Cвязь дыхания растений и брожения (кратко). Схема дыхания растений

Химизм дыхания растений

Химизм дыхания растений это выражение дыхательного процесса через ряд последовательных превращений и химических реакций.

Химическая реакция окисления

Окислением называется химическая реакция, при которой происходит присоединение кислорода к окисляемому веществу (например, окисление водорода до воды: 2Н2 + О2 —> 2Н2О), или отнятие водорода от окисляемого вещества, или отнятие электрона от окисляемого вещества, вследствие чего повышается его валентность.

Вещество, принимающее электрон, — акцептор электрона — в данном случае является окислителем, напри­мер Fе++ — е + A —>Fе+++ + Aе. Акцептор электрона, обозначен­ный буквой А, приобретая электрон (е), восстанавливается, а железо, отдав электрон, окисляется. Вещество А может передать полученный электрон другому акцептору, восстановив его.

При окислении большую роль играет присоединение моле­кулы воды к окисляемому материалу с последующим отнятием водорода. К этому же типу окисления относится и окисление с предварительным присоединением к окисляемому веществу молекулы фосфорной кислоты с последующим отнятием водо­рода.

Представление о химизме дыхания

Представление о химизме дыхания создано на основе работ А. Н. Баха, В. И. Палладина, Д. Кейлина, О. Варбурга, В. А. Энгельгардта, Д. М. Михлина, А. И. Опарина и дру­гих ученых. В процессе дыхания различают 2 фазы: анаэробную и аэробную.

Начальная фаза превращения сахара — анаэроб­ный распад — осуществляется одинаково как при дыхании, так и при брожениях. Через ряд последовательных превращений при распаде молекулы сахара образуется пировиноградная кислота, после чего дальнейшие превращения идут разными путями в за­висимости от наличия в организме ферментативных систем и внешних условий.

В превращениях органических веществ в дыхательном про­цессе огромную роль играют фосфорные соединения. Во время анаэробной фазы к молекуле глюкозы при помощи специального фермента присоединяется один остаток фосфорной кислоты от АТФ.

Глюкоза +АТФ -> глюкоза-фосфат + АДФ

Далее глюкоза-фосфат претерпевает ряд сложных превраще­ний, которые происходят под действием ферментов. В ходе этих превращений используется неорганический фосфор фосфорной кислоты и образуется дифосфоглицериновая кислота, которая имеет одну макроэргическую связь.

Фосфоглицериновын альдегид + Н2PO4 —> окисление дифосфоглицериновыи альдегид —> дифосфоглицериновая кислота

Образовавшаяся дифосфоглицериновая кислота реагирует с АДФ, перенося на нее макроэргическую связь, в результате чего и образуется АТФ и фосфоглицериновая кислота.

Дифосфоглицериновая кислота + АДФ —> АТФ + фосфоглицериновая кислота

В дальнейшем после сложных превращений фосфоглицери­новая кислота образует пировиноградную кислоту, а остаток фосфорной кислоты вновь дает с молекулой АДФ молекулу АТФ.

Фосфоглицериновая кислота  + АДФ —> АТФ + пировинограднан кислота

Следует подчеркнуть то, что на схемах даны только конеч­ные результаты процессов, которые в действительности идут че­рез ряд сложных промежуточных процессов. Более детально процесс изображен на рисунке.

Анаэробная фаза дыхания заканчивается образованием двух молекул пировиноградной кислоты (СН3СОСООН), а весь цикл превращения сахара до пировиноградной кислоты называется гликолизом.

В результате превращений сахара в первой фазе дыхания образуется АТФ, в которой накапливается энергия. Эта энергия может быть мобилизована клеткой для любых процессов жизнедеятельности.

Вторая фаза дыхания является аэробной и начинается с пре­вращения пировиноградной кислоты до конечных продуктов углекислого газа и воды. Это превращение связано с участием целого комплекса разных ферментативных систем и образова­нием ряда органических кислот (уксусной, щавелевоуксусной, лимонной, щавелево-янтарной, кетоглутаровой и др.).

В резуль­тате постепенного образования органических кислот весь угле­род и водород пировиноградной кислоты окисляется. Этот цикл окисления пировиноградной кислоты был исследован Кребсом и получил название цикла  Кребса.

В результате окисления пировиноградной кислоты полу­чаются 3 молекулы углекислого газа, а так как из молекулы сахара получаются 2 молекулы пировиноградной кислоты, то общий выход углекислого газа будет равняться 6 молекулам, что и указывается в суммарном уравнении дыхания.

В процессе окисления принимают участие различные оксидазы. В зависи­мости от состояния растения, его вида и условий внешней среды может включаться та или иная ферментативная система.

В процессе окисления молекулы глюкозы до СО2 и Н2О об­разуется 38 молекул АТФ (2 в первую и 36 во вторую фазу ды­хания). Благодаря этому в клетке сохраняется 380 000 кал, что составляет 50—55% химической энергии, заключенной в глю­козе. Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

libtime.ru

Анаэробное дыхание растений

Растения живут благодаря процессу дыхания, но в отсутст­вие кислорода некоторое время они могут жить за счет анаэроб­ного дыхания. Анаэробное дыхание растений включается, когда необходимый растению кислород потребляется из органических соединений, главным образом из са­хара, который обычно и является исходным материалом при нормальном дыхании.

