Poprzez fotosyntezę rośliny przekształcają światło słoneczne w energię potencjalną w postaci wiązań chemicznych cząsteczek węglowodanów. Jednak aby wykorzystać tę zmagazynowaną energię do zasilania swoich podstawowych procesów życiowych – od wzrostu i rozmnażania po leczenie uszkodzonych struktur – rośliny muszą przekształcić ją w użyteczną formę. Ta konwersja odbywa się poprzez oddychanie komórkowe, główny szlak biochemiczny występujący również u zwierząt i innych organizmów.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Oddychanie to seria reakcji enzymatycznych, które pozwalają roślinom wyłączyć zmagazynowaną energię energy węglowodany wytwarzane w procesie fotosyntezy w formę energii, którą mogą wykorzystać do napędzania wzrostu i metabolizmu procesy.
Podstawy oddychania
Oddychanie pozwala roślinom i innym żywym istotom uwalniać energię zmagazynowaną w wiązaniach chemicznych węglowodanów, takich jak cukry wytworzone z dwutlenku węgla i wody podczas fotosyntezy. Podczas gdy różne węglowodany, a także białka i lipidy mogą być rozkładane podczas oddychania, glukoza zazwyczaj służy jako modelowa cząsteczka do zademonstrowania procesu, który można wyrazić jako następującą substancję chemiczną formuła:
do6H12O6 (glukoza) + 602 (tlen) --> 6CO2 (dwutlenek węgla) + 6H2O (woda) + 32 ATP (energia)
Poprzez serię reakcji wspomaganych przez enzymy, oddychanie zrywa wiązania molekularne węglowodanów, aby utworzyć energia użyteczna w postaci cząsteczki adenozynotrójfosforanu (ATP) oraz produktów ubocznych dwutlenku węgla i woda. W procesie uwalniana jest również energia cieplna.
Ścieżki oddychania roślin
Glikoliza służy jako pierwszy krok w oddychaniu i nie wymaga tlenu. Odbywa się w cytoplazmie komórki i wytwarza niewielką ilość ATP i kwasu pirogronowego. Ten pirogronian wchodzi następnie do wewnętrznej błony mitochondrium komórki w drugiej fazie oddychania tlenowego – cyklu Krebsa, znanego również jako cykl kwasu cytrynowego lub szlak kwasu trikarboksylowego (TCA), który obejmuje szereg reakcji chemicznych, które uwalniają elektrony i dwutlenek węgla. Wreszcie elektrony uwolnione podczas cyklu Krebsa wchodzą do łańcucha transportu elektronów, który uwalnia energię wykorzystywaną w kulminacyjnej reakcji utleniania-fosforylacji w celu wytworzenia ATP.
Oddychanie i fotosynteza
W ogólnym sensie oddychanie można traktować jako odwrotność fotosyntezy: nakłady fotosyntezy – dwutlenek węgla, woda i energia – są produktami oddychania, chociaż procesy chemiczne pomiędzy nimi nie są swoimi lustrzanymi odbiciami. Podczas gdy fotosynteza zachodzi tylko w obecności światła iw liściach zawierających chloroplast, oddychanie odbywa się zarówno w dzień, jak iw nocy we wszystkich żywych komórkach.
Oddychanie i wydajność roślin
Względne tempo fotosyntezy, która wytwarza cząsteczki pokarmu, oraz oddychanie, które spala te cząsteczki pokarmu na energię, wpływa na ogólną produktywność roślin. Tam, gdzie aktywność fotosyntezy przewyższa oddychanie, wzrost roślin przebiega na wysokim poziomie. Tam, gdzie oddychanie przekracza fotosyntezę, wzrost spowalnia. Zarówno fotosynteza, jak i oddychanie zwiększają się wraz ze wzrostem temperatury, ale w pewnym momencie tempo fotosyntezy słabnie, podczas gdy tempo oddychania nadal wzrasta. Może to prowadzić do wyczerpania zmagazynowanej energii. Produktywność pierwotna netto – ilość biomasy wytworzonej przez rośliny zielone, która jest użyteczna dla reszty łańcucha pokarmowego – reprezentuje równowagę fotosyntezy i oddychanie, obliczone przez odjęcie energii straconej na oddychanie elektrowni od całkowitej energii chemicznej wytworzonej przez fotosyntezę, czyli pierwotną brutto wydajność.