За допомогою фотосинтезу рослини перетворюють сонячне світло у потенційну енергію у вигляді хімічних зв’язків молекул вуглеводів. Однак, щоб використовувати цю накопичену енергію для живлення своїх основних життєвих процесів - від росту та розмноження до загоєння пошкоджених структур - рослини повинні перетворити її у придатну для використання форму. Це перетворення відбувається за допомогою клітинного дихання, головного біохімічного шляху, який також зустрічається у тварин та інших організмів.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Дихання являє собою низку ферментних реакцій, які дозволяють рослинам перетворювати накопичену енергію вуглеводи, що утворюються за допомогою фотосинтезу, у форму енергії, яку вони можуть використовувати для посилення росту та метаболізму процесів.
Основи дихання
Дихання дозволяє рослинам та іншим живим істотам вивільняти енергію, що зберігається в хімічних зв’язках вуглеводів, таких як цукри, виготовлені з вуглекислого газу та води, під час фотосинтезу. У той час як різноманітні вуглеводи, а також білки та ліпіди можуть розщеплюватися при диханні, глюкоза типово служить модельною молекулою для демонстрації процесу, який може бути виражений як наступна хімічна речовина формула:
C.6H12О6 (глюкоза) + 6O2 (кисень) -> 6CO2 (вуглекислий газ) + 6Н2O (вода) + 32 АТФ (енергія)
Через низку реакцій, що сприяють ферментам, дихання розриває молекулярні зв’язки вуглеводів і створює їх корисна енергія у вигляді молекули аденозинтрифосфату (АТФ), а також побічних продуктів діоксиду вуглецю та води. У процесі також виділяється теплова енергія.
Шляхи дихання рослин
Гліколіз є першим кроком у диханні і не потребує кисню. Він відбувається в цитоплазмі клітини і виробляє невелику кількість АТФ та піровиноградної кислоти. Потім цей піруват потрапляє у внутрішню мембрану мітохондрії клітини для другої фази аеробного дихання - циклу Кребса, також відомого як цикл лимонної кислоти або шлях трикарбонової кислоти (ТСА), який охоплює ряд хімічних реакцій, що виділяють електрони та вуглекислий газ. Нарешті, електрони, звільнені під час циклу Кребса, потрапляють в електронно-транспортний ланцюг, який виділяє енергію, яка використовується в кульмінаційній реакції окисно-фосфорилювання для створення АТФ.
Дихання та фотосинтез
У загальному сенсі дихання можна сприймати як зворотний бік фотосинтезу: входи фотосинтезу - вуглекислий газ, вода і енергія - це виходи дихання, хоча хімічні процеси між ними не є дзеркальним відображенням один одного. Хоча фотосинтез відбувається лише у присутності світла та в хлоропластосодержащих листках, дихання відбувається як вдень, так і вночі у всіх живих клітинах.
Дихання та продуктивність рослин
Відносні показники фотосинтезу, який утворює молекули їжі, та дихання, яке спалює ці молекули їжі для отримання енергії, впливають на загальну продуктивність рослин. Там, де активність фотосинтезу перевищує дихання, ріст рослин протікає на високому рівні. Там, де дихання перевищує фотосинтез, ріст сповільнюється. І фотосинтез, і дихання зростають із підвищенням температури, але в певний момент швидкість фотосинтезу вирівнюється, тоді як частота дихання продовжує наростати. Це може призвести до вичерпання накопиченої енергії. Чиста первинна продуктивність - кількість біомаси, створеної зеленими рослинами, яка може бути використана для решти харчового ланцюга, - представляє баланс фотосинтезу та дихання, розраховане шляхом віднімання втраченої енергії на дихання електростанції із загальної хімічної енергії, що виробляється фотосинтезом, тобто валової первинної продуктивність праці.