Dýchanie

Dýchanie rastlín: nevyhnutná podmienka života rastlín. Je to špecifický proces disimilácie spojený s prijímaním kyslíka a výdajom oxidu uhličitého za súčasného uvoľňovania energie viazanej v substráte.

Zjednodušená sumárna rovnica dýchania:

enzými

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6 CO₂ + 6H₂O + E

Podmienky dýchania:

1.    prítomnosť substrátu, v ktorom je akumulovaná energia. Najdôležitejším substrátom sú glukóza a fruktóza. Pri nedostatku sacharidov využívajú rastliny aj alkoholy a organické kyseliny - kyselinu jablčnú.

2.    kyslík

3.    enzýmy

Princíp dýchania

Dýchanie prebieha v podstate u všetkých organizmov rovnako. Energia z väzieb asimilátov sa uvoľňuje postupne, sériou reakcií, ktoré sú riadené enzýmami. Každú etapu katalyzuje len jeden špecifický enzým. Dýchanie u prokaryotických organizmov prebieha v základnej cytoplazme buniek, u eukaryotických organizmov prebieha v mitochondriách.

Mitochondrie sú energeticko – metabolicko – respiračnými centrami buniek. Sú tvorené dvomi membránami, z ktorých vonkajšia je hladká a vnútorná vytvára priehradky – kristy. Na nich sa nachádzajú enzýmy dýchacieho reťazca.

Dýchania môže prebiehať za prítomnosti alebo neprítomnosti kyslíka.

1.              ANAERÓBNA OXIDÁCIA – za neprítomnosti kyslíka

Zahŕňa len jednu fázu: Anaerobnú glykolýzu

Prebieha v základnej cytoplazme všetkých buniek. Je to fylogeneticky veľmi primitívny spôsob získavania energie, preto nie je viazaná na žiadnu organelu. V čase, keď sa takto živili mikroorganizmy, nebolo v atmosfére také množstvo kyslíka (bola redukčná atmosféra), čiže prebieha bez prístupu kyslíka.

Podstatou je štiepenie glukózy v redukčnom prostredí za prítomnosti enzýmov na trojuhlíkovúkyselinu pyrohroznovú a 2 molekuly ATP. Rozklad kyseliny pyrohroznovej končí procesom kvasenia.

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃ - CO - COOH + 2 H₂ + 2ATP

kyselina pyrohroznová

CH₃ - CO - COOH → kvasný produkt + CO₂ + Energia

Vodík uvoľnený v anaeróbnej glykolýze pôsobí ako redukčný reagent a celý proces urýchľujú mikrooganizmy, ktoré tak získavajú energiu.

Kvasný produkt závisí od kvasiniek. Môže ním byť alkohol (pivné kvasinky) alebo kyselina mliečna (pri baktériách mliečneho kvasenia). Mliečne kvasenie sa využíva v potravinárstve pri získavaní mliečnych produktov (napr. acidofilné mlieka), ale prebieha aj vo svaloch pri nedostatočnom okysličovaní. Vzniknutá kyselina mliečna je pre svaly toxická, čo sa prejavuje svalovou horúčkou. Jej postupné vylúčenie zo svalov trvá niekoľko dní.

Anaeróbnou oxidáciou sa získa malé množstvo energie, preto je to spôsob dýchania iba veľmi primitívnych jednobunkových organizmov.

  2.        AERÓBNA OXIDÁCIA – za prítomnosti kyslíka

·         zahŕňa fázy:

1. Anaerobná glykolýza – procesy sú podobné ako pri anaerobnej oxidácii, za vzniku kyselinu pyrohroznovej a 2 molekúl ATP. Len tento proces prebieha v cytoplazme buniek.

2. Aeróbna dekarboxylácia kyseliny pyrohroznovej = oxidačná dekarboxylácia

Prebieha v mitochondriách, na membránach kde sú potrebné oxidačno-redukčné enzýmy.

Ide o tvorbu aktivovanej kyseliny octovej. Tá vzniká tak, že kyselina pyrohroznová podlieha postupnému štiepeniu na rôzne medziprodukty až do úplnej oxidácie na CO₂ a H₂O. Dôležitým bodom je vznik aktivovanej kyseliny octovej - acetyl koenzýmu A - acetylCoA.

3. Krebsov cylkus = citrátový cyklus = cyklus kyseliny citrónovej

Acetyl CoA sa prechodom cez 9 redoxných systémov za účasti enzýmov odbúrava na CO₂ a H⁺, ktorý sa ukladá vo forme 3 NADPH₂ a FADH₂. Prvý člen cyklu jekyselina citrónová, ktorá vznikla spojením acetyl koenzýmu A a kyseliny oxaloctovej.

4. Dýchací reťazec

Podstatou je biologická tvorba vody a fosforylácia (tvorba ATP). Vodík sa viaže na redukčné koenzýmy (nikotínamidové - NAD alebo flavínové FAD) a prechádza tým cez niekoľko redoxných systémov. V priebehu toho sa postupne uvoľňuje energia vo forme ATP a vodíkové ióny reagujú s kyslíkovými iónmi, pričom vzniká voda.

Celkovo vznikne pri aeróbnom dýchaní z 1 molekuly glukózy 36 molekúl ATP.