RESPIRASI SEL TUMBUHAN

RESPIRASI SEL TUMBUHANOleh : Much. HamimDwi Anggun Putri SolikhaSukma Qumain

L/O/G/O1Respirasi Tumbuhan ?

Persamaan ini merupakan kebalikan

Fungsi Respirasi pada Tumbuhan ???Energi (ATP)Mengurangi potensi dalam bentukNADHSintesis asam nukleat, protein, selulosa, dan semua molekul seluler lainnyaMembutuhkan kerangka karbon Selain energi, sintesis nukleatasam, protein, selulosa, dan semua molekul seluler lainnyamembutuhkan kerangka karbon juga.Seperti disebutkan di awalbab ini, pernapasan juga berfungsi untuk memodifikasikerangka karbon senyawa penyimpanan untuk membentukini blok bangunan dasar dari struktur sel.Kerangka karbon yang kemudian digunakan untuk membangun lainmolekul yang dibutuhkan oleh sel.3Asal Glukosa

Pati (polimer glukosa), fructans (polimer fruktosa),atau disakarida, sukrosa.

FotosintesisInteraksi metabolik antara kloroplas, sitosol, dan mitokondriadalam sel mesofil daun.

Interaksi metabolik antara kloroplas, sitosol, dan mitokondriadalam sel mesofil daun.Fotosintesis mengoksidasi air untuk Odan mengurangiCOuntuk triose fosfat (triose-P), yang merupakan substrat karbon tetap untukjalur metabolisme dalam sitosol dan mitokondria.Triose-P adalah baik disimpansebagai pati atau diekspor ke sitosol.Dalam sitosol, triose-P adalah salah dikonversi kesukrosa, yang diekspor dari sel mesofil, atau dioksidasi menjadi piruvat olehjalur glikolisis.Piruvat adalah baik teroksidasi menjadi etanol tanpa adanya O2(Fermentasi)atau diimpor ke mitokondria dan benar-benar teroksidasi menjadi CO.Dengan demikian,energi cahaya awalnya disimpan sebagai karbon yang difiksasi oleh fotosintesis akhirnya diubahdalam mitokondria untuk ATP dan mengurangi daya (NADH, FADH), Yang merupakandigunakan untuk pertumbuhan, perkembangan, dan pemeliharaan homeostasis seluler.

5Mobilisasi Pati

Sebagian besar tanaman menyimpan karbohidrat sebagai patiatau sukrosaTanaman menyimpan kelebihan fotosintat baik sebagai pati, polimer linear atau bercabang panjang glukosa,dalam stroma kloroplas fructans, polimer darifruktosa, dalam vakuola.

Karbohidrat penyimpanan sepertipati dan fructans yang enzimatis terdegradasi keglukosa atau fruktosa, yang kemudian masuk ke sitosol yangkolam fosfat heksosa baik sebagai glukosa-1-fosfat,glukosa-6-fosfat, atau fruktosa-6-fosfat.Heksosafosfat keluar heksosa-P renang dengan konversifruktosa-1 ,6-bifosfat (FBP).FBP adalah selanjutnyadikonversi ke triose-P, yang merupakan titik awal untukglikolisis, serangkaian reaksi yang pada akhirnya menghasilkanpiruvat.6

Gambar lain... Mobilisasi FructanFructanexohydrolase (FEh).

Fructan glukosa + fruktosaRumput

GlikolisisFungsi utama dari glikolisis adalah konservasi energi, yang terjadi dalam dua cara.Melaluiproduksi mengurangi potensi dalam bentukNADH.Dalam reaksi 2, dua molekul NADH (satuuntuk setiap triose fosfat) diproduksi sebagai gliseraldehida dioksidasi menjadi 1,3 bisphosphoglycerate.Karena ini oksidasi parsial tidak memerlukan oksigen molekuler dantidak mengakibatkan pelepasan CO apapun, Glikolitik yangoksidasi karbohidrat adalah proses anaerobik.ItuNADH yang dihasilkan dapat digunakan sebagai mengurangi potensial dengansel untuk sintesis molekul lain atau, jika oksigenhadir, dapat dimetabolisme oleh mitokondria tanaman untukmenghasilkan ATP (lihat Gambar 10.9).2. Cara kedua bahwa energi adalah kekal adalahmelalui produksi ATP melalui reaksi 3 dan 6.Untuk setiap molekul heksosa masukke dalam glikolisis, empat ATP terbentuk (dua untuk masing-masingtriose fosfat).Perhatikan bahwa pembentukan ATP iniTitik tidak melibatkan gradien proton.Ituadalah bukan terkait langsung dengan konversi substrat dijalur.