Распределение сахара при анаэробном дыхании

При анаэробном дыхании сахар распадается по схеме:

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН+2СО2 + 48ккал

Как видно, углерод сахара лишь частично окисляется до углекислого    газа,    а    остальной    углерод    восстанавливается до этилового спирта, так как кислород извне не поступает, а пре­вращение сахара происходит только за счет перераспределения кислорода, находящегося в его молекуле.

Энергии в случае ана­эробного дыхания выделяется всего 48 ккал, тогда как при пол­ном окислении — 686 ккал, (подробнее: Процесс дыхания растений). Такая разница объясняется тем, что в спирте остается большое количество потенциальной энергии, поскольку окисление идет не до конца.

Анаэробные усло­вия

Однако растения не могут жить долго в анаэробных усло­виях. Для того чтобы получить такое же количество энергии, которое оно имеет при дыхании, при анаэробном ды­хании растение должно затратить очень большое количество запасного вещества. Поэтому в анаэробных условиях растения быстро погибают от истощения и, кроме того, от отравления спиртом, накапливающимся в тканях. Поэтому процесс анаэроб­ного дыхания для высших растений — только временная замена кислородного дыхания.

Анаэробное дыхание наблюдается у растений, длитель­ное время находящихся при избытке влаги в почве, при образо­вании корки на поверхности почвы и хранении зерна в больших кучах.

Анаэробное дыхание для микроорганизмов

Для многих низших растений (микроорганизмов) анаэробное дыхание служит основным процессом добывания необходимой для жизни энергии и может поддерживать их жизнь неограни­ченное время. В этом случае анаэробное дыхание называется брожением.

Микроорганизмы используют для брожения не собственные запасы питательных веществ, как это имеет место у высших растений, а питательные вещества из окружающей их среды.

Анаэробное дыхание у растений сходно со спиртовым бро­жением. В анаэробных условиях под воздействием ряда фермен­тов образуются промежуточные продукты те же, что и при бро­жении, в частности пировиноградная кислота. В аэробных усло­виях пировиноградная кислота полностью окисляется до углекислоты и воды, а в анаэробных условиях при спиртовом брожении она распадается до С02 и спирта.

На схеме показано взаимоотношение между нормальным ды­ханием — аэробным и анаэробным — спиртовым брожением.

Как видно из схемы, процессы дыхания и брожения одина­ковы до образования пировиноградной кислоты. При дыхании для образования пировиноградной кислоты не требуется уча­стия кислорода, т.е. эта фаза дыхания является анаэробной.

При доступе кислорода и наличии системы окислительных фер­ментов пировиноградная кислота окисляется до конца. При спиртовом брожении с участием фермента карбоксилазы кар­боксил пировиноградной кислоты разрушается, выделяется углекислота и образуется уксусный альдегид, которому при участии фермента дегидрогеназы передаются 2 атома водорода и он вос­станавливается в этиловый спирт.

Таким образом, конечными продуктами спиртового брожения являются спирт и углекислота.

libtime.ru

Особенности процессов дыхания и фотосинтеза у растений. Дыхание и фотосинтез растений

Дыхание и обмен веществ у растений

Растения, как все живые организмы, постоянно дышат. Для этого им необходим кислород. Он нужен и одноклеточным, и многоклеточным растениям. Кислород участвует в процессах жизнедеятельности клеток, тканей и органов растения.

Большинство растений получает кислород из воздуха через устьица и чечевички. Водные растения потребляют его из воды всей поверхностью тела. Некоторые растения, произрастающие на заболоченных местах, имеют особые дыхательные корни, поглощающие кислород из воздуха.

Дыхание – сложный процесс, протекающий в клетках живого организма, в ходе которого при распаде органических веществ высвобождается энергия, необходимая для процессов жизнедеятельности организма. Основным органическим веществом, участвующим в дыхательном процессе, являются углеводы, главным образом сахара (особенно глюкоза). Интенсивность дыхания у растений зависит от количества углеводов, накопленных побегами на свету.

Дыхание – это протекающий с участием кислорода процесс распада органических питательных веществ до неорганических (углекислого газа и воды), сопровождающийся выделением энергии, которая используется растением для процессов жизнедеятельности.

Дыхание – процесс, противоположный фотосинтезу. Сравним процессы дыхания и фотосинтеза в клетках зеленого листа растения.

Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода днем и ночью. Особенно интенсивно идет процесс дыхания в молодых тканях и органах растения. Интенсивность дыхания обусловлена потребностями роста и развития растений. Много кислорода требуется в зонах деления и роста клеток. Образование цветков и плодов, а также повреждение и особенно отрывание органов сопровождается усилением дыхания у растений. По окончании роста, с пожелтением листьев и особенно в зимнее время интенсивность дыхания заметно снижается, но не прекращается.

Дыхание – непременное условие жизни растений.

Чтобы жить, растение обязательно должно получать путем питания и дыхания необходимые ему вещества и энергию.

