növénytan 2. -- órai jegyzet ábrák nélkül

Országok listájaHungaryPannon EgyetemGeorgikon Mezőgazdaságtudományi KarTermészetvédelmi mérnökiNövényszervezettan, NövényélettanJegyzeteknövénytan 2. -- órai jegyzet ábrák nélkül

LÉGZÉS

Egy biokémiai folyamat, melynek során nagy, összetett vegyületek kisebb egységekre bomlanak le és közben energia szabadul fel.

JelentQsége: - Energiát szabadít fel.
- Intermediereket (köztes vegyületeket) szolgáltat fontos vegyületek
szintéziséhez.

Miért nem égeti el az élQlényeket a légzéssel járó nagy energia felszabadulás ?

- lépcsQzetes lebontás ábrája -

A cukor lebontása lépcsQzetesen történik. Egyik folyamat terméke a másik folyamat kiindulási vegyülete. Egy adott pillanatban a sejtekben uralkodó viszonyok nem ideálisan valamennyi enzim ideális sebességq mqködéséhez. A felszabaduló energia ATP  be épül be. Az enzimek, mint katalizátorok lecsökkentik az aktiválási energiaszükségletet.

A növényekben a légzés fQ szubsztrátja a szacharóz. Emberekben, állatokban a glükóz.

A légzés szakaszai: - Dehidrogenálás
- Végoxidáció


A légzés szakaszai, részfolyamatai, elhelyezkedésük a sejtben

I. Dehidrogenálás
I/a. egészséges sejtnél: glikolízis a citoplazmában és citrátkör a mitokondriumban.
I./b. fertQzött, sérült, öreg szöveteknél: pentóz-foszfát út a citoplazmában.

II. Végoxidáció
II/a. egészséges szövetnél: mitokondriális elektrontranszport a mitokondriumban, oxidatív foszforiláció .
II/b. sérült, fertQzött szövetnél: exomitokondriális légzés (bárhol a mitokondriumon kívül).

I/a. II/a.: egészséges szövetek
I/b. II/b.: sérült, fertQzött szövetek

- légzés gerince ábra -










LEÁGAZÁSOK

Glikolízis leágazásai:
A glükóz-6-foszfátnál ágazik le a pentóz-foszfát út. A glicerinsav-3-foszfátnál a szerin család, az elsQ aminosav család. (20 féle aminosav keletkezik 5 családban). A foszfo-enol-piroszQlQsavnál ágazik le a sikininsav-út. A piroszQlQsavnál ha van oxigén, akkor a citrátkör ágazik le, oxigén hiányában beindul az erjedés és keletkezik az alanin család. (2. család)

Citrátkör leágazásai:
Kapcsolódik a glikolízishez. Az acetil-koenzim-a –tól indul ki a zsírsavak szintézise. És innen indul ki az izoprenoidok szintézise is. Pl.: karotinoidok. Az ¬-keto-glutársavtól indul ki a glutaminsav család. (3. család) Az oxálecetsavtól indul ki az aszparaginsav család. (4 család) A szukcinil-koenzim-a  tól indul ki a klorofilok szintézise.

Pentóz-foszfát út kapcsolódási pontjai:
Kapcsolódik a glikolízishez. A ribóz-5-foszfáttól indul ki a nukleinsavak szintézise. Az eritróz-4-foszfáttól indul a sikininsav-út.

Sikininsav-út kapcsolódási pontjai:
Kapcsolódik a pentóz-foszfát úthoz és a glikolízishez. Itt keletkezik az aromás aminosavak családja. Pl.: triptofán, tirozil, fenil-alanin. Itt keletkeznek az íz és aromaanyagok (terméseknél) és itt keletkezik sok antibakteriális anyag is.



I. Glikolízis

(Ábra… lefelé glikolízis, felfelé gliko-neogenezis)

A glikolízis a dehidrogenálás része, a citoplazmában játszódik le, ahol redukált nukleotidokat gyárt. Gyakorlatilag arról szól, hogy hogyan bomlik le piroszQlQsavig.

