Главная страница
Навигация по странице:

  • Дыхательная цепь имеет следующие особенности

  • 17. Окислительное фосфорилирование в ЭТЦ, энергетическая эффективность. Субстратное окислительное фосфорилирование. Сопряжённость электронного транспорта с синтезом АТФ.

  • Синтез АТФ за счет энергии транспорта электронов через мембрану называют окислительным фосфорилированием в дыхательной цепи. Субстратное фосфорилирование

  • Механизм сопряжения процесса транспорта электронов с образованием АТФ

  • 1.механохимическая гипотеза

  • 18. Пять состояний дыхательной цепи переноса электронов (по Чансу). Дыхательный контроль.

  • 19.Дыхание в фотосинтезирующей клетке. Дыхание целого растения. Зависимость дыхания от биологических особенностей растения .

  • Механическое повреждение

  • 20.Влияние на дыхание внешних факторов. Количественные показатели газообмена. Температура.

  • 21.Потери на дыхании при хранении урожая. Аноксия и адаптация к ней дыхательной системы.

  • 1. Значения дыхания в жизни растений


    Скачать 87.2 Kb.
    Название1. Значения дыхания в жизни растений
    АнкорShPOR_FZR_3.docx
    Дата12.01.2018
    Размер87.2 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаShPOR_FZR_3.docx
    ТипДокументы
    #13920
    страница3 из 3
    1   2   3


    Цитохромы. К ним электроны поступают от хинонов. В качестве простетической группы цитохромы содержат гем. Различают цитохромы а, а3, b, c, o и ряд других. Наиболее широко распространен цитохром с. Конечные (терминальные) цитохромы дыхательной цепи – это цитохромы а + а3 или цитохромоксидаза. Они катализируют восстановление молекулярного кислорода до воды. В реакционном центре цитохромоксидазы, помимо двух гемов, содержатся два атома меди.

    Дыхательная цепь имеет следующие особенности:

    1) Одни ее компоненты переносят только атомы водорода, а другие – только электроны.

    2) Переносчики атомов водорода и переносчики электронов последовательно чередуются в дыхательной цепи. Флавопротеины и хиноны осуществляют перенос атомов водорода, а FeS-белки и цитохромы – электронов.
    17. Окислительное фосфорилирование в ЭТЦ, энергетическая эффективность. Субстратное окислительное фосфорилирование. Сопряжённость электронного транспорта с синтезом АТФ.

    Транспорт водорода с участием компонентов дыхательной цепи сопровождается протеканием ряда окислительно-восстановительных реакций. В некоторых из них выделяется достаточно энергии для образования АТФ и такой процесс носит название окислительного фосфорилирования. Механизм окислительного фосфорилирования. Отданные субстратами восстановительные эквиваленты (протоны и электроны) переносятся на внутреннюю мембрану митохондрий. Через мембрану они транспортируются таким образом, что между внутренней и внешней стороной мембраны создается электрохимический градиент с положительным потенциалом снаружи и отрицательным внутри. Этот перепад заряда возникает благодаря определенному расположению компонентов дыхательной цепи в мембране. Некоторые из этих компонентов переносят электроны, другие переносят водород. Можно представить себе, что электроны в мембране проходят зигзагообразный путь и при этом переносят протоны изнутри наружу. Эта система, транспортирующая электроны и протоны, получила название дыхательной или электрон-транспортной цепи. Иногда ее образно называют «протонным насосом», так как главная функция этой системы – перекачивание протонов. Мембрана содержит специальный фермент АТФ-синтазу, который катализирует превращение АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. Этот фермент поступает из мембраны с ее внутренней стороны. А в процессе синтеза АТФ протоны переходят обратно с наружной стороны мембраны на внутреннюю. Синтез АТФ за счет энергии транспорта электронов через мембрану называют окислительным фосфорилированием в дыхательной цепи. Субстратное фосфорилирование может происходить при различных реакциях промежуточного метаболизма. При этом фосфатная группа переносится на АДФ от вещества (субстрата), более богатого энергией, чем АТФ:

    S

    Ф + АДФ → S + АТФ. В клетке реакции субстратного фосфорилирования не связаны с мембранными структурами и катализируются растворимыми ферментами промежуточного метаболизма. Во всех этих случаях окислительные процессы приводят к образованию высокоэнергетических соединений: 1,3-дифосфоглицерата (гликолиз), сукцинил-КоА (цикл трикарбоновых кислот), которые при участии соответствующих ферментов способны фосфорилировать АДФ и образовывать АТФ.

