1. Co to jest oddychanie?

Oddychanie jest procesem katabolicznym i polega na odwodorowaniu substratów, którymi są związki organiczne (węglowodany, tłuszcze, białka). Odłączony wodór ulega utlenieniu przez połączenie z tlenem atmosferycznym. Proces utleniania jest sprzężony z wydzieleniem energii magazynowanej w ATP. W procesie oddychania zachodzi wymiana gazowa: komórki pobierają tlen, a wydzielają dwutlenek węgla.

2. Wymień typy oddychania:

1. tlenowe (właściwe)

2. beztlenowe (fermentacja)

3. Znaczenie oddychania dla roślin wyższych

Znaczenie oddychania dla roślin wyższych polega na :

1. odzyskaniu energii w formie fizjologicznie użytecznej (ATP), zawartej w związkach zapasowych, niezbędnej do przeprowadzenia tych procesów fizjologiczno-biochemicznych, które wymagają jej udziału, a nie mogą korzystać z energii świetlnej

2. wykorzystaniu licznych metabolitów pośrednich tworzących się w przemianach oddechowych do syntezy wielu ważnych dla życia roślin związków organicznych

4. Co to jest fermentacja i jakie produkty otrzymujemy podczas tego procesu?

Odp. Fermentacja jest to proces oddychania beztlenowego, zachodzi w organizmach niższych(bakteriach, drożdżach).

Produktami procesu są energia, CO₂, oraz nie w pełni utlenione związki powstające z przemian kwasu pirogronowego .

Zysk energii z fermentacji jest około 10-12 razy mniejszy niż z oddychania tlenowego.

Fermentacji ulegają tylko te cukrowce, dla których drożdże posiadają odpowiedni enzyn -β-fruktofuranozydazę

5. Wymień najważniejsze czynniki zewnętrzne i wewnętrzne wpływające na oddychanie.

• temperatura

• tlen

• dwutlenek węgla

• woda

• światło

• stężenie substratu oddechowego

• sole mineralne

• rodzaj oraz wiek rośliny i tkanki

• urazy mechaniczne

• stymulatory i inhibitory

6. Opisz jeden z czynników wpływających na oddychanie.

Światło , uruchamiając w organach zielonych proces fotooddychania powoduje zahamowanie oddychania ciemniowego (mitochondrialnego). Następuje to w wyniku niedoboru ADP zużywanego do fosforylacji syntetycznej i obecności tworzącego się w procesie fotooddychania inhibitora oddychania właściwego.

Oddychanie stymulowane jest przez :

• azot N

• żelazo Fe

• Cynk Zn

• Fosfor P

• Magnez Mg

• Miedź Cu

7. Wymień substraty oddechowe.

• glukoza

• polimery - skrobia i fruktozany

• dwucukier sacharoza

• lipidy (głównie triacyloglicerole)

• kwasy organiczne

• wobec braku innych substratów zużywane mogą być nawet białka

8. Przedstaw ogólne równanie na oddychanie tlenowe.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -----> 6CO₂ + 6H₂O

9. Współczynnik oddechowy (RQ)

Stosunek liczby moli produkowanego CO₂ do zużywanego O₂ dla wielu lipidów wynosi 0,7 a dla białek 0,8.

10. Podaj przykład fermentacji utleniającej, przedstaw równanie reakcji.

Fermentacja utleniająca (okcydacyjna), np. octowa:

Bakterie

CH₃CH₂OH + O₂ --------- CH₃COOH +H₂O + około 537kJ x mol^-1

octowe

11. Podaj reakcję fermentacji właściwej (beztlenowej) etanolowej.

drożdże

C₆H₁₂O₆ ------- 2CH₃CH₂OH + 2CO₂

Etanal

12. Wymień metody pomiaru intensywności oddychania.

• metoda fotomeryczna

• metoda miareczkowania

• metoda manometryczna Warburga

Najczęściej jest obecnie stosowana metoda fotometryczna, wymagająca jedynie odcięcia dostępu światła do badanej rośliny lub organu.

Jedną ze starszych jest metoda miareczkowa. Polega na określeniu ilości CO₂ wydzielonego przez roślinę i związanego z zasadą potasową lub sodową, na podstawie ilości mianowanego kwasu, zużytego do odmiareczkowania nie związanej w węglan zasady.

