Посредством фотосинтеза растения преобразуют солнечный свет в потенциальную энергию в виде химических связей молекул углеводов. Однако, чтобы использовать эту накопленную энергию для обеспечения своих основных жизненных процессов - от роста и воспроизводства до заживления поврежденных структур - растения должны преобразовать ее в пригодную для использования форму. Это преобразование происходит посредством клеточного дыхания, основного биохимического пути, обнаруженного также у животных и других организмов.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Дыхание представляет собой серию ферментативных реакций, которые позволяют растениям использовать накопленную энергию углеводы, превращенные в процессе фотосинтеза в форму энергии, которую они могут использовать для ускорения роста и метаболизма процессы.
Основы дыхания
Дыхание позволяет растениям и другим живым существам высвобождать энергию, хранящуюся в химических связях углеводов, таких как сахара, полученные из углекислого газа и воды во время фотосинтеза. В то время как различные углеводы, а также белки и липиды могут расщепляться при дыхании, глюкоза обычно служит модельной молекулой для демонстрации процесса, который можно выразить следующим образом: формула:
C6ЧАС12О6 (глюкоза) + 6O2 (кислород) -> 6CO2 (диоксид углерода) + 6H2O (вода) + 32 АТФ (энергия)
Посредством серии ферментативных реакций дыхание разрывает молекулярные связи углеводов, чтобы создать полезная энергия в виде молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), а также побочных продуктов диоксида углерода и вода. При этом также выделяется тепловая энергия.
Пути дыхания растений
Гликолиз является первым этапом дыхания и не требует кислорода. Он находится в цитоплазме клетки и производит небольшое количество АТФ и пировиноградной кислоты. Затем этот пируват проникает во внутреннюю мембрану митохондрии клетки для второй фазы аэробного дыхания - цикла Кребса, также известного как цикл лимонной кислоты или путь трикарбоновой кислоты (TCA), который включает в себя серию химических реакций, в которых высвобождаются электроны и диоксид углерода. Наконец, электроны, освобожденные во время цикла Кребса, попадают в цепь переноса электронов, которая высвобождает энергию, используемую в кульминационной реакции окислительного фосфорилирования для создания АТФ.
Дыхание и фотосинтез
В общем смысле дыхание можно рассматривать как обратную сторону фотосинтеза: входы фотосинтеза - углекислый газ, вода и энергия - это продукты дыхания, хотя химические процессы между ними не являются зеркальным отображением друг друга. В то время как фотосинтез происходит только в присутствии света и в листьях, содержащих хлоропласты, дыхание происходит днем и ночью во всех живых клетках.
Дыхание и продуктивность растений
Относительные скорости фотосинтеза, который производит молекулы пищи, и дыхания, которое сжигает эти молекулы пищи для получения энергии, влияют на общую продуктивность растений. Там, где активность фотосинтеза превышает дыхание, рост растений идет на высоком уровне. Когда дыхание превышает фотосинтез, рост замедляется. И фотосинтез, и дыхание увеличиваются с повышением температуры, но в определенный момент скорость фотосинтеза стабилизируется, а частота дыхания продолжает увеличиваться. Это может привести к истощению накопленной энергии. Чистая первичная продуктивность - количество биомассы, создаваемой зелеными растениями, которая может использоваться для остальной части пищевой цепи, - представляет собой баланс фотосинтеза и дыхание, рассчитываемое путем вычитания энергии, потерянной для дыхания электростанции, из общей химической энергии, производимой фотосинтезом, также известной как основная первичная энергия. продуктивность.