El proceso de respiración en plantas (explicado con un diagrama)
El proceso de la respiración en las plantas!
El proceso de respiración está muy relacionado con el proceso de liberación de energía de los alimentos. Toda la energía requerida para la vida 'los procesos se obtienen por oxidación de algunas macromoléculas que pueden comer' alimentos '. Sólo las plantas verdes y las cianobacterias pueden preparar sus propios alimentos; Por el proceso de la fotosíntesis, atrapan la energía de la luz y la convierten en energía química que se almacena en los enlaces de los carbohidratos, como la glucosa, la sacarosa y el almidón.
También en las plantas verdes, no todas las células, tejidos y órganos fotosintetizan; solo las células que contienen cloroplastos, que se encuentran con mayor frecuencia en las capas superficiales, realizan la fotosíntesis. La fotosíntesis, por supuesto, tiene lugar dentro de los cloroplastos, mientras que la descomposición de las moléculas complejas para producir energía tiene lugar en el citoplasma y en las mitocondrias. La ruptura de los enlaces CC de los compuestos complejos a través de la oxidación dentro de las células, lo que lleva a la liberación de una cantidad considerable de energía se denomina respiración.
Los compuestos que se oxidan durante este proceso se conocen como sustratos respiratorios. Por lo general, los carbohidratos se oxidan para liberar energía, pero las proteínas, las grasas e incluso los ácidos orgánicos se pueden usar como sustancias respiratorias en algunas plantas, bajo ciertas condiciones.
Durante la oxidación dentro de una célula, toda la energía contenida en los sustratos respiratorios no se libera libremente en la célula, o en un solo paso. Se libera en una serie de reacciones lentas por pasos controladas por enzimas, y se atrapa como energía química en forma de ATP.
Casi todas las células vivas en una planta tienen sus superficies expuestas al aire. Los estomas y las lenticelas permiten el intercambio gaseoso por difusión. La ruptura de los enlaces CC de las moléculas orgánicas complejas por las células de oxidación que conducen a la liberación de mucha energía se denomina respiración celular. La glucosa es el sustrato favorecido para la respiración.
Las grasas y las proteínas también se pueden descomponer para producir energía. La etapa inicial de la respiración celular tiene lugar en el citoplasma. Cada molécula de glucosa se rompe a través de una serie de reacciones catalizadas por enzimas en dos moléculas de ácido pirético. Este proceso se llama glucólisis.
La fermentación se realiza en condiciones anaeróbicas en muchos procariotas, eucariotas unicelulares y en semillas en germinación. En organismos eucarióticos, la respiración aeróbica se produce en presencia de oxígeno. El ácido pirúvico se transporta a las mitocondrias, donde se convierte en acetil CoA con la liberación de CO2. Acetil CoA luego ingresa a la vía del ácido tricarboxílico o al ciclo de Krebs que opera en la matriz de las mitocondrias. NADH + H + y FADH 2 se generan en el ciclo de Krebs.
La energía en estas moléculas, así como la del NADH + H + sintetizado durante la glucólisis, se utiliza para sintetizar ATP. Esto se logra a través de un sistema de portadores de electrones llamado sistema de transporte de electrones (ETS) ubicado en la membrana interna de las mitocondrias.
Los electrones, a medida que se mueven a través del sistema, liberan suficiente energía que queda atrapada para sintetizar ATP. En este proceso es el receptor final de electrones y se reduce a agua. La vía respiratoria es una vía de anfíboles, ya que implica tanto el anabolismo como el catabolismo.
Las plantas requieren O 2 para que se produzca la respiración y también emiten CO 2 . Por lo tanto, las plantas tienen sistemas que aseguran la disponibilidad de O2. Hay varias razones por las cuales las plantas pueden llevarse bien sin órganos respiratorios. Primero, cada parte de la planta se ocupa de sus propias necesidades de intercambio de gases. Hay muy poco transporte de gases de una parte de la planta a otra. En segundo lugar, las plantas no presentan grandes demandas para el intercambio de gases. Las raíces, los tallos y las hojas respiran a tasas mucho más bajas que los animales.
Solo durante la fotosíntesis se intercambian grandes volúmenes de gases y cada hoja está bien adaptada para satisfacer sus propias necesidades durante estos períodos. Cuando las células hacen la fotosíntesis, la disponibilidad de O 2 no es un problema en estas células ya que el O 2 se libera dentro de la célula. La combustión completa de la glucosa, que produce CO 2 y H 2 O como productos finales, produce energía, la mayor parte de la cual se distribuye como calor.
Durante el proceso de respiración, se utiliza oxígeno y el dióxido de carbono, el agua y la energía se liberan como productos. La reacción de combustión requiere oxígeno. Pero algunas células viven donde el oxígeno puede o no estar disponible.
