Особенно важными компонентами ферментных систем являются ферменты каталаза и пероксидаза.

Каталаза - один из ферментов, простетическая группа которых представлена порфирином железа. Процесс разрушения перекиси водорода под действием каталазы описывается следующими уравнениями:

4

{

Fe+++каталаза

} + 2 Н2О2 = 4

{

Fe++каталаза

} + 4Н+ + 2 О2

4

{

Fe++каталаза

} + 2 Н2О2 = 4

{

Fe+++каталаза

} + 2 Н2О

Итог реакции: 2 Н2О2

= О2 + 2 Н2О

Пероксидаза с помощью перекиси водорода может окислять различные соединения, например полифенол в хинон.

В итоге процесса дыхания образуется при разложении одной молекулы глюкозы при условии прохождения трех основных этапов (гликолиза, цикла Кребса, цепи дыхательных ферментов) в стандартных условиях (температура 25 оС, давление 1 Па и концентрация реагирующих веществ 1 М) 38 молекул АТФ или 686 ккал или 2872 кДж. Энергетический выход в процессе дыхания по этапам составляет:

при гликолизе 2 молекулы АТФ,

в цикле Кребса - 12 молекул АТФ,

в цепи дыхательных ферментов - 24 молекулы АТФ.

Влияние условий окружающей среды на дыхание растений.

Основными количественными показателями процесса дыхания являются интенсивность дыханияи дыхательный коэффициент

.

Интенсивность дыхания

- это количество углекислого газа, выделяемое единицей площади листовой поверхности в единицу времени.

Дыхательным коэффициентом

называется отношение количества выделившегося углекислого газа к количеству поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент обозначается буквами RQ

и величина его колеблется в зависимости от природы субстрата, использующегося для дыхания, то есть от соотношения углекислого газа, выделяющего при окислении субстрата и кислорода, затрачиваемого на окисление субстрата.

Если субстратом служат сахара, то

RQ = 1

(6/6=1), (С6 Н12 О6 + 6О2

= 6 Н2О + 6СО2

).

Если субстратом служат липиды, белки и другие соединения с высокой степенью восстановления, то

RQ < 1 (

18/26=0,7)

(С18 Н36 О2 (стеариновая кислота) + 26О2

= 8 Н2О + 18СО2

).

Если субстратом служат вещества с низкой степенью восстановления, например органические кислоты, то

RQ > 1

(4/2,5=1,6)

(С4 Н4О5 (щавелевоуксусная кислота) + 2,5О2

= 2 Н2О + 4СО2

).

Методы определения дыхательного коэффициента основываются на количественном учете поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Для измерения дыхательного коэффициента используют прибор респирометр Варбурга

.

Наиболее интенсивно дышат молодые, быстрорастущие части растений с большим количеством эмбриональных тканей (верхушка стебля, кончики корешков, прорастающие семена).

При интенсивном дыхании и незначительном фотосинтезе у проростков в сутки теряется до 1% массы, у старых же растений, интенсивность дыхания которых невелика потеря массы составляет в 10-20 раз меньше. Интенсивность дыхания значительно варьирует в зависимости:

от вида растений

(например, пшеница дышит в 3-5 раз интенсивнее бобовых культур, теневыносливые растения дышат менее активно, чем светолюбивые формы);

от органа растения

(интенсивнее дышат периферические ткани, что связано с лучшим снабжением их кислородом; у древесных растений наиболее интенсивно дышит камбий, а минимальная интенсивность дыхания характерна для древесины. Высокая интенсивность дыхания клеток камбия связана с высоким содержанием в этой ткани белковых веществ);

от климатического пояса

(северные формы дышат интенсивнее южных при пониженных температурах, а при высоких температурах - наоборот).

В процессе вегетации на интенсивность дыхания влияют температура, влажность, минеральное питание, свет, газовый состав среды, физиологически активные вещества и ингибиторы.

Температура.

Интенсивность дыхания увеличивается с повышением температуры (до жизненного предела). Минимум, оптимум и максимум интенсивности дыхания при различных температурах не остаются постоянными у растения и зависят прежде всего от фаз-0ы его развития, органа и физиологического состояния как органа, так и растения в целом.

Влажность.

Интенсивность дыхания определяется содержанием воды в тканях. С повышением содержания воды интенсивность дыхания возрастает. Это положение справедливо для семян и проростков. Напротив, у вегетирующих растений недостаточное водоснабжение стимулирует интенсивность дыхания, при этом растения переходят на анаэробное дыхание с интенсивным выделением углекислого газа, что свидетельствует о депрессии фотосинтеза и активации процесса дыхания. Недостаточное водоснабжение в течение длительного периода вызывает переход растений на обмен веществ с отрицательным дыхательно-ассимиляционным комплексом, что приводит к снижению урожайности.

Это интересно:

Строение вируса и его генома
Вирионы этого семейства (рис. 2) многообразны по форме, встречаются сигмообразные, U-образные формы, однако основной является палочковидная форма с диаметром 80 нм и длиной от 790 нм (вирус Марбург) до 970 нм (вирусы Эбола и Рестон). При ...

Описание вида Mustela nivalis и видовая структура
Ласка самый мелкий представитель куньих и вообще хищных млекопитающих. Длина тела взрослых самцов составляет в среднем около 20 см, масса – 70 - 105 г, самки на треть мельче. Тело у нее очень вытянутое, тонкое, с короткими ногами, воору ...

Основные биосенсоры на основе растительных и животных тканей
Тканевые материалы растительного и животного происхождения успешно используют в качестве биокаталитических компонентов биосенсоров. Биокаталитические материалы этого класса просто создают естественное окружение для представляющего интерес ...