Respirazione cellulare nei semi in germinazione

All'interno dei cicli di vita dei semi delle piante, i semi risiedono in uno stato di dormienza prima delle fasi di germinazione. Poca attività si verifica durante i periodi di dormienza poiché i semi aspettano le giuste condizioni ambientali per iniziare la crescita. Una volta iniziata la germinazione, i tassi di respirazione cellulare aumentano notevolmente per fornire i materiali necessari per le fasi iniziali di crescita delle piante.

I processi di respirazione cellulare forniscono alle cellule un mezzo per convertire i materiali nutritivi esistenti in energia. Durante i periodi di dormienza, i semi delle piante respirano quanto basta per mantenere il cibo o le scorte di nutrienti all'interno di uno strato di semi specializzato noto come endosperma. All'interno delle piante da fiore, le strutture dell'endosperma sono il prodotto di un doppio processo di fecondazione che avviene quando un ovulo, o ovaio, viene prima fecondato. In effetti, l'endosperma provvede al fabbisogno nutritivo del seme e svolge le necessarie funzioni di respirazione cellulare durante tutto il periodo di dormienza. L'inizio della germinazione richiede al seme una notevole richiesta di energia mentre i processi di crescita delle piante prendono forma. Di conseguenza, i tassi di respirazione cellulare aumentano per adattarsi alle attività di costruzione delle cellule necessarie per aprire il seme e produrre le strutture iniziali della radice e dello stelo.

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I semi delle piante provengono da fiori, frutti, piante verdi e alberi che crescono in una miriade di condizioni ambientali. Non sorprende che ogni tipo di seme cerchi determinati fattori scatenanti ambientali che inducono l'inizio dei processi di germinazione. Secondo la Cornell University, i fattori scatenanti ambientali possono apparire come un aumento dei livelli di nutrienti nel in suolo, variazioni della temperatura del suolo, aumento della quantità di precipitazioni o aumento della quantità e della qualità di leggero. Una volta soddisfatte le condizioni necessarie, i semi iniziano ad aumentare i loro tassi di assorbimento dell'acqua, il che segna l'inizio della germinazione. L'aumento dell'assorbimento d'acqua consente ai semi di mobilitare le riserve di cibo immagazzinate negli strati dell'endosperma. Questi processi attivano alcuni enzimi che innescano aumenti nei tassi di respirazione cellulare di un seme.

I semi in germinazione svolgono i processi di respirazione cellulare più o meno allo stesso modo delle cellule vegetali e animali. La respirazione cellulare avviene in tre fasi a partire dalla glicolisi. La fase di glicolisi utilizza molecole di glucosio per produrre due unità di energia o molecole di ATP (adenosina trifosfato) insieme ad altri materiali chimici. Il ciclo di Krebs costituisce la seconda fase della respirazione cellulare. Questa fase utilizza i prodotti della glicolisi per produrre altre due unità di energia e trasforma le sostanze chimiche rimaste dalla glicolisi in molecole che trasportano idrogeno. La catena di trasporto degli elettroni è la terza fase del processo di respirazione ed è alimentata dalle due molecole di ATP prodotte nel ciclo di Krebs. Questa fase combina l'energia contenuta all'interno delle molecole di idrogeno del ciclo di Krebs con l'ossigeno per creare 38 molecole di ATP. Questo processo in tre fasi si ripete più e più volte all'interno di ogni singola cellula vegetale. Le molecole di ATP prodotte dalla respirazione cellulare forniscono l'energia per l'inizio della germinazione dei semi e alimentano le attività di costruzione delle cellule che alla fine formano il corpo della pianta.

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