Algunos de estos organismos son anaerobios facultativos, mientras que en otros el requisito de la condición anaeróbica es obligatorio. En cualquier caso, todos los organismos vivos conservan la maquinaria enzimática para oxidar parcialmente la glucosa sin la ayuda de oxígeno.
En la fermentación, digamos por levadura, la oxidación incompleta de la glucosa se logra en condiciones anaeróbicas mediante series de reacciones en las que el ácido pirúvico se convierte en CO2 y etanol. Las enzimas, el ácido pirúvico descarboxilasa y el alcohol deshidrogenado catalizan estas reacciones. Los pasos involucrados se muestran en la Figura. 14.9. También en las células animales, al igual que los músculos durante el ejercicio, cuando el oxígeno es inadecuado para la respiración celular, el ácido pirúvico se reduce a ácido láctico mediante la lactato deshidrogenasa.
La respiración aeróbica es el proceso que conduce a una oxidación completa de las sustancias orgánicas en presencia de oxígeno, y libera CO2, agua y una gran cantidad de energía presente en el sustrato. Este tipo de respiración es más común en organismos superiores.
El ciclo del ácido cítrico, como se muestra en la figura, muestra la liberación de CO 2 . La reacción es catalizada por la síntesis de la enzima citrato y se libera una molécula de CoA. El citrato se isomeriza entonces a citrato. Le siguen dos pasos sucesivos de descarboxilación, que conducen a la formación de ácido a-cetoglutárico y luego succinil-CoA.
Se puede observar que la glucosa se ha degradado para liberar CO2 y ocho moléculas de NADH + H + ; Dos de FADH2 se han sintetizado además de solo dos moléculas de ATP. Quizás se esté preguntando por qué hemos estado discutiendo la respiración en absoluto: ni el O 2 ha entrado en escena ni el gran número prometido de ATP se ha sintetizado todavía. Además, ¿cuál es el papel de NADH + H + y FADH 2 que se sintetiza? Entendamos ahora el papel del O 2 en la respiración y cómo se sintetiza el ATP.
La glucosa es el sustrato favorecido para la respiración. Todos los carbohidratos generalmente se convierten primero en glucosa antes de ser usados para la respiración. Otros sustratos también pueden ser respirados, como se mencionó anteriormente, pero luego no entran en la vía respiratoria en el primer paso.
La figura muestra los puntos de entrada de diferentes sustratos en la vía respiratoria. Las grasas tendrían que descomponerse primero en glicerol y ácidos grasos. Si se respiraran los ácidos grasos, primero se degradarían a acetil CoA y entrarán en la ruta. El glicerol entraría en la ruta después de convertirse a PGAL.
Dado que la respiración implica la descomposición de los sustratos, el proceso respiratorio se ha considerado tradicionalmente como un proceso catabólico y la vía respiratoria como una ruta catabólica. En la vía respiratoria, diferentes sustratos entrarían si se respiraran y se usaran para obtener energía. Lo que es importante reconocer es que son estos mismos compuestos los que se retirarían de la vía respiratoria para la síntesis de dichos sustratos.
Por lo tanto, los ácidos grasos se descompondrían en acetil CoA antes de ingresar a la vía respiratoria cuando se utiliza como sustrato. Pero cuando el organismo necesita sintetizar ácidos grasos, la acetil CoA se retira de la vía respiratoria para ello.
Por lo tanto, la vía respiratoria entra en escena tanto durante la descomposición como la síntesis de ácidos grasos. Del mismo modo, durante la descomposición y la síntesis de proteínas también, los intermedios respiratorios forman el enlace. Romper los procesos dentro del organismo vivo es el catabolismo, y la síntesis es el anabolismo.
RQ = volumen de CO 2 evolucionado / volumen de O 2 consumido.
El cociente respiratorio depende del tipo de sustrato respiratorio utilizado durante la respiración. Cuando los carbohidratos se usan como sustrato y están completamente oxidados, el RQ será 1, porque se desarrollan y consumen cantidades iguales de CO2 y O2, respectivamente.
Cuando se usan grasas en la respiración, el RQ es menor que 1. Cálculos para un ácido graso, tripalmitina, si se usa como un sustrato. Cuando las proteínas son sustratos respiratorios, la proporción sería de aproximadamente 0, 9. Lo que es importante reconocer es que, en los organismos vivos, los sustratos respiratorios suelen ser más de uno; Las proteínas o grasas puras nunca se usan como sustratos para respiradores.
En la respiración anaeróbica (respiración en ausencia de oxígeno), el piruvato no se metaboliza por la respiración celular, sino que se somete a un proceso de fermentación. El piruvato no se transporta a la mitocondria, sino que permanece en el citoplasma, donde se convierte en productos de desecho que pueden eliminarse de la célula.
