Opredelitev dihanja rastlin

S fotosintezo rastline pretvorijo sončno svetlobo v potencialno energijo v obliki kemičnih vezi molekul ogljikovih hidratov. Da pa to shranjeno energijo uporabijo za pogon svojih bistvenih življenjskih procesov - od rasti in razmnoževanja do celjenja poškodovanih struktur - jo morajo rastline pretvoriti v uporabno obliko. Ta pretvorba poteka s celičnim dihanjem, ki je glavna biokemijska pot tudi pri živalih in drugih organizmih.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Dihanje predstavlja vrsto encimsko usmerjenih reakcij, ki rastlinam omogočajo, da spremenijo shranjeno energijo ogljikovi hidrati, pridobljeni s fotosintezo, v obliko energije, ki jo lahko porabijo za rast in presnovo procesov.

Dihanje omogoča rastlinam in drugim živim bitjem, da med fotosintezo sproščajo energijo, shranjeno v kemičnih vezah ogljikovih hidratov, kot so sladkorji iz ogljikovega dioksida in vode. Medtem ko se različni ogljikovi hidrati, pa tudi beljakovine in lipidi, pri dihanju lahko razgradijo, glukoza običajno služi kot modelna molekula za prikaz procesa, ki ga lahko izrazimo kot naslednjo kemikalijo formula:

C₆H₁₂O₆ (glukoza) + 60₂ (kisik) -> 6CO₂ (ogljikov dioksid) + 6H₂O (voda) + 32 ATP (energija)

Skozi vrsto reakcij, ki jih spodbujajo encimi, dihanje pretrga molekularne vezi ogljikovih hidratov, da nastane uporabno energijo v obliki molekule adenozin trifosfata (ATP) ter stranskih produktov ogljikovega dioksida in vode. Pri tem se sprosti tudi toplotna energija.

Glikoliza je prvi korak pri dihanju in ne potrebuje kisika. Poteka v citoplazmi celice in tvori majhno količino ATP in piruvične kisline. Ta piruvat nato vstopi v notranjo membrano mitohondrije celice za drugo fazo aerobnega dihanja - Krebsov cikel, znan tudi kot cikel citronske kisline ali pot trikarboksilne kisline (TCA), ki zajema vrsto kemičnih reakcij, ki sproščajo elektrone in ogljikov dioksid. Na koncu elektroni, sproščeni med Krebsovim ciklom, vstopijo v verigo prenosa elektronov, ki sprosti energijo, ki se porabi v vrhunski reakciji oksidativno-fosforilacije za ustvarjanje ATP.

Na splošno lahko dihanje mislimo kot obratno stran fotosinteze: vložki fotosinteze - ogljikov dioksid, voda in energija - sta izhodu dihanja, čeprav vmesni kemijski procesi med seboj niso zrcalne slike. Medtem ko se fotosinteza pojavlja le ob prisotnosti svetlobe in v listih, ki vsebujejo kloroplast, dihanje poteka tako podnevi kot ponoči v vseh živih celicah.

Relativna hitrost fotosinteze, ki proizvaja molekule hrane, in dihanje, ki te molekule hrane sežge za energijo, vplivata na splošno rastlinsko produktivnost. Kadar aktivnost fotosinteze presega dihanje, rast rastlin poteka na visoki ravni. Kjer dihanje preseže fotosintezo, se rast upočasni. Fotosinteza in dihanje se povečujeta z naraščajočo temperaturo, vendar se na določeni točki stopnja fotosinteze izravna, medtem ko stopnja dihanja še stopnjuje. To lahko privede do izčrpavanja shranjene energije. Neto primarna produktivnost - količina biomase, ki jo ustvarijo zelene rastline in je uporabna za preostalo prehransko verigo - predstavlja ravnovesje fotosinteze in dihanje, izračunano z odštevanjem izgubljene energije pri dihanju elektrarne od celotne kemične energije, proizvedene s fotosintezo, tj. bruto primarne produktivnost.