Μέσω της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετατρέπουν το φως του ήλιου σε δυνητική ενέργεια με τη μορφή χημικών δεσμών μορίων υδατανθράκων. Ωστόσο, για να χρησιμοποιήσετε αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια για να τροφοδοτήσετε τις βασικές διαδικασίες ζωής τους - από την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή έως την επούλωση κατεστραμμένων δομών - τα φυτά πρέπει να τη μετατρέψουν σε μια χρήσιμη μορφή. Αυτή η μετατροπή πραγματοποιείται μέσω κυτταρικής αναπνοής, μια σημαντική βιοχημική οδός που βρίσκεται επίσης σε ζώα και άλλους οργανισμούς.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Η αναπνοή αποτελεί μια σειρά από ενζυματικές αντιδράσεις που επιτρέπουν στα φυτά να μετατρέψουν την αποθηκευμένη ενέργεια υδατάνθρακες που γίνονται μέσω της φωτοσύνθεσης σε μια μορφή ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιήσουν για την αύξηση της ισχύος και του μεταβολισμού διαδικασίες.
Βασικά στοιχεία αναπνοής
Η αναπνοή επιτρέπει στα φυτά και σε άλλα ζωντανά πλάσματα να απελευθερώνουν την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στους χημικούς δεσμούς υδατανθράκων, όπως σάκχαρα από διοξείδιο του άνθρακα και νερό κατά τη φωτοσύνθεση. Ενώ μια ποικιλία υδατανθράκων, καθώς και πρωτεϊνών και λιπιδίων, μπορεί να αναλυθεί κατά την αναπνοή, γλυκόζη Συνήθως χρησιμεύει ως πρότυπο μόριο για την επίδειξη της διαδικασίας, η οποία μπορεί να εκφραστεί ως η ακόλουθη χημική ουσία τύπος:
ντο6Η12Ο6 (γλυκόζη) + 6O2 (οξυγόνο) -> 6CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) + 6Η2O (νερό) + 32 ATP (ενέργεια)
Μέσα από μια σειρά αντιδράσεων που διευκολύνονται από τα ένζυμα, η αναπνοή σπάει τους μοριακούς δεσμούς υδατανθράκων που δημιουργούνται χρησιμοποιήσιμη ενέργεια με τη μορφή του τριφωσφορικού αδενοσίνης (ATP) καθώς και τα υποπροϊόντα του διοξειδίου του άνθρακα και νερό. Η θερμική ενέργεια απελευθερώνεται επίσης στη διαδικασία.
Οδοί Αναπνοής Φυτών
Η γλυκόλυση χρησιμεύει ως το πρώτο βήμα στην αναπνοή και δεν απαιτεί οξυγόνο. Λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και παράγει μια μικρή ποσότητα ATP και πυροστατικού οξέος. Αυτό το πυροσταφυλικό έπειτα εισέρχεται στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου του κυττάρου για τη δεύτερη φάση της αερόβιας αναπνοής - ο κύκλος Krebs, επίσης γνωστός ως ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή το τρικαρβοξυλικό οξύ (TCA), το οποίο περιλαμβάνει μια σειρά χημικών αντιδράσεων που απελευθερώνουν ηλεκτρόνια και διοξείδιο του άνθρακα. Τέλος, τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs εισέρχονται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται σε μια αποκορυφωμένη αντίδραση οξειδωτικής-φωσφορυλίωσης για τη δημιουργία ATP.
Αναπνοή και φωτοσύνθεση
Γενικά, η αναπνοή μπορεί να θεωρηθεί ως το αντίστροφο της φωτοσύνθεσης: Οι εισροές της φωτοσύνθεσης - διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια - είναι οι έξοδοι της αναπνοής, αν και οι χημικές διεργασίες μεταξύ τους δεν είναι καθρέφτες μεταξύ τους. Ενώ η φωτοσύνθεση εμφανίζεται μόνο παρουσία φωτός και σε φύλλα που περιέχουν χλωροπλάστη, η αναπνοή λαμβάνει χώρα μέρα και νύχτα σε όλα τα ζωντανά κύτταρα.
Αναπνοή και φυτική παραγωγικότητα
Οι σχετικοί ρυθμοί φωτοσύνθεσης, που παράγουν μόρια τροφίμων και αναπνοή, που καίει αυτά τα μόρια τροφίμων για ενέργεια, επηρεάζουν τη συνολική παραγωγικότητα των φυτών. Όπου η δραστηριότητα φωτοσύνθεσης υπερβαίνει την αναπνοή, η ανάπτυξη των φυτών προχωρά σε υψηλό επίπεδο. Όπου η αναπνοή υπερβαίνει τη φωτοσύνθεση, η ανάπτυξη επιβραδύνεται. Τόσο η φωτοσύνθεση όσο και η αναπνοή αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά σε ένα ορισμένο σημείο, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης σταματάει ενώ ο ρυθμός αναπνοής συνεχίζει να αυξάνεται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε εξάντληση της αποθηκευμένης ενέργειας. Η καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα - η ποσότητα βιομάζας που δημιουργείται από πράσινα φυτά που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην υπόλοιπη τροφική αλυσίδα - αντιπροσωπεύει την ισορροπία της φωτοσύνθεσης και αναπνοή, υπολογιζόμενη αφαιρώντας την ενέργεια που χάνεται από την εγκατάσταση αναπνοής από τη συνολική χημική ενέργεια που παράγεται από τη φωτοσύνθεση, γνωστή και ως ακαθάριστη πρωτογενής παραγωγικότητα.
