Анаэробное дыхание растений
Елена Голец 10849
Растения живут благодаря процессу дыхания, но в отсутствие кислорода некоторое время они могут жить за счет анаэробного дыхания.
Анаэробное дыхание растений включается, когда необходимый растению кислород потребляется из органических соединений, главным образом из сахара, который обычно и является исходным материалом при нормальном дыхании.
Распределение сахара при анаэробном дыхании
При анаэробном дыхании сахар распадается по схеме: С6Н12О6 → 2С2Н5ОН+2СО2 + 48ккал Как видно, углерод сахара лишь частично окисляется до углекислого газа, а остальной углерод восстанавливается до этилового спирта, так как кислород извне не поступает, а превращение сахара происходит только за счет перераспределения кислорода, находящегося в его молекуле.
Энергии в случае анаэробного дыхания выделяется всего 48 ккал, тогда как при полном окислении - 686 ккал, (подробнее: Процесс дыхания растений). Такая разница объясняется тем, что в спирте остается большое количество потенциальной энергии, поскольку окисление идет не до конца.
Анаэробные условия
Однако растения не могут жить долго в анаэробных условиях. Для того чтобы получить такое же количество энергии, которое оно имеет при дыхании, при анаэробном дыхании растение должно затратить очень большое количество запасного вещества. Поэтому в анаэробных условиях растения быстро погибают от истощения и, кроме того, от отравления спиртом, накапливающимся в тканях.
Поэтому процесс анаэробного дыхания для высших растений - только временная замена кислородного дыхания. Анаэробное дыхание наблюдается у растений, длительное время находящихся при избытке влаги в почве, при образовании корки на поверхности почвы и хранении зерна в больших кучах.
Анаэробное дыхание для микроорганизмов
Для многих низших растений (микроорганизмов) анаэробное дыхание служит основным процессом добывания необходимой для жизни энергии и может поддерживать их жизнь неограниченное время. В этом случае анаэробное дыхание называется брожением. Микроорганизмы используют для брожения не собственные запасы питательных веществ, как это имеет место у высших растений, а питательные вещества из окружающей их среды.
Анаэробное дыхание у растений сходно со спиртовым брожением. В анаэробных условиях под воздействием ряда ферментов образуются промежуточные продукты те же, что и при брожении, в частности пировиноградная кислота. В аэробных условиях пировиноградная кислота полностью окисляется до углекислоты и воды, а в анаэробных условиях при спиртовом брожении она распадается до С02 и спирта.
На схеме показано взаимоотношение между нормальным дыханием - аэробным и анаэробным - спиртовым брожением.
Как видно из схемы, процессы дыхания и брожения одинаковы до образования пировиноградной кислоты. При дыхании для образования пировиноградной кислоты не требуется участия кислорода, т.е. эта фаза дыхания является анаэробной. При доступе кислорода и наличии системы окислительных ферментов пировиноградная кислота окисляется до конца.
При спиртовом брожении с участием фермента карбоксилазы карбоксил пировиноградной кислоты разрушается, выделяется углекислота и образуется уксусный альдегид, которому при участии фермента дегидрогеназы передаются 2 атома водорода и он восстанавливается в этиловый спирт. Таким образом, конечными продуктами спиртового брожения являются спирт и углекислота.
