Kokios medžiagos susidaro kvėpuojant. Augalų kvėpavimas. Augalų augimas ir kvėpavimas

Kvėpavimas yra svarbus dujų mainų tarp žmogaus kūno ir aplinkos procesas. Kraujas yra dujų nešėjas. Jame yra specialus pigmentas – hemoglobinas, pernešantis deguonį ir anglies dioksidą.

Ląstelėje deguonis dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose, kurių metu išsiskiria energija ir susidaro vanduo bei skilimo produktai. Tai organizme vykstančių dujų mainų procesų visuma. Žmogaus kūnas „paima“ iš oro deguonį, kuris patenka į organus ir ląsteles, o mainais „duoda“ susidariusį anglies dioksidą.

Ramybės būsenoje žmogus kiekvieną kartą įkvepia ir iškvepia 0,5 litro oro. Vidutiniškai per minutę įkvepiama 16 kartų. Atliekant fizinį darbą sunaudojama daugiau oro.

Kvėpavimo procesai

Kvėpavimas yra fizinis ir cheminis procesas, susidedantis iš sudėtingų etapų. Šiek tiek supaprastinus visus šiuos etapus, kvėpavimą galima suskirstyti į išorinį, vidinį ir ląstelinį.

Išorinis kvėpavimas – tai oro įkvėpimas ir iškvėpimas. Oras į plaučius patenka per kvėpavimo takus (nosį, ryklę, trachėją, bronchus). Praeidamas per kvėpavimo takus, jis išvalomas, sušildomas ir drėkinamas.

Kvėpavimo procesą reguliuoja kvėpavimo centras, esantis pailgosiose smegenyse: įkvepiant oras patenka į plaučius, o šonkauliai ir diafragma pakyla. Iškvėpimas seka iškart. Kai iškvepiate, šonkauliai ir diafragma nusileidžia.

Iškvepiant pirmiausia suaktyvinami pilvo raumenys. Po iškvėpimo labai trumpam sustoja kvėpavimas. Šiuo metu alveolėse ir plaučių kraujagyslėse vyksta dujų mainai. Raudonieji kraujo kūneliai, patekę į kapiliarus, išskiria anglies dioksidą, o vėliau paima deguonį, kurį vėl paskirsto visame kūne.

Plaučiuose vykstančius dujų mainus (kaip ir visus kitus kvėpavimo procesus žmogaus organizme) lemia skirtingos dujų koncentracijos. Pirma, smulkiose plaučių kraujagyslėse yra daug anglies dioksido, todėl jis patenka į plaučių alveoles, kur jo koncentracija yra nereikšminga. Deguonies kiekis plaučių alveolėse yra daug didesnis nei kraujyje, todėl iš ten jis patenka į kraują.

Vidinis (audinių) kvėpavimas yra glaudžiai susijęs su išoriniu kvėpavimu. Deguonies prisotintas kraujas arterijomis patenka į audinius, iš kurių deguonis patenka į audinių skystį. Tuo pačiu metu į kraują patenka anglies dioksidas (ištirpęs anglies dioksidas), kuris venomis juda atgal į plaučius.

Iš audinių skysčio deguonis patenka į kūno ląsteles. Deguonis reikalingas maistinėms medžiagoms, kurios kartu su krauju patenka į ląsteles, „sudeginti“. Šiame biologiniame „degimo“ (oksidacijos) procese dalyvauja vadinamieji fermentai (fermentai) - baltymai seka vienas kitą, „perneša“ vienas kitam deguonį, kol maistinės medžiagos visiškai „sudegs“.

Galiausiai, deguonis jungiasi su vandenilio atomais, sukurtais „degimo“ proceso metu, sudarydamas vandenį. Be to, oksidacijos metu išsiskiria energija (šiluma), o galutinis skilimo produktas yra anglies dioksidas, kuris anglies dvideginio pavidalu palieka ląsteles ir vėl su krauju patenka į plaučius, iš kur iškvepiamas.

Kvėpavimo centras yra pailgosiose smegenyse. Jis veikia kartu su tarpinėmis smegenų struktūromis, užtikrindamas kvėpavimo judesių įgyvendinimą ir patį kvėpavimo procesą. Dirbant sunkų fizinį darbą, padidėja anglies dvideginio koncentracija, todėl norint atkurti pusiausvyrą, padidėja deguonies poreikis, pagreitėja kvėpavimas. Nepaisant to, kad kvėpavimas yra nevalingas procesas, jis gali būti pajungtas jūsų valiai. Tačiau jei kvėpavimas tampa per greitas, anglies dioksidas per greitai pašalinamas iš kraujo, todėl kvėpavimas gali sustoti.

