Съдържание
- TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
- Основи на дишането
- Пътеки за дишане на растенията
- Респирация и фотосинтеза
- Дихателна и растителна производителност
Чрез фотосинтезата растенията превръщат слънчевата светлина в потенциална енергия под формата на химичните връзки на въглехидратните молекули. Въпреки това, за да използват запаметената енергия за захранване на основните им жизнени процеси - от растеж и размножаване до изцеление на повредени структури - растенията трябва да я преобразуват в използваема форма. Тази конверсия се осъществява чрез клетъчно дишане, основен биохимичен път, открит също при животни и други организми.
TL; DR (Твърде дълго; Не четях)
Респирацията представлява поредица от ензимни реакции, които позволяват на растенията да превърнат натрупаната енергия от въглехидрати, получена чрез фотосинтеза, във форма на енергия, която могат да използват за захранване на растежа и метаболитните процеси.
Основи на дишането
Дишането позволява на растенията и други живи същества да отделят енергията, съхранявана в химичните връзки на въглехидратите, като захари, направени от въглероден диоксид и вода по време на фотосинтезата. Докато разнообразни въглехидрати, както и протеини и липиди, могат да бъдат разградени при дишане, обикновено глюкозата служи като моделна молекула за демонстриране на процеса, която може да бъде изразена като следната химична формула:
° С6Н12О6 (глюкоза) + 6O2 (кислород) -> 6CO2 (въглероден диоксид) + 6Н2O (вода) + 32 ATP (енергия)
Чрез поредица от реакции, подпомагани от ензимите, дишането нарушава молекулните връзки на въглехидратите, за да създаде използваема енергия под формата на молекулата аденозин трифосфат (АТФ), както и страничните продукти на въглеродния диоксид и водата. Топлинната енергия също се отделя в процеса.
Пътеки за дишане на растенията
Гликолизата служи като първа стъпка в дишането и не се нуждае от кислород. Провежда се в цитоплазмата на клетките и произвежда малко количество АТФ и пирувинова киселина. След това този пируват навлиза във вътрешната мембрана на митохондриона на клетката за втората фаза на аеробно дишане - цикъл на Кребс, известен още като цикъл на лимонена киселина или трикарбоксилова киселина (TCA), който обхваща серия от химични реакции, които отделят електрони и въглерод диоксид. Накрая, освободените по време на цикъла на Кребс електрони навлизат в електронно-транспортната верига, която освобождава енергия, използвана в кулминационна реакция на окислително-фосфорилиране за създаване на АТФ.
Респирация и фотосинтеза
В общ смисъл дишането може да се разглежда като обратната страна на фотосинтезата: Входът на фотосинтезата - въглероден диоксид, вода и енергия - са изходите на дишането, въпреки че химическите процеси между тях не са огледални изображения един на друг. Докато фотосинтезата се извършва само в присъствието на светлина и в листата, съдържащи хлоропласт, дишането се извършва както денем, така и нощем във всички живи клетки.
Дихателна и растителна производителност
Относителната честота на фотосинтеза, която произвежда хранителни молекули, и дишането, което изгаря тези хранителни молекули за енергия, влияят върху общата производителност на растенията. Когато активността на фотосинтеза надвишава дишането, растежът на растенията протича на високо ниво. Когато дишането надвишава фотосинтезата, растежът се забавя. И фотосинтезата, и дишането се увеличават с повишаване на температурата, но в определен момент скоростта на фотосинтезата се изключва, докато скоростта на дишане продължава да ескалира. Това може да доведе до изчерпване на натрупаната енергия. Нетна първична производителност - количеството биомаса, създадено от зелените растения, което е използваемо за останалата част от хранителната верига - представлява баланса на фотосинтезата и дишането, изчисляван чрез изваждане на загубената енергия за дишането на електроцентралата от общата химическа енергия, произведена от фотосинтезата, aka брутната първична производителност.