Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Основы дыхания
- Пути дыхания растений
- Дыхание и фотосинтез
- Дыхание и продуктивность растений
Посредством фотосинтеза растения превращают солнечный свет в потенциальную энергию в виде химических связей углеводных молекул. Однако, чтобы использовать эту накопленную энергию для обеспечения жизненно важных процессов - от роста и размножения до заживления поврежденных структур - растения должны преобразовать ее в пригодную для использования форму. Это преобразование происходит посредством клеточного дыхания, основного биохимического пути, также обнаруженного у животных и других организмов.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Дыхание представляет собой серию ферментативных реакций, которые позволяют растениям превращать накопленную энергию углеводов, вырабатываемых в процессе фотосинтеза, в форму энергии, которую они могут использовать для ускорения роста и метаболических процессов.
Основы дыхания
Дыхание позволяет растениям и другим живым организмам высвобождать энергию, запасенную в химических связях углеводов, таких как сахара, полученные из углекислого газа и воды, во время фотосинтеза. Хотя различные углеводы, а также белки и липиды могут расщепляться при дыхании, глюкоза обычно служит модельной молекулой для демонстрации процесса, что можно выразить в виде следующей химической формулы:
С6ЧАС12О6 (глюкоза) + 602 (кислород) -> 6CO2 (диоксид углерода) + 6H2O (вода) + 32 ATP (энергия)
Посредством ряда реакций, стимулируемых ферментами, дыхание разрушает молекулярные связи углеводов, создавая полезную энергию в форме молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), а также побочных продуктов углекислого газа и воды. Тепловая энергия также выделяется в процессе.
Пути дыхания растений
Гликолиз служит первой ступенью в дыхании и не требует кислорода. Это происходит в цитоплазме клеток и производит небольшое количество АТФ и пировиноградной кислоты. Этот пируват затем попадает во внутреннюю мембрану митохондрии клетки для второй фазы аэробного дыхания - цикла Кребса, также известного как цикл лимонной кислоты или трикарбоновая кислота (ТСА), который включает в себя ряд химических реакций, которые высвобождают электроны и углерод диоксид. Наконец, электроны, высвобождаемые во время цикла Кребса, попадают в цепь переноса электронов, которая высвобождает энергию, используемую в кульминационной реакции окислительного фосфорилирования для создания АТФ.
Дыхание и фотосинтез
В общем смысле дыхание можно рассматривать как обратную сторону фотосинтеза: входные данные фотосинтеза - углекислый газ, вода и энергия - являются выходными данными дыхания, хотя химические процессы между ними не являются зеркальными отражениями друг друга. В то время как фотосинтез происходит только в присутствии света и в хлоропластсодержащих листьях, дыхание происходит днем и ночью во всех живых клетках.
Дыхание и продуктивность растений
Относительные скорости фотосинтеза, который производит молекулы пищи, и дыхания, которое сжигает эти молекулы пищи для получения энергии, влияют на общую продуктивность растений. Там, где активность фотосинтеза превышает дыхание, рост растений протекает на высоком уровне. Там, где дыхание превышает фотосинтез, рост замедляется. И фотосинтез, и дыхание увеличиваются с повышением температуры, но в определенный момент скорость фотосинтеза выравнивается, в то время как частота дыхания продолжает расти. Это может привести к истощению накопленной энергии. Чистая первичная продуктивность - количество биомассы, созданной зелеными растениями, которая может использоваться для остальной части пищевой цепи - представляет собой баланс фотосинтеза и дыхания, рассчитанный путем вычитания энергии, потерянной для дыхания электростанции, из общей химической энергии, производимой фотосинтезом, ака валовой первичной производительности.