Dėl kvėpavimo takų susiaurėjimo gali sutrikti ventiliacija; gleivių kiekio mažinimas plaučių kvėpavimo paviršiuje; plaučių kraujotakos sutrikimai. Kvėpavimas taip pat gali sutrikti dėl įkvepiamo oro sudėties pokyčių ar kenksmingų medžiagų buvimo ore.

Remiantis biologija, augalų ir gyvūnų kvėpavimas yra unikalus ir universalus procesas. Jis veikia kaip neatsiejama bet kurio Žemėje gyvenančio organizmo savybė. Toliau panagrinėkime, kaip vyksta augalų kvėpavimas.

Biologija

Organizmų gyvenimas, kaip ir bet koks jų veiklos pasireiškimas, yra tiesiogiai susijęs su energijos suvartojimu. Augalų kvėpavimas, mityba, organai, fotosintezė, judėjimas ir vandens bei reikalingų junginių įsisavinimas, taip pat daugelis funkcijų yra susiję su nuolatiniu būtinų poreikių tenkinimu. Organizmai reikalauja energijos. Jis gaunamas iš suvartojamų maistinių junginių. Be to, organizmui reikia plastikinių medžiagų, kurios tarnauja kaip statybinės medžiagos ląstelėms. Šių junginių skilimą, kuris vyksta kvėpuojant, lydi energijos išsiskyrimas. Tai užtikrina gyvybiškai svarbių poreikių patenkinimą.

Augalų augimas ir kvėpavimas

Šie du procesai yra glaudžiai susiję vienas su kitu. Pilnas augalų kvėpavimas užtikrina aktyvų organizmo vystymąsi. Pats procesas pateikiamas kaip sudėtinga sistema, apimanti daugybę susietų redokso reakcijų. Jų metu keičiama organinių junginių cheminė prigimtis ir panaudojama juose esanti energija.

bendrosios charakteristikos

Augalų ląstelių kvėpavimas yra oksidacinis procesas, vykstantis dalyvaujant deguoniui. Jo metu vyksta junginių irimas, kurį lydi chemiškai aktyvių produktų susidarymas ir energijos išsiskyrimas. Bendra viso proceso lygtis atrodo taip:

С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 kJ/mol

Ne visa išsiskirianti energija gali būti panaudota gyvybiniams procesams palaikyti. Kūnui daugiausia reikia tos jo dalies, kurioje yra ATP. Daugeliu atvejų prieš adenozino trifosfato sintezę susidaro membranos elektros krūvių skirtumas. Šis procesas yra susijęs su vandenilio jonų koncentracijos skirtumais įvairiose pusėse. Šiuolaikiniais duomenimis, ne tik adenozino trifosfatas, bet ir protonų gradientas veikia kaip energijos šaltinis, užtikrinantis ląstelės gyvybę. Abi formos gali būti naudojamos aktyvinti sintezės, tiekimo, maistinių junginių ir vandens judėjimo procesus bei potencialų skirtumo tarp išorinės aplinkos ir citoplazmos susidarymą. Energija, kuri nėra saugoma ATP ir protonų gradiente, daugiausia išsklaidoma kaip šviesa arba šiluma. Tai nenaudinga organizmui.

Kodėl reikalingas šis procesas?

Kokia yra kvėpavimo reikšmė augalams? Šis procesas laikomas pagrindiniu kūno gyvenimu. Kvėpavimo metu išsiskirianti energija naudojama jau išsivysčiusioms augalo dalims auginti ir palaikyti aktyvioje būsenoje. Tačiau tai ne visi dalykai, lemiantys šio proceso svarbą. Panagrinėkime pagrindinį augalų kvėpavimo vaidmenį. Šis procesas, kaip minėta aukščiau, yra sudėtinga redokso reakcija. Tai vyksta keliais etapais. Tarpiniuose etapuose susidaro organiniai junginiai. Vėliau jie naudojami įvairiose medžiagų apykaitos reakcijose. Tarp tarpinių junginių galima išskirti pentozes ir organines rūgštis. Taigi augalų kvėpavimas yra daugelio metabolitų šaltinis. Iš bendros lygties matyti, kad šio proceso metu susidaro ir vanduo. Dehidratacijos sąlygomis jis gali išgelbėti kūną nuo mirties. Apibendrinant galima pasakyti, kad kvėpavimas yra fotosintezės priešingybė. Tačiau kai kuriais atvejais šie procesai papildo vienas kitą. Jie prisideda prie energijos ekvivalentų ir metabolitų tiekimo. Kai kuriais atvejais, kai energija išsiskiria šilumos pavidalu, augalų kvėpavimas sukelia nereikalingų sausųjų medžiagų praradimą. Todėl šio proceso intensyvumo didinimas ne visada naudingas organizmui.

