1. Химическая сущность и значение дыхания в жизни растений.
Дыхание – это процесс биологического окисления продуктов растений, в первую очередь – углеводов, до простейших неорганических соединений, СО2 и Н2О, сопровождаемый выделением энергии.
В качестве дыхательного материала (субстрата) в растении, кроме углеводов, могут использоваться жиры (при прорастании семян масличных культур), белки и аминокислоты (при прорастании семян бобовых культур), органические кислоты (в листьях и побегах суккулентных растений). Но в клетках большинства растений, основным дыхательным материалом являются углеводы. Во второй половине 19 века в результате изучения дыхания, общее уравнение химических превращений этого процесса приняло следующий вид:
Из представленного уравнения видно, что в процессе дыхания происходит:
- Уменьшение массы живого объекта.
- Изменение газового состава окружающей среды, вследствие поглощения О2 и выделения СО2.
- Выделение влаги.
- Выделение энергии.
Дыхание, как и фотосинтез, является сложным ферментным окислительно-восстановительным процессом, идущим через ряд этапов. Что из этого следует? Благодаря этому, химическая энергия органических соединений высвобождается не вся сразу, а постепенно, небольшими порциями, которые могут тут же расходоваться в различных процессах жизнедеятельности. В этом дыхание отличается, например, от горения, что является также окислительным процессом.
В процессах жизнедеятельности используется только та часть энергии, которая аккумулируется в АТФ. Часть энергии (до 50%) выделяется в виде тепла.
АТФ является источником энергии для таких процессов, как:
- Процессы роста.
- Реакций синтеза.
- Клеточное деление.
- Активный транспорт ЭМП.
- Механическая работа.
- Осмос.
- Биолюминисценция.
В этом состоит основное физиологическое значение дыхания.
Часть энергии в виде тепла используется для поддержания определенной температуры в клетках. Часть рассеивается в виде тепла и для растений является бесполезной, а иногда и вредной (самосогревание влажных семян и их порча).
Наряду с высвобождением энергии на промежуточных этапах процесса дыхания, образуются органические соединения (сахарофосфороорганические кислоты), которые используются в синтетических реакциях образования белков, жиров, углеводов и других соединений, т.е. дыхание обеспечивает взаимосвязь всех процессов обмена веществ в клетке. В этом состоит второе значение дыхания. Таким образом, дыхание обеспечивает обмен веществ и энергии, лежащей в основе всех физиологических и биохимических процессов, протекающих в каждой главной клетке. Оно, таким образом, является клеточным дыханием и является обязательным условием жизни.
2. Брожение.
В этом случае, когда из-за отсутствия кислорода аэробное дыхание становится невозможным, растение некоторое время может получать энергию в результате брожения органических соединений. Это может происходить в результате затопления, уплотнения почвы. Брожение – это процесс ферментного окисления органических соединений в анаэробных условиях. При брожении органические соединения окисляются лишь частично. В результате происходит накопление богатых энергией конечных продуктов, главным образом, этилового спирта (или молекул уксусной, масляной и других органических кислот). Уравнение брожения:
Энергетический выход брожения уступает энергетическому выходу дыхания, таким образом, для обеспечения себя энергией за счет брожения растение должно израсходовать значительно большее количество гексоз (или других субстратов), чем при аэробном дыхании.
В результате брожения не образуются многие примеси соединений, необходимые клетке. Накапливаются вредные соединения, отравляя растительный организм. Но растения могут значительное время использовать брожение при затоплении.
Источник
1. Дыхание у растений
Дыхание — это процесс разложения органических веществ в живых клетках под действием кислорода. В результате дыхания образуется углекислый газ и вода, а также происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности.
При дыхании растения, как и другие живые существа, поглощают кислород из воздуха. А ещё они используют кислород, образующийся в их клетках при фотосинтезе.
В светлое время суток в эпидермисе листьев и молодых стеблей открыты устьица, кислород из воздуха поступает к клеткам через них.
В тёмное время устьица закрываются. Клетки растений используют кислород, который образовался при фотосинтезе и содержится в межклетниках.
При дыхании происходит распад органических веществ на воду и углекислый газ . А энергия солнечного света , запасённая растениями в ходе фотосинтеза в органических веществах, выделяется . Растение может использовать эту энергию на жизненные процессы: на транспорт веществ, размножение, рост и т. д.
Образовавшийся в клетках углекислый газ выходит наружу через устьица и чечевички, или удаляется через оболочки клеток (в корнях).
Процесс дыхания противоположен процессу фотосинтеза. Дыхание является обязательным условием существования растений, так как оно обеспечивает растительный организм энергией, необходимой для жизнедеятельности.
Источник
Дыхание растений
Как и все живые организмы на планете, растения тоже дышат. Давайте узнаем, зачем им дыхание и как протекает этот процесс.
Что такое дыхание?
Дыхание — это процесс, при котором организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ.
Потребление кислорода у большинства растений происходит через устьица и чечевички. Но водные растения могут поглощать его всей поверхностью тела. Он поступает к ним, будучи растворенным в воде.
Дыхание протекает круглосуточно и круглогодично во всех частях растения. Поэтому какого-то специализированного органа для этого процесса нет.