    Механизм сопряжения процесса транспорта электронов с образованием АТФ.

    Экспериментально установлено, что передача пары электронов от NADH на О2 сопровождается образованием по крайней мере трех молекул АТР. По поводу механизма окислительного фосфорилирования существуют теории:

    1.механохимическая гипотеза образования АТР в ходе окислительного фосфорилирования. Согласно этим гипотезам энергия, высвобождающаяся в процессе переноса электронов, непосредственно используется для перевода белков внутренней мембраны митохондрий в новое, богатое энергией конформационное состояние приводящее к образованию АТР. В настоящее время наибольшим признанием пользуется хемиосмотическая теория английского биохимика П. Митчелла (1961). Он высказал предположение, что поток электронов через систему молекул-переносчиков сопровождается транспортом ионов Н+ через внутреннюю мембрану митохондрий. В результате на мембране создается электрохимический потенциал ионов Н, который является источником энергии для синтеза АТР. Механизм синтеза АТР. Сопряжение диффузии протонов назад через внутреннюю мембрану митохондрии с синтезом АТР осуществляется с помощью АТРазного комплекса, получившего название фактора сопряжения F1. Белок F1 представляет собой АТРазу и связан с мембраной через другой белковый комплекс Fo, который перешнуровывает мембрану. Fo не проявляет каталитической активности, а служит каналом для транспорта ионов Н+ через мембрану к F1.

    18. Пять состояний дыхательной цепи переноса электронов (по Чансу). Дыхательный контроль. Изучение функций митохондрий и их нарушения производится после выделения этих органелл из ткани. 5 состояний по Чансу:

    - это состояние митохондрий, к которым не добавлены ни субстраты, ни АДФ (- SH2, - АДФ). Состояние неопределенное, т.к. сколько-то эндогенных субстратов и АДФ есть в самих митохондриях;

    - состояние окислительного фосфорилирования (+ SH2, + АДФ). Окисление субстратов приводит к энергизации митохондрий, мембранный потенциал тянет протоны внутрь через АТФ-синтазу и происходит синтез АТФ из добавленного АДФ;

    - состояние дыхательного контроля (+ SH2, - АДФ): митохондрии энергизованы, но дыхание подавлено, поскольку в отсутствие АДФ высокий мембранный потенциал останавливает перенос протонов через мембрану и следовательно - перенос электронов по дыхательной цепи;

    - состояние анаэробиоза (в среде кончился кислород). Митохондрии деэнергизованы и, разумеется, не фосфорилируют независимо от того, есть в среде субстраты и АДФ или нет

    - состояние ионного транспорта. При добавлении субстратов и ионов кальция последние втягиваются внутрь электрическим полем, снижая мембранный потенциал;

    Дыхательный контроль

    Возрастание функциональной активности клеток сопровождается усилением дыхания. В значительной степени это достигается благодаря механизму дыхательного контроля. Дыхательным контролем называют зависимость скорости потребления О2 митохондриями, от концентрации ADP, который служит акцептором фосфата при окислительном фосфорилировании. В условиях полного сопряжения транспорта электронов по ЭТЦ с синтезом АТР интенсивность дыхательного процесса в митохондриях зависит от отношения действующих масс АТР-системы: [ATP]/[ADP] [Pн]. В клетке, находящейся в состоянии покоя, это отношение достаточно велико, так как почти весь ADP фосфорилирован. При увеличении функциональной активности клеток АТР расходуется на энергозависимые процессы, в результате чего возрастает концентрация АДФ, что приводит к повышению скорости переноса электронов и интенсивности окислительного фосфорилирования. АДФ регулирует скорость процесса не как аллостерический фактор, а как субстрат фосфорилирования.