Ypatumai

Augalai kvėpuoja visą parą. Šio proceso metu organizmai sugeria deguonį iš atmosferos. Be to, jie įkvepia O2, susidarančio juose dėl fotosintezės ir esančio tarpląstelinėse erdvėse. Dienos metu deguonis daugiausia patenka per jaunų ūglių ir lapų stomas, stiebų lęšius, šaknų odą. Naktį beveik visi augalai juos dengia. Šiuo laikotarpiu augalai kvėpavimui naudoja deguonį, kuris susikaupė tarpląstelinėse erdvėse ir susidarė fotosintezės metu. Į ląsteles patekęs deguonis oksiduoja jose esančius organinius kompleksinius junginius, paverčia juos vandeniu ir anglies dioksidu. Tokiu atveju išleidžiama energija, skirta jų susidarymui fotosintezės metu. Anglies dioksidas pašalinamas iš organizmo per jaunų šaknų ląstelių paviršių, lęšius ir stomas.

Eksperimentai

Norėdami įsitikinti, kad augalas iš tikrųjų kvėpuoja, galite atlikti šiuos veiksmus:

Kaip panaudoti įgytas žinias?

Auginant javus, dirvožemis sutankėja, o oro kiekis joje žymiai sumažėja. Siekiant pagerinti gyvybės procesų tėkmę, dirva purenama. Deguonies trūkumą ypač kenčia tie augalai, kurie auginami pelkėtose (labai drėgnose) dirvose. O2 tiekimas pagerinamas sausinant žemę. Kvėpavimo procesą neigiamai veikia dulkės, kurios nusėda ant lapų. Jo mažos kietos dalelės užkemša stomatas, o tai labai trukdo deguoniui patekti į lapus. Be to, žalingą poveikį turi ir priemaišos, patenkančios į orą deginant įvairių rūšių kurą pramonės įmonėse. Atsižvelgiant į tai, formuojant miesto teritorijas, dažniausiai sodinami dulkėms atsparūs medžiai. Tai, pavyzdžiui, arklio kaštonas, liepa, paukščių vyšnia ir tuopos. Grūdų sandėliavimo metu ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas jų drėgnumui. Faktas yra tas, kad didėjant jo lygiui, didėja kvėpavimo intensyvumas. Tai, savo ruožtu, prisideda prie to, kad sėklos pradeda labai šilti dėl susidariusios šilumos. Tai savo ruožtu neigiamai veikia embrionus – jie miršta. Norint išvengti tokių pasekmių, laikomos sėklos turi būti sausos. Pati patalpa turi būti gerai vėdinama.

Išvada

Taigi augalų kvėpavimas yra labai svarbus norint užtikrinti normalų jų vystymąsi bet kuriame etape. Be šio proceso neįmanoma ne tik užtikrinti normalų organizmo funkcionavimą, bet ir suformuoti visas jo dalis. Kvėpavimo metu susidaro svarbiausi junginiai, be kurių augalo egzistavimas neįmanomas. Šis sudėtingas, daugiapakopis procesas yra pagrindinė viso organizmo gyvenimo grandis. Žinios apie tai padeda užtikrinti tinkamas sąlygas kultūriniams augalams auginti ir laikyti, pasiekti aukštą grūdų ir kitų žemės ūkio kultūrų derlių. Yra žinoma, kad kvėpavimas gamina šilumą. Prie kai kurių pasėlių oro temperatūra gali pakilti daugiau nei 10 laipsnių. Šią nuosavybę žmonės naudoja įvairiais tikslais.

Kenksmingos medžiagos iš organizmo pašalinamos kvėpuojant, prakaitu, šlapimu, išmatomis, vėmimu, vidurius laisvinančiais vaistais ir įvairiomis medicininėmis procedūromis. Per didelis kenksmingų medžiagų susilaikymas organizme ir jų kaupimasis sukelia apetito praradimą ir užsikimšimus.

