Innerhalb der Lebenszyklen von Pflanzensamen befinden sich die Samen vor den Keimungsstadien in einem Ruhezustand. Während der Ruheperioden tritt wenig Aktivität auf, da die Samen auf die richtigen Umgebungsbedingungen warten, damit das Wachstum beginnt. Sobald die Keimung beginnt, steigen die Zellatmungsraten dramatisch an, um die benötigten Materialien für die anfänglichen Pflanzenwachstumsstadien bereitzustellen.
Zelluläre Atmungsprozesse bieten den Zellen eine Möglichkeit, vorhandene Nährstoffe in Energie umzuwandeln. Während der Ruheperioden atmen Pflanzensamen gerade genug, um die Nahrungs- oder Nährstoffversorgung innerhalb einer spezialisierten Samenschicht, die als Endosperm bekannt ist, aufrechtzuerhalten. Innerhalb von Blütenpflanzen sind Endospermstrukturen das Produkt eines doppelten Befruchtungsprozesses, der stattfindet, wenn eine Pflanzenanlage oder ein Eierstock zum ersten Mal befruchtet wird. Tatsächlich deckt das Endosperm den Nährstoffbedarf des Samens und führt während der Ruhephase die notwendigen Zellatmungsfunktionen durch. Der Beginn der Keimung stellt einen erheblichen Energiebedarf an das Saatgut, da die Pflanzenwachstumsprozesse Gestalt annehmen. Als Ergebnis erhöhen sich die Zellatmungsraten, um die zellaufbauenden Aktivitäten aufzunehmen, die zum Aufbrechen des Samens und zur Herstellung der ursprünglichen Wurzel- und Stammstrukturen erforderlich sind.
Pflanzensamen stammen von Blumen, Früchten, grünen Pflanzen und Bäumen, die in einer Vielzahl von Umweltbedingungen wachsen. Es überrascht nicht, dass jede Samenart bestimmte Umweltauslöser sucht, die den Beginn von Keimungsprozessen auslösen. Laut der Cornell University können Umweltauslöser als erhöhte Nährstoffgehalte im Körper auftreten Boden, Veränderungen der Bodentemperatur, erhöhte Niederschlagsmengen oder Zunahmen in Menge und Qualität von Licht. Sobald die erforderlichen Bedingungen erfüllt sind, beginnen die Samen ihre Wasseraufnahmerate zu erhöhen, was den Beginn der Keimung markiert. Eine erhöhte Wasseraufnahme ermöglicht es den Samen, Nahrungsreserven zu mobilisieren, die in den Endospermschichten gespeichert sind. Diese Prozesse aktivieren bestimmte Enzyme, die eine Erhöhung der Zellatmungsrate eines Samens auslösen.
Keimende Samen führen Zellatmungsprozesse ähnlich wie Pflanzen- und Tierzellen durch. Die Zellatmung erfolgt in drei Stufen, beginnend mit der Glykolyse. In der Glykolysephase werden Glukosemoleküle verwendet, um zwei Energieeinheiten oder ATP-Moleküle (Adenosintriphosphat) zusammen mit anderen chemischen Materialien zu produzieren. Der Krebs-Zyklus bildet die zweite Stufe der Zellatmung. In dieser Stufe werden die Produkte der Glykolyse verwendet, um zwei weitere Energieeinheiten zu produzieren und die bei der Glykolyse übrig gebliebenen Chemikalien in wasserstofftragende Moleküle umzuwandeln. Die Elektronentransportkette ist die dritte Stufe im Atmungsprozess und wird von den beiden ATP-Molekülen angetrieben, die im Krebszyklus produziert werden. Diese Phase kombiniert die Energie, die in den Wasserstoffmolekülen des Krebszyklus enthalten ist, mit Sauerstoff, um 38 ATP-Moleküle zu erzeugen. Dieser dreistufige Prozess wiederholt sich in jeder einzelnen Pflanzenzelle immer wieder. Die durch die Zellatmung produzierten ATP-Moleküle liefern die Energie für den Beginn der Samenkeimung und treiben die zellbildenden Aktivitäten an, die letztendlich den Pflanzenkörper bilden.