    Более полно характеризует меру заполнения всей адениннуклеотидной системы высокоэнергетическими фосфатными группами отношение, получившее название энергетического заряда:

    . [АТФ] +1/2[АДФ] .

    [АТФ] + [АДФ] + [АМФ]

    19.Дыхание в фотосинтезирующей клетке. Дыхание целого растения. Зависимость дыхания от биологических особенностей растения .

    Клеточное дыхание – это окислительный прцесс, с участием О2, при к-ром происходит распад орг. в-в., сопровождающийся образованием химически активных метаболитов и освобождением энергии, которую использует клетка для процессов жизнедеятелиности. Важная роль принадлежит дыханию в связанных процессах обмена углеводных и азотных в-в клетки. Через дыхание осущ-ся взаимосвязь процессов обмена углеводов и жиров. При окислении ацетальдегида обр-ся уксусная кислота образуется ацетоуксусная к-та. Восстановление ацетоуксусной к-ты приводит к образованию масляной кислоты. Исключительная роль в пластическом обмене в клетке принадлежит гексозомонофосфатному дых-ю, при котором образуется соединение с различным колич-м углеродных атомов. Оч. важная роль принадлежит шекимовой кислоте, к-я является исходным продуктом для биосинтеза многих др. циклических соед-й, играющих важную роль в обмене вещ-в растений клетки. Температура. Дых-е у некотор. растений идет при t0ниже 0оС (хвоя ели дышит при –25оС). Интенсивность дых-я возрастает при повышении t0 до определенного предела (35-40оС). О2 является конечным акцептором электронов в дыхательной ЭТЦ. При содержания O2 в воздухе до 8-10 % повыш-ся интенсивности дых-я. В атмосфере чистого кислорода дых-е растений снижается, а при длительном его действии растение погибает, т.к. в клетках усилив-ся свободнорадикальные р-ции и поврежд-ся мембраны из-за окисления их липидов.

    СО2 - конечный продукт дых-я. При высокой концентрации газа дых-е растений снижается,т.к: 1) ингибируются дыхательные ферменты, 2) закрываются устьица, что препятствует доступу О2 к клеткам. Содержание воды. Водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дых-я из-за активации распада сложных углеводов (крахмала) на более простые, которые являются субстратом дых-я. При этом нарушается сопряжение окисления и фосфорилирования. Повышение содержания воды в семенах приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания. Свет. Одновременно с дых-ем осущ-ся фотосинтез. Дых-е незеленых тканей активируется светом коротковолновой части спектра, т.к. максимумы поглощения флавинов и цитохромов -380-600 нм. У светолюбивых растений более высокая интенс-сть дых-я, чем у теневыносливых. Раст-я северных широт дышат интенсивнее, чем южные. Минер. в-ва. P, S, Fe, Cu, Mn необходимы для дых-я, являясь составной частью ферментов или как фосфор промежуточным продуктом. При повышении концентрации солей в питательном р-ре, на котором выращивают проростки, их дых-е активируется (эффект «солевого дыхания»). Механическое повреждение усиливает дых-е из-за быстрого окисления фенольных и др. соединений, которые выходят из поврежденных вакуолей и становятся доступными для оксидаз.

    Интенс-сть дых-я высока у молодых активно растущих тканей и органов. После окончания роста дых-е листьев снижается до уровня, равного половине максимального и затем долго не меняется. При пожелтении листьев и в период, предшествующий полному созреванию плодов, у этих органов наблюдается активация синтеза этилена. Этилен увеличивает проницаемость мембран и гидролиз белков, что приводит к повыш-ю содержания субстратов дых-я. При этом дыхании не образ-ся АТФ.

    20.Влияние на дыхание внешних факторов. Количественные показатели газообмена.

    Температура. Дых-е у некотор. растений идет при t0ниже 0оС (хвоя ели дышит при –25оС). Интенсивность дых-я возрастает при повышении t0 до определенного предела (35-40оС). О2 является конечным акцептором электронов в дыхательной ЭТЦ. При содержания O2 в воздухе до 8-10 % повыш-ся интенсивности дых-я. В атмосфере чистого кислорода дых-е растений снижается, а при длительном его действии растение погибает, т.к. в клетках усилив-ся свободнорадикальные р-ции и поврежд-ся мембраны из-за окисления их липидов.