Taigi, su troškuliu, atsiranda burnos džiūvimas, galvos svaigimas, širdies skausmas ir atminties praradimas. Jei sutrinka seilių ir skreplių atsiskyrimas, atsiranda negalavimų, dingsta jėgos, dingsta apetitas. Uždelsus čiaudėti, nubunksta jautrumas, atsiranda galvos skausmai, mėšlungis galūnių ir pakaušio raumenyse, vingiuoja burna, smunka žandikaulis. Slopinant žiovavimą, atsiranda tos pačios pasekmės, kaip ir atidėjus čiaudulį. Alkis sukelia galvos svaigimą ir silpnumą. Pieno rūgšties perteklius sukelia organizmo nuovargį. Dujų kaupimasis sukelia vidurių užkietėjimą, navikus, žarnyno dieglius, blogina regėjimą, šaltkrėtį, įvairias širdies ligas. Sulaikius išmatas, gali atsirasti galvos skausmas ir traukuliai susitraukti rankų ir kojų. Kai šlapimas sulaikomas, susidaro akmenys. Sulaikius spermą, pasunkėja šlapinimasis, išsivysto prostatitas, impotencija. Miego trūkumas sukelia dažną žiovulys, silpnumas, sunkumas galvoje, virškinimo sutrikimai ir tamsa akyse.

Atsiradus šiems sutrikimams, reikia pasninkauti, per burną įkvėpti alijošiaus dūmų ir praskalauti burną alavijo nuoviru. Valyti organizmą galima ir vėmimo bei vidurius laisvinančiais vaistais, tačiau šie vaistai yra kontraindikuotini „žmonėms, kurių apatinės pilvo dalies minkštieji audiniai nusilpę. Hipokratas rekomendavo sukelti vėmimą ne daugiau kaip du kartus iš eilės per mėnesį. Vėmimas išspjauna gleives ir tulžį. pašalina

sutrinka virškinimas, išvalo skrandį (juk skrandis neturi tokio valymo faktoriaus, kaip žarnyną turi tulžis), taip pat malšina sunkumą galvoje, atvalo regėjimą, stiprina organizmą, padeda esant opoms, kurios susidaro inkstuose. ir šlapimo pūslė. Tai galingas vaistas nuo raupsų, prastos veido odos ir skrandžio epilepsijos, geltos, parkinsonizmo ir paralyžiaus. Tai taip pat puikus gydymas pacientams, sergantiems kerpėmis. Vėmimas imamasi kartą per mėnesį, kai skrandis pilnas, nesilaikant tam tikro dažnumo. Po vėmimo reikia praskalauti burną ir veidą vandeniu atskiestu actu, kad atsikratytumėte sunkumo galvoje.

Vidurius laisvinančių vaistų negalima gerti, jei žarnyne yra sauso pertekliaus (kaip nutinka esant vidurių užkietėjimui), kietas mases pirmiausia reikia pašalinti klizmomis ar skiedikliais.

Pavyzdžiui, pirtis kelias dienas prieš vartojant vidurius laisvinančius vaistus, perteklius turi ploninamą poveikį, tačiau būtina, kad nuo apsilankymo pirtyje iki vaistų vartojimo praeitų trumpas laikas. Vidurius laisvinantį nuovirą reikia gerti šiltą, tada pašildyti skrandį ir pėdas, šiek tiek pajudinti. Tokiu atveju periodiškai reikia gerti nedideliais gurkšneliais tokio kiekio karšto vandens, kuris netrukdytų vaisto veikimui. Kiekvienas, vartojęs vidurius laisvinančius vaistus, neturėtų valgyti ir gerti, kol vaistas baigsis. Šiuo metu negalite miegoti. Blogas burnos kvapas nuo išgerto vaisto pašalinamas miežių avižinių dribsnių milteliais. Pavasarį ar rudenį naudingiau gerti vidurius laisvinančius vaistus.

Daugiau informacijos apie valymo procedūras aprašyta skyriuje „Terapinės procedūros“.

Tibeto medicina nustato keletą bendrųjų sveikatos palaikymo principų:

Laikykite savo kūną švarų ir dažnai maudykitės. Maudynės stiprina aistrą, jėgą, pailgina gyvenimą, nuplauna prakaitą, nešvarumus, kvapus, mažina nuovargį, šalina troškulį ir karštį;

Laikykite savo liežuvį ir sielą tyrą, pašalinkite nuo jų nuodėmes. Atsisakykite blogų darbų, kad ir kaip jie jus padrąsintų, darykite gerus darbus, kad ir kaip jie jums trukdytų. Nepriimkite visko, ką girdite, kaip tiesą, bet atidžiai patikrinkite. Pasakykite sau viską, ką girdite, ir padarykite trumpą išvadą. Neklausykite moterų, rimtai sakykite joms savo žodžius;

