Metabolismul plantelor

INTRODUCERE

Studiul metabolismului la organismele vii este relevant din perspectiva faptului că, pe de o parte, acesta este implicat în mod direct și esențial în menținerea vieții acestora, iar pe de altă parte, întrucât metabolismul este cel care produce toate acele substanțe care nu sunt indisolubile pentru însăși existența organismelor, dar care conturează forma, mirosul, gustul și coloritul acestora; cu alte cuvinte, conturează viața organismelor din jurul nostru așa cum o știm noi cu propriile simțuri.

I. DEFINIȚIE

Celulel sunt într-un continuu contact cu mediul ambiant, iar acest contact conduce la schimbări permanente la structura acesteia, fie în ceea ce privește structura sa chimică sau fizică. Aceste schimbări sunt definite și conturate de metabolism.

Metabolismul reprezintă toate reacțiile de schimb de substanțe, energie și informație care au loc între celula vegetală și mediul înconjurător, precum și ansamblul transformărilor care au loc în celula vie.

Metabolismul este un proces complex, ce implică schimbru de materii și energii, care include două procese simultane dar opuse: anabolismul și catabolismul.

Anabolismul reprezintă totalitatea reacțiilor de biosinteză a substanțelor organismului; acesta nu se poate realiza decât cu un consum corespunzător de energie. Acesta are rolul de reînnoire permanentă a structurilor celulare sau sintetizează substanțele active (enzime, hormoni) asigurând astfel creșterea și înmulțirea celulelor.

Catabolismul presupune toate reacțiile de biodegradare a substanțelor de rezervă, cu producere de energie. Așadar, reacțiile catabolice generează energie, care se elibereaza treptat în etape succesive, o parte transformându-se în caldura, iar o alta se înmagazinează sub forma compușilor fosfat-macro-energetici de tip A.T.P.

Așa cum se poate observa din definițiile procesului de anabolism și catabolism, practic cele două conduc la dezvoltarea plantei, astfel că raportul dintre cele cele două laturi ale metabolismului se modifică în decursul ontogenezei.

II. CLASIFICAREA METABOLISMULUI

După rolul jucat în biologia organismelor, metabolismul este clasificat în:

- Metabolism primar sau fundamental, care este implicat direct, esențial în menținerea vieții organismelor și plantelor.

- Metabolism secundar sau lăturalnic, care este implicat în producerea de substanțe "neesențiale" vieții (de ex., pigmenți, alcaloizi, antibiotici agenți etc.).

O altă clasificare a metabolismului are loc din perspectivă didactică, respectiv:

- Metabolismul intermediar (al substanțelor) - care reprezinta totalitatea transformarilor pe care le sufera substanțele organice (glucide, proteine, apa, minerale). Aceste reacții se realizează în ciclulri biochimice catalizate de enzime.

- Metabolismul energetic - schimbul de energie care are loc între organism și mediul înconjurător, precum și transformările energetice care au loc în metabolismul substanțelor.

Metabolismul energetic se realizează ca urmare a metabolismului substanțelor organice, ceea ce duce la producerea de energie biochimică rezultată în etapa de lumină a fotosintezei sau din biodegradarea substanțelor de rezervă, în funcție de etapa de dezvoltare a acestora.

III. TRANSFORMĂRILE BIOENERGETICE

Transformările bioenergetice rezultate în urma metabolismului energetic se pot clasifica astfel:

a) Tranformarea energiei solare în energie biochimică și ulterior în energie chimică stocată în glucide, lipide și proteine

Procesul de fotosinteză se realizează cu participarea a numeroase substanțe, care se găsesc în membranele tilacoidale și granale formând structuri speficifice: fotosistemul I și II, complexul citocrom b6-f și complexul ATP-sinteză.

Pigmenții fotoreceptorilor din tilacoidele cloroplastelor și ale granei sunt grupați formând două fotosisteme, fiecare având în componența sa două antene fotoreceptoare și centre de reacție. Acestea din urmă sunt în legătură directă între ele.

Antenele (care cu în componența lor moleculă de clorofilă a și b, xantofilă și carotină) au rolul de a recepționa energia fotonilor din radiațiile luminoase și de a o transmite către centrele de reacție. Centrele de reacție sunt alcătuite din moleculele de clorofilă a700 (P700) pentru fotosistemul I și a680 (P680) pentru fotosistemul II, acesta fiind în legătură cu complexul producător de oxigen.

Între cele două fotosisteme se află complexul citocrom b6-f. În ceea ce priește complexul ATP-sinteză, în acesta are loc sinteza ATP-ului (Adenozintrifosfatul) pe baza transportului transmembranar al protonilor, conform gradientului de concentrație, din lumenul tilacoidei în stromă.