Поглощенные вещества в процессе преобразований в клетках и тканях становятся веществами, из которых растение строит свое тело. Все преобразования веществ, происходящие в организме, всегда сопровождаются потреблением энергии. Зеленое растение (как автотрофный организм), поглощая световую энергию, преобразует ее в химическую и накапливает в сложных органических соединениях. В процессе дыхания при расщеплении органических веществ эта энергия высвобождается и используется растением на преобразование веществ и процессы жизнедеятельности, которые происходят в клетках.

Оба эти процесса – фотосинтез и дыхание – идут путем последовательных многочисленных химических реакций, в которых одни вещества преобразуются в другие.

Например, в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды образуются сахара, которые затем через ряд промежуточных реакций превращаются в крахмал, клетчатку или белки, жиры и витамины – вещества, необходимые растению для питания и запасания энергии.

Весь процесс дыхания протекает в клетках растительного организма. Он состоит из двух этапов, в ходе которых сложные органические вещества расщепляются на более простые, неорганические – углекислый газ и воду. На первом этапе при участии специальных белков, ускоряющих процесс (ферментов), происходит распад молекул глюкозы. В итоге из глюкозы образуются более простые органические соединения и выделяется немного энергии. Этот этап дыхательного процесса происходит в цитоплазме.

На втором этапе простые органические вещества, образовавшиеся на первом этапе, взаимодействуя с кислородом, окисляются – образуют углекислый газ и воду. При этом высвобождается много энергии. Второй этап дыхательного процесса протекает только с участием кислорода в специальных органоидах клетки – митохондриях.

Таким образом, в процессе дыхания происходит расщепление более сложных органических веществ на простые неорганические соединения – углекислый газ и воду. При этом растение обеспечивается высвобождающейся энергией. Одновременно идет передача различных химических элементов из одних соединений в другие. Эти превращения веществ в организме называют обменом веществ. Обмен веществ – один из важных признаков жизни.

Обмен веществ – это совокупность протекающих в организме различных химических превращений, обеспечивающих рост и развитие организма, его воспроизведение и постоянный контакт с окружающей средой.

Обмен веществ связывает все органы организма в единое целое. Вместе с этим благодаря обмену веществ организм объединяется с окружающей средой. Из нее растение поглощает вещества через корни и листья и выделяет в среду продукты своей жизнедеятельности. Дыхание, как и питание, – необходимое условие обмена веществ, а значит, и жизни организма.

Таблица 3.2. Характерные черты процессов фотосинтеза и дыхания

1. Видоизменения подземных побегов

2. Происхождение растений. Перейдите по ссылке http://tepka.ru/biologiya_5/24.html

3. Вегетативное размножение.

Воздушное питание растений – фотосинтез. Фотосинтез – создание органических веществ. Корневое питание дает растению только минеральные соли и воду. Органические вещества и заключенную в них энергию растение получает в процессе фотосинтеза (от греч. фотос – "свет" и синтезис – "соединение"). Фотосинтез протекает в хлоропластах. В ходе этого процесса за счет энергии солнечного света растение с помощью зеленого хлорофилла листьев образует необходимые ему органические вещества из неорганических – углекислого газа и воды. Так как основным поставщиком углекислого газа для фотосинтеза является воздух, то этот способ получения растением органических веществ называют воздушным питанием.

Фотосинтез всегда поддерживается корневым питанием – поглощением из почвы воды и минеральных солей. Без воды фотосинтез не происходит.

Зеленый лист – специализированный орган воздушного питания. Благодаря плоской форме листовой пластинки лист имеет большую поверхность соприкосновения с воздушной средой и солнечным светом. Присутствие же в мякоти листа многочисленных хлоропластов с хлорофиллом создает огромную фотосинтезирующую поверхность, превращая таким образом лист в могучую фабрику образования органических веществ.

Роль света в фотосинтезе. Доказать, что зеленое растение только на свету образует органические вещества, можно простым опытом. Зеленое растение, например пеларгонию зональную (герань), помещают в темный шкаф. Через 2-3 дня у этого растения черной бумагой или фольгой затемняют небольшую часть одного листа и ставят растение на свет. Через 8-10 часов срезают этот лист, снимают с него затемняющую пластинку. Затем для обесцвечивания листа его кипятят в спирте (при этом разрушается хлорофилл и зеленая окраска исчезает). После этого лист помещают в раствор йода. В результате проведения опыта можно увидеть, что незатемненная часть листа, содержавшая крахмал, посинела (крахмал от йода становится синим), тогда как затемненная часть листа приобрела желтый цвет йода. Это свидетельствует о том, что здесь, в затемненной части листа. крахмал не образовался, так как клетки листа не получали световой энергии. Крахмал – это органическое вещество, которое растение образует на свету в процессе фотосинтеза.

Фотосинтез

процесс, в котором зеленое растение из неорганических веществ (углекислого газа и воды) с использованием энергии солнечного света образует органические вещества – углеводы (глюкозу. фруктозу, крахмал), а также кислород.

Плауны. Хвощи. Папоротники.арство растений. Хвощи

Современные хвощи – многолетние травянистые растения с жестким стеблем и хорошо развитым подземным корневищем. От корневища отходят придаточные корни. Характерна членистость побегов. На стеблях в узлах мутовки ветвей и мелких чешуевидных листьев.