Nesislėpkite nuo mylinčių ir ištikimų, kalbėkite atvirai. Būkite lėtas, bet tvirtas, bendraukite taikiai ir greitai. Neleiskite savo priešams nusileisti, bet kilniai juos nuraminti. Išsaugokite draugystę, meilę, nepamirškite apie gerus darbus. Gerbk savo mokytoją, tėvą, dėdę ir apskritai visus senus žmones. Gyvenkite protu ir širdimi darnoje su tautiečiais, artimaisiais ir draugais;

Pripažinkite savo klaidas ir pralaimėkite, o jei laimite, būkite santūrūs. Jei esate išmintingas, nebūkite arogantiškas, o jei esate turtingas, žinokite, kada sustoti. Netrypi žemų žmonių, nepavydėk aukštiems. Venkite draugystės ir priešiškumo su niekšais. Nesivaržykite su kieno nors kito;

Saugokitės klaidų ir nuodėmių. Kad vėliau nesigailėtumėte, neduokite valdžios blogiems žmonėms. Nešvaistykite savo protinių jėgų, bet būkite plataus pažiūrų. Padėkite kenčiantiems, sergantiems ir vargšams visais įmanomais būdais. Elkitės su visais, pradedant nuo kirminų, taip, kaip elgiatės su savimi. Šypsokis nuoširdžiai ir nuoširdžiai, kalbėk tiesiai.

Kvėpavimas yra universalus fiziologinis procesas, būdingas visiems gyviems organizmams: bakterijoms, gyvūnams, augalams.

Augaluose kvėpavimas atlieka dvi svarbias biologines funkcijas. Pirma, jis aprūpina augalą energija ATP pavidalu. Antra, kvėpavimas yra daugiapakopis procesas, kurio metu susidaro daug tarpinių medžiagų, kurios savaime yra vertingos augalų medžiagų apykaitai. Jie nukreipti į tam tikras biochemines reakcijas. Šią kvėpavimo funkciją galima apibrėžti kaip augalo medžiagų apykaitos fondo sukūrimą.

Bendra kvėpavimo proceso lygtis yra tokia:

Ši lygtis, rodanti tik pradinius ir galutinius proceso produktus, rodo, kad kvėpavimas yra organinių medžiagų oksidacija, kurios metu sudėtingos organinės medžiagos suskaidomos į anglies dioksidą ir vandenį, kad susidarytų cheminė energija.

Kvėpuojant vyksta organinių medžiagų irimas, todėl kvėpavimo biocheminė esmė yra priešinga fotosintezei. Taigi fotosintezės proceso produktai suvartojami dviem kanalais: pagrindinė fotosintezės metu susidarančių organinių medžiagų dalis nukreipiama į paties augalo kūno statybą, o kita (mažesnė, dažniau) įtraukiama į kvėpavimo procesą. išlaisvinti šiose medžiagose surištą energiją.

Kvėpavimo proceso metu išsiskirianti energija iš dalies išsiskiria šilumos pavidalu, o dalis kaupiama cheminės energijos pavidalu, kuri surišama ir kaupiama ATP pavidalu. Šis procesas vadinamas oksidacinis fosforilinimas . Tai atitinka lygtį:

ATP sintezė ir jų įkrovimas energija yra pagrindinė kvėpavimo proceso funkcija. Schema pav. 3.13 paveiksle parodyta augalų kvėpavimo metu sprendžiamų užduočių įvairovė dėl ATP gamybos.

Kvėpuojant sunaudojamos organinės medžiagos, mažėja augalo svoris. Taigi, pavyzdžiui, jei pasėtas kukurūzo grūdas gyvena 0,529 g, tai po dviejų dienų dygimo jo svoris tesiekia 0,290 g.Per tą laiką kvėpavimui jis išleidžia beveik 45% atsarginių maistinių medžiagų.

Kvėpavimas taip pat sukelia oro sudėties pokyčius aplink augalą. Sumažėja deguonies kiekis (suvartojamas kvėpuojant), ir kiekis

Ryžiai. 3.13.

padaugėja anglies dvideginio (jis išsiskiria kvėpuojant). Kvėpavimas taip pat susijęs su šiluminės energijos gamyba. Paprastai jo išsiskiria šiek tiek, tačiau dygstančioms sėkloms kvėpuojant išsiskiriantis šilumos kiekis gali būti toks didelis, kad sėklos įkaista iki 60-90°C temperatūros.