Pasteur-effektus:

Oxigénmentes környezetben (anaerob körülmény) a glükóz lebontása 10-szeresére gyorsul fel. Ilyen körülmény a belvíz, tavaszi hóolvadás is, mikor nappal megolvad a hóréteg teteje, de éjjelre jégpáncél alakul ki a hórétegen.
Ilyenkor glükózonként 38 ATP helyett csak 2 ATP keletkezik és a növényben hasznosítható energiahiány lép fel. De hova veszik el az energia ?
Anaerob körülmények között csak 2 ATP keletkezik glükózonként, ezért sok a ADP halmozódik fel, ami aktiválja a Pasteur-effektus kulcsenzimét a foszfo-fruktokinázt. Ennek hatására felgyorsul a keményítQ lebontása.
Az erjedés beindul és ennek során nagy energiatartalmú, hidrogénben gazdag vegyületek halmozódnak fel. Ezeknek a vegyületeknek nagy a hQ és az energiatartalmuk. Tehát erjedés során nagy hQ és energiatartalmú vegyületek keletkeznek



A fruktóz-2,6-difoszfát szabályozza a glikolízis és a gliko-neogenezist.
Napközben a levelekben nincs fruktóz-2,6-difoszfát. Ezért nappal a keményítQ felépítés lesz a jellemzQ, gliko-neogenezis van. Éjjelre a levelekben fruktóz-2,6-difoszfát lesz, ez serkenti a lebontást, ezért éjjel a glikolízis lesz a jellemzQ.

Citrátkör

A dehidrogenálás része, a mitokondriumban játszódik le és redukált nukleotidokat gyárt. Hogy a redukált nukleotidok vissza tudjanak alakulni oxidált nukleotiddá, ahhoz oxigén kell. Erjedés során benne marad a hidrogén a vegyületekben és nem ég el, azért nincs is szükség az oxigénre.


Pentóz-foszfát út (ciklus)

Egészséges szövetekben nincs elegendQ NADP a pentóz-foszfát út mqködésére. Ha nincs NADP+, akkor be sem indul. Az egészséges szövetekben a NADPH2-bQl nagyon sok van. Azért nem alakult át NADP+ -vá, mert nem jut be a mitokondriumba a NADPH2. Viszont, sérült, fertQzött szövetekben beindulnak olyan biokémiai folyamatok (exomitokondriális folyamatok), amelyek a citoplazmában alakítják vissza a NADPH2  t NADP+ -vá.
Ez azért jó, mert a regenerációhoz és a védekezéshez szükséges anyagok keletkeznek ezáltal. A regenerációhoz új nukleinsavak kellenek, amikbQl új fehérjék lesznek. Ez a folyamat pedig a pentóz-foszfát útnál játszódik le. És ha mqködik a pentóz-foszfát út, akkor mqködni fog az abból leágazó sikininsav út is, ahol antibakteriális vegyületek keletkeznek Pl.: fahéjsav származékok. 6 glükózból 5 fog regenerálódni.

6 glükóz-6-P ( 5 glükóz-6-P + 12 NADH2 + 6 CO2


Sikininsav út

Aromás vegyületek szintézisét végzi. A termések érése során fokozódik ennek a keletkezése. Antibakteriális anyagok keletkeznek. És az érésben is részt vevQ aromás vegyületek.
Pl.: triptofán, lignin (sejtfalépítQ), tirozin, fenil-alanin.


II. Végoxidáció

Egészséges szövetekben a mitokondrium belsQ membránján megy végbe. A szubsztrátok hidrogénjét vízzé égeti.