Различные этапы и стадии дыхания протекают в цитоплазме клетки и в специальных органеллах — митохондриях.
Главная функция дыхания
Во время фотосинтеза, как мы помним, солнечная энергия запасается в форме органических веществ — углеводов (сахаров), в основном в глюкозе.
Из части этих углеводов синтезируются необходимые растению более сложные углеводы, а также белки, жиры, витамины и др.
А часть углеводов в процессе дыхания с помощью кислорода и ферментов расщепляется обратно на углекислый газ и воду, и при этом выделяется энергия.
Эту энергию растение расходует на все свои процессы жизнедеятельности.
Главная функция дыхания — обеспечение клеток организма энергией.
В некоторых случаях в процессе дыхания растения используют также белки и жиры. Чтобы разрушить эти молекулы нужно больше кислорода, чем на простые сахара.
Кислород жизненно необходим всем живым существам на Земле. Но вообще это достаточно «агрессивный» элемент. Из-за него ржавеет металл, гниют остатки животных и растений, горят вещи.
(Вы, вероятно, знаете, что один из способов потушить огонь — это накрыть его чем-нибудь. Если накрыть свечу колпаком, не пропускающим воздух, она быстро потухнет — сразу, как только на горение истратится весь кислород.)
В процессе эволюции живые организмы научились защищаться от кислорода и даже использовать его разрушительные свойства в своих целях.
Кислород не только нужен во время дыхания, чтобы расщеплять органические вещества. Он также помогает бороться с бактериями, которые попадают в наш организм.
Процесс дыхания
Как вы помните, органические вещества по большей части состоят из углерода (C), водорода (H) и кислорода (O).
Во время их расщепления (с помощью кислорода воздуха) образуется углекислый газ (CO2). А исполнив свою функцию, кислород вступает в реакцию с водородом, и образуется вода (H2O).
Из одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода в процессе дыхания образуется по шесть молекул воды и углекислого газа:
При этом энергия, которая была запасена во время фотосинтеза в химических связях органических веществ, выделятся, так как эти связи разрушаются.
А по ходу расщепления помимо углекислого газа и воды образуются также некоторые другие вещества, которые участвуют в разных процессах жизнедеятельности растений.
Дыхание — это процесс распада органических веществ на неорганические (углекислый газ и воду) с участием кислорода, который сопровождается выделением энергии.
Дыхание и фотосинтез
Как мы видим, дыхание можно назвать процессом, обратным фотосинтезу.
Дыхание — процесс, обратный фотосинтезу.
Во время фотосинтеза из CO2 и H2O синтезируются органические вещества и выделяется кислород. При этом в химических связях запасается энергия.
Во время дыхания органические вещества с помощью кислорода расщепляются на CO2 и H2O, а энергия высвобождается.
Фотосинтез превращает энергию Солнца в энергию химических связей — более удобную форму для использования в клетках растений. А дыхание извлекает эту энергию и тратит ее на нужды клетки.
Давайте более детально сравним эти два процесса:
| Фотосинтез | Дыхание |
| Протекает только при свете | Протекает постоянно — и при свете, и без него |
| Протекает только в зеленых частях растений, но по большей части в листьях | Протекает во всех частях растения — как зеленых, так и нет |
| Все этапы проходят в хлоропластах | Одни стадии проходят в цитоплазме, другие – в митохондриях |
| Поглощаются углекислый газ и вода | Поглощается кислород |
| Выделяется кислород | Выделяются углекислый газ и вода |
| Образуются органические вещества из неорганических | Образуются неорганические вещества из органических |
| Накапливается энергия в химических связях органических веществ (в основном углеводов) | Высвобождается энергия химических связей при разложении органических веществ (в основном углеводов) |
При этом кислород, образованный во время фотосинтеза, не только выделяется в атмосферу, но и может использоваться в процессе дыхания.
А углекислый газ и вода, образованные во время дыхания, не только выделяются наружу, но и могут использоваться в процессе фотосинтеза.
Самое существенное различие между процессами дыхания и фотосинтеза заключается в том, что во время фотосинтеза из воздуха поглощается углекислый газ, а выделяется кислород. Во время дыхания — наоборот.
Факторы, влияющие на интенсивность дыхания
На интенсивность дыхания влияет количество органических веществ (углеводов), запасенных листьями во время фотосинтеза.
В молодых растущих тканях и органах растения этот процесс протекает более активно. Так как растущим тканям нужно больше энергии.
Дыхание усиливается в периоды активного роста растений, во время цветения и образования плодов. Оно ослабевает, когда эти периоды заканчиваются, листья желтеют и опадают.
Интенсивность дыхания повышается с ростом температуры. Но в сильную жару снижается, а при 45–50 °C прекращается.
Очень медленно дыхание протекает в сухих семенах. А с поступлением в них влаги, оно активизируется.
Интенсивность повышается или снижается в зависимости от качества минерального питания. Недостаток или избыток тех или иных элементов может по-разному сказываться на дыхании растения.
Оно зависит и от качества воздуха. Повышение концентрации кислорода усиливает дыхание, а повышение концентрации углекислого газа снижает его интенсивность.
Источник