Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Βασικά στοιχεία αναπνοής
- Οδοί αναπνοής των φυτών
- Αναπνοή και Φωτοσύνθεση
- Αναπνοή και παραγωγικότητα των φυτών
Μέσω της φωτοσύνθεσης, τα φυτά μετασχηματίζουν το ηλιακό φως σε δυνητική ενέργεια με τη μορφή των χημικών δεσμών των μορίων υδατανθράκων. Ωστόσο, για να χρησιμοποιήσουν αυτή την αποθηκευμένη ενέργεια για να τροφοδοτήσουν τις βασικές τους διαδικασίες ζωής - από την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή έως την επούλωση κατεστραμμένων δομών - τα φυτά πρέπει να την μετατρέψουν σε μια χρήσιμη μορφή. Αυτή η μετατροπή γίνεται μέσω κυτταρικής αναπνοής, μιας σημαντικής βιοχημικής οδού που βρίσκεται επίσης σε ζώα και άλλους οργανισμούς.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η αναπνοή αποτελεί μια σειρά ενζύμων με γνώμονα τις αντιδράσεις που επιτρέπουν στα φυτά να μετατρέψουν την αποθηκευμένη ενέργεια των υδατανθράκων που παράγεται μέσω της φωτοσύνθεσης σε μια μορφή ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να ενισχύσουν την ανάπτυξη και τις μεταβολικές διαδικασίες.
Βασικά στοιχεία αναπνοής
Η αναπνοή επιτρέπει σε φυτά και άλλα ζωντανά αντικείμενα να απελευθερώνουν την ενέργεια που αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς των υδατανθράκων, όπως τα σάκχαρα που παρασκευάζονται από διοξείδιο του άνθρακα και νερό κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Ενώ μια ποικιλία υδατανθράκων, καθώς και πρωτεΐνες και λιπίδια, μπορεί να διασπαστεί σε αναπνοή, η γλυκόζη τυπικά χρησιμεύει ως μοριακό μοντέλο για την επίδειξη της διαδικασίας, η οποία μπορεί να εκφραστεί ως εξής χημικός τύπος:
ντο6H12Ο6 (γλυκόζη) + 602 (οξυγόνο) -> 6CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) + 6Η2Ο (νερό) + 32 ΑΤΡ (ενέργεια)
Μέσω μιας σειράς αντιδράσεων διευκολυνόμενων από ένζυμα, η αναπνοή θραύει τους μοριακούς δεσμούς των υδατανθράκων για τη δημιουργία χρησιμοποιήσιμης ενέργειας με τη μορφή του μορίου τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) καθώς και των υποπροϊόντων διοξειδίου του άνθρακα και νερού. Η ενέργεια θερμότητας απελευθερώνεται επίσης στη διαδικασία.
Οδοί αναπνοής των φυτών
Η γλυκόλυση χρησιμεύει ως το πρώτο βήμα στην αναπνοή και δεν απαιτεί οξυγόνο. Παρέχεται στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων και παράγει μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ και πυροσταφυλικού οξέος. Αυτό το πυροσταφυλικό έπειτα εισέρχεται στην εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου του κυττάρου για τη δεύτερη φάση της αερόβιας αναπνοής - ο κύκλος Krebs, επίσης γνωστός ως κύκλος κιτρικού οξέος ή τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA), που περιλαμβάνει μια σειρά χημικών αντιδράσεων που απελευθερώνουν ηλεκτρόνια και άνθρακα διοξίδιο. Τέλος, τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια του κύκλου του Krebs εισέρχονται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, η οποία απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται σε μια αποκορυφωμένη αντίδραση οξειδωτικής φωσφορυλίωσης για να δημιουργήσει ΑΤΡ.
Αναπνοή και Φωτοσύνθεση
Με γενική έννοια, η αναπνοή μπορεί να θεωρηθεί ως η αντίστροφη φωτοσύνθεση: Οι εισροές της φωτοσύνθεσης - το διοξείδιο του άνθρακα, το νερό και η ενέργεια - είναι τα αποτελέσματα της αναπνοής, αν και οι χημικές διεργασίες στο μεταξύ δεν είναι καθρέφτες εικόνες μεταξύ τους. Ενώ η φωτοσύνθεση εμφανίζεται μόνο παρουσία φωτός και σε φύλλα που περιέχουν χλωροπλάστες, η αναπνοή λαμβάνει χώρα τόσο την ημέρα όσο και τη νύχτα σε όλα τα ζωντανά κύτταρα.
Αναπνοή και παραγωγικότητα των φυτών
Οι σχετικοί ρυθμοί φωτοσύνθεσης, που παράγουν μόρια τροφίμων και αναπνοή, που καίει τα εν λόγω μόρια τροφίμων για ενέργεια, επηρεάζουν τη συνολική παραγωγικότητα των φυτών. Όπου η δραστηριότητα φωτοσύνθεσης υπερβαίνει την αναπνοή, η ανάπτυξη των φυτών προχωρά σε υψηλό επίπεδο. Όπου η αναπνοή υπερβαίνει τη φωτοσύνθεση, η ανάπτυξη επιβραδύνεται. Τόσο η φωτοσύνθεση όσο και η αναπνοή αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά σε ένα ορισμένο σημείο ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης μειώνεται, ενώ ο ρυθμός αναπνοής συνεχίζει να κλιμακώνεται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε εξάντληση της αποθηκευμένης ενέργειας. Η καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα - η ποσότητα βιομάζας που δημιουργείται από τα πράσινα φυτά που είναι χρησιμοποιήσιμη για την υπόλοιπη τροφική αλυσίδα - αντιπροσωπεύει την ισορροπία της φωτοσύνθεσης και αναπνοής, υπολογιζόμενη αφαιρώντας την απώλεια ενέργειας στην αναπνοή του σταθμού από τη συνολική χημική ενέργεια που παράγεται από τη φωτοσύνθεση, η ακαθάριστη πρωτογενής παραγωγικότητα.