A mitokondriális elektron transzport lánc mqködése során a dehidrogenálásban keletkezett redukált nukleotidok hidrogénje lehasad és hidrogén atomok lépnek be a mitokondrium belsQ membránjába. A hidrogénatomok proton része két membránközti térbe kerül. A hidrogén atom elektronja pedig egy elektronszállító láncra kerül. 3 olyan régió van ahol protonok lépnek ki a membránközti térbe, ezek a protonpumpák.
Mqködésük során a membrán közti tér egyre pozitívabb lesz, a belsQ oldal pedig egyre negatívabb lesz. Töltéskülönbség fog létrejönni. Egy idQ után ez a töltéskülönbség megszqnik, úgy hogy a protonok visszaáramolnak a belsQ oldalra Elektromos kisülés történik és ennek a kisülésnek az energiája épül be egy ATP molekulába. Az ATP képzés ezen módja az oxidatív foszforilálás

Érvényes erre a Mitchel-teória:

Töltéskülönbség (ATP

Mind a fotoszintézisben, mind a légzésben membránhoz kötött elektron transzport folyik, melynek során az elektronok extra energiája töltéskülönbséget hoz létre. Mikor ez a töltéskülönbség megszqnik, akkor ATP képzQdik. A fotoszintézisben az ATP képzQdését fotofoszforilációnak nevezzük, ami a tillakoid membránjában jön létre.
Légzés során oxidatív foszforiláció van, ami a mitokondrium membránján megy végbe.

A fotoszintézis során az extra energia a fénytQl származik, a légzés során pedig kémiai kötésekbQl származik az extra energia.

Létezik egy alternatív út is, a citokróm út.

Cianidrezisztens és maradéklégzés fogalma:

A citokróm-a3 cianiddal gátolható. Ilyenkor az elektronok elkerülik a citokróm utat és az ubikinon térségében egy alternatív oxidáz közremqködésével jutnak a légköri oxigénre. Ez a cianidrezisztens v. alternatív légzési út.
Az alternatív út is blokkolható aromás hidroxin savakkal, diszulfurámmal. Ilyenkor is mqködik a légzés, történik oxigénfogyasztás. De ez a fajta légzés izolált mitokondriumban nem mutatható ki. II/b. Exomitokondriális légzés.

JelentQssége !

Amennyiben az alternatív úton megy a légzés 1/3-ad annyi a töltéskülönbség, 1/3-ad annyi ATP keletkezik.

Minél nagyobb az alternatív légzés arány a citokróm úthoz képest, annál kisebb lesz a termelékenység. Ugyanannyi redukált nukleotidból 1/3-ad annyi

( >
@



J
¢ È Ž²´¼Zfú"$îø:j~’”–ªÀÂÄd @MNOdº~ÌÎõñíåíÞíÖíåíÒÄÒ¼Ò¼Ò¼Ò·¼·Ò¼Ò¯Ò§ Ҙ“˜ŽÒŠ†ÒŠ~Š†v†h°h°>*hçGáhçGá>*h°hçGá hE
ï>* hçGá>*hE
ïhE
ï>*