Kvėpavimo lokalizacija

Skirtingai nei gyvūnai ir žmonės, augalai neturi specialių organų ar struktūrų, atliekančių kvėpavimo funkciją. Ją vykdo visos gyvos ląstelės, kurių protoplaste yra specialios už kvėpavimo funkciją atsakingos organelės – mitochondrijos, jų skaičius vienoje ląstelėje svyruoja nuo 50 iki 5000 vienetų.

Kvėpavimo chemija

Kvėpavimas yra sudėtingas redokso procesas, vykstantis keliais etapais. Jo metu pradinė kvėpavimo medžiaga nuosekliai oksiduojama per tarpusavyje susijusių reakcijų sistemą, išskiriant energiją. Energija, kaip minėta aukščiau, eina į ADP sintezę.

Priklausomai nuo kvėpavimo medžiagos savybių, augalų genetinių savybių ir kitų veiksnių, kvėpavimas gali būti atliekamas įvairiais būdais. Angliavandenių oksidacijos metu, kuri dažniau vyksta augaluose, kvėpavimas vyksta dviem iš eilės etapais.

Pirmajame etape pradinė kvėpavimo medžiaga oksiduojama be deguonies, tai yra anaerobinėmis sąlygomis, iki piruvo rūgšties. Šis procesas vadinamas glikolizė. Antrame etape piruvo rūgštis oksiduojama iki anglies dioksido, dalyvaujant deguoniui, tai yra, aerobinėmis sąlygomis. Šį procesą atrado ir ištyrė vokiečių kilmės anglų mokslininkas G. Krebsas. Už šį pasiekimą mokslininkas 1953 metais gavo Nobelio premiją, o pats transformacijų kompleksas buvo vadinamas Krebso ciklas .

Glikolizė . Glikolizę vaizduoja nuoseklių reakcijų serija. Jis nėra lokalizuotas mitochondrijose, o dažniausiai ląstelių citozolyje. Bendra medžiagų virsmo glikolizės metu schema parodyta fig. 3.14.

Glikolizės metu gliukozė pirmiausia fosforilinama, kai sunaudojama viena ATP molekulė, susidaro gliukozės fosfatas, padidėja jos reaktyvumas, o vėliau, naudojant fermentą izomerazę, paverčiama fruktozės fosfatu. Fruktozės fosfatas dar kartą fosforilinamas ir susidaro fruktozės difosfatas. Šiam procesui reikia kitos ATP molekulės.

Kitas glikolizės etapas susideda iš fruktozės difosfato skilimo fermento aldolazės į dvi triozes - fosfogliceraldehidą ir fosfodioksiacetoną. Šios dvi medžiagos gali būti tarpusavyje paverstos viena į kitą, veikiant atitinkamai izomerazei, kad jų santykis visada būtų 1:1, o vartojant fosfogliceraldehidą, jo fondas pasipildo fosfodioksiacetonu.

Vėliau deguonies procese dalyvauja tik fosfogliceraldehidas. Veikiant fermentų kompleksui, kuriame yra specialus fermentas fosfoglicerolio-aldehido dehidrogenazė, jis oksiduojamas nedalyvaujant atmosferos deguoniui, kartu papildomai fosforilinant iki difosfoglicerino rūgšties.

Ryžiai. 3.14.

Difosfoglicerino rūgštis tolimesnių virsmų procese defosforilinama ATP molekulių sintezės metu ir virsta piruvo rūgštimi. Glikolizės metu iš vienos monosacharido molekulės susidaro dvi piruvo rūgšties molekulės. Šiame pirmajame kvėpavimo proceso etape anglies dioksidas neišsiskiria.Glikolizės grynoji energija yra dvi ATP molekulės.

Krebso ciklas. Krebso cikle piruvo rūgštis patiria eilę ciklinių virsmų, kurių metu susidaro kelios tri- ir dikarboksirūgštys. Bendra cheminių medžiagų virsmų Krebso cikle schema parodyta fig. 3.15.

Ryžiai. 3.15.

Pagrindinį vaidmenį aerobinėje kvėpavimo fazėje atlieka dekarboksilinimo reakcijos, dėl kurių sutrumpėja piruvinės rūgšties anglies atomų grandinė ir išsiskiria anglies dioksidas. Tolesnės Krebso ciklo reakcijos yra susijusios su oksaloacto rūgšties, būtinos įtraukimui į acto rūgšties ciklines reakcijas, tiekimo atstatymu. Iš viso oksiduojant vieną piruvo rūgšties molekulę išsiskiria trys CO2 molekulės.

