2. Охарактеризуйте основні принципи та механізми аеробного та анаеробного дихання рослин.

О́бмін речови́н або метаболі́зм — сукупність хімічних реакцій, що відбуваються в живих організмах. Метаболізм поділяється на дві гілки: катаболізм (дисиміляція або енергетичний обмін), що включає реакції розщеплення складних органічних речовиндо простіших, яке супроводжується їх окисненням і виділенням корисної енергії, та анаболізм (асиміляція або пластичний обмін) — реакції синтезу необхідних клітині речовин, у яких енергія, отримана у катаболічних реакціях, використовується.

Майже всі метаболічні реакції пришвидшуються ферментами — каталізаторами білкової природи. Ферменти не тільки роблять можливим швидке протікання у клітині великої кількості реакцій, що за інших умов потребували би дуже високих температурабо/і тиску, а й дозволяють регулювати їх за потреби. Реакції каталізовані ферментами часто об'єднуються у послідовності, де продукт однієї стає субстратом для наступної, такі серії реакцій називаються метаболічними шляхами. Метаболічні шляхи в свою чергу поєднуються між собою, утворюючи складні розгалужені сітки.

Важливою характеристикою основних метаболічних шляхів та їх компонентів є те, що вони є спільними для більшості живих організмів, що свідчить про єдність походження живої природи. Проте певні особливості метаболізму має не тільки кожен вид, а й окремі особини в межах виду.

Реакції катаболізму — це окиснення органічних речовин, тобто відщеплення від них електронів. Кінцевим акцептором цих електронів можуть виступати ендогенні органічні речовини, наприклад піровиноградна кислота, такий тип катаболізму називається бродінням переважно протікає за відсутності кисню і є основним шляхом отримання енергії для багатьох мікроорганізмів. Якщо у серії катаболічних реакцій кінцевим акцептором електронів є екзогенні речовини, то вона називається клітинним диханням. Дихання поділяється на аеробне, при якому акцептором виступає кисень, та анаеробне, акцепторами є інші речовини, переважно неорганічні, такі як NO-3, SO2-4, CO₂, Fe³⁺, SeO-4 тощо, але інколи і органічні, наприклад фумарат. Усі типи клітинного дихання включають ланцюги транспорту електронів.

Основні етапи клітинного дихання на прикладі розщеплення глюкози (вихідні речовини на зеленому тлі, продукти (крім АТФ) - на рожевому)

Аеробне дихання хемоорганогетеротрофних організмів можна поділити на три стадії:

• Підготовчий етап — перетравлення, розщеплення біополімерів до їх мономерів. Цей етап відбувається у травній системі, або внутрішньоклітинно у лізосомах. У хімічних реакціях не виділяється достатньої кількості енергії для синтезу АТФ, вся вона втрачається у формі тепла. Продуктами підготовчого етапу є амінокислоти, моносахариди,жирні кислоти, гліцерол та інші речовини.

• Безкисневий (анаеробний етап) — розщеплення мономерів до ще менших молекул, переважно ацетил-КоА, на цьому етапі у реакціях субстратного фосфорилювання синтезується певна кількість АТФ та відновлюється НАД або/і ФАД. Одним із основних метаобілічних шляхів другого етапу аеробного дихання є гліколіз, у якому перетворюється глюкоза та інші сполуки.

• Кисневий (аеробний етап) включає цикл Кребса та електронтраспортний ланцюг, відбувається у мітохондріях. На цьому етапі органічні речовини окиснюються до вуглекислого газу, а всі відщеплені від них електрони та протонипереносяться на кисень, внаслідок чого утворюється вода. На цьому етапі відбувається як субстратне так і окисне фосфорилювання і синтезується найбільша кількість АТФ.

Катаболізм
Етапи (види)	Значення
Підготовчий етап	Підготовчий етап — розщеплення високомолекулярних органічних речовин до мономерів на основі реакцій гідролізу у травному каналі або у лізосомах клітин за участі равних ферментів: білки + вода → амінокислоти + Е; жири + вода → гліцерин + вищі жирні кислоти + Е; полісахариди + вода → моносахариди + Е. Енергія, яка утворилася на цьому етапі, розсіюється у вигляді тепла
Безкисневий етап (гліколіз)	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. Крім АТФ у процесі гліколізу утворюються дві молекул пірвиноградної кислоти (пірувату) та відновлюються дві молекуликоферменту НАД до НАДН(Н+): Глюкоза + 2АДФ + 2Н3PO4 + 2НАД+ → 2піруват + 2АТФ + 2 Н2O + 2НАДН(Н+); Складові реакції гліколізу  [показати]
Аеробне окиснення,цикл Кребса(аеробні організми)	Аеробне (кисневе) окиснення здійснюється в мітохондріях, куди потрапляє піровинградна кислота. В матриксі мітохондрій відбувається окисне декарбоксилювання пірувату, що має наслідком утворення однієї молекули ацетил-коферменту А, виділення однієї молекули вуглекислого газу та відновлення однієї молекули НАД. Ацитил-КоА поступає у цикл Кребса, за один оборот цього циклу окиснюється одна молекула ацетил-КоА, відновлюються три молекули НАД та одна молекула ФАД, і як побічний продукт виділяються дві молекули вуглекислого газу. Складові реакції циклу Кребса  [показати] Відновіні еквіваленти НАДН та ФАДН2 переносять електрони та протони до електронтранспортного ланцюга внутрішньої мембрани мітохондрій, де відбувається окисне фосфорилювання із утворенням 3ох молекул АТФ, при перенесенні електронів від НАДН і 2ох молекул АТФ при перенесенні електронів від ФАДН2 . Кінцевим акцептором електронів є кисень: ½O2 + 2H+ + 2e- → 6CO2 + H2O
Бродіння(анаеробні організми)	Бродіння — безкисневе перетворення пірувату на інші речовини. Молочнокисле: 2ПВК + 2НАДН + 2H+ → 2Лактат; Спиртове: 2ПВК + 2НАДН + 2H+ → 2Етиловий спирт + 2CO2 У аеробних організмів за інтенсивної роботи м'язів відбувається молочнокисле бродіння. Це забезпечує певну незалежність м'язів від об'єму кисню, який може окиснювати піруват за певний проміжок часу