    СО2 - конечный продукт дых-я. При высокой концентрации газа дых-е растений снижается,т.к: 1) ингибируются дыхательные ферменты, 2) закрываются устьица, что препятствует доступу О2 к клеткам. Содержание воды. Водный дефицит растущих тканей увеличивает интенсивность дых-я из-за активации распада сложных углеводов (крахмала) на более простые, которые являются субстратом дых-я. При этом нарушается сопряжение окисления и фосфорилирования. Повышение содержания воды в семенах приводит к резкому увеличению интенсивности дыхания. Свет. Одновременно с дых-ем осущ-ся фотосинтез. Дых-е незеленых тканей активируется светом коротковолновой части спектра, т.к. максимумы поглощения флавинов и цитохромов -380-600 нм. У светолюбивых растений более высокая интенс-сть дых-я, чем у теневыносливых. Раст-я северных широт дышат интенсивнее, чем южные. Минер. в-ва. P, S, Fe, Cu, Mn необходимы для дых-я, являясь составной частью ферментов или как фосфор промежуточным продуктом. При повышении концентрации солей в питательном р-ре, на котором выращивают проростки, их дых-е активируется (эффект «солевого дыхания»). Механическое повреждение усиливает дых-е из-за быстрого окисления фенольных и др. соединений, которые выходят из поврежденных вакуолей и становятся доступными для оксидаз.

    Интенс-сть дых-я высока у молодых активно растущих тканей и органов. После окончания роста дых-е листьев снижается до уровня, равного половине максимального и затем долго не меняется. При пожелтении листьев и в период, предшествующий полному созреванию плодов, у этих органов наблюдается активация синтеза этилена. Этилен увеличивает проницаемость мембран и гидролиз белков, что приводит к повыш-ю содержания субстратов дых-я. При этом дыхании не образ-ся АТФ.

    Сюссер установил, что в темноте растения поглощают столько же О2, сколько выделяется СО2. При этом одновременно образуется вода. Этот процесс обеспечивает растение энергией. Для того, чтобы потенциальная энергия орг. вещ-ва превратилась в движущую силу процессов жизнедеят-ти организмов, ей должна быть придана более активная мобильная форма. Энергия дыхания используется клеткой в ходе различных процессов жизнедеятельности, осуществление которых связано с потреблением энергии.

    21.Потери на дыхании при хранении урожая. Аноксия и адаптация к ней дыхательной системы.

    При большом содержании воды начинает идти процесс дых-я, при котором выделяется вода. Увеличение её кол-ва может привести к развитию микроорг-мов, которые вызывают гниение. Зерно хранят на элеваторах. Зерно с влажностью более 14% на элеватор не принимают. Овощи, фрукты и картофель содержат много воды, сахаров, орг. к-т. При их хранении необходимо обеспечить к ним доступ О2, т.к. у них происходит дых-е, хотя и замедленное. При отсутствии О2 начин-ся брожение и образ-ся спирт, который отравляет растение. Хранение овощей сопровождается испарением воды, завяданием и потерей ценных качеств. Поэтому их хранят при низк. t0 и высок. относит-ной влажности возд.(80-95%). Уменьшение интенсивности дых-я достигается понижением t0. Плоды и овощи хранят при t0, близкой к 0, картофель – 30,цитрусовые – 50. Разработан ряд хим. и физ. методов задержки прорастания клубней картофеля и корнеплодов. При хранении нужно вызвать образование новой пробковой ткани. Для этого хранилища обеспечивают хорошей вентиляцией. Т.о. предупреждается увлажнение клубней, а кислород воздуха способствует образованию пробковой ткани. Доступ кислорода к корням растений прекращается при аноксии. Адаптацией к этому является развитие аэренхимы, способность использовать кислород нитратов, различные способы устранения изб. брожения, а так же мезенхимы их использования на нужды обмена веществ.
    1   2   3
    написать администратору сайта