Légzőszervi szubsztrátok és légzési hányados
A kérdés a felhasznált anyagok a folyamat a légzés, már régóta lakott fiziológus. Még a munkálatok az IP Borodin (1876) kimutatták, hogy az intenzitás a légzés egyenesen arányos a tartalmát a szénhidrátok a növényi szövetekbe. Ez adta ok azt feltételezni, hogy ez egy bázikus anyagot szénhidrátok fogyasztása légzés során (szubsztrát).
Tisztázása a kérdés nagyon fontos a meghatározása a légzésszámot. Légzésszám (DC) - térfogat vagy mólaránya C02 megjelent a folyamat a légzés, hogy során elnyelt ugyanazon időintervallumban 02. A normál hozzáférést az oxigén függ a nagysága a DC légzőszervi szubsztrát. Ha a folyamat a légzési használt szénhidrátok, a folyamat a következő egyenlet szerint S6N1206 602 -> 6S02 + 6N20. Ebben az esetben a DC az egység: 6S02 / 602 = 1 Azonban, ha a lebomlást a folyamat a légzés vannak kitéve több oxigéntartalmú vegyületeket, mint például a szerves savak, az oxigén fogyasztás csökken, DK nagyobb lesz, mint egységet. Így, ha a szubsztrát a légzés almasavat használunk, akkor a DC = 1,33. Az oxidációs folyamat lélegezni redukált vegyületek, például zsírok vagy fehérjék igényel több oxigén- és DC-nél kisebb lesz egységét. Így, ha a zsír DK = 0,7. Meghatározása a légzési tényezők különböző növényi szövetek mutatja, hogy rendes körülmények között közel van az egység. Ez arra utal, hogy elsősorban Felhasználása növényi anyag légzési szénhidrátok. A hiány a szénhidrát lehet használni, és egyéb szubsztrátok. Ez különösen nyilvánvaló a palánták fejlesztése, a magokat, ahol a tartalék tápanyag tartalmaz zsírok vagy fehérjék. Ebben az esetben a légzési hányados kisebb lesz egységét. Amikor használni, mint egy lélegző anyagot zsírok azok feldarabolásához glicerin és zsírsavak. Zsírsavak lehet alakítani szénhidrátok keresztül glioxilát ciklus. Használata fehérjék például a légzési szubsztrát megelőzi bontással őket aminosavak.
32. anaerob légzés növények (glikolízis)
A kezdeti szakaszban az anaerob bomlási szénhidrátok kialakulását számos foszforsavészterek cukrok (hexózok). Glikolízis előfordul a citoplazmában.
Glikolízis zajlik a sejtek minden élő szervezet számára. A folyamat során a glikolízis alakítjuk hexóz molekulák két molekula piroszőlősav.
Az első szakaszban az enzim által hexokináz glükóz molekula elfogad egy foszforsav maradék az ATP alakítjuk ADP, és úgy van kialakítva glükopiranozil-6-foszfát-eredményeként. Utolsó enzim által fosfogeksoizomerazy (oksoizomerazy) válik fruktofuranozil-6-foszfátot. Egy későbbi szakaszban a glikolízis fruktofuranozil-6-foszfát-bekövetkezik kapcsolódási hozzá egy másik maradékot foszforsav. A energiaforrás a kialakulása észter is ATP molekula. Ezt a reakciót katalizálja fosfogeksokinaza, aktivált magnézium-ionokat. Az eredmény egy fruktofuranozil-1,6-difoszfát és adenozin-difoszfát az új molekula.
Ezután, egy olyan molekula, a fruktóz-1,6-difoszfát aldoláz enzim befolyásolja - phosphotriose hasad két molekula: fosfodioksiatseton és 3-phosphoglyceraldehyde.
A következő lépés a glikolízis a oxidációja 3-phosphoglyceraldehyde dehidrogenáz és specifikus foszforiláció glicerinsav használva ásványi foszforsav. A reakcióban képződő, 1,3-difosfoglitserinovaya továbbítja sav enzim által maradékot fosfoferazy egy foszforsav-molekula ADP amely átalakul ATP, ezáltal egy 3-foszfoglicerinsav. Az utóbbi hatására az enzim foszfogliceromutáz alakítjuk 2-foszfoglicerinsav, amely befolyása alatt enoláz enzim alakítjuk foszfoenolpiroszőlősav és végül piroszőlősavat.
