroobses etapis regenereeritakse hingamisensüüm oksüdatiivseks vormiks. V. I. Palladin näitas esimesena, et suhkru oksüdatsioon toimub selle otsese oksüdeerumise tõttu atmosfäärihapnikuga, kuna hapnik ei kohtu hingamisteede substraadi süsinikuga, vaid on seotud selle dehüdrogeenimisega.

Olulise panuse oksüdatiivsete protsesside olemuse ja hingamisprotsessi keemia uurimisse andsid nii kodumaised (I.P. Borodin, A.N. Bakh, S.P. Kostšev, V.I. Palladin) kui ka välismaised (A.L. Lavoisier, G. Wieland, G. Krebs). ) teadlased.

Iga organismi elu on lahutamatult seotud hingamisel tekkiva vaba energia pideva kasutamisega. Pole üllatav, et hingamise rolli uurimine taimede elus on hiljuti omistatud taimefüsioloogias kesksele kohale.

1. Aeroobne hingamine

Aeroobne hingamine – See on oksüdatiivne protsess, mis kulutab hapnikku. Hingamisel laguneb substraat jäägitult kõrge energiasaagiga energiavaesteks anorgaanilisteks aineteks. Süsivesikud on hingamise kõige olulisemad substraadid. Lisaks võib hingamise ajal tarbida rasvu ja valke.

Aeroobne hingamine hõlmab kahte peamist etappi:

- hapnikuvaba, protsessis, milleks on substraadi järkjärguline lõhenemine koos vesinikuaatomite vabanemisega ja seondumisega koensüümidega (kandjad nagu NAD ja FAD);

- hapnik, mille käigus toimub vesinikuaatomite edasine lõhenemine respiratoorse substraadi derivaatidest ja vesinikuaatomite järkjärguline oksüdeerumine nende elektronide hapnikuks ülemineku tulemusena.

Esimeses etapis lagundatakse suure molekulmassiga orgaanilised ained (polüsahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped jne) toimel esmalt lihtsamateks ühenditeks (glükoos, kõrgemad karboksüülhapped, glütserool, aminohapped, nukleotiidid jne). See protsess toimub rakkude tsütoplasmas ja sellega kaasneb ensüümide vabanemine suur hulk energia, mis hajub soojusena. Lisaks toimub lihtsate orgaaniliste ühendite ensümaatiline lõhustamine.

Sellise protsessi näiteks on glükolüüs – glükoosi mitmeastmeline hapnikuvaba lagundamine. Glükolüüsi reaktsioonides jagatakse kuuest süsinikust koosnev glükoosimolekul (C) kaheks kolmesüsinikuga püroviinamarihappe (C) molekuliks. Sel juhul moodustub kaks ATP molekuli ja vabanevad vesinikuaatomid. Viimased kinnituvad NAD transporteriga (nikotiinamiidadeniini kleotiid), mis muundub redutseerivaks vormiks NAD ∙ H + H. NAD on koensüüm, mis on struktuurilt sarnane NADP-ga. Mõlemad on ühe B-vitamiini nikotiinhappe derivaadid.Mõlema koensüümi molekulid on elektropositiivsed (neil puudub üks elektron) ja võivad täita nii elektronide kui ka vesinikuaatomite kandja rolli. Kui vesinikuaatomite paar aktsepteeritakse, dissotsieerub üks aatomitest prootoniks ja elektroniks:

H → H + e,

ja teine liitub NAD-i või NADP-ga tervikuna:

ÜLE + H + [H + e] → ÜLE ∙ H + H.

Vaba prootonit kasutatakse hiljem koensüümi pöördoksüdatsiooniks. Kokku on glükolüüsireaktsioonil vorm

C H O + 2ADP + 2H RO + 2 NAD →

2C H O + 2ATP + 2 ÜLE ∙ H + H + 2 HO

Glükolüüsi produkt - püroviinamarihape (CHO) - sisaldab märkimisväärset osa energiast ja selle edasine vabanemine toimub mitokondrites. Siin oksüdeeritakse püroviinamarihape täielikult CO-ks ja HO-ks. Selle protsessi võib jagada kolmeks põhietapiks:

1) püroviinamarihappe oksüdatiivne dekarboksüülimine;

2) trikarboksüülhappe tsükkel (Krebsi tsükkel);

3) oksüdatsiooni viimane etapp on elektronide transpordiahel.

