15

Лекцыя 10.

Механізм дыхання

План:

1. Сутнасць і значэнне дыхання.

2. Акісленне субстрату.

3. Дыхальны ланцуг і акісляльнае фасфарыляванне.

4. Роля дыхання ў абмене рэчываў.

1. Сутнасць і значэнне дыхання.

Акумуляваная ў пажыўных арганічных рэчывах энергія можа выкарыстоўвацца на працэсы жыццядзейнасці ў адных арганізмаў пры дыханні, ў іншых – пры браджэнні. Арганізмы, якія ажыцяўляюць працэс дыхання, жывуць у аэробным асяроддзі і называюцца аэробнымі. Тыя арганізмы, якія атрымліваюць энергію ад браджэня, існуюць у бескіслародным асяроддзі і называюцца анаэробнымі (многія бактэрыі).

Дыханне – гэта працэс акіслення клеткамі расліны з выкарыстаннем кіслароду паветра пажыўных арганічных рэчываў, з мэтай атрымання энергіі і прамежкавых прадуктаў – метабалітаў, неабходных для жыццядзейнасці.

Агульнае ўраўненне дыхання:

С 6Н12О6+6О2 6СО2+6Н2О+Е

Дыханне – працэс адваротны фотасінтэзу. Сувязь працэсу ўтварэння арганічных рэчываў (фотасінтэзу) і іх выкарыстання для атрымання энергіі (дыхання) ілюструецца наступнай схемай:

У якасці субстрату дыхання ў раслін выкарыстоўваюцца: вугляводы, алеі, бялкі.

Вугляводы (поліцукрыды і алігацукрыды) з’яўляюцца складанымі рэчывамі, таму яны папярэдне расшчапляюцца да больш простых – монацукрыдаў. Алей гідралізуецца на гліцэрол і тлустыя кіслоты. Бялкі выкарыстоўваюцца ў расліне ў значна меншай ступені, чым іншыя субстраты. Яны таксама падвяргаюцца гідролізу да амінакіслот, якія потым дэзамінуюцца.

Значны ўклад у пазнанне механізма дыхання зрабілі рускі і нямецкі біяхімікі У.І.Паладзін і Г. Віланд, якія ў 1912 годзе адначасова апублікавалі вынікі сваіх даследаванняў. Паводле У.І.Паладзіна можна выдзеліць дзве стадыі дыхання:

1. Акісленне субстрату:

С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О + 12R = 6СО₂ + 12RН₂

2. Акісленне адноўленых кафактараў R у дыхательным ланцугу і акісляльнае фасфарыляванне:

12RН₂ + 6О₂ = 12R +12Н₂О

Акісленне вугляводаў ідзе двума шляхамі: першы – праз гліколіз і цыкл Крэбса, другі – праз пентозафасфатны цыкл. Алеі і бялкі акісляюцца іншымі шляхамі, звязанымі з цыклам Крэбса.

Паказчыкі дыхання:

Інтэнсіўнасць дыхання: Ід = колькасць мгСО2/за гдз на адзінку масы расліны;

ДК(дыхальны каафіцыент) = моль СО2/ моль О2 ;

Пры акісленні вугляводаў ДК=1. Калі ж акісляюцца больш адноўленныя прадукты (алеі і бялкі), якія ўтрымліваюць шмат вадароду і мала кіслароду, то ДК менш 1. Пры акісленні арганічных кіслот ДК больш 1.

На ДК уплывае таксама забяспечанасць расліны кіслародам. Калі кіслароду не хапае (напрыклад, клеткам каранёў), то ў клетках адбываецца браджэнне і ДК больш 1. ДК характарызуе, які дыхальны субстрат выкарыстоўваецца і ў якіх умовах знаходзіцца расліна.

ККД дыхання (ηд) – паказвае, якая доля энергіі субстрату выкарыстоўваецца раслінай (%).

η= 100Е(карысная) /Е(субстрату);

Фізіялагічная роля дыхання:

1. Дыханне неабходна для атрымання энергіі.

2. Дыханне прадуцыруе хімічна актыўныя рэчывы-метабаліты, якія выкарыстоўваюцца для сінтэзу складаных арганічных рэчываў клеткі. Метабаліты – гэта прамежкавыя прадукты акіслення субстратаў дыхання. Дзякуючы гэтаму дыханне з’яўляецца цэнтральным звяном абмену рэчываў у клетцы.

3. Пры дыханні акісляюцца шкодныя для клеткі рэчывы.

4. Утвараецца метабалічная вада, якая можа выкарыстоўвацца клеткай пры водным дэфіцыце.