Képződése piroszőlősav a foszfoenol végződik glikolitikus hasítási hexóz típusú alkoholos fermentációt.
A második szakasz a légzés - aerob - van a mitokondriumokban lokalizálódnak, és szükség az oxigén jelenléte. A aerob légzés fázisban belép piroszőlősavat.
A folyamat lehet osztani három fő szakaszra oszlik:
1) az oxidatív dekarboxilezése piroszőlősav;
2) trikarbonsav ciklus (Krebs-ciklus);
3) A végső oxidációs lépést - az elektron transzport lánc (ETC) 02 igényel kötelező jelenléte.
Az első két szakaszban kerül sor a mitokondriális mátrixban, az elektron transzport lánc lokalizálódik a belső mitokondrium-hártyán.
Az első lépés - az oxidatív dekarboxilezése piroszőlősav. Ez a folyamat áll egy sor összetett reakciók, által katalizált multienzim piruvát rendszer. Piruvát magában foglalja a három enzimek és koenzimek öt (tiamin-pirofoszfát, liponsav, koenzim-A - koa-SH, FAD és NAD). Ennek eredményeként ez a folyamat előállított aktív acetát - acetil-koenzim A (acetil-CoA), csökkentett NAD (NADH + H +) és széndioxidot termel (az első molekula). Csökkentett NAD belép az elektrontranszfer lánc és acetil-CoA belép a citromsav-ciklus.
A második szakasz - trikarbonsav ciklus (Krebs-ciklus). 1935-ben a magyar tudós A. Szent-Györgyi találtuk, hogy a túl kis mennyiségű szerves savak (fumársav, borostyánkősav vagy almasav) növeli az oxigén felszívódását a zúzott szövet. Folytatva a kutatás, G. Krebs arra a következtetésre jutott, hogy a fő útvonalat ciklusos szénhidrát oxidációs reakciókat, amelyekben van egy fokozatos átalakulását néhány szerves sav. Ezek az átalakulások hívták trikarbonsav-ciklus, vagy Krebs-ciklus. A kutató számára ez a munka 1953-ben elnyerte a Nobel-díjat.
A lényege ciklus dekarboxilezése piroszőlősav.
Az aktív ciklusban belép-acetát, vagy acetil-CoA. Összefoglalása reakciók szerepelnek a ciklusban, hogy acetil-CoA-kondenzáljuk oxálecetsavat (csuka). Ezután, a konverzió megy keresztül egy sor di- és trikarbonsavak szerves savak. Ennek eredményeként, a csuka regenerálja korábbi formájában. Ciklus során összehangolni három molekula H2 0, C02 azonosítja két molekula hidrogén és négy pár, amely megfelelő redukált koenzimek (FAD és NAD).
Acetil-CoA kondenzálódnak csuka ad citromsavval, ahol a CoA megjelent ugyanabban a formában. Ezt a folyamatot enzim katalizálja citrát-szintáz. Citromsav alakítjuk izocitromsav. A következő lépés az oxidációja izocitromsav, a reakciót az enzim által katalizált izocitrát-dehidrogenáz. Így, protonok és az elektronok átkerülnek a NAD (NADH képződik + H +). Ahhoz, hogy ezt a reakciót igényel magnézium-ionok vagy mangán. Egyidejűleg dekarboxilezési eljárást. Mivel az egyik a szénatomok, lépett a Krebs-ciklus, az első molekula vdelyaetsya C02. A kapott a-ketoglutársav oxidatívan dekarboxilezzük. Ez a folyamat is katalizálják multienzim ketoglutarát dehidrogenáz komplex. Ennek eredményeként, mivel a második szénatom, amely belépett a ciklus, a második molekula C02 van allokálva. Egyidejűleg helyreállítási előfordul akár egy molekula NAD NADH képződik és szukcinil-CoA.
A következő lépésben szukcinil-CoA osztva borostyánkősav (szukcinát) és HS-CoA. A kapott energia halmozódik fel a energiájú foszfát kötések ATP. A kapott oxidált a borostyánkősav-fumársav. A reakciót az enzim által katalizált szukcinát-dehidrogenáz. Egyidejűleg a harmadik pár áll hidrogénatomjainak képező FAD-H2.