Esimeses etapis reageerib püroviinamarihape ainega, mida nimetatakse koensüümiks A, mille tulemusena moodustub kõrge energiaga sidemega atsetüülkoensüüm a. Samal ajal eraldatakse püroviinamarihappe molekulist CO molekul (esimene) ja vesinikuaatomid, mida hoitakse NAD ∙ H + H kujul.

Teine etapp on Krebsi tsükkel (joonis 1)

Eelmises etapis moodustunud atsetüül-CoA siseneb Krebsi tsüklisse. Atsetüül-CoA reageerib oksaloäädikhappega, moodustades kuue süsinikuga sidrunhappe. See reaktsioon nõuab energiat; seda varustatakse suure energiaga atsetüül-CoA sidemega. Tsükli lõpus taastatakse oksalo-sidrunhape algsel kujul. Nüüd on see võimeline reageerima uue atsetüül-CoA molekuliga ja tsükkel kordub. Tsükli kogureaktsiooni saab väljendada järgmise võrrandiga:

atsetüül-CoA + 3HO + 3NAD + FAD + ADP + HRO →

CoA + 2CO + 3NAD ∙ H + H + FAD ∙ H + ATP.

Seega eraldub ühe püroviinamarihappe molekuli lagunemise tulemusena aeroobses faasis (PVC dekarboksüülimine ja Krebsi tsükkel) 3CO, 4 NAD ∙ H + H, FAD ∙ H. Kokku võib glükolüüsi, oksüdatiivse dekarboksüülimise ja Krebsi tsükli reaktsiooni kirjutada järgmiselt:

C H O + 6 H O + 10 NAD + 2FAD →

6CO + 4ATP + 10 NAD ∙ H + H + 2FAD ∙ H.

Kolmas etapp on elektritranspordi ahel.

Glükolüüsi ajal dehüdrogeenimisreaktsioonides ja Krebsi tsüklis vaheproduktidest eraldatud vesinikuaatomite paarid oksüdeeritakse lõpuks molekulaarse hapniku toimel H202-ks koos ADP samaaegse fosforüülimisega ATP-ks. See juhtub siis, kui NAD ∙ H ja FAD ∙ H eraldatud vesinik kandub mööda mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud kandjate ahelat. Vesinikuaatomite paare 2H võib pidada 2H + 2e. Vesinikuaatomite transpordi liikumapanev jõud hingamisahelas on potentsiaalide erinevus.

Kandjate abil viiakse vesinikioonid H membraani sisemusest sellesse väljaspool, teisisõnu mitokondriaalsest maatriksist membraanidevahelisesse ruumi (joonis 2).

Kui elektronpaar liigub ülevalt hapnikku, läbivad need kolm korda membraani ja selle protsessiga kaasneb kuue prootoni vabanemine membraani välisküljele. peal viimane etapp prootonid kantakse üle membraani siseküljele ja võetakse hapnikuga vastu:

½O + 2e → O.

Selle H-ioonide ülekande tulemusena mitokondriaalse membraani välisküljele tekib nende kontsentratsioon perimitokondrite ruumis, s.o. tekib prootonite elektrokeemiline gradient.

Kui prootonite gradient saavutab teatud väärtuse, liiguvad H-reservuaarist pärinevad vesinikioonid membraanis spetsiaalsete kanalite kaudu ning nende energiavaru kasutatakse ATP sünteesiks. Maatriksis ühinevad nad laetud osakestega O ja tekib vesi: 2H + O²ˉ → HO.

1.1 Oksüdatiivne fosforüülimine

ATP moodustumise protsessi H-ioonide ülekande tulemusena läbi mitokondriaalse membraani nimetatakse oksüdatiivne fosforüülimine. See viiakse läbi ensüümi ATP süntetaasi osalusel. ATP süntetaasi molekulid paiknevad sfääriliste graanulite kujul mitokondrite sisemembraani siseküljel.

Kahe püroviinamarihappe molekuli lõhenemise ja spetsiaalsete kanalite kaudu membraani kaudu vesinikioonide ülekande tulemusena sünteesitakse kokku 36 ATP molekuli (2 molekuli Krebsi tsüklis ja 34 molekuli ülekande tulemusena H ioonid läbi membraani).