Kelanjutan proses pada piruvat tergantung pada ketersediaanoksigen.Dalam lingkungan anaerobik, piruvat adalahdikurangi (biasanya untuk etanol), sedangkan di hadapanpiruvat oksigen pertama dioksidasi menjadi asetil-CoA dankarbon dioksida.Kelompok asetat kemudian lebih lanjutteroksidasi menjadi karbon dioksida dan air melalui sitrat yangsiklus asam (CAC).9

Oksidatifjalur fosfat pentosa oleh karena itu dianggapmenjadi sarana untuk menghasilkan NADPH diperlukan untuk mendorongReaksi biosintesis dalam sitosol.Pada hewan, untukMisalnya, jalur pentosa fosfat oksidatif adalahsangat aktif dalam jaringan lemak dimana NADPH adalahNAD+diperlukan untuk sintesis asam lemak aktif.Fungsi kedua untuk jalur fosfat pentosa oksidatif adalahproduksi fosfat pentosa, yang berfungsi sebagaiprekursor untuk ribosa dan deoksiribosa diperlukan dalamsintesis asam nukleat.Lain menengahjalur fosfat pentosa oksidatif dengan potensisigni ... Ance tanaman adalah 4-karbon erythrose-4-P, aprekursor untuk biosintesis asam amino aromatik,lignin, dan Bvonoids.10Piruvat tergantung dengan Ketersediaan Molekul Oksigen

Nasib piruvat yang dihasilkan oleh glikolisis tergantungterutama pada apakah oksigen hadir (Gambar 10.7).Dalam kondisi aerobik normal, piruvat diangkutke dalam mitokondria, di mana hal ini lebih lanjutdioksidasi menjadi COdan air, mentransfer elektronnya(H+) menuju molekul oksigen.Kami akan membahas respirasi mitokondria lebih lanjut pada bagian berikut.Meskipun tanaman yang lebih tinggi adalah aerob obligat danmampu mentolerir anoksia untuk waktu yang singkat, jaringan atauorgan kadang-kadang mengalami kondisi anaerobik.Situasi khas adalah bahwa akar ketika tanahjenuh dengan air.Ketika tidak ada oksigen untuk melayanisebagai terminal akseptor elektron, respirasi mitokondria akan menutup dan metabolisme akan bergeser kefermentasi.Fermentasi mengubah piruvat baikmenjadi etanol melalui aksi dari enzim alkoholdehydrogenase (ADH) atau laktat melalui laktat dehidrogenase(LDH).

11CAC (siklus asam sitrat)