Хвощи (слева направо): спороносный и бесплодный стебли полевого хвоща, лесной хвощ, луговой хвощ

Питание автотрофное – хлорофилл содержится в хлоропластах зеленых клеток летних побегов. Весной на корневищах вырастают побеги, которые заканчиваются спороносными колосками. Здесь формируются споры. Созревшие споры высыпаются и, попав в благоприятные условия, прорастают, образуются разнополые гаметофиты – половое поколение. Оплодотворение происходит в воде.

Развитие бесполого поколения хвоща – спорофит:

– Заросток (гаметофит) спермии + яйцеклетка зигота спорофит (зародыш) спора заросток (гаметофит).

Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов обычно на участках с влажной почвой (сохранилось всего около 30 видов). На полях, где живут хвощи, почва нуждается в известковании.

На хвощёвой подкормке коровы и козы дают больше молока. Питаются хвощами и некоторые дикие животные — олени и кабаны. В то же время для лошадей хвощи являются ядовитыми растениями.

В медицине используются препараты хвоща полевого, которые обладают разносторонним и разнообразным действием. Их применяют как мочегонное, противовоспалительное, кровоостанавливающее, общеукрепляющее, ранозаживляющее и вяжущее средство. Помогают они при сердечной недостаточности, улучшают водно-солевой обмен. В составе различных сборов хвощ применяют для лечения гипертонической болезни, подагры и заживления ран. Эффективно растение при отёках различного происхождения и экссудативных (влажных) плевритах.

В народной медицине область применения хвоща та же. Кроме того, считают, что трава хвоща помогает при некоторых злокачественных новообразованиях, внутренних и наружных кровотечениях, жёлчно- и почечнокаменной болезни.

Царство растений. Плауны

Многолетние вечнозеленые, травянистые растения с прямостоячими и ползучими побегами, встречаются в хвойных и смешанных лесах. Произошли от псилофитов. От стелющихся по земле участков побега отходят придаточные корни. Листья мелкие, различной формы, располагаются на побегах поочередно, супротивно или мутовчато.

Плауны (слева направо): плаун-баранец, плаун булавовидный, плаун годичный

Размножение вегетативное – за счет отмирания участков старых побегов и укоренения жизнеспособных фрагментов, которые дают начало новым растениям. Бесполое размножение осуществляется и спорами.

Виды плаунов используют как лекарственные, красильные, косметические и декоративные растения.

В научной медицине применяют споры (обычно плауна булавовидного) — прежде в России их называли ликоподий, или плаунное семя — для приготовления детских присыпок, пересыпания пилюль. Споры содержат до 50 % жирного невысыхающего масла, алкалоиды, фенольные кислоты, белки, сахара, минеральные соли. Наравне со спорами этого вида используют споры плаунов годичного и сплюснутого.

Заготовку спор производят в конце лета — начале осени, после пожелтения спороносных колосков. Колоски срезают ножницами или острым ножом, обычно в сырую погоду, складывая в мешочки из плотной ткани, затем высушивают на открытом воздухе и просеивают через мелкое сито для отделения спор.

В народной медицине споры плаунов применяют как заживляющее средство для засыпки ран, ожогов, обморожений, при экземах, фурункулах, лишаях, рожистых воспалениях. Стебли используют при заболеваниях мочевого пузыря, печени, дыхательных органов, при недержании мочи, болях в желудке, при геморрое, диспепсиях и ревматизме.Побеги плауна-баранца применяются как рвотное, слабительное средство, для лечения хронического алкоголизма и табакокурения. Всё растение плауна-баранца содержит ядовитый алкалоид селягин, поэтому лечение должно проводиться под наблюдением врача.

В ветеринарии применяют плауны сплюснутый и баранец, для лечения поноса у коров. Отвар из побегов имеет также и инсектицидное действие, им моют животных (коров, коней, овец, свиней) для защиты от паразитов.

В косметологии плауны применяют при фурункулёзе и против облысения.

Споры также применяют в металлургии для обсыпания форм при фасонном литье — при сгорании их образуется слой газов, препятствующих прилипанию изделия и придающих металлу гладкую поверхность.

В пиротехнике споры иногда добавляют в составы бенгальских огней.

Стебли всех видов плауна дают синюю краску, пригодную для окрашивания тканей.