Aeroobse hingamise üldvõrrandit saab väljendada järgmiselt:

C H O + O + 6HO + 38ADP + 38H PO →

6CO + 12HO + 38ATP

On üsna ilmne, et aeroobne hingamine lakkab hapniku puudumisel, kuna see on hapnik, mis toimib lõpliku vesiniku aktseptorina. Kui rakud ei saa piisavalt hapnikku, on kõik vesinikukandjad peagi täielikult küllastunud ega suuda seda edasi kanda. Selle tulemusena blokeeritakse ATP moodustumise peamine energiaallikas.

aeroobne hingamine oksüdatsioon fotosüntees

2. Anaeroobne hingamine

Anaeroobne hingamine. Mõned mikroorganismid on võimelised orgaaniliste või anorgaaniliste ainete oksüdeerimiseks kasutama mitte molekulaarset hapnikku, vaid muid oksüdeeritud ühendeid, näiteks lämmastik-, väävel- ja süsihappe sooli, mis muundatakse rohkem redutseeritud ühenditeks. Protsessid toimuvad anaeroobsetes tingimustes ja neid nimetatakse anaeroobne hingamine:

2HNO + 12H → N + 6HO + 2H

HSO + 8H → H S + 4HO

Sellist hingamist teostavates mikroorganismides ei ole lõplik elektroniaktseptor hapnik, vaid anorgaanilised ühendid - nitritid, sulfaadid ja karbonaadid. Seega seisneb aeroobse ja anaeroobse hingamise erinevus lõpliku elektroni aktseptori olemuses.

2.1 Anaeroobse hingamise tüübid

Anaeroobse hingamise peamised tüübid on toodud tabelis 1. Samuti on andmeid bakterite kasutamise kohta elektronide aktseptorina Mn, kromaadid, kinoonid jne.

Tabel 1 Anaeroobse hingamise tüübid prokarüootidel (vastavalt: M.V. Gusev, L.A. Mineeva 1992, muudatustega)

energiaprotsess	Terminal elektroni aktseptor	Taastamistooted
Nitraatide hingamine ja nitrifikatsioon
Sulfaadi ja väävli hingeõhk
"Raudne" hingeõhk
Karbonaatne hingamine		CH, atsetaat
fumaraadi hingeõhk		Suktsinaat

Organismide võime viia elektrone üle nitraatideks, sulfaatideks ja karbonaatideks tagab orgaanilise või anorgaanilise aine piisavalt täieliku oksüdeerumise ilma molekulaarset hapnikku kasutamata ja võimaldab saada suuremas koguses energiat kui käärimise ajal. Anaeroobse hingamise korral on energia väljund vaid 10% väiksem. Kui aeroobikaga. Organismidel, mida iseloomustab anaeroobne hingamine, on elektronide transpordiahela ensüümide komplekt. Kuid tsütokromoksülaas neis asendatakse nitraatreduktaasiga (nitraati kasutamisel elektroni aktseptorina) või adenüülsulfaatreduktaasiga (sulfaadi kasutamisel) või muude ensüümidega.

Organismid, mis on võimelised nitraatide tõttu anaeroobseks hingamiseks, on fakultatiivsed anaeroobid. Organismid, mis kasutavad anaeroobses hingamises sulfaate, on anaeroobid.

Järeldus

Orgaaniline aine mitteorgaanilisest rohelisest taimest moodustub ainult valguse käes. Neid aineid kasutab taim ainult toitumiseks. Kuid taimed teevad enamat kui lihtsalt toituvad. Nad hingavad nagu kõik elusolendid. Hingamine toimub pidevalt päeval ja öösel. Kõik taime organid hingavad. Taimed hingavad hapnikku ja eraldavad süsihappegaasi, nagu loomad ja inimesed.

Taimede hingamine võib toimuda nii pimedas kui ka valguses. See tähendab, et valguses toimub taimes kaks vastandlikku protsessi. Üks protsess on fotosüntees, teine on hingamine. Fotosünteesi käigus tekivad anorgaanilistest ainetest orgaanilised ained ja neeldub energia päikesevalgus. Hingamise ajal kulub taimes orgaaniline aine. Ja vabaneb eluks vajalik energia. Taimed võtavad fotosünteesi käigus süsihappegaasi ja eraldavad hapnikku. Koos süsihappegaasiga imavad taimed valguses ümbritsevast õhust hapnikku, mida taimed hingamiseks vajavad, kuid palju väiksemas koguses, kui suhkru moodustumisel eraldub. Taimed võtavad fotosünteesi käigus palju rohkem süsihappegaasi kui välja hingates. Ilutaimed hea valgustusega ruumis eraldavad päeval oluliselt rohkem hapnikku kui imavad seda öösel pimedas.

Hingamine taime kõigis elusorganites toimub pidevalt. Kui hingamine peatub, sureb taim, nagu ka loom.

