Особенности дыхания у растений

В дыхательную цепь митохондрий обычно входят пять различных цитохромов, где один атом кислорода расходуется на синтез трех молекул АТФ.

Поток электронов в дыхательной цепи напоминает таковой при фотосинтезе. Как отмечалось, дыхательная цепь впервые появляется у прокариот и по разветвленности сходна с митохондриальной цепью. У хемосинтетиков типичные митохондрии отсутствуют, слабо сопряжены процессы окисления и фосфорилирования, а также отмечен низкий потенциал донора электронов. Цикл Кребса универсален для всех организмов, дышащих кислородом.

В метаболизм растительной клетки кислород вовлекается разными путями:

1. восстановлением одно- и двухвалентными донорами электронов с участием оксидаз;
2. включением продуктов его восстановления в окисляемую молекулу с участием гидроксилаз;
3. непосредственным включением кислорода в молекулу окисляемого субстрата оксигеназами.

Для растений, как и для преобладающего большинства живых существ, характерны разнообразные превращения одного и того же вещества. Высвобождение энергии при дыхании имеет фазовый характер и происходит постепенно (Г. Кребс, Г. Корнберг, 1959) по мере разукрупнения окисляемого субстрата, что предотвращает бесполезное улетучивание энергии в виде теплоты. Этим целям как раз служит разветвленная и многокомпонентная система ферментов, участвующих в дыхании. Растительные организмы обладают и каталитическими механизмами для Использования разнообразных соединений в качестве субстрата для дыхания.

Механизмы аэробного дыхания и фотосинтеза у растений связаны как в филогенезе, так и в онтогенезе. Они зеркально отображают и взаимодополняют друг друга, снабжают организм энергией и метаболитами. Характерно, что в ассимилирующей клетке фотосинтез подавляет гликолиз. Но свет оказывает влияние и на дыхание через накопление АТФ. «Избыток» синтеза АТФ в процессе фотофосфорилирования оказывает ингибирующее действие на работу ЭТЦ митохондрий. Образующиеся в результате цикла Кребса промежуточные продукты (дикарбоновые кислоты, аминокислоты и др.) Используются в клетке на свету, поэтому его подавление какими-либо воздействиями отрицательно влияет и на фотосинтез.

У растений и микроорганизмов кроме цикла Кребса как его видоизменения встречаются и дополнительные пути окисления углеводов. К ним относятся обратимое расщепление сукцината на ацетил-КоА и НАДФ ∙ Н₂, Превращение жиров в углеводы (с образованием малата и ФЕП как промежуточных продуктов), ПФП (его доля составляет 10—14%), ГГЦ в пероксисомах (фотодыхание при накоплении в листьях гликолевой кислоты). В онтогенезе растений аэробный обмен возникает на базе анаэробного. Отсутствие узкой специализации у растений к определенному типу и субстратам дыхания очень важно для обеспечения жизни в часто меняющихся условиях среды. Для растений характерно цианид-устойчивое дыхание из-за наличия в митохондриях цианид-резистентных оксидаз.

Сравнение процессов фотосинтеза и дыхания (по Б. А. Рубину, И. Ф. Гавриленко, 1972)

В целом механизм аэробного дыхания растений принципиально не отличается от механизма аэробного дыхания животных и свидетельствует об общности их происхождения.