cyberpedia.su

Лекция 5. Дыхание растений - PDF

Транскрипт

1 Лекция 5. Дыхание растений Общая характеристика и этапы дыхания Дыхание представляет собой окислительный распад органических веществ, синтезированных в процессе фотосинтеза, протекающий с потреблением кислорода и выделением углекислого газа. В процессе дыхания энергия углеводов преобразуется в энергию АТФ и может использоваться в метаболических процессах клетки. Дыхание присуще всем живым организмам. У многоклеточных животных возникли органы дыхания жабры и легкие. У растений ни того, ни другого нет. Поступление в организм О 2 и выделение СО 2 происходит через устьица. Перемещаясь по межклетникам, кислород проникает в клетки и используется на окисление органических веществ. Почему растения дышат? Для всех процессов жизнедеятельности необходима энергия в виде АТФ. АТФ в растении синтезируется в ходе световой фазы фотосинтеза, но эти процессы происходят только на свету, а энергия нужна постоянно. Энергия света запасается в фотосинтезе не только в виде АТФ, но и в химических связях органических веществ. Эту энергию растения напрямую использовать не могут, ее надо преобразовать в энергию АТФ. Это и происходит при дыхании сложном многоступенчатом процессе с множеством ферментативных реакций. На его промежуточных стадиях образуются органические соединения, которые затем используются для синтеза веществ. Таким образом, дыхание обязательное условие жизни. Оно обеспечивает обмен веществ и энергии. Суммарное уравнение процесса дыхания растений: С 6 Н 12 О О АДФ + 38 Н 3 РО 4 6Н 2 О + СО АТФ Процесс дыхания сопровождается расходом углеводов, поглощением О 2, выделением СО 2, воды и энергии. Преобразование органического вещества при дыхании осуществляется в три этапа. 1 этап - подготовительный или деполимеризация. На этом этапе полимерные соединения с помощью ферментов гидролаз гидролизуются до мономеров. Так углеводы распадаются до моносахаридов, жиры до глицерина и жирных кислот, белки до аминокислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. 2 этап анаэробное дыхание. Он осуществляется без участия кислорода. В результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты. В суммарном виде этот процесс выглядит так: С 6 Н 12 О АДФ + 8 Н 3 РО 4 8 Н 2 О + С 3 Н 6 О АТФ 3 этап аэробное дыхание. Он включает в себя цикл Кребса и электронтранспортную цепь. При доступе кислорода образовавшиеся во время предыдущего этапа вещества окисляются до углекислого газа и воды. Кислородное дыхание сопровождается выделением энергии и накоплением ее в АТФ. Суммарное уравнение аэробного дыхания выглядит так: 2С 3 Н 6 О О АДФ + 30 Н 3 РО 4 42Н 2 О + 6СО АТФ

2 Часть энергии, образующейся при дыхании, выделяется в виде тепла. Ферменты дыхания Ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, называют оксидоредуктазами. Они представлены дегидрогеназами и оксидазами. Дегидрогеназы активируют водород в молекуле дыхательного субстрата и отделяют его от окисляемого вещества: АН 2 + В А + ВН 2 А дыхательный субстрат, В акцептор. Аэробные дегидрогеназы передают активированный водород на кислород, а анаэробные на промежуточный переносчик. Аэробные дегидрогеназы это двукомпонентные ферменты, состоящие из белка и кофермента производного рибофлавина. Наиболее распространенными коферментами этой группы являются ФАД (флавинадениннуклеотид) и ФМН (флавинмононуклеотид). Примерами могут служить некоторые ферменты цикла Кребса. Донорами электронов для аэробных дегидрогеназ служат анаэробные дегидрогеназы, а акцепторами цитохромы, кислород. Анаэробные дегидрогеназы это ферменты, коферментами которых являются НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ (никотинамидаденинди-нуклеотидфосфат). К ним относят ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные превращения в спиртовом и молочнокислом брожении. Примером может служить алкагольдегидрогеназа. Оксидазы активируют молекулярный кислород, то есть катализируют заключительные этапы окисления. Водород окисляемого субстрата соединяется с кислородом с образованием воды или перекиси водорода. Они делятся на две группы железо-протеиды и медь-протеиды.к группе железопротеидов относятся цитохромоксидаза, каталаза, пероксидаза, а к группе медь-протеидов полифенолоксидаза и аскорбатоксидаза. Каталаза ускоряет реакцию разложения перекиси водорода. Пероксидаза с помощью перекиси водорода окисляет фенольные соединения. Аскорбатоксидаза окисляет аскорбиновую кислоту. Гликолиз Гликолиз (от лат. glyco сахар и lysis расщепление) это процесс анаэробного распада глюкозы до пировиноградной кислоты. Гликолиз осуществляется во всех живых клетках от бактерий до клеток растений и животных. Он происходит в цитоплазме клетки. Это достаточно примитивный процесс, поскольку он возник до появления кислорода и органелл клетки. Гликолиз включает в себя 9 последовательных реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Схема реакций