Siklus asam sitrat juga dikenal sebagaiasam trikarboksilat (TCA) siklus atau siklus Krebs.Siklus asam sitrat terdiri dari delapanlangkah enzim-katalis, dimulai dengan kondensasidari kelompok asetil dua-karbon dengan empat-karbonoksaloasetat untuk membentuk molekul sitrat enam-karbon agar piruvat untuk dimetabolismeoleh siklus asam sitrat, terlebih dahulu harus translokasimelalui membran dalam.Hal ini dilakukan oleh piruvat-OHantiport carrier-yaitu, piruvat diambil oleh mitokondria dalam pertukaran untukion hidroksil dibawa ke ruang antar.Setelah masuk matriks, piruvat dioksidasi dandekarboksilasi oleh multienzim kompleks besar piruvat dehidrogenase.Dan degradasi Piruvat dehidrogenaseserangkaian lima reaksi terkait, efek keseluruhan yangadalah untuk mengoksidasi satu molekul piruvat ke dua-karbonKelompok asetat:piruvat + NAD++ CoA asetil-CoA + NADH + H++ CO(10.7)Yang dihasilkan gugus asetil dua-karbon akhirnya terkaitmelalui ikatan tioester ke koenzim sulfur-proteinA (CoA).Dalam proses, NADdireduksi menjadi NADH.CO2+dilepaskan merupakan yang pertama dari tiga karbonatom dalam degradasi piruvat.Siklus asam sitrat yang tepat dimulai dengan enzimsintase sitrat, yang mengembun gugus asetildari asetil-CoA dengan oksaloasetat empat-karbonmembentuk enam-karbon, asam sitrat trikarboksilat (makapenunjukan siklus asam sitrat, CAC).Langkah selanjutnya adalahsebuah isomerisasi sitrat untuk Isositrat (Gambar 10.8,reaksi 3), diikuti oleh dua decarboxylations oksidatif berturut-turut(Gambar 10.8, reaksi 4, 5).Dua COmolekul yang dilepaskan secara efektif melengkapi oksidasipiruvat yang menambahkan dua molekul lebih dari NADHke kolam renang dari reduktor dalam matriks mitokondria.Saldo siklus asam sitrat melayani duafungsi.Pertama, energi tambahan kekal di tigalebih banyak lokasi.Satu molekul ATP terbentuk dariADP dan fosfat anorganik ketika suksinat terbentukdari suksinil-CoA (Gambar 10.8, reaksi 6).Karenapembentukan ATP terhubung langsung ke konversisubstrat, ini adalah contoh lain dari tingkat-substratfosforilasi.Energi tambahan kekal denganoksidasi suksinat untuk fumarat (Gambar 10.8,reaksi 7) dan oksidasi malat menjadi oksaloasetat(Reaksi 9).Kedua, siklus berfungsi untuk menumbuhkanmolekul oksaloasetat dan jadi mempersiapkan siklus untukmenerima molekul lain dari asetil-CoA.Kelahiran kembalidari oksaloasetat sangat penting untuk sifat katalitik darisiklus dalam yang memungkinkan molekul oxalacetate tunggal untuk memediasi oksidasi dalam jumlah banyak asetilkelompok.on.m trikarboksilat (TCA) siklus atau siklus Krebs.Setelah dua putaran lengkapsiklus, satu molekul glukosa telah sepenuhnya teroksidasienam molekul CO, Tetapi hanya empat molekulATP telah diproduksi (jaring dua ATP dariglikolisis ditambah satu untuk setiap pergantian siklus).12Transpor Elektron

Gambar. Sebuah representasi skematis dari rantai transpor elektron dan proton'' memompa'' situs di membran dalam mitokondria dari tanaman.Panah padatmenunjukkan jalur elektron dari NADH atau suksinat untuk molekul oksigen.Pada bagian ini kita akan membahas tahap ketiga dari cel-respirasi-the lular transfer elektron dari NADHdan FADHoksigen dan konversi yang menyertainyaenergi redoks ke ATP.Transfer elektron2dari NADH dan FADH2(_Goksigen melibatkan urutan pembawa elektron diatur dalam transpor elektronchain.Kompleks terakhir, sitokrom oksidase, mentransferelektron untuk molekul oksigen, membentuk air.Pada tigapoin dalam rantai, penurunan energi bebas terkaitdengan transpor elektron digunakan untuk membangun protongradien melintasi membran.Seperti dalam kloroplas,proton gradien ini digunakan untuk menggerakkan sintesis ATP.13Alternatif Elektron Jalur Transportpada Tanaman

