Чрез фотосинтеза растенията трансформират слънчевата светлина в потенциална енергия под формата на химически връзки на въглехидратните молекули. За да използват тази съхранена енергия, за да задвижат основните си жизнени процеси - от растежа и размножаването до зарастването на повредени структури - растенията трябва да я превърнат в използваема форма. Това преобразуване се осъществява чрез клетъчно дишане, основен биохимичен път, открит и при животни и други организми.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Дишането представлява поредица от ензимно задвижвани реакции, които позволяват на растенията да обърнат съхранената енергия на въглехидрати, получени чрез фотосинтеза във форма на енергия, която могат да използват за засилване на растежа и метаболизма процеси.
Основи на дишането
Дишането позволява на растенията и другите живи същества да освобождават енергията, съхранявана в химическите връзки на въглехидратите, като захари, произведени от въглероден диоксид и вода по време на фотосинтезата. Докато различни въглехидрати, както и протеини и липиди, могат да бъдат разградени при дишане, глюкоза обикновено служи като модел молекула за демонстриране на процеса, който може да бъде изразен като следния химикал формула:
° С6З.12О6 (глюкоза) + 602 (кислород) -> 6CO2 (въглероден диоксид) + 6Н2O (вода) + 32 ATP (енергия)
Чрез поредица от ензимно-улеснени реакции, дишането прекъсва молекулните връзки на въглехидратите, за да се създаде използваема енергия под формата на молекулата аденозин трифосфат (ATP), както и страничните продукти на въглеродния диоксид и вода. В процеса се отделя и топлинна енергия.
Пътища на дишането на растенията
Гликолизата служи като първа стъпка в дишането и не изисква кислород. Той се осъществява в цитоплазмата на клетката и произвежда малко количество АТФ и пировиноградна киселина. След това този пируват навлиза във вътрешната мембрана на митохондрията на клетката за втората фаза на аеробно дишане - цикълът на Кребс, известен още като цикъла на лимонената киселина или пътя на трикарбоксилната киселина (TCA), който обхваща поредица от химични реакции, които освобождават електрони и въглероден диоксид. И накрая, електроните, освободени по време на цикъла на Кребс, навлизат в електронно-транспортната верига, която освобождава енергия, използвана в кулминиращата реакция на окислително-фосфорилиране за създаване на АТФ.
Дишане и фотосинтеза
В общ смисъл, дишането може да се разглежда като обратната страна на фотосинтезата: Входовете на фотосинтезата - въглероден диоксид, водата и енергията - са резултатите от дишането, въпреки че химическите процеси между тях не са огледални изображения на един друг. Докато фотосинтезата се осъществява само в присъствието на светлина и в листа, съдържащи хлоропласт, дишането се извършва както през деня, така и през нощта във всички живи клетки.
Дишане и растителност
Относителните скорости на фотосинтеза, която произвежда хранителни молекули, и дишането, което изгаря тези хранителни молекули за енергия, влияят върху общата продуктивност на растенията. Когато активността на фотосинтезата надвишава дишането, растежът на растенията протича на високо ниво. Когато дишането надвишава фотосинтезата, растежът се забавя. Както фотосинтезата, така и дишането се увеличават с повишаване на температурата, но в определен момент скоростта на фотосинтезата се изравнява, докато скоростта на дишане продължава да ескалира. Това може да доведе до изчерпване на съхранената енергия. Нетната първична производителност - количеството биомаса, създадено от зелени растения, което е използваемо за останалата част от хранителната верига - представлява баланса на фотосинтезата и дишане, изчислено чрез изваждане на загубената енергия от дишането на електроцентралата от общата химическа енергия, произведена от фотосинтезата, известна още като брутната първична производителност.