3 Поскольку глюкоза стабильное соединение, на ее активацию тратится энергия и на первых стадиях гликолиза расходуется 2 молекулы АТФ (Реакции 1-3). Реакция 4 реакция расщепления. Фруктозо-1,6-бифосфат расщепляется на две трехуглеродные молекулы. 5 реакция превращение 3- фосфоглицеринового альдегида в 1,3-фосфоглицериновую кислоту с образованием НАДН. 6 реакция. Фосфатная группа переходит с субстрата (глицерат-1,3-бифосфата) на АДФ и образуется 2 АТФ на молекулу глюкозы. 7 реакция. Перенос фосфатной группы в субстрате. 8 реакция. Отщепление воды. 9 реакция. Фосфоенолпируват (ФЕП) превращается в пируват. Фосфатная группа переносится на АДФ и образуется 2 АТФ на молекулу глюкозы. Таким образом, одна молекула глюкозы превращается в 2 молекулы пирувата. Общий итог запасания энергии 2 АТФ и 2 НАДН. Реакции гликолиза могут идти в обратном направлении (обращенный гликолиз). Синтез сахаров при обращенном гликолизе называется глюконеогенез. Цикл Кребса Цикл Кребса или цикл лимонной кислоты назван в честь Ганса Кребса, который открыл и описал его в 1937 г. Его работа удостоена Нобелевской премии. Это метаболический процесс огромной важности. Во всех организмах он выступает в роли центрального метаболического пути углерода и обеспечивает основной источник энергии в форме АТФ. Цикл Кребса осуществляется в матриксе митохондрий. Цикл Кребса состоит из 8 стадий. Схема цикла Кребса Он начинается с окислительного декарборксилирования пировиноградной кислоты. В результате образуется ацетилкоэнзим А (ацетилсоа), НАДФН и выделяется первая молекула СО 2. Восстановленный НАД поступает в цепь переноса электронов, а ацетилсоа вступает в цикл Кребса. АцетилСоА конденсируется с щавелевоуксусной кислотой и дает лимонную кислоту, при этом СоА выделяется. Лимонная кислота превращается в изолимонную. Изолимонная кислота окисляется (водород переносится на НАД). Одновременно выделяется СО 2. Образуется α-кетоглютаровая кислота. α-кетоглютаровая кислота декарбоксилируется (выделяется СО 2 ). Одновременно происходит восстановление НАД и образуется сукцинил СоА. СукцинилСоА расщепляется на янтарную кислоту и СоА. Энергия запасается в виде АТФ. Янтарная кислота окисляется до фумаровой, одновременно выделяется третья пара электронов, образуя ФАДН 2. Фумаровая кислота, присоединяя молекулу воды, превращается в яблочную кислоту. Яблочная кислота окисляется до щавелевоуксусной кислоты. Происходит выделение 4 пары атомов водорода образуется НАДН Н.

4 Таким образом щавелевоуксусная кислота восстанавливается в прежнем виде и в процессе цикла не расходуется. В ходе цикла Кребса потребляются 1 молекула пировиноградной кислоты, 4 НАД, 1 АДФ, 1 ФАД и синтезируется 3 СО 2,4 НАДН Н, 1 ФАД Н 2 и 1 АТФ.Так как окисление одной молекулы НАДН Н дает 3 АТФ, а окисление ФАД Н 2-2 АТФ, то при полном окислении пирувата образуется 15 молекул АТФ или 30 при двух оборотах цикла в расчете на глюкозу. Пентозофосфатный путь Растительные ткани могут помимо гликолиза окислить глюкозу по пентозофосфатному пути. Для него характерно следующее: образование пятиуглеродного сахара рибозы и отсутствие синтеза АТФ. Ферменты пентозофосфатного пути в качестве кофермента используют не НАД, а НАДФ. Образуемый НАДФН Н используется в биосинтезе и окисляется с образованием АТФ. Все реакции ПФП протекают в цитоплазме клеток, а также в пластидах и хлоропластах. ПФП дыхания особенно активен в тех клетках и тканях, где активно идут синтетические процессы, часто он идет в больных растительных тканях. В ПФП можно выделить два этапа: окисление глюкозы и регенерация исходного субстрата. Первая стадия включает в себя превращение глюкозо-6-фосфата и двух молекул НАДФ в рибулозо-5- фосфат, 2 НАДФН Н и СО 2. В фазе регенерации рибулозо-5-фосфат регенерирует до глюкозо-6-фосфата. Совокупность реакций ПФП заключается в том, что из 6 молекул глюкозо-6-фосфата одна молекула окисляется до СО 2, а остальные пять регенерируют вновь и выходят из цикла. 6 глюкозо-6-фосфат + 12 НАДФ + 7Н 2 О 5 глюкозо-6-фосфат + 6 СО НАДФН + 12 Н + + Н 3 РО 4 Как видно из суммарного уравнения,при полном окислении одной молекулы глюкозо-6-фосфата образуется 12 молекул НАДФН Н, что соответствует 36 молекулам АТФ, то есть столько же, сколько в цикле Кребса. Глиоксилатный цикл Глиоксилатный цикл можно рассматривать как модификацию цикла Кребса. Он активно функционирует в прорастающих семенах масличных растений и в растительных тканях, в которых запасные жиры превращаются в углеводы. Когда жиры распадаются до ацетилсоа, то ацетилсоа становится источником энергии. Глиоксилатный цикл локализован не в митохондриях, а в специализированных микротелах глиоксисомах. СХЕМА В глиоксилатном цикле из щавелевоуксусной кислоты и ацетилсоа синтезируется лимонная и изолимонная кислоты, как и в цикле Кребса. Затем изолимонная кислота распадается на глиоксиловую и янтарную кислоты. Глиоксилат взаимодействует со второй молекулой ацетилсоа, в результате чего синтезируется яблочная кислота, которая окисляется до щавелевоуксусной. В глиоксилатном цикле участвуют 2 молекулы ацетилсоа, а не одна,как в цикле Кребса. Янтарная кислота выходит из

5 глиоксисом и участвует в процессах биосинтеза. Янтарная кислота превращается в фосфоенол-пировиноградную к

docplayer.ru

Cвязь дыхания растений и брожения (кратко) | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Тема:

Дыхание растений

По Костычеву, дыхание и бро­жение начинаются одними и теми же процессами распада сахара и образо­ванием ряда промежуточных продуктов. Затем, однако, эти процессы расходятся. При брожении процесс идет в сторону образования спирта, а при дыхании — в сторону образования углекислого газа и воды. Последнее можно изобра­зить в виде следующей схемы:

• Генетическая связь дыхания и брожения работы с.п костычева

• Дыхание и брожение у растений

• Работы костычева дыхание растений

• Взаимосвязь дыхания и брожения у деревьев

• Дыхание и брожение растений

worldofschool.ru

Дыхание растений

Залог нашего существования – дыхание. То же самое можно сказать и о других организмах. То есть растения умудряются одновременно и выделять кислород, и поглощать его. Это совершенно удивительная способность. При этом растения еще и ухитряются что-то оставить и нам с вами. На этом уроке мы узнаем, как дышат растения и как они делятся своим кислородом с окружающими их организмами.

