Fotosünteesi kaudu muudavad taimed päikesevalguse potentsiaalseks energiaks süsivesikute molekulide keemiliste sidemete kujul. Kuid selleks, et kasutada seda salvestatud energiat oma oluliste eluprotsesside - alates kasvamisest ja paljunemisest kuni kahjustatud struktuuride paranemiseni - võimendamiseks, peavad taimed selle muundama kasutatavaks vormiks. See muundumine toimub rakuhingamise kaudu, mis on peamine biokeemiline rada ka loomadel ja teistel organismidel.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Hingamine on rida ensüümipõhiseid reaktsioone, mis võimaldavad taimedel muuta selle salvestatud energiat süsivesikud, mis on fotosünteesi teel saadud energia vormiks, mida nad saavad kasutada kasvu ja ainevahetuse võimendamiseks protsessid.
Hingamise põhitõed
Hingamine võimaldab taimedel ja muudel elusolenditel vabastada fotosünteesi käigus süsivesikute keemilistesse sidemetesse nagu süsinikdioksiidist ja veest valmistatud suhkrutesse salvestatud energiat. Kuigi mitmesugused süsivesikud, aga ka valgud ja lipiidid võivad hingamisel laguneda, siis glükoos tavaliselt toimib protsessi demonstreerimiseks mudelmolekulina, mida saab väljendada järgmise kemikaalina valem:
C6H12O6 (glükoos) + 6O2 (hapnik) -> 6CO2 (süsinikdioksiid) + 6H2O (vesi) + 32 ATP (energia)
Ensüümidega hõlbustatud reaktsioonide kaudu lõhub hingamine tekitamiseks süsivesikute molekulaarsidemeid kasutatav energia molekuli adenosiintrifosfaat (ATP) kujul, samuti süsinikdioksiidi kõrvalsaadused ja vesi. Selle käigus vabaneb ka soojusenergia.
Taimse hingamise teed
Glükolüüs on hingamise esimene samm ja ei vaja hapnikku. See toimub raku tsütoplasmas ja toodab väikeses koguses ATP ja püroviinhapet. See püruvaat siseneb seejärel aeroobse hingamise teise faasi - Krebsi tsükli, tuntud ka kui raku mitokondrioni sisemembraani. sidrunhapperinge või trikarboksüülhappe (TCA) rada, mis hõlmab rida keemilisi reaktsioone, mis vabastavad elektrone ja süsinikdioksiidi. Lõpuks sisenevad Krebsi tsükli ajal vabanenud elektronid elektronide transpordiahelasse, mis vabastab ATP loomiseks kulmineeruvas oksüdatiivse-fosforüülimisreaktsioonis kasutatud energia.
Hingamine ja fotosüntees
Üldises mõttes võib hingamist pidada fotosünteesi vastupidiseks osaks: fotosünteesi sisendid - süsinikdioksiid, vesi ja energia - on hingamise väljundid, ehkki vahepealsed keemilised protsessid ei ole üksteise peegelpildid. Kui fotosüntees toimub ainult valguse käes ja kloroplasti sisaldavates lehtedes, siis kõigis elusrakkudes toimub hingamine nii päeval kui öösel.
Hingamine ja taimede produktiivsus
Toidu molekule tootva fotosünteesi ja hingamise, mis neid toidumolekule energia saamiseks põletab, suhteline määr mõjutab taime üldist tootlikkust. Seal, kus fotosünteesi aktiivsus ületab hingamist, kulgeb taimede kasv kõrgel tasemel. Seal, kus hingamine ületab fotosünteesi, aeglustub kasv. Nii fotosüntees kui ka hingamine suurenevad temperatuuri tõustes, kuid teatud hetkel fotosünteesi kiirus ühtlustub, samal ajal kui hingamissagedus suureneb jätkuvalt. See võib viia salvestatud energia ammendumiseni. Primaarne tootlikkus - roheliste taimede tekitatud biomassi kogus, mida saab kasutada ülejäänud toiduahelas - esindab fotosünteesi tasakaalu ja hingamine, mis arvutatakse fotosünteesi teel toodetud keemilisest energiast ehk primaarsest brutosummast lahutades elektrijaama hingamisele kaotatud energia tootlikkus.