h bàhE
ïh bàhE
ï5hE
ïhE
ï6 hE
ï5hE
ïhE
ï5hE
ïhE
ï5>*CJaJhE
ïh¸Nzh¸Nz6

h¸Nzh¸Nzh¸Nzh¸Nz>*h¸Nzhôsû h¸Nz5>*CJ aJ - \ @
f
h





L
N
ô
ö
¢ ì Ž´øú÷òòòéòòòò÷òòòòòòòòòáÜÜÓ܄Ä^„ÄgdE
ïgdE
ï $a$gdE
^„ˆgd¸Nzgd¸Nz $a$gd¸Nzâˆýúê8:jlnprtvxz|~”–ÄNOeúñññúúúéúúúúúúúúúúäúúÛÖÖgdçGá„Á^„ÁgdçGágd bà $a$gdE
ï„Ä^„ÄgdE
ïgdE
ïe|~Îlm‘‚ƒ„’“ÇÈÜÞaïB ""öññèããèããÞÙÞÞÞÞÞÞÞÑÑÑÑÌgd4° $a$gd4°gd bàgdE
ïgd¢'w„Á^„Ágd¢'wgd°„Á^„Ágd°Îklmƒ„‡‘’·»ÞB Ž$ $à& ''È'Ê'8(:(–(˜(š(ø(ú(þ(8*:*<*J*L*N*X*Z*”-°-²-à-â-ð-ò-ô-ú-üøüðüìáÓÈÄÀĸÄÀ®À®Àª¢ªšª¢•ªšªšª¢•ªÀªŒ…Œ}Œ}xŒ h bàH*h bàh bàH*

j"ðh bàh bà hšU©H* hšU©H*hšU©hšU©H*hšU©hšU©H*hšU©h4°h4°5>*h9zLh9zL>*h4°h9zL h bàh9zLCJaJh bàh9zL5>*CJaJ h bà5>*CJaJhE
ïh¢'wh¢'w>*h°h¢'w." ""¨"Œ$Ž$¢$¤$Ü&Þ&à&''Z*”-–-ö-ø-ú-..ô/ö/ø/00ð0ò0úúúúúúúúúúúúúúúòííííííííííígd bà $a$gd bàgd4°ú- ..ø/0F144‚6„6£6¤6µ6¶6<<\<^<ì>¤?â?ä?æ?@BTÈWÊW–X˜XÂXÞXàXèXYYZZö[ø[²\öïëÝëÙëÙÕÍÅÕ¾Õº²º®ª¢®•ª“ªŒªŒªˆªˆ~wˆoˆoˆhWw¾hWw¾H*

hWw¾5>*hWw¾hWw¾5>*hWw¾

j"ðhàUhàhà>* hà>*hàhà5hàh3P£h3P£h3P£>*hzSs

j"ðhÙ_§hÙ_§hŒ>*hÙ_§hÙ_§>*hÙ_§hŒh bàh bà5>*CJaJh bà

h bà5>*h bàh bà5>*(ò04ƒ6„6¤6¥6º6»6:ª:¬:ª;¬;<<^<`< >ä?æ?@@l@m@PURU¬W®WÀXÂXúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúúgd bà ATP keletkezik. Ebben az esetben a növény többet fogyaszt a létfenntartásra és kevesebbet a termésre. A rossz termésq növényeknél, ezért nagyobb az alternatív légzés.

Reggeli órákban még a citokróm út dominál a növényekben, délutánra elég sokat fotoszintetizált a növény, így sok elégetni való anyaga keletkezik. Ekkor jobban mqködik az alternatív út. A nyugalomban lévQ burgonyagumó légzése is alternatív, mert ami nyugalomban van annak kicsi az energiaszükséglete.

Kevés az ADP ( kis potenciálkülönbség megszqnését tesz lehetQvé. Ez akkor van, ha csak az egyik protonpumpa mqködik ( alternatív légzés.

Ubikinon : Q10




Exomitokondriális légzés

Mi történik azokkal a redukált nukleotidokkal, amik nem jutottak be a mitokondriumba ? (Pentóz-foszfát úton keletkezett NADPH2)

1. Reduktív folyamatokban vesznek részt a nitrát redukciójában. Hidrogénre van szüksége ahhoz, hogy aminosavak keletkezzenek.

2. Szintetikus folyamatokban vesznek részt. Pl.: zsírsavak szintézisében. A palmitinsav keletkezése 14 NADPH2-t igényel. Fokozódik a sejtek lipidszintézise.

3. Szabályzó folyamatokban vesznek részt.

- szabályzó folyamatok ábrája -

A kinon toxikus, ezért át kell alakítani. A glutation mennyisége szabályozza a sejtfalak rugalmasságát és a sejtosztódást. Mindkét esetben van NADPH2 felhasználása.