Общие сведения

Про­цесс ды­ха­ния (см. Рис. 1, 2) – по­лу­че­ние энер­гии при рас­па­де слож­ных ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний.

Рис. 1. Ды­ха­ние рас­те­ний (пер­вый этап)

Рис. 2. Ды­ха­ние рас­те­ний (вто­рой этап)

Процесс дыхания

При сго­ра­нии де­ре­ва вы­де­ля­ет­ся энер­гия, за­па­сен­ная в ходе фо­то­син­те­за, в виде тепла и света. Го­ре­ние – хи­ми­че­ская ре­ак­ция, в ходе ко­то­рой ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния вза­и­мо­дей­ству­ют с кис­ло­ро­дом и рас­па­да­ют­ся до воды и уг­ле­кис­ло­го газа.

По сути, ды­ха­ние сход­но с го­ре­ни­ем.

Ды­ха­ние рас­те­ний (см. Рис. 3) – со­еди­не­ние слож­ных ор­га­ни­че­ских ве­ществ с кис­ло­ро­дом, в ходе ко­то­ро­го про­ис­хо­дит по­сте­пен­ное вы­де­ле­ние энер­гии.  Также в ре­зуль­та­те ды­ха­ния вы­де­ля­ют­ся уг­ле­кис­лый газ и вода.

Рис. 3. Схема ды­ха­ния рас­те­ний

В ходе ды­ха­ния энер­гия за­па­са­ет­ся в виде спе­ци­аль­ных энер­ге­ти­че­ских ве­ществ – со­еди­не­ний АТФ (см. Рис. 4).

Рис. 4. АТФ

АТФ – уни­вер­саль­ный но­си­тель энер­гии, ис­поль­зу­ю­щий­ся при любых про­цес­сах жиз­не­де­я­тель­но­сти рас­те­ния (рост, раз­мно­же­ние).

Дыхательные органы растений

Во­до­рос­ли по­гло­ща­ют кис­ло­род всей по­верх­но­стью тела, выс­шие рас­те­ния –  через устьи­ца (см. Рис. 5).

Устьи­ца – от­вер­стия в коже листа рас­те­ния, огра­ни­чен­ные за­мы­ка­ю­щи­ми клет­ка­ми.

Рис. 5. Устьи­ца

Кис­ло­род по­сту­па­ет к каж­дой клет­ки по сети меж­клет­ни­ков (см. Рис. 6).

Рис. 6. Меж­клет­ни­ки

Меж­клет­ни­ки – про­стран­ства, воз­ни­ка­ю­щие в тка­нях рас­те­ний при разъ­еди­не­нии, раз­ру­ше­нии или от­ми­ра­нии со­сед­них кле­ток. Со­еди­ня­ясь друг с дру­гом, меж­клет­ни­ки об­ра­зу­ют в рас­те­нии си­сте­му по­ло­стей и ходов, со­об­ща­ю­щих­ся с внеш­ней сре­дой (ат­мо­сфе­рой) через устьи­ца.

Опыт: взять 4 бу­тыл­ки из про­зрач­но­го бес­цвет­но­го стек­ла. В одну из них по­ло­жить про­рас­та­ю­щие на­бух­шие се­ме­на го­ро­ха или фа­со­ли.  В дру­гую по­ло­жить такое же ко­ли­че­ство сухих семян. Несколь­ко неболь­ших кор­не­пло­дов мор­ко­ви вы­дер­жать в теп­лой воде 2-3 дня, для ак­ти­ви­за­ции их кле­ток. По­ло­жить их в тре­тью бу­тыль. В чет­вер­тую по­ло­жить све­же­сре­зан­ные стеб­ли рас­те­ний с ли­стья­ми. Плот­но за­крыть бу­тыл­ки и по­ста­вить в теп­лое тем­ное место. На сле­ду­ю­щий день под­не­сти в каж­дую бу­тыл­ку за­жжен­ную лу­чин­ку. Во всех бу­тыл­ках, кроме той, где были сухие се­ме­на, лу­чин­ка гас­нет. Это го­во­рит о том, что рас­те­ния по­тре­би­ли кис­ло­род в ходе ды­ха­ния, вы­де­лив уг­ле­кис­лый газ.  А клет­ки сухих семян на­хо­дят­ся со­сто­я­нии покоя, по­это­му не по­треб­ля­ют кис­ло­род.