Bibliograafia

1. Põllumajandustaimede füsioloogia ja biokeemia F50/N.N. Tretjakov, E.I. Koshkin, N.M. Makrushin ja teised; all. toim. N.N. Tretjakov. – M.; Kolos, 2000 - 640 lk.

2. Bioloogia eksamiküsimustes ja vastustes L44 / Lemeza N.A., Kamlyuk L.V.; 7. väljaanne – M.: Iris-press, 2003. – 512 lk.

Sissejuhatus

1. Aeroobne hingamine

1.1 Oksüdatiivne fosforüülimine

2. Anaeroobne hingamine

2.1 Anaeroobse hingamise tüübid

4. Kasutatud kirjanduse loetelu

Sissejuhatus

CHO + 6O → 6CO + 6HO + 2875 kJ.

1. Aeroobne hingamine

Aeroobne hingamine - See on oksüdatiivne protsess, mis kulutab hapnikku. Hingamisel laguneb substraat jäägitult kõrge energiasaagiga energiavaesteks anorgaanilisteks aineteks. Süsivesikud on hingamise kõige olulisemad substraadid. Lisaks võib hingamise ajal tarbida rasvu ja valke.

Aeroobne hingamine hõlmab kahte peamist etappi:

- hapnikuvaba, protsessis, milleks on substraadi järkjärguline lõhenemine koos vesinikuaatomite vabanemisega ja seondumisega koensüümidega (kandjad nagu NAD ja FAD);

- hapnik, mille käigus toimub vesinikuaatomite edasine lõhenemine hingamissubstraadi derivaatidest ja vesinikuaatomite järkjärguline oksüdeerumine nende elektronide hapnikuks ülemineku tulemusena.

Esimeses etapis lagundatakse suure molekulmassiga orgaanilised ained (polüsahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped jne) toimel esmalt lihtsamateks ühenditeks (glükoos, kõrgemad karboksüülhapped, glütserool, aminohapped, nukleotiidid jne). See protsess toimub rakkude tsütoplasmas ja sellega kaasneb väikese koguse energia vabanemine, mis hajub soojuse kujul. Lisaks toimub lihtsate orgaaniliste ühendite ensümaatiline lõhustamine.

Sellise protsessi näiteks on glükolüüs – glükoosi mitmeastmeline hapnikuvaba lagundamine. Glükolüüsi reaktsioonides jagatakse kuuest süsinikust koosnev glükoosimolekul (C) kaheks kolmesüsinikuga püroviinamarihappe (C) molekuliks. Sel juhul moodustub kaks ATP molekuli ja vabanevad vesinikuaatomid. Viimased kinnituvad NAD transporterile (nikotiinamiidadeniini kleotiid), mis läheb redutseerivaks vormiks NAD ∙ H + N. NAD on koensüüm, mis on oma struktuurilt sarnane NADP-ga. Mõlemad on ühe B-vitamiini nikotiinhappe derivaadid.Mõlema koensüümi molekulid on elektropositiivsed (neil puudub üks elektron) ja võivad täita nii elektronide kui ka vesinikuaatomite kandja rolli. Kui vesinikuaatomite paar aktsepteeritakse, dissotsieerub üks aatomitest prootoniks ja elektroniks:

ja teine liitub NAD-i või NADP-ga tervikuna:

ÜLE + H + [H + e] → ÜLE ∙ H + H.

Vaba prootonit kasutatakse hiljem koensüümi pöördoksüdatsiooniks. Kokku on glükolüüsireaktsioonil vorm

CHO + 2ADP + 2HPO + 2 NAD →

2CHO + 2ATP + 2 ÜLE ∙ H + H + 2 HO

Glükolüüsi produkt - püroviinamarihape (CHO) - sisaldab märkimisväärset osa energiast ja selle edasine vabanemine toimub mitokondrites. Siin oksüdeeritakse püroviinamarihape täielikult CO-ks ja H202-ks. Selle protsessi võib jagada kolme põhietappi:

püroviinamarihappe oksüdatiivne dekarboksüülimine;
trikarboksüülhappe tsükkel (Krebsi tsükkel);
oksüdatsiooni viimane etapp on elektronide transpordiahel.

Teine etapp on Krebsi tsükkel (joonis 1)

atsetüül-CoA + 3HO + 3NAD + FAD + ADP + HPO →

CoA + 2CO + 3NAD ∙ H + H + FAD ∙ H + ATP.

