7. Фази дихання рослин, основні етапи гліколізу, циклу Кребса.

ДИХАННЯ РОСЛИН - процес поглинання кисню і виділення двоокису через міжклітинники; із вивільненням з органічних сполук енергії, необхідної для синтезу АТФ у цитоплазмі та мітохондріях; дихання рослин відбувається переважно в темряві (т.зв. темнове дихання).

Д. рослин - клітинний ферментативний процес, принципово тотожний з Д. тваринних клітин. У нижчих рослин обмін газів при Д. здійснюється шляхом дифузії крізь поверхню клітин. Тіло вищих рослин пронизують численні канальці, які сприяють газообмінові. У деяких нижчих, а іноді й вищих рослин виділення вуглекислого газу й утворення енергії відбуваються без доступу атмосферного кисню в процесі бродіння (або т. з. анаеробного Д.). Цей процес тотожний гліколізові, що має місце в тваринних тканинах. Д. у рослин відбувається як у темряві, так і на світлі, причому на світлі внаслідок фотосинтезу з повітря поглинається набагато більше вуглекислого газу, ніж виділяється в процесі Д., й до того ж виділяється кисень, що утворюється у фотосинтезуючих клітинах. На Д. зелені рослини втрачають 20-25% органічної речовини, що утворюється при фотосинтезі. Найінтенсивніше Д. відбувається в ростучих тканинах верхівок стебел, кінців коренів, бруньок, проростаючого насіння. Інтенсивність Д. є показником життєдіяльності рослин.

Гліколіз відбувається за участі ферментів, що розміщені у розчинній частині цитоплазми. 60% енергії втрачається у вигляді тепла, а 40% йде на синтез двох молекул АТФ з утворенням ПВК, чотирьох атомів H та НАД (фермент небілкової природи, що каталізує окисно-відновні реакції та переносить атоми H [динуклеотид, що побудований з аміду нікотинової кислоти та аденіну, об’єднаними ланцюгом із двох залишків Р3PO4 та двох залишків рибози]; відновлена форма – НАДФ – передає атоми H іншим речовинам)):

Глюкоза → 2ПВК + 4H + 2АТФ (склад – аденін, рибоза та три залишки H3PO4) (загальна формула);

4H + 2НАД+→2НАДФH + H+

Складові реакції гліколізу

глюкоза + АТФ → глюкозо-6-фосфат + АДФ (гексокіназа та глюкокіназа);

глюкозо-6-фосфат → фруктозо-6-фосфат (фосфогексоізомераза);

фруктозо-6-фосфат + АТФ → АДФ + фруктозо-1,6-дифосфат (фосфофруктокіназа);

фруктозо-1,6-дифосфат → гліцеральдегідтрифосфат + дигідроксиацетонфосфат (альдолаза);

НАД + Фн + гліцеральдегідтрифосфат → 1,3-бісфосфорна кислота + НАДH (гліцеральдегідтридегідрогеназа);

АДФ + 1,3-бісфосфогліцеринова кислота → 3-фосфогліцеринова кислота + АТФ (фосфогліцераткіназа);

3-фосфогліцеринова кислота → 2-фосфогліцеринова кислота (фосфогліцератмутаза);

2-фосфогліцеринова кислота → фосфоенолпіруват (енолаза);

фосфоенолпіруват → оксалоацетат (фосфоенолпіруваткарбоксилаза);

оксалоацетат → малат (малатдегідрогеназа);

малат → оксалоацетат (малатдегідрогеназа);

оксалоацетат → ПВК (піруваткарбоксилаза)

Цикл трикарбонових кислот (цикл Кребса) – циклічний біохімічний аеробний процес, в ході якого відбувається перетворення двух- і трьох вуглеводних з’єднань, що утворюються як проміжні продукти в живих організмах при розпаді вуглеводів, жирів і білків до СО2. При цьому вивільнений водень направляється у ланцюг тканинного дихання, де в подальшому окислюється до води, приймаючи безпосередню участь у синтезі універсального джерела енергії – АТФ.

Складові реакції циклу Кребса

оксалоацетат + ацетил-CoA + H2O → цитрат + CoA-Sh (цитратсинтаза);

цитрат → цис-аконітат + H2O (аконітаза);

цис-аконітат + H2O → ізоцитрат (аконітаза);

ізоцитрат + НАД+ → оксалоцукцинат + НАДН + Н+ (ізоцитратдегідрогеназа);

оксалосукцинат → α-кетоглутарат + CO2 (ізоцитратдегідрогеназа);

α-кетоглутарат + NAD+ + CoA-SH → сукциніл-CoA + NADH + H+ + CO2 (альфакетоглутаратдегідрогеназа);

сукциніл-CoA + ГДФ + Pi→сукцинат + ГТФ + CoA (сукцинілкофермент А синтетаза);

сукцинат + убіхінон→футамат + убіхінол (сукцинатдегідрогеназа);

фумарат + H2O → L-малат (фумараза);

L-малат + HАД+ → оксалоацетат + НАДН + Н+ (малатдегідрогеназа).