Общие вопросы дыхательного обмена

Суммарное уравнение реакции дыхания:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ →6СО₂ + 6Н₂О + 2824 кДж

Не вся энергия, высвобождаемая при дыхании, может быть использована в процессах жизнедеятельности. Используется организмом в основном та энергия, которая аккумулируется в АТФ и идет на процессы синтеза (белка, нуклеиновых кислот и других органических соединений), процессы поступления и передвижения питательных веществ и воды, процессы движения, роста и развития организмов. Процесс дыхания противоположен фотосинтезу. Если фотосинтез — синтетический процесс образования органического вещества, то дыхание — процесс распада, т. е. траты органического вещества. В некоторых случаях, когда энергия дыхания выделяется в виде тепла, дыхание ведет к бесполезной потере сухого вещества.

Аденозингрифосфат, структура и функции

Процессы обмена веществ включают в себя реакции, идущие с потреблением энергии, и реакции — с выделением энергии. В некото­рых случаях эти реакции сопряжены. В процессе эволюции у растительных и животных организмов выработалась возможность хранения энергии в форме соединений, обладающих богатыми энергией связями. Среди них центральное место занимает аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ представляет собой тринуклеотидфосфат, состоящий из азотистого основания (аденина), пентозы (рибозы) и трёх молекул фосфорной кислоты. Две концевые молекулы фосфорной кислоты образуют макроэргические связи. В клетке АТФ содержится главным образом в виде комплекса с ионами магния. Аденозинтрифосфат образуется в процессе дыхания из аденозиндифосфата и остатка неорганической фосфорной кислоты (Ф_н) с использованием энергии, освобождающейся при окислении различ­ных органических веществ: АДФ_Н + Ф_Н → АТФ + Н₂О.

Распад АТФ происходит по уравнению АТФ + Н₂О → АДФ + Ф_Н, при этом происходит как бы разрядка аккумулятора, при рН 7 выделяется 30,6 кДж. Этот процесс катализируется ферментом аденозинтрифосфазой. АТФ может служить переносчиком фосфатных групп от фосфорных соединений с высокой энергией гидролиза и служить сопрягающей системой.

С химической точки зрения – дыхание это медленное окисление. Молекулярный кислород достаточно инертное соединение Имеются ферменты окидазы, активирующие кислород. Процесс активации состоит в том что происходит образование пероксидных соединений. Показано, что в процессе дыхания активирется как водород субстрата, так и кислород воздуха.

Субстраты дыхания

Интенсивность процессадыхания прямо пропорциональна содержанию в тканях ратений углеводов. Эта дало основание считать, что именно углеводы являются основным веществом, потреб­ляемым при дыхании. Дыхательный коэффициент это объемное или молярное отношение СО₂ выделяющегося в процессе дыхания, к поглощенному за этот же промжуток времени О₂. Если в процессе дыхания используются углеводы, то процесс идёт согласно уравнению:

С₆ Н₁₂ О₆ + 6О₂ = 6СО₂ = 6Н₂О

При окислении в процессах дыхания более восстановленных соединений, таких, как жиры и белки, требуется больше кислорода и дыхательный коэффициент становится меньше единицы.

Определение дыхательных коэффициентов разных тканей растений показывает, что в нормальных условиях он близок к единице, что дает основание считать, что в первую очередь растения используют в качестве дыхательного материала углеводы.