Seega eraldub ühe püroviinamarihappe molekuli lagunemise tulemusena aeroobses faasis (PVA dekarboksüülimine ja Krebsi tsükkel) 3CO, 4 NAD ∙ H + H, FAD ∙ H Glükolüüsi kogureaktsioon, oksüdatiivne dekarboksüülimise ja Krebsi tsükli saab kirjutada järgmiselt:

CHO + 6 HO + 10 NAD + 2FAD →

6CO+ 4ATP + 10 NAD ∙ H + H+ 2FAD ∙ H.

Kolmas etapp on elektritranspordi ahel.

Glükolüüsi ajal dehüdrogeenimisreaktsioonides ja Krebsi tsüklis vaheproduktidest eraldatud vesinikuaatomite paarid oksüdeeritakse lõpuks molekulaarse hapnikuga H202-ks koos ADP samaaegse fosforüülimisega ATP-ks. See juhtub siis, kui NAD ∙ H ja FAD ∙ H eraldatud vesinik kandub mööda mitokondrite sisemembraani sisse ehitatud kandjate ahelat. Vesinikuaatomite paare 2H võib pidada 2H + 2e. Vesinikuaatomite transpordi liikumapanev jõud hingamisahelas on potentsiaalide erinevus.

Kandjate abil viiakse vesinikioonid H membraani siseküljelt selle välisküljele ehk teisisõnu mitokondriaalsest maatriksist membraanidevahelisse ruumi (joon. 2).

Kui elektronpaar liigub ülevalt hapnikku, läbivad need kolm korda membraani ja selle protsessiga kaasneb kuue prootoni vabanemine membraani välisküljele. Viimases etapis kantakse prootonid membraani siseküljele ja hapnik võetakse vastu:

½ O + 2e → O.

Selle H-ioonide ülekande tulemusena mitokondriaalse membraani välisküljele tekib nende kontsentratsioon perimitokondrite ruumis, s.o. tekib prootonite elektrokeemiline gradient.

Kui prootonite gradient saavutab teatud väärtuse, liiguvad H-reservuaarist pärinevad vesinikioonid membraanis spetsiaalsete kanalite kaudu ning nende energiavaru kasutatakse ATP sünteesimiseks. Maatriksis ühinevad nad O laetud osakestega ja moodustub vesi: 2H + O²ˉ → HO.

1.1 Oksüdatiivne fosforüülimine

Aeroobse hingamise üldvõrrandit saab väljendada järgmiselt:

CHO + O+ 6HO + 38ADP + 38HPO→

6CO+ 12HO + 38ATP

aeroobne hingamine oksüdatsioon fotosüntees

2. Anaeroobne hingamine

2HNO + 12H → N + 6HO + 2H

HSO + 8H → HS + 4HO

2.1 Anaeroobse hingamise tüübid

Peamised anaeroobse hingamise tüübid on toodud tabelis 1. Samuti on andmeid Mn, kromaatide, kinoonide jne kasutamise kohta bakterite poolt elektroniaktseptoritena.

Tabel 1 Anaeroobse hingamise tüübid prokarüootidel (vastavalt: M.V. Gusev, L.A. Mineeva 1992, muudatustega)

energiaprotsess	Terminal elektroni aktseptor	Taastamistooted
Nitraatide hingamine ja nitrifikatsioon
Sulfaadi ja väävli hingeõhk
"Raudne" hingeõhk
Karbonaatne hingamine		CH, atsetaat
fumaraadi hingeõhk		Suktsinaat

Organismid, mis on võimelised nitraatide tõttu anaeroobseks hingamiseks, on fakultatiivsed anaeroobid. Organismid, mis kasutavad anaeroobses hingamises sulfaate, on anaeroobid.

Järeldus

Taimede hingamine võib toimuda nii pimedas kui ka valguses. See tähendab, et valguses toimub taimes kaks vastandlikku protsessi. Üks protsess on fotosüntees, teine on hingamine. Fotosünteesi käigus tekivad anorgaanilistest ainetest orgaanilised ained ja neeldub päikesevalguse energia. Hingamise ajal kulub taimes orgaaniline aine. Ja vabaneb eluks vajalik energia. Taimed võtavad fotosünteesi käigus süsihappegaasi ja eraldavad hapnikku. Koos süsihappegaasiga imavad taimed valguses ümbritsevast õhust hapnikku, mida taimed hingamiseks vajavad, kuid palju väiksemas koguses, kui suhkru moodustumisel eraldub. Taimed võtavad fotosünteesi käigus palju rohkem süsihappegaasi kui välja hingates. Ilutaimed hea valgustusega ruumis eraldavad päeval oluliselt rohkem hapnikku kui imavad seda öösel pimedas.