Ды­ха­ние кор­ней

Рас­те­ния на тя­же­лых гли­ни­стых или за­бо­ло­чен­ных поч­вах силь­но стра­да­ют от недо­стат­ка кис­ло­ро­да. Вода пе­ре­кры­ва­ет до­ступ воз­ду­ха к кор­ням. По­это­му у таких рас­те­ний раз­ви­ва­ют­ся ды­ха­тель­ные корни.

При вы­ра­щи­ва­нии сель­ско­хо­зяй­ствен­ных рас­те­ний необ­хо­ди­мо сле­дить за до­сту­пом кис­ло­ро­да к кор­ням. В этих целях почву раз­рых­ля­ют.

Взаимосвязь процессов дыхания и фотосинтеза

На свету у рас­те­ний про­те­ка­ют 2 вза­и­мо­свя­зан­ных про­цес­са – ды­ха­ние и фо­то­син­тез (см. Рис. 7).

Рис. 7. Га­зо­об­мен рас­те­ний

При ды­ха­нии рас­те­ние вы­де­ля­ет уг­ле­кис­лый газ и по­гло­ща­ет кис­ло­род, а при фо­то­син­те­зе – по­гло­ща­ет уг­ле­кис­лый газ и вы­де­ля­ет кис­ло­род.

При ды­ха­нии рас­те­ние по­треб­ля­ет мень­ше кис­ло­ро­да, чем вы­де­ля­ет при фо­то­син­те­зе. При фо­то­син­те­зе рас­те­ние по­треб­ля­ет мень­ше уг­ле­кис­ло­го газа, чем может вы­де­лить при ды­ха­нии.

Ды­ха­ние про­ис­хо­дит непре­рыв­но во всех ор­га­нах рас­те­ния. Оно по­ги­ба­ет без кис­ло­ро­да.

Рых­ле­ние почвы

Рых­ле­ние почвы необ­хо­ди­мо для обес­пе­че­ния до­ста­точ­но­го по­ступ­ле­ния воз­ду­ха к кор­ням и со­хра­не­ния в почве влаги. При под­сы­ха­нии почвы на ней об­ра­зу­ет­ся корка, ко­то­рая ис­па­ря­ет име­ю­щу­ю­ся влагу за счет ка­пил­ляр­но­го эф­фек­та – свой­ства воды хо­ро­шо под­ни­мать­ся по тон­ким тру­боч­кам. Также корка пре­пят­ству­ет про­ник­но­ве­нию воды внутрь почвы.

Во время рых­ле­ния корка раз­ру­ша­ет­ся, и влага в по­верх­ност­ном слое со­хра­ня­ет­ся доль­ше.

vipusk-2023-chehov7.edumsko.ru

Дыхание растений

Живая клетка представляет собой открытую энергетическую систему, она живёт и сохраняет свою индивидуальность за счет постоянного притока энергии. Как только этот приток прекращается, наступает дезорганизация и смерть организма. Энергия солнечного света, запасенная при фотосинтезе в органическом веществе, вновь высвобождается и используется на самые различные процессы жизнедеятельности. Энергетический цикл жизни схематично представлен рисунке.

Как видно, энергия квантов света, аккумулированная в углеводах, вновь высвобождается в процессе их распада (диссимиляции). В самой общей форме можно отметить, что все живые клетки получают энергию за счет ферментата в иных реакций, в ходе которых электроны переходят с более высокого энергетического уровня на более низкий. В природе существуют два основных процесса, в ходе которых энергия солнечного света, запасенная в органическом веществе, высвобождается,— это дыхание и брожение. Дыхание — это аэробный окислительный распад органических соединений на простые неорганические, сопровождаемый выделением энергии. Брожение — анаэробный процесс распада органических соединений на более простые, сопровождаемый выделением энергии. В случае дыхания акцептором электрона служит кислород, в случае брожения — органические соединения. Процессы, входящие в энергетический цикл, имеют настолько важное значение, что в XX в. возникла наука биоэнергетика, изучающая молекулярные и субмолекулярные основы трансформации энергии.

В этом разделе:

- Значение дыхания в жизни растения

- Аденозинтрифосфат. Структура и функции

- Окислительно-восстановительные процессы. работы А.Н. Баха и В.И. Палладина

- Субстраты дыхания

Пути дыхательного обмена:

- Гликолитический путь дыхательного обмена:

- Анаэробная фаза дыхания (гликолиз)

- Аэробная фаза дыхания

- Энергетический баланс процесса дыхания

- Взаимосвязь процессов дыхания и брожения

- Пентозофосфатный путь дыхательного обмена

Влияние внешних и внутренних факторов на интенсивность дыхания:

- Влияние внешних условий на процесс дыхания

- Влияние внутренних факторов на процесс дыхания

Пути регуляции дыхательного обмена:

- Локализация в клетке реакций дыхательного обмена

- Регуляция дыхательного обмена

- Взаимосвязь дыхания с другими процессами обмена

fizrast.ru

Смотрите также

• 
  Растение мурайя фото
• 
  Мухоловка комнатное растение
• 
  Мурайя растение фото
• 
  Растение жимолость фото
• 
  Растение бенджамин фото
• 
  Жимолость растение фото
• 
  Бенджамин растение фото
• 
  Заповедника жигулевского растения
• 
  Фото нут растение
• 
  Фото растения люпин
• 
  Растение картофель фото