13. Scharakteryzuj krótko CYKL KREBSA

Cykl Krebsa (cykl cytrynianowy lub cykl kwasów trójkarboksylowych), który obejmuje przemianę pirogronianu w czynny octan (acetylo-CoA) i włączanie go w łańcuch 9 reakcji, w których uczestniczą kwasy organiczne dwu- i trójkaboksylowe. W tych dwóch etapach oddychania następuje całkowity rozpad substratu oddechowego na CO₂ i wodór.

14. Jak pływa wiatr na intensywność oddychania?

Wiatr - działający podobnie jak w przypadku fotosyntezy. Usuwa on warstewki powietrza bogate w CO₂ z sąsiedztwa oddychającego organu, nasuwając masy powietrza o naturalnym składzie gazowym. Nadmiernie silny wiatr, powodując przymykanie się szparek, ogranicza tempo oddychania.

15. Wymień inhibitory oddychania

Odp: HCN, CO, H₂S, NaF, jony ciężkich metali, rozpuszczalniki organiczne (eter, chloroform). Inhibitory hamują oddychanie inaktywując pewne enzymy oddechowe. Natomiast rozpuszczalniki organiczne wpływają toksycznie na cytoplazmę.

16. Co to jest klimakteryka? (klimakterium)

U wielu gatunków owoców po zbiorze występuje ponowny wzrost intensywności oddychania, który nazywamy klimakterium. Towarzyszy mu wzrost wrażliwości owoców na patogeny grzybowe i bakteryjne

17. Współczynnik Pasteura

Stosunek ilości glukozy utlenianej w warunkach tlenowych do ilości glukozy zużywanej w warunkach beztlenowych. Wartość tego współczynnika waha się w granicach 2-6,5

18. Co to jest ATP.

ATP (adenozynotrójfosforan ) - nukleotyd, zawiera 3 reszty kwasu ortofosforowego (V), resztę adeniny i rybozy. ATP wchodzi w reakcje tylko w obecności kationów metali dwuwartościowych (np. Mn, Mg), z którymi tworzy kompleksy. ATP powstaje w wyniku substratowej (fosforylacji) oraz w procesie chemiosmozy (fosforylacja oksydacyjna i fosforylacja fotosyntetyczna)

19. Co to są stymulatory oddechowe. Podaj przykład.

Stymulatory oddechowe - są to związki, które potęgują proces oddychania mitochondrialnego nawet wówczas, gdy występują w bardzo niskich stężeniach. Należą do nich regulatory wzrostu, np. auksyna i etylen, a także związki próchniczne, mało jeszcze poznane pod względem chemicznym

20. Co to są procesy dysymilacji?

Procesami dysymilacji nazywamy przemiany biochemiczne zachodzące w żywym organizmie, w których wyniku następuje wydzielenie energii. Dzielimy je na oddychanie i fermentacje.

21. Wpływ dwutlenku węgla na oddychanie.

Przy jego nadmiernym stężeniu działa on hamująco na proces oddychania. Zjawisko to spostrzegamy u nasion, mających zwartą okrywę, trudno przepuszczającą gazy. U nasion takich dwutlenek węgla, nagromadzający się między okrywą a zarodkiem, nie dopuszcza, pomimo sprzyjającej temperatury oraz dostatecznej ilości wody, do ich wykiełkowania. Aby pobudzić je do kiełkowania, należy ich okrywę uprzednio uszkodzić (skaryfikacja nasion)

22. Od czego zależy oddychanie tlenowe?

Odp. Oddychanie tlenowe tak jak inne procesy fizjologiczne, zależy od temperatury. Poniżej 0⁰C u większości roślin oddychanie ustaje, natomiast w zakresie temperatur tzw. fizjologicznych (od 0⁰C do 40⁰C) stopniowo wzrasta zgodnie z reguła van't Hoffa aż do osiągnięcia najwyższego natężenia przy optymalnej temperaturze ok. 40⁰C. W temperaturach wyższych natężenie procesu maleje na skutek inaktywacji białek enzymatycznych, wyczerpania substratu oddechowego, nagromadzenia toksycznych metabolitów lub pogorszenia się stosunków wodnych w roślinie, czemu towarzyszy zamykanie się aparatów szparkowych. Ale i również: tlen, dwutlenek węgla, woda, światło, urazy mechaniczne, stymulatory(etylen, auksyny) i inhibitory oddechowe.

23. Przez jakie pierwiastki jest stymulowane oddychanie?

Odp. Oddychanie jest stymulowane przez:

• azot

• żelazo

• cynk

• fosfor

• magnez

• miedz.