Hingamine taime kõigis elusorganites toimub pidevalt. Kui hingamine peatub, sureb taim, nagu ka loom.

Bibliograafia

1. Põllumajandustaimede füsioloogia ja biokeemia F50/N.N. Tretjakov, E.I. Koshkin, N.M. Makrushin ja teised; all. toim. N.N. Tretjakov. - M.; Kolos, 2000 - 640 lk.

2. Bioloogia eksamiküsimustes ja vastustes L44 / Lemeza N.A., Kamlyuk L.V.; 7. väljaanne - M.: Iris-press, 2003. - 512 lk.

3. Botaanika: Proc. 5-6 rakule. keskm. Shk.-19. väljaanne/Muudetud. A.N. Sladkov. - M.: Valgustus, 1987. - 256 lk.

Reeglina on kehalises väljaõppes kasutusel kaks peamist hingamismeetodit. Esimene sort on anaeroobne hingamine, teine on aeroobne hingamine.

peamine eesmärk hingamissüsteem on molekulide tootmine, mida peetakse energiasalvestiteks. Reeglina salvestub kogu energia nende molekulide sees ja selle kulutamisel taastub maht järk-järgult.
Aeroobne treening kodus hõlmab hapniku kasutamist aktseptorina. Selleks kaasatakse protsessi inimese kopsud, mille abil hapnik imendub aktiivsemalt ja suuremal määral. osariik siseorganid sellel on otsene mõju selle kehakaalu langetamise treeningmeetodi tõhususele. Regulaarne treening kopsud võimaldavad tugevdada ja arendada aktiivsust, mis kahtlemata mõjutab üldine tervis inimene.

Anaeroobne hingamine on rohkem kiire protsess, kuna tööga on seotud veel üks molekulide rühm, mille tegevuseks pole hapnikku vaja. Sageli kasutatakse siis, kui jõutreening. Kuid nende harjutustega kaasneb väga sageli piimhappe moodustumine lihaskoes, mis on valu põhjus. Selle vältimiseks on vaja koormust järk-järgult suurendada ja regulaarselt treenida.

Kõigil inimestel pole aega ja võimalust külastada jõusaalid või jõusaalid. Seetõttu on kodune aeroobika parim valik tõhusaks kaalukaotuseks. Klassiruumis on soovitav harjutada aeroobset hingamist, et saada hea tulemus suhteliselt jaoks lühike ulatus aega. Treeningu ajal toimub rasvkoe kiire põletamine.

Tuleb märkida, et aeroobset hingamist tuleb alustada juba soojendusetapis, et valmistada keha ette tulevaseks treeninguks. Reeglina algab rasvapõletusprotsess pärast esimest pool tundi treeningut. Need, kes harjutavad regulaarselt rasvapõhi hakkab "sulama" pärast esimest 10 minutit treeningut.

Alustuseks tehke tunde umbes 2-3 korda nädalas. Sellest piisab keha järkjärguliseks kohanemiseks ja võimaliku ülekoormuse kõrvaldamiseks. Suurendage treeningute arvu järk-järgult kuni 4-5 korda. Loomulikult mõjutab tundide sagedust otseselt elustiil ja töögraafik. Kuid isegi pärast väsitavat tööpäeva võite varuda pool tundi elementaarseteks harjutusteks.

Enne tundide alustamist vali endale mugavad riided, millest sõltub lõpptulemus. Loomulikult ei tohiks olla liikumist piiravaid riideid, suruvaid elemente (rihmad, tihedad kummipaelad, õmblused) ja rippuvaid servi. Riietus peaks kaasa aitama inimkeha tegevusele. Soovitav on valida energiline muusika, mille all esineda erinevaid harjutusi saab olema rõõmsam ja rõõmsam. Aeroobika ja tantsuliigutuste elementide kombinatsioon muudab tunnid elavamaks ja meeldejäävamaks.

Esimesed sammud võitluses ülekaaluline ja rasva ladestumist on märgata juba pärast esimesi tunde. Samuti suurendab efekti kehaline aktiivsus massaaži lisakuur, tasakaalustatud toitumine, veeprotseduurid, naha siledaks ja elastseks muutmiseks spetsiaalsete toodete pealekandmine jne.