Pagrindinės elektronų pernešimo grandžių grandys yra oksidazės reduktazės fermentai. Visi fermentai – elektronų pernešimo grandinės dalyviai – yra bougie, išskyrus ubichinoną, kuris pagal cheminę prigimtį yra lipidas.

Iš viso Krebso ciklo metu susidaro 36 ATP molekulės. Kartu su glikolize susidaro 38 ATP molekulės. Vienos ATP molekulės energine verte 7 kcal, matome, kad kvėpuojant iš kvėpavimo medžiagų išsiskiria 266 kcal cheminės energijos.

Vertinant biochemines augalų kvėpavimo ypatybes, pažymėtina, kad jis aprūpina augalus chemine energija ir jungia įvairias augalų medžiagų apykaitos dalis. Svarbus augalų kvėpavimo bruožas yra jo polifunkcionalumas, kurį sudaro gebėjimas pritraukti įvairias medžiagas iš angliavandenių į baltymus oksidaciniam skaidymui.

Kaip minėta aukščiau, biocheminė kvėpavimo funkcija neapsiriboja energijos gamyba augalui. Šis procesas yra viena iš pagrindinių medžiagų apykaitos grandžių, sunaudojanti platų metabolitų spektrą ir tuo pačiu tiekianti daugybę būtinų produktų angliavandenių, lipidų ir baltymų apykaitai, kurie naudojami sudėtingiems organiniams junginiams gaminti. Visų pirma, dėl Krebso ciklo angliavandenių, lipidų ir baltymų metabolizmas yra tarpusavyje susiję.

1. Kokios dujos absorbuojamos, o kurios išsiskiria kvėpuojant?
2. Kokios dujos palaiko degimą?
3. Koks procesas vadinamas fotosinteze?

Visiems gyviems organizmams veikti reikia energijos. Augalai ir gyvūnai jį gauna per kvėpavimą.

Daug kartų matėte, kaip lauže ar krosnyje dega malkos. Degimo metu išsiskiria didelis energijos kiekis šilumos ir šviesos pavidalu. Iš kur ji atsiranda? Degdamos organinės medžiagos sąveikauja su deguonimi. Sudėtingos organinės medžiagos skyla į paprastesnes. O šviesos energija, kurią augalai panaudojo fotosintezės metu organinėms medžiagoms formuoti, išsiskiria šilumos ir šviesos pavidalu.

Degimas panašus į kvėpavimą. Tačiau degimas vyksta labai smarkiai, išskirdamas daug energijos. Kvėpavimo metu organinių medžiagų irimas vyksta palaipsniui, keliais etapais. Kiekviename etape išsiskiria nedidelis energijos kiekis, kurį organizmas panaudoja įvairiems gyvybiniams procesams. Taigi, kvėpavimas– procesas, kurio metu gyvi organizmai pasisavina iš aplinkos deguonį ir išskiria anglies dvideginį. Šis procesas vyksta išleidžiant energiją. Skirtingi organizmai kvėpuoja skirtingai.

Gyvūnų kvėpavimas. Vienaląsčiai organizmai, primityvūs daugialąsčiai organizmai (kempinės, koelenteratai) ir daugybė kirminų kvėpuoja, absorbuodami deguonį iš oro ar vandens per visą kūno paviršių. Daugumos varliagyvių kvėpavimas per odą sudaro apie 50% dujų mainų.

Kūno struktūrai sudėtingėjant, skirtingoms gyvūnų grupėms išsivysto specialūs kvėpavimo organai (52 pav.): žiaunos(daugumoje vandens bestuburių, žuvų, varliagyvių lervų); trachėjos(vabzdžiuose); plaučiai(sausumos moliuskų, varliagyvių, roplių, paukščių ir žinduolių).

Ryžiai. 52. Gyvūnų kvėpavimo organai: a - žuvų žiaunos; b - vabzdžių trachėja; c – varliagyvių plaučiai

Augalų kvėpavimas. Augaluose kvėpavimas taip pat užtikrina visų audinių ir ląstelių deguonies poreikį. Intensyviausiai kvėpuoja augantys augalo organai, o išdžiūvusios sėklos – labai silpnai. Augalas neturi specialių kvėpavimo organų. Aukštesniuose augaluose pagrindinis vaidmuo dujų mainuose tenka stomata lapų ir žalių stiebų odoje ir lęšiai kamštinis žievės sluoksnis (53 pav.). Dideliuose augaluose tarp laisvai išsidėsčiusių ląstelių yra oro erdvės (tarpląstelinės erdvės), iš kurių į ląsteles patenka deguonis.