Wyraźnie stymulujący wpływ azotanów i soli amonowych na oddychanie zaznacza się zwłaszcza u roślin odczuwających deficyt tych składników.

24. Gdzie odbywa się proces oddychania tlenowego i z jaką intensywnością?

Odp. Procesy oddychania tlenowego przebiega w mitochondriach rozmieszczonych w cytoplazmie komórek zatem tkanki o największej zawartości cytoplazmy i mitochondriów wykazują większe natężenie oddychania. Najintensywniej oddychają tkanki merystema tyczne gdyż zawierają bardzo dużo cytoplazmy oraz mają szczególnie duże potrzeby energetyczne. Najniższą intensywność oddychania wykazują suche nasiona i zarodniki(słabo uwodnienie cytoplazmy)

25. Wymień poszczególne etapy oddychania tlenowego i podaj ich lokalizację w komórce roślinnej.

Odp: Etap wstępny oddychania tlenowego, którym jest glikoliza przebiega w cytoplazmie podstawowej i ma charakter beztlenowy i obejmuję reakcje przemiany heksozy na pirogronian(etapy glikolizy:1.fosforylacja glukozy i jej przemiana na fruktozo-1,6 bifosforan, 2.reakcja rozpadu fruktozo-1,6 bifosforanu na dwie cząsteczki aldehydu fosfoglicerynowego i reakcja jego przemiany do pirogronianu). Natomiast dalsze etapy oddychania czyli: oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu, cykl kwacu cytrynowego (Krebsa) oraz utlenianie w łańcuchu oddechowym zachodzą w mitochondriach. Do mitochondriów dyfundują cząsteczki pirogronianu oraz ADP i fosforan nieorganiczny. Wewnątrz energia pirogronianu jest przekształcana na energię wiązań chemicznych ATP, który wydostaje się na zewnątrz. W postaci ATP gromadzone jest zaledwie 44% energii powstającej w trakcie procesu oddychania tlenowego, reszta 55% jest wydzielana w postaci ciepła.

26. W jakiej części komórki zachodzi oddychanie?

mitochondrium

27. Wymień rodzaje energii dostarczanej roślinie podczas procesu oddychania.

energia chemiczna w postaci ATP oraz energia cieplna.

28. W jakich organizmach najczęściej zachodzi fermentacja czyli proces beztlenowego oddychania

w organizmach niższych(bakterie,drożdze)

29. Co jest potrzebne aby mogła zajść fermentacja?

drobnoustroje lub wytworzone przez nie enzymy.

30. Etapy oddychania i gdzie zachodzą?

• Glikoliza(cytoplazma podstawowa),

• cykl Krebsa(mitochondrium),

• łańcuch oddechowy (grzebień mitochondrialny).
  

31. Temperatura jako czynnik oddychania?
W temp. zbliżonej do 0˚C oddychanie przebiega bardzo wolno, następuje zahamowanie reakcji biochemicznych. W miarę wzrostu temp. natężenie oddychania powiększa się, osiągając zwykle największą wartość przy 34-40˚C. Powyżej 40˚C następuje gwałtowny wzrost zużycia tlenu.

32. Co to są oksysomy?
Oksysomy są to kanały białkowe(białka integralne) znajdujące się w grzebieniach mitochondrialnych, na szczycie których powstaje ATP.

33. Znaczenie oddychania?
Dostarczenie energii potrzebnej do pracy chemicznej, mechanicznej, cieplnej i świetlnej oraz transportu. Dostarczenie materiałów wyjściowych do syntezy podstawowych składników pokarmowych.

34. Reguła Van't Hoffa.

Ciśnienie osmotyczne roztworu wzrasta wraz z temperaturą i z liczbą rozpuszczonych w wodzie cząsteczek (n), które dalej nie dysocjują. Zgodnie z regułą Van't Hoffa ciśnienie osmotyczne rozcieńczonego roztworu jest równe ciśnieniu, jakie wywierałaby dana substancja w stanie gazowym w tej samej temperaturze i objętości. Wartość ciśnienia osmotycznego ( Π) wynika więc ze wzoru:

Π=
, czyli RTC_s

Gdzie :

n- liczba moli

R- stała gazowa (8,3143 J x K^-1 x mol^-1)

T- temperatura bezwzględna

V- objętość

C_s- osmolalność roztworu

35. Wpływ niedoboru wody na liście.

Niedobór wody powoduje przejściowy wzrost szybkości oddychania, a przy postępującym odwodnieniu, spadek tempa pobierania tlenu.