Tidak seperti mitokondria hewan, mitokondria tumbuhan mengandung'' Eksternal'' dehydrogenases yang menghadapi antarmembran tersebutruang dan mampu mengoksidasi sitosolNADH dan NADPH masing-masing (Gambar 10.11).SebagaiAkibatnya, elektron dari oksidasi baikNADH sitosol atau NADPH yang disumbangkan langsung kekolam ubiquinone.Karena dehidrogenase eksternalenzim tidak rentang membran, mereka tidak akanmentranslokasi proton sebagai Kompleks I tidak.Akibatnya,hanya dua ATP dapat dibentuk dari pengalihan masing-masingsepasang elektron untuk oksigen.Tanaman, bagaimanapun,tampaknya memiliki dehidrogenase NADH lain yangtidak sensitif terhadap kedua inhibitor transpor elektron ini.Dengan demikian, membran dalam mitokondria tanamanmengandung empat NAD berbeda (P) H dehidrogenasemenunjukkan P / O rasio yang berbeda: (1) sebuah NADH interndehidrogenase, (2) sebuah NADHdehydrogenase rotenone-sensitif;(3) sebuah dehidrogenase NADH eksternal, dan(4) sebuah dehidrogenase NADPH eksternal.14

Tanaman memilikioksidase alternatif yang memotong elektron di awalrantai, sehingga melewati dua dari tiga proton-memompasitus.Bila menggunakan rute ini, setidaknya dua pertiga kurangATP dibentuk dan sebagian besar energi elektrondiubah menjadi panas.Alternatif oksidase, setidaknya dalambeberapa tanaman, telah dikaitkan dengan thermogenesis,terutama pada anggota tertentu dari Araceae manasuhu yang lebih tinggi menguap amina yang munculuntuk menarik serangga penyerbuk.Alternatif oksidasejuga dapat berfungsi untuk'' membakar'' kelebihan karbohidrat sebagaiserta melindungi terhadap stres oksidatif dengan mencegahyang overreduction dari transpor elektron pernapasanchain.

15Respirasi dipengaruhi oleh :

UsiaKeadaan metabolikLingkungankondisi.

Pengaruh Kondisi lingkungan terhadap RespirasiCahayaSuhuKetersediaan Oksigen CahayaSebagai contoh, gelaptarif pernafasan pada daun disesuaikan dengan sinar matahari penuh (sun daun)umumnya lebih tinggi daripada daun yang sama spesies disesuaikan dengan naungan (shade daun) (Tabel 10.2).Niali respirasi ini lebih tinggi pada daun dewasaterpapar matahari dibandingkan dengan spesies yang ternaungi.Respirasi tampaknya cukup berkurang respon pada radiasi rendah.Ini mungkinterkait dengan tingkat pertumbuhan yang lebih rendah juga diamati padatanaman naungan-tumbuh, tetapi tidak diketahui yang merupakan sebab dan yang berlaku. SuhuDenaturasi termal enzim pernapasandan kerusakan membran membawa respirasi berhenti.Sangat mungkin bahwa perbedaan mencerminkan perbedaansuhu optimal untuk pertumbuhan Arktik dan tropisspesies-optima ditentukan oleh faktor-faktor lain selainrespirasi dan permintaan metabolik akibat untukATP.

Ketersediaan 02Salah satunya adalah dijaringan besar dengan rendah permukaan-ke-volume rasio, sepertisebagai umbi kentang dan jaringan penyimpanan yang sama, di manadifusi oksigen mungkin cukup lambat untuk membatasirespirasi. Namun juga terdapat akar udara yang dapat memebantu pengambilan oksigenTanaman yang paling mungkin untuk mengalami oksigendefisit selama periode banjir, ketika udara di besarruang pori tanah dipindahkan oleh air, sehinggamengurangi suplai oksigen ke akar.17Ada 2 jalur, dua jalur yang sebenarnya lebih cepatNiken : Jika kekurangan pati, maka bagaimana respirasinya.... Lilik :Perbedaan jalur alternatif pentosafosfat, kpn tumbuhan melakukan ajlur ini ?

Syifa :Asam oksaloasetat dengan koenzim a- asam sitrat. Apakah digunakan dalam proses selanjutnyaPerbedaan mobilisasi fruktans dan mobilisasi pati

\

18