A következő lépésben a fumársav, csatolva egy molekula víz alakítjuk almasav keresztül fumaratdegidrogenazy enzimet. Az utolsó szakaszban a ciklus almasav oxidálódik csuka.
Minden egyes ciklusban a szakaszban eltűnik egy molekula piroszőlősav, és a különböző komponensek a ciklus hasítjuk 3 molekula C02 és 5 pár elektronok a hidrogénatomok.
Egy változata, a Krebs ciklus az glioxilát ciklus. A szénhidrát források járnak dvuhuglerodnye vegyület, például acetátot, és a játék a glioxilsav. P-CIÓ glioxilát ciklus hátterében alternatív konvertáló szénhidrátok zsír. Az enzimek ezen ciklus a Taurus sejtekben - glyoxysome.
A glioxilát ciklus ellentétben Krebs ciklus izocitromsav bomlik yantarnuyui glioxilsavgyártás. Glioxilát bevonásával malát szintáz interakcióba lép egy második molekula acetil-Co A, ahol a szintetizált almasav, mely oxidálódik a csuka.
Ellentétben a Krebs-ciklus glioxilát ciklus minden egyes fordulata során nem egy, hanem két molekula acetil-CoA és az acetil-aktivált ez nem használunk oxidációs, és a szintézis a borostyánkősav. Borostyánkősav kilépések glioksisom fordul csuka és részt vesz a glükoneogenezis (néző glikolízis), és más bioszintetikus folyamatok. Glioxilát ciklus, lehetővé teszi, hogy kihasználja helyettesítő zsírok, amelyek során keletkező bomlási a molekula acetil-CoA. Ezen kívül, minden két molekula acetil-CoA glioxilát ciklus.
A fiziológiás jelentősége a glioxilát ciklus további útját bomlása zsírok és a kialakulását számos különböző intermedierek fontos szerepet játszanak a biokémiai reakciókban.
Energia Krebs-ciklus
Krebs-ciklus. Úgy játszik rendkívül fontos szerepet az anyagcsere, a növényi szervezet anyagok. Ez arra szolgál, mint a végső oxidációs lépésben nem csak szénhidrátok, hanem a fehérjék, lipidek és más vegyületek. Ciklus során reakciók megjelent jelentős mennyiségű energia, amely a oxidálható szubsztrátumot, a legtöbb ez az energia nem vész el a szervezetben, és hasznosítják a kialakulását a magas energiájú foszfát kötések ATP végén.
A aerob légzés fázisban oxidációja során piroszőlősav képződnek 4 molekula NADH + H +. Az oxidáció a légzési lánc képződéséhez vezet a 12 ATP. Ezen túlmenően, egy molekula flavin-dehidrogenáz (FADN2) csökken a Krebs-ciklus. Oxidációja ez a vegyület R a légzési lánc képződéséhez vezet a 2 ATP-t egy foszfor--szabályozás történik. Az oxidációs a molekulák egy-ketoglutársav borostyánkősav felhalmozott energia közvetlenül egy molekula ATP (szubsztrát foszforiláció). Így, az oxidációs egy molekula piroszőlősav kíséri képződése ZS02 és 15 ATP molekulák. Azonban, a bomlási glükóz molekulák kapott két molekula piroszőlősav.
Ezért csak az aerob légzés képzett fázisban 6 molekula C02 és 30 ATP molekulák. Az anaerob fázisban előállított 2 molekula ATP és 6 molekula ATP által NADH oxidációját molekulák 2 a légzési láncban. Összesen két fázis vschelyaetsya 6 molekula C02 és 38 ATP molekulák az oxidáció során keletkezett-hexóz molekulák légúti összeomlása. A formáció 38 ATP molekulák vette 38-30,6 kJ = 1162,8 kJ. Összesen amikor égő 1 mol glükóz vschelyaetsya 8824 kJ: C6 H12 06 + 602 -> 6N2 + 6S02 + 0 2824 kJ. Így a légzés az eljárás hatékonyságát a legkedvezőbb körülmények között, körülbelül 40%. Összefoglalva azt mondhatjuk, hogy a biológiai oxidáció - többlépcsős fermentációs folyamat követte az energia felszabadítását.