HINGAMINE

Hingamisprotsess laiemas tähenduses ei pea alati lõppema CO₂ ja H₂O tekkega. Näiteks bakteritel võib see toimuda ka hapnikuvabas keskkonnas (käärimine) keemiliste ühendite oksüdeerimise näol.

Aeroobne* hingamine on vaadeldav fotosünteesi pöördprotsessina:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O ...+278 kJ energiat ATP* ja soojuse näol.

Ainete muundumisel laguneb ainult osa süsihappegaasi ja veeni, osa vaheprodukte kasutatakse lähteainetaks mitmesugustes sünteesiprotsessides*.

Aeroobne - hapniku juurdepääsul toimuv.

ATP - universaalne energia talletaja ja ülekandja organismides, adenosiintrifosfaadi (ATP) keemiliste sidemete energia on vajadusel kergesti ülekantav teiste reaktsioonide toimumiseks.

Sünteesiprotsessid - ülesehituslikud keemilised reaktsioonid, keerulisemate ühendite teke.

Hingamise intensiivsust hinnatakse neeldunud O₂ või eraldunud CO₂ hulga järgi.

Eraldunud CO₂ ja neeldunud O₂ hulkade suhet nimetatakse hingamiskoefitsiendiks. Tavaliselt on selle väärtus 1, see näitab neeldunud hapniku ja eraldunud süsihappegaasi hulkade võrdsust. Hapnikudefitsiidi korral, näiteks vee all, on hingamiskoefitsient RQ > 1. Kui aga mingi osa hapnikust jääb taime teatud ainete ülesehitamiseks, siis RQ < 1.

Hingamisprotsess toimub kolmes etapis

NAD - nikotiin-amiid-adeniin-dinukleotiid.

NADP - nikotiin-amiid-adeniin-dinukleotiid-fosfaat.

Tsitraaditsükkel - ensüümide poolt läbiviidav reaktsioonide ahel, mille käigus eralduvad järkjärgult CO₂ molekulid ning H aatomid. Reaktsioonide ahela nimetus tuleneb ühe vaheühendi, tsitraadi- ehk sidrunhappejäägi, nimetusest.

Ainete ja eralduva energia hulgad ühe glükoosimolekuli lagundamisel
 Glükolüüsis: 1 molekulist glükoosist tekib 2 molekuli püroviinamarihapet, eraldub 2 ATP jagu energiat, moodustub 2 NADH₂ molekuli (2NAD+4H);
 Tsitraaditsüklis: 2 püroviinamarihappe molekuli lagundamisel tekib 6 CO₂ molekuli ning 10 NADH₂ molekuli (10NAD + 20H).
 Hingamisahelas kulub 12NADH₂ (2 glükolüüsist ja 10 tsitraaditsüklist) oksüdeerimiseks 6O₂, moodustub 12 H₂O ning eraldub maksimaalselt 36 ATP jagu energiat.

Veemolekulide ja vesinikuaatomite hulkade mittevastavus eespool toodud võrrandile tuleneb vee vahepealsest kasutamisest protsesside toimumiseks. Seega näeks üldvõrrandi täiendatud kuju välja nii:

Orgaaniliste ainete lagunemise näitena hingamisel tuuakse glükoosi lagunemine, kuna see on keskseks ühendiks organismide ainevahetuses. Glükoosi lagunemise radadega (reaktsioonide ahelatega) on seotud enamuse teiste orgaaniliste ainete (rasvainete, suhkrute, valkude) lagunemise rajad.

Harjutusi

1. Lõpetage laused:
   — Glükolüüs toimub eukarüootsete rakkude ..., selle tulemusena tekib ...
   — Tsitraaditsükli reaktsioonid toimuvad raku ..., nende reaktsioonide tulemusena tekkinud ... liigub ... ning ... seotakse ... koosseisu.
   — Hingamisahela rektsioonid toimuvad raku ..., nende käigus seotakse sissehingatud hapnik ..., tekib ...
   — Hingamisahela reaktsioonide eesmärk on ...
   



2. Hinnake võimalikke tagajärgi raku ainevahetusele, oletades, et suudame valmistada ja toimima panna püroviinamarihapet rakus koheselt kõrvaldava aine! Tooge välja vähemalt 2 tagajärge!



3. Nimetage fotosünteesi läheteained ja produktid!



4. Miks fotosüntees ei saa toimuda pimedas - selgitage võimalikult konkreetselt valguse rolli!



5. Fotosünteesi valgusstaadiumis valminud ainetest kasutatakse pimedusstaadiumis järgmisi aineid järgmiselt: ................(mida ja milleks?)



6. Millistest molekulidest pärinevad fotosünteesil sünteesitud glükoosi koostises olevad aatomid - süsinik, vesinik ja hapnik?



7. Millise toiteelemendiga võib probleem seotud olla, kui...
   ... märkate taime vegetatiivsete organite vohamist?
   ... analüüs näitab klorofüllisisalduse vähenemist taimes?


8. Viige kokku elemendid ja nende rollid taimes!
   

   a) Fe	A) kambiumi tegevuses
   b) P	B) klorofülli koostises
   c) K	C) membraanide läbilaskvus toitainetele
   d) Mg	D) hingamisprotsessides
   e) S	E) ainevahetussaaduste kahjutustamisel
   f) N	F) valkude moodustumisel
   g) Ca	G) kasvu, saagikuse ja pikema eluea tagamisel
   h) B	H) ensüümide koostises



9. Ennustage, mis laadi muutusi taimeraku põhiprotsessides kutsuks esile õhulõhede avatuna hoidmine ööpäev läbi.


10. Hinnake vee omastamise erinevate viiside efektiivsust erinevate kasvukohtade taimedel


11. Kas teate...
    ... lämmastiku, fosfori, kaaliumi ning mikroelementide (üldist) rolli taime jaoks?
    ... vee ülesandeid organismides?
    ...millest sõltub fotosünteesi intensiivsus?
    ... fotosünteesi põhivõrrandit?
    ... fotosünteesi valgusstaadiumi ja pimedusstaadiumi tähtsamaid protsesse?
    ... aeroobse rakuhingamise etappe?


12. Kas oskate...
    ...kirjeldada fotosünteesi valgus- ja pimedusstaadiumis toimuvaid protsesse ning nendevahelisi seoseid?
    ... kirjeldada rakuhingamise käigus toimuvaid protsesse?
    ... fotosünteesi põhivõrrandist tuletada selle protsessi bioloogilise rolli looduses?


13. Kas mõistate...
    ... taimede veebilansi vastuolu?
    ...erinevate väetiste võimalikku mõju taime kasvule ja arengule?
    ... fotosünteesi ja hingamise seost nii taimerakus kui looduses üldse?