III/a. Polifenol oxidáció

Miért nem jellemzQ a magas polifenol oxidáz aktivitás az ép (intakt), egészséges szövetekre ?
Ép szövetekben a polifenolok a vakuólumban vannak. De amikor a sejthártyák tönkremennek, akkor a két anyag találkozik egymással.
A kinonok az aminosavakkal és a cukrokkal létrehoznak egy szürkésbarnás színq komplexet. Ez a komplex a melanin. Ez okozza a sérült burgonya elszínezQdését. (BefQzQsnél ezért fQznek)

III/b.

Azért nem jellemzQ egészséges szövetekre, mert túl kevés az oxigén ahhoz, hogy az aszkorbinsav oxidáz a levegQvel közvetlenül érintkezhessen. A sérült szövetek hQt termelnek ATP helyett és ez a hátránya az exomitokondriális légzésnek.

Mi történik a speciális szubsztrátokkal ?
Direkt oxidáció során átfogóan direkt oxidáznak nevezett enzimek közremqködésével oxidálódnak, hidrogénjük a mitokondriális elektrontranszportlánc nélkül közvetlenül kerül a légköri oxigénre. A nukleotidok közvetítenek.
Pl.: a glikolsav oxidáz egy direkt oxidáz a fotorespirációban.
Konkrét példa exomitokondriális légzésre: gliolsavból glioxálsav lesz a peroxi szómában.

Direkt oxidázok közös sajátosságai:

1. Exomitokondriálisan keletkeznek.
2 Hidrogén átvitele a szubsztrátjukról molekuláris oxigénre kofaktoruk segítségével valósul meg. A kofaktor: Cu vagy FAD vagy a kettQ együtt.
3. Redoxlánchoz hasonló folyamatokban, fQként homogenizátumokban és membránstruktúra károsodásával kapcsolatos állapotokban játszanak szerepet.
4. Mqködésük során ATP nem keletkezik, csak hQ szabadul fel, ezért is nem jó.
5. Funkcióik bizonyos fiziológiai állapotokban és bizonyos helyeken környezeti hatások váltják ki egyik másik hatását.

Aktivált oxigénformák és méregtelenítésük

Minden olyan helyen, ahol elektrontranszport zajlik, ott elektronok léphetnek ki a szállító láncból. Ilyenkor aktivált oxigénformák (szabadgyökök) jönnek létre, amik roncsolják a szövetet.
Fotoszintézisnél: Túl erQs fény esetén
Légzésnél: A glikolízis van túlterhelve
A szabadgyököket a nehézfémek is létrehozhatják. Az aktivált oxigénformák egymásból is keletkezhetnek láncreakciószerqen.

A formái: szuperoxid / hidroxid
hidrogénperoxid
hidroxi szabadgyökök

Tönkreteszik a sejthártyák lipidjeit, de ugyanúgy tönkreteszik a nukleinsavakat is. A szabadgyököket tartják az öregedés egyik okának is.

Szabadgyökök elleni enzimek: Kataláz
Peroxidáz
Szuperoxid bizmutáz SOD

Az öregedés során ezen enzimek aktivitása csökken és a szabadgyökök felhalmozódnak. Ez ellen nyújt még védelmet a C-vitamin.
Citokikninek: A juvenilis (fiatalos) állapotért felelQs hormonok. Gátolják pl.: a lipoxidázt. Legnagyobb mennyiségben a gyökérben keletkeznek.
A szabadgyökök kialakulásának a talajközeli ózon is (O3) kedvez.


Légzés sebességének szabályozása

KülsQ:
HQmérséklet: 10oC fokonként 2-3 szorosára nQ a légzés, csökkenés esetén is ugyanilyen arányban lassul.
Oxigén: Oxigénhiány esetén beindul a Pasteur-effektus, ami felgyorsítja a légzést.