Ryžiai. 53. Stomata (a), lęšis (b)

Didžiąją dalį energijos, susidarančios kvėpuojant, augalas sunaudoja gyvybiniams procesams, o nedidelė dalis išsiskiria šilumos pavidalu. Antžeminė augalo dalis yra apsupta oro. Šaknims sunkiau, nes dirvoje perpus mažiau deguonies. Todėl augalininkystėje naudojamos įvairios technikos šaknų kvėpavimui gerinti. Specialūs kultivatoriai purena dirvą ir padidina oro srautą į šaknis.

Atsakyti į klausimus

1. Koks procesas vadinamas kvėpavimu?
2. Kokia yra kvėpavimo reikšmė?
3. Kokius gyvūnų kvėpavimo organus žinote?
4. Kaip įrodyti, kad augalai kvėpuoja?

Naujos koncepcijos

Kvėpavimas. Žiaunos. Trachėja. Plaučiai. Stomata. Lęšiai.

Pagalvok!

Kodėl sunku aptikti augalų kvėpavimo procesą šviesoje?

Mano laboratorija

Žiemą po ledu gėlo vandens telkiniuose dažnai pritrūksta deguonies, todėl žūsta žuvys. Norėdami to išvengti, žmonės daro skyles lede arba siurbia orą naudodami siurblius.

Paprasti eksperimentai padės užtikrinti, kad augalai kvėpuotų.

Patirtis 1. Vanduo buvo pilamas į du vienodus indus, kuriuose buvo ištirpintas nedidelis augalui reikalingų mineralų kiekis. Kiekviename inde pupelių, pupelių ar žirnių daigai buvo panardinami į tirpalą su šaknimis ir pritvirtinami. Tirpalas viename iš indų kasdien buvo prisotinamas oro, naudojant purškimo buteliuką. Kitas indas buvo sandariai uždarytas dangteliu, kad į jį nepatektų oro. Antrojo laivo augalai po kurio laiko žuvo. Padarykite išvadą apie augalų mirties priežastį.

Patirtis 2. Į stiklainio dugną supilkite vandenį ir iki 1/3 jo aukščio pripilkite dygstančių žirnių, pupelių ar kviečių sėklų. Stiklainį sandariai uždarykite dangteliu. Tiek pat sausų sėklų supilkite į kitą stiklainį. Abu stiklainius laikykite 20-25 °C temperatūroje.

Po paros į abu stiklainius nuleiskite degančią skeveldrą. Paaiškinkite, kodėl stiklainyje su sausomis sėklomis drožlė kurį laiką degs, o stiklainyje su dygstančiomis sėklomis atplaiša iškart užges. Iš patirties padarykite išvadą.

Padarykite patirtį sudėtingesnę: Vieną indelį dygstančių sėklų padėkite į šaldytuvą, o kitą į šiltą vietą. Po vienos ar dviejų dienų į stiklainius su dygstančiomis sėklomis suberkite rūkstančius drožles. Kuriame stiklainyje deglas užges ir kodėl? Šiltoje vietoje augalai kvėpuoja intensyviau. Tačiau pagrindinė kvėpavimo sąlyga yra deguonies buvimas ore.

Kaip žmogus savo veikloje panaudoja žinias apie augalų kvėpavimą? Norint laikyti sėklas klėtise (elevatoriuose), būtina laikyti sausas sėklas. Kambarys turi būti vėdinamas, kad sėklos būtų nuolat tiekiamos grynu oru. Todėl klėtyse, be natūralaus vėdinimo per langus ir duris, vėdinimas atliekamas naudojant elektros prietaisus, kurie leidžia grūdus išsaugoti eilę metų.

Lapams kvėpuoti trukdo iš oro ant jų nusėdantis dulkių sluoksnis. Mažos kietos dalelės uždaro stomatą ir neleidžia orui patekti į lapą. Todėl kambarinius augalus reikia periodiškai išvalyti nuo dulkių.

Kenksmingos priemaišos ore – pramonės įmonių išmetamų teršalų rezultatas – taip pat neigiamai veikia augalus. Būtent todėl, formuojant miestų ir miestelių apželdinimą, sodinami augalai, atsparūs kenksmingoms medžiagoms ir oro dulkėms (54 pav.). Tokiomis savybėmis pasižymi tuopos, liepos, geltonosios akacijos, ąžuolai ir kai kurie kiti augalai.

Ryžiai. 54. Kraštovaizdžio sutvarkymas