Po dostarczeniu tkankom wody, wzrostowi turgoru towarzyszy stopniowy powrót tempa oddychania do poziomu początkowego

36. Wpływ etylenu na oddychanie

• stymuluje oddychanie tkanek roślinnych

• przyspiesza oddychanie i dojrzewanie owoców

• przy wzmożonej produkcji etylenu dochodzi do okresowego wzrostu oddychania. Jest to typowe zjawisko poprzedzające zamieranie okwiatu u wielu kwiatów ciętych

• spełnia rolę hormonalnego regulatora syntezy enzymów oddechowych

• jest również czynnikiem stymulującym oddychanie zranionej tkanki. Etylen zranienia stymuluje proces lignifikacji co przyspiesza zabliźnienie się miejsca zranienia.

37. Gdzie przebiega glikoliza i na czym polega?

Glikoliza przebiega w cytoplazmie i polega na częściowym utlenieniu glukozy do pirogronianu.

38. Co to jest współczynnik oddechowy?

Współczynnik oddechowy - stosunek ilości uwolnionego dwutlenku węgla do ilości pobranego tlenu

39. Podaj odwracalną reakcję utleniania / redukcji NAD-u

NAD⁺ + 2e + H⁺

NADH

40. Produktami rozkładu i częściowego utlenienia glukozy w procesie glikolizy jest?

• 2 cząsteczki NADH

• 2 cząsteczki ATP

• 2 cząsteczki pirogronianu

41. Co dostarcza organizmowi roślinnemu proces oddychania?

Proces oddychania dostarcza organizmowi roślinnemu energii.

• energia chemiczna w formie ATP ( która służy do pracy chemicznej aktywnego transportu, pracy mechanicznej i strukturalnej)

• energia cieplna- bezużyteczna ulega rozproszeniu

42. Co to jest punkt kompensacyjny stężenia CO₂.

Jest to takie stężenie, w którym asymilacja CO2 równoważy jego utratę w procesach oddechowych.

43. Opisz proces oddychania u roślin typu C3.

Światło uruchamia w organach roślin C3 proces tzw. Fotorespiracji (fotooddychanie). Hamuje oddychanie mitochondrialne. Jest to spowodowane niedoborem ADP zużytego do fosforyzacji fotosyntetycznej i obecnością tworzącego się w procesie fotooddychania inhibitora oddychania właściwego - kwasu α-hydroksy-β-oksaloszczawiowego oraz dużych ilości glioksalanu. Fotooddychanie u roślin C3 zachodzi w peroksysomach i substratem w tym procesie jest fosfoglikolan.

44. Co to jest denitryfikacja?

Jest to redukcja azotanów do azotu cząsteczkowego. Ten proces nie jest odwróceniem reakcji nitryfikacji.

45. Jaki enzym musza posiadać cukrowce aby uległy fermentacji?

Fermentacji ulegają tylko te cukrowce, dla których drożdże posiadają enzym β-fruktofuranozydazę.

46. Jaki proces zachodzi w błonie wewnętrznej mitochondrium?

Fosforyzacja oksydacyjna

47. W którym zestawie zajdzie fermentacja i dlaczego?

• drożdże + glukoza

• drożdże + sacharoza

• drożdże + laktoza

Odp. Proces fermentacji zajdzie w próbie z glukozą i sacharozą ponieważ posiadają odpowiedni enzym zdolny rozłożyć cukier (β-fruktofuranozydazę).

48. Na jakim oznaczeniu opieramy pomiar poziomu intensywności oddychania tlenowego?

Pomiar poziomu intensywności oddychania tlenowego opieramy zwykle na:

• od ilości wydzielanego CO2

• Ilości zużytego tlenu

• Ilości utlenionego substratu oddechowego.

49. Gdzie zachodzi proces dekarboksylacji u roślin typu C4?

Proces ten zachodzi w chloroplastach pochwy okołowiązkowej.

50. Co to są mitochondria?

Mitochondria są głównymi organellami odpowiedzialnymi za metabolizm heterotroficzny komórki. Wytworzyły mechanizmy służące do usprawnienia autotroficznej asymilacji CO2.

51. Jakie tkanki najintensywniej oddychają i dlaczego?

Najintensywniej oddychają tkanki merystematyczne gdyż zawierają bardzo dużo cytoplazmy oraz mają szczególnie duże potrzeby energetyczne.

1

---