ფოტოსინთეზის საშუალებით მცენარეები გარდაქმნიან მზის სინათლეს პოტენციურ ენერგიად ნახშირწყლების მოლეკულების ქიმიური ბმების სახით. ამასთან, შენახული ენერგიის გამოყენება მათი ცხოვრების მნიშვნელოვანი პროცესების გასაზრდელად - ზრდისა და გამრავლებისგან დაზიანებული სტრუქტურების შეხორცებამდე, მცენარეებმა უნდა გამოიყენონ ის გამოსაყენებელ ფორმაში. ეს გარდაქმნა ხდება უჯრედული სუნთქვის საშუალებით, მთავარი ბიოქიმიური გზა, რომელიც ასევე გვხვდება ცხოველებში და სხვა ორგანიზმებში.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
სუნთქვა წარმოადგენს ფერმენტებით გამოწვეულ რეაქციებს, რომლებიც მცენარეებს საშუალებას აძლევს შეაქციონ ენერგია ნახშირწყლები, რომლებიც ფოტოსინთეზის შედეგად წარმოიქმნება ენერგიის ფორმად, რომელიც მათ შეუძლიათ გამოიყენონ ზრდის და მეტაბოლური გაძლიერების მიზნით პროცესები.
სუნთქვის საფუძვლები
სუნთქვა საშუალებას აძლევს მცენარეებს და სხვა ცოცხალ არსებებს გაათავისუფლონ ნახშირწყლების ქიმიურ კავშირებში დაგროვილი ენერგია, როგორიცაა ნახშირორჟანგისა და წყლისგან შაქრები, ფოტოსინთეზის დროს. მიუხედავად იმისა, რომ სხვადასხვა ნახშირწყლები, ისევე როგორც ცილები და ლიპიდები, შეიძლება დაიშალა სუნთქვის, გლუკოზის დროს ეს, როგორც წესი, წარმოადგენს მოდელის მოლეკულას პროცესის დემონსტრირებისთვის, რომელიც შეიძლება გამოიხატოს შემდეგ ქიმიურად ფორმულა:
გ6ჰ12ო6 (გლუკოზა) + 6 O2 (ჟანგბადი) -> 6CO2 (ნახშირორჟანგი) + 6H2O (წყალი) + 32 ATP (ენერგია)
მთელი რიგი ფერმენტების გამარტივებული რეაქციების საშუალებით, სუნთქვა არღვევს ნახშირწყლების მოლეკულურ კავშირებს შექმნისთვის გამოსადეგი ენერგია მოლეკულის ადენოზინტრიფოსფატის (ATP) სახით, აგრეთვე ნახშირორჟანგის და წყალი პროცესში სითბოს ენერგიაც გამოიყოფა.
მცენარეთა სუნთქვის გზები
გლიკოლიზი სუნთქვის პირველი ნაბიჯია და არ საჭიროებს ჟანგბადს. ეს ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში და გამოიმუშავებს მცირე რაოდენობით ATP და პიროვიკის მჟავას. შემდეგ ეს პიროვატი შედის უჯრედის მიტოქონდრიონის შიდა მემბრანაში აერობული სუნთქვის მეორე ფაზისთვის - კრებსის ციკლი, ასევე ცნობილი როგორც ლიმონმჟავას ციკლი ან ტრიკარბოქსილის მჟავა (TCA) გზა, რომელიც მოიცავს მთელ რიგ ქიმიურ რეაქციებს, რომლებიც გამოყოფენ ელექტრონებს და ნახშირორჟანგს. დაბოლოს, კრებსის ციკლის დროს გათავისუფლებული ელექტრონები შედიან ელექტრონულ-სატრანსპორტო ჯაჭვში, რომელიც ათავისუფლებს ენერგიას, რომელიც გამოიყენება კულმინაციურ ჟანგვა-ფოსფორილაციურ რეაქციაში, ATP- ს შესაქმნელად.
სუნთქვა და ფოტოსინთეზი
ზოგადი გაგებით, სუნთქვა შეიძლება ვიფიქროთ, როგორც ფოტოსინთეზის საპირისპირო: ფოტოსინთეზის საშუალებები - ნახშირორჟანგი, წყალი და ენერგია - ეს არის სუნთქვის შედეგები, თუმცა მათ შორის ქიმიური პროცესები არ წარმოადგენს ერთმანეთის სარკისეულ სურათებს. მიუხედავად იმისა, რომ ფოტოსინთეზი ხდება მხოლოდ სინათლის თანდასწრებით და ქლოროპლასტების შემცველ ფოთლებში, სუნთქვა ხდება როგორც დღე და ღამე ყველა ცოცხალ უჯრედში.
სუნთქვა და მცენარეული პროდუქტიულობა
ფოტოსინთეზის ფარდობითი მაჩვენებლები, რომელიც აწარმოებს საკვების მოლეკულებს და სუნთქვა, რომელიც წვავს საკვების მოლეკულებს ენერგიისთვის, გავლენას ახდენს მცენარის მთლიან პროდუქტიულობაზე. იქ, სადაც ფოტოსინთეზის აქტივობა აღემატება სუნთქვას, მცენარის ზრდა მიმდინარეობს მაღალ დონეზე. იქ, სადაც სუნთქვა აღემატება ფოტოსინთეზს, ზრდა ანელებს. როგორც ფოტოსინთეზი, ასევე სუნთქვა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მაგრამ გარკვეულ მომენტში, ფოტოსინთეზის სიჩქარე დონის შემცირებას ახდენს, ხოლო სუნთქვის სიხშირე კვლავ იზრდება. ამან შეიძლება გამოიწვიოს შენახული ენერგიის ამოწურვა. წმინდა პირველადი პროდუქტიულობა - მწვანე მცენარეების მიერ შექმნილი ბიომასის რაოდენობა, რომელიც გამოსადეგია დანარჩენი საკვები ჯაჭვისთვის - წარმოადგენს ფოტოსინთეზის ბალანსს და სუნთქვა, რომელიც გამოითვლება ელექტროსადგურის სუნთქვაზე დაკარგული ენერგიის გამოკლებით ფოტოსინთეზის შედეგად წარმოქმნილ მთლიან ქიმიურ ენერგიაზე, ანუ მთლიანი პირველადი პროდუქტიულობა