Prostredníctvom fotosyntézy transformujú rastliny slnečné svetlo na potenciálnu energiu vo forme chemických väzieb molekúl sacharidov. Ak však chcete túto akumulovanú energiu použiť na napájanie svojich základných životných procesov - od rastu a reprodukcie až po liečenie poškodených štruktúr, musia ju rastliny previesť do použiteľnej formy. Táto premena prebieha prostredníctvom bunkového dýchania, hlavnej biochemickej cesty, ktorá sa tiež nachádza u zvierat a iných organizmov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Dýchanie predstavuje sériu reakcií riadených enzýmami, ktoré umožňujú rastlinám premieňať uloženú energiu na sacharidy vyrobené pomocou fotosyntézy na formu energie, ktorú môžu použiť na podporu rastu a metabolizmu procesy.
Základy dýchania
Dýchanie umožňuje rastlinám a iným živým veciam uvoľňovať energiu uloženú v chemických väzbách sacharidov, ako sú cukry vyrobené z oxidu uhličitého a vody, počas fotosyntézy. Zatiaľ čo rôzne druhy sacharidov, ako aj bielkoviny a lipidy, sa môžu rozkladať v dýchaní, glukóze obvykle slúži ako modelová molekula na demonštráciu procesu, ktorý sa dá vyjadriť ako nasledujúca chemikália vzorec:
C.6H12O6 (glukóza) + 6O2 (kyslík) -> 6CO2 (oxid uhličitý) + 6H2O (voda) + 32 ATP (energia)
Prostredníctvom série reakcií podporovaných enzýmami dýchanie narúša molekulárne väzby sacharidov, aby sa vytvorili využiteľná energia vo forme molekuly adenozíntrifosfát (ATP), ako aj vedľajšie produkty oxidu uhličitého a voda. Pri tomto procese sa tiež uvoľňuje tepelná energia.
Cesty dýchania rastlín
Glykolýza slúži ako prvý krok pri dýchaní a nevyžaduje kyslík. Prebieha v cytoplazme bunky a produkuje malé množstvo ATP a kyseliny pyrohroznovej. Tento pyruvát potom vstupuje do vnútornej membrány mitochondrie bunky pre druhú fázu aeróbneho dýchania - Krebsov cyklus, tiež známy ako cyklus kyseliny citrónovej alebo cesta trikarboxylovej kyseliny (TCA), ktorá zahŕňa sériu chemických reakcií, pri ktorých sa uvoľňujú elektróny a oxid uhličitý. Nakoniec elektróny uvoľnené počas Krebsovho cyklu vstupujú do transportného reťazca elektrónov, ktorý uvoľňuje energiu použitú pri kulminujúcej oxidačno-fosforylačnej reakcii na vytvorenie ATP.
Dýchanie a fotosyntéza
Všeobecne sa dá dýchanie považovať za rub fotosyntézy: Vstupy fotosyntézy - oxid uhličitý, voda a energia - sú výstupmi dýchania, aj keď chemické procesy medzi nimi nie sú zrkadlovými obrazmi jedného druhého. Zatiaľ čo fotosyntéza prebieha iba za prítomnosti svetla a v listoch obsahujúcich chloroplasty, dýchanie prebieha vo všetkých živých bunkách vo dne aj v noci.
Dýchanie a produktivita rastlín
Relatívna rýchlosť fotosyntézy, ktorá produkuje molekuly potravy, a dýchania, ktoré tieto molekuly potravy spaľujú na energiu, ovplyvňujú celkovú produktivitu rastlín. Ak aktivita fotosyntézy prevyšuje dýchanie, rast rastlín prebieha na vysokej úrovni. Tam, kde dýchanie presahuje fotosyntézu, sa rast spomalí. Fotosyntéza aj dýchanie sa zvyšujú so zvyšujúcou sa teplotou, ale v určitom okamihu sa rýchlosť fotosyntézy znižuje, zatiaľ čo sa rýchlosť dýchania stále zvyšuje. To môže viesť k vyčerpaniu akumulovanej energie. Čistá primárna produktivita - množstvo biomasy vytvorenej zelenými rastlinami, ktoré je využiteľné pre zvyšok potravinového reťazca - predstavuje rovnováhu fotosyntézy a dýchanie, vypočítané odčítaním energie stratenej na dýchanie elektrárne od celkovej chemickej energie produkovanej fotosyntézou, aka hrubá primárna produktivita.