BelsQ:
Fruktóz-2,6-difoszfát: A glikolízis, vagy glikoneogenezis irányába gyorsul a légzés.
Az elsQ folyamat termékét a második folyamat felhasználja, az elsQ folyamat felgyorsul.
ATP-ciklus: Pont annyi energia szabadul fel, mint amennyire szükség van. Ezért ha szükség van rá, akkor gyorsítja a légzést, de ha kell, akkor lassítja.

- energia felszabadítása ábra -




Az ADP és ATP aránya szabályoz ebben a ciklusban, a kettQnek az együttes mennyisége állandó.
HQfelszabadulás esetén a középsQ folyamat ki van iktatva. Az energia felszabadítása nem lesz arányos az energiaszükséglettel, felpörög a légzés. Ilyen a sérült szöveteknél fordul elQ. De normális esetben az ATP-ciklus szabályozza a légzés sebességét.

FertQzött szövetek légzése:

1. Még mqködik az ATP-ciklus ( felpörög a légzés.
2-4. Már nem mqködik az ATP-ciklus ( felpörög a légzés

1. VírusfertQzés: A vírus a növényi sejtekkel termelteti meg a saját fehérjéit. Vagyis fehérjeszintézisre kényszeríti a növényt. Ezáltal fokozódik az energiaszükséglet, de még mqködik az ATP-ciklus. ( fokozódik a légzés.

2. FertQzött szövetekben a pentóz-foszfát út mqködik, ez csak NADPH2-t termel a citoplazmában. A NADPH2-k nem tudnak bejutni a mitokondriumba, ezért exomitokondriális légzésben égnek el. Ott pedig ATP nem keletkezik, csak hQ. Ha hQ szabadul fel, akkor az ATP-ciklus középsQ része ki van iktatva, tehát nem lesz ami lassítsa a légzést. Ezáltal a légzés felpörög.

3 GombafertQzés: Sérülnek a mitokondrium membránok, ezért a potenciálkülönbség ATP képzése nélkül szqnik meg. HQ szabadul fel ( nem mqködik az ATP-ciklus ( felpörög a légzés.

4. A direktoxidázok is mqködésbe lépnek sérülések, fertQzések során. Ezek is csak hQt termelnek. HQ szabadul fel ( nem mqködik az ATP-ciklus ( felpörög a légzés.

FertQzött szövetek fenol anyagcseréje:

Megnövekszik a fenol anyagcseréje.
2 féle gazda-parazita kapcsolat létezik:

Kompatibilis: A kórokozó tud szaporodni a növényben, elviselik egymást, közben a fenolok mennyisége lassan, fokozatosan nQ.

Inkompatibilis: A fenolok hirtelen keletkeznek. Ennek következtében nekrózis, szöveti elhalás jön létre. És lehullik a levél a kórokozókkal együtt.

A fenoloxidázok is növekednek. Különösen a fenil-alanin-ammónialiáz aktivitása növekszik. Antibakteriáis hatóanyagokat termel.

A fitoalexinek olyan fenolvegyületek, amiknek képzQdését a gombák sejtfalában lévQ oligoszacharidok indukálják. VédekezQ funkciójuk van. (A frissen kaszált fq illata is innen ered).

Hasonló témájú dokumentumok

Hozzászólások

01 10. 11.12-1 12 16 3. gyakorlat 8. 9. anyagismeret 2 anyagszerk anyagválasztás beszerzés elméleti kérdések eu szakképzési rendszerek excel feladatsor fizikai+kémia fogyasztói gazdszoc gén gótika iii gyep hálótervezés infoii jogelmélet jogviszony kérdés válasz kifejtés közgazdaságtan fő áramlata kulturális antropológia különleges épületszerkezetek leon festinger matematika szigorlat művelődéstörténet rushdie sejt statek gyakorlat szalay luca számvitel ii. szerep szervezeti szótár tanári jegyzet tanenbaum termelési tényezők természetvédelem törvény üzleti kommunikáció vergilius zsidó kultúra