Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Osnove dihanja
- Poti dihanja rastlin
- Dihanje in fotosinteza
- Dihanje in produktivnost rastlin
S fotosintezo rastline sončno svetlobo pretvorijo v potencialno energijo v obliki kemičnih vezi molekul ogljikovih hidratov. Če pa želite shranjeno energijo uporabiti za poganjanje 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, glavno biokemično potjo, ki jo najdemo tudi pri živalih in drugih organizmih.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Dihanje predstavlja niz reakcij, ki jih poganjajo encimi, ki rastlinam omogočajo, da shranjeno energijo ogljikovih hidratov, proizvedeno s fotosintezo, pretvorijo v obliko energije, ki jo lahko uporabijo za povečanje rasti in presnovne procese.
Osnove dihanja
Dihanje omogoča rastlinam in drugim živim bitjem, da med fotosintezo sprostijo energijo, ki je shranjena v kemičnih vezih ogljikovih hidratov, kot so sladkorji iz ogljikovega dioksida in vode. Medtem ko se pri dihanju lahko razgradijo različni ogljikovi hidrati, pa tudi beljakovine in lipidi, ponavadi glukoza služi kot vzorčna molekula za prikaz procesa, ki se lahko izrazi z naslednjo kemijsko formulo:
C6H12O6 (glukoza) + 6O2 (kisik) -> 6CO2 (ogljikov dioksid) + 6H2O (voda) + 32 ATP (energija)
Z vrsto reakcij, olajšanih z encimi, dihanje prekine molekularne vezi ogljikovih hidratov, da ustvari uporabno energijo v obliki molekule adenozin trifosfata (ATP), pa tudi stranskih produktov ogljikovega dioksida in vode. V postopku se sprošča tudi toplotna energija.
Poti dihanja rastlin
Glikoliza služi kot prvi korak pri dihanju in ne potrebuje kisika. Poteka v citoplazmi celic 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 obsega vrsto kemijskih reakcij, ki sproščajo elektrone in ogljik dioksid. Nazadnje, elektroni, sproščeni med Krebsovim ciklom, vstopijo v elektronsko transportno verigo, ki sprosti energijo, uporabljeno v kulminirajoči reakciji oksidacijsko-fosforilacije za ustvarjanje ATP.
Dihanje in fotosinteza
V splošnem smislu je dihanje mogoče obravnavati kot obratno fotosintezo: vhodi fotosinteze - ogljikov dioksid, voda in energija - so izhodi dihanja, čeprav kemični 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.
Dihanje in produktivnost rastlin
Relativna hitrost fotosinteze, ki proizvaja molekule hrane, in dihanje, ki te molekule hrane gorijo za energijo, vplivajo na splošno produktivnost rastlin. Če aktivnost fotosinteze presega dihanje, rast rastlin poteka na visoki ravni. Kadar dihanje presega fotosintezo, se rast upočasni. Tako fotosinteza kot dihanje naraščata z višanjem temperature, vendar se v določenem trenutku stopnja fotosinteze izklopi, medtem ko stopnja dihanja še naprej narašča. To lahko privede do izčrpavanja shranjene energije. Neto primarna produktivnost - količina biomase, ki jo ustvarijo zelene rastline, ki je uporabna za preostalo prehranjevalno verigo - predstavlja ravnotežje fotosinteze in dihanja, izračunano z odštevanjem izgubljene energije za dihanje elektrarn od celotne kemične energije, proizvedene s fotosintezo, aka bruto primarna produktivnost.