Дыхание растений физиологический процесс

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

Раздел 7. Дыхание растений

Дыхание – это процесс окисления органических веществ, в результате которого выделяется энергия, необходимая для протекания процессов жизнедеятельности. Значительная часть энергии дыхания, превращается в энергию макроэргических соединений (АТФ). Эта энергия используется на активное поглощение и транспорт веществ, биосинтез сложных органических соединений, поддержание клеточных структур и другие. Дыхание сопровождается образованием разнообразных промежуточных продуктов, являющихся исходным материалом для синтеза компонентов протоплазмы – аминокислот, белков, жиров, углеводов и других веществ.

Дыхание представляет собой комплекс сопряженных окислительно-восстановительных реакций, катализируемых ферментами. Основным типом окислительной реакции является дегидрирование – отнятие водорода от окисляемых веществ ферментами дегидрогеназами, коферментами которых являются НАД + , НАДФ + , ФАД, ФМН.

Различают дихотомическое и апотомическое дыхание. Дихотомическое дыхание осуществляется в два этапа: первый – анаэробный этап (гликолиз) сопровождается расщеплением гексозы на две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), второй – аэробный, который включает цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса) и окислительное фосфорилирование. При окислительном фосфорилировании энергия восстановленных коферментов (НАД(Ф)Н или ФАДН₂) трансформируется в энергию АТФ.

В результате апотомического дыхания, в основе которого лежит окислительное декарбоксилирование глюкозы (пентозофосфатный цикл), образуются пятиуглеродные сахара. Они используются в реакциях синтеза нуклеиновых кислот, макроэргических соединений, коферментов, витаминов, компонентов клеточных стенок.

Таким образом, дыхание имеет значение для жизнедеятельности организма не только как источник энергии, но и как источник различных соединений, необходимых для многочисленных синтетических реакций.

В аэробных условиях органические вещества окисляются кислородом воздуха с образованием углекислого газа и воды. Аэробное дыхание выражается уравнением:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О + 2874 кДж

В анаэробных условиях происходит окисление органических веществ по типу брожения, а конечными продуктами окисления являются спирт, уксусная, молочная и масляная кислоты. При накоплении в растениях в больших количествах продукты анаэробного дыхания токсичны. Анаэробное дыхание наблюдается при затоплении растений, хранении продукции растениеводства в плохо вентилируемых помещениях.

Основными субстратами дыхания являются моносахариды, находящиеся в свободном состоянии или образующиеся при гидролизе олиго- и полисахаридов, а также липиды, белки и органические кислоты.

Основными количественными показателями дыхания являются интенсивность дыхания (работа 26) и дыхательный коэффициент (работа 27). Для определения интенсивности дыхания используют различные методы. Из суммарного уравнения дыхания видно, что при дыхании происходит окисление органических веществ и уменьшение сухой массы растений (работа 25), поглощение кислорода, выделение углекислого газа и энергии. Соответственно все методы определения интенсивности дыхания можно разделить на следующие четыре группы:

1. Учет количества поглощенного кислорода (мл О₂/гчас);
2. Учет количества выделенного углекислого газа (мл или мг СО₂/ гчас);
3. Определение убыли сухой массы (г/гсут или %/гсут);
4. Учет количества выделенной энергии (кДж/1 моль).

Источник

Глава 4 дыхание

Вопрос 1.Общие представления о дыхании и связанном с ним обмене веществ

Первые исследования дыхания растений были проведены в конце 18 в. (А. Лавуазье и др.). В раскрытии химизма дыхания ведущая роль принадлежит русским ученым А.Н. Баху, В.И. Палладину, С.П. Костычеву, немецкому ученому О. Варбургу, американцу Д. Кейнлину.

Дыхание – одно из наиболее характерных свойств живой материи; дыхание – универсальный процесс, оно присуще любому органу, любой ткани, каждой клетке.

Дыхание – это физиологический процесс постепенного окисления органических веществ, синтезированных в процессе фотосинтеза, с выделением энергии, которая запасается в молекулах АТФ, являющихся, в свою очередь, донорами энергии для выполнения любой работы в клетке. Дыхание протекает с потреблением кислорода и выделением углекислого газа и воды.

При дыхании органические вещества окисляются в результате дегидрирования (потери водорода), а углекислый газ образуется при декарбоксилировании органических кислот. Углекислый газ выделяется, а водород восстанавливает коферменты.

Кислород воздуха нужен для окисления восстановленных коферментов, а не для самого дыхательного субстрата, он нужен как акцептор электронов, транспортируемых от восстановленных коферментов. Углерод дыхательного субстрата не соединяется с кислородом воздуха

Дыхательный субстрат – органические вещества, разрушающиеся во время дыхания. Главный дыхательный субстрат – углеводы. В растительной клетке существует такая закономерность: чем больше она содержит сахаров, тем интенсивнее дышит. В семенах и других органах, запасающих вещества, для дыхания могут расходоваться белки, жиры и органические вещества

*Поставщик энергии в виде АТФ и восстановленных коферментов для работы клетки

*Рассеивание энергии в виде тепла

*Образование химически активных метаболитов, необходимых для жизнедеятельности клеток

*Источник промежуточных веществ, которые могут использоваться для синтеза других веществ.

*Удаление токсических для клеток соединений и избытка

*Дыхание – центральных процесс обмена веществ, объединяющий обмен углеводов, жиров, белков.

Общее уравнение дыхания:

Вопрос 2. Роль дыхания в жизни растения

**Поставщик энергии, необходимой для работы клетки, в виде АТФ и восстановленных коферментов, которые могут быть донорами водорода для восстановительных реакций **Для корней, клубней, незеленых частей стеблей дыхание – главный источник энергии **Поставляя в клетку АТФ, дыхание является регулятором процессов, идущих с затратой энергии, таких как поглощение и транспорт органических веществ: чем быстрее происходят превращения веществ в цикле, тем больше может синтезироваться АТФ, тем быстрее пойдут указанные процессы. **Рассеивание энергии в виде тепла **Образование химически активных метаболитов, необходимых для жизнедеятельности клеток **Источник промежуточных веществ, которые могут использоваться для синтеза других веществ; промежуточные продукты цикла Кребса – кетоглутарат, фумарат, оксалоацетат – могут в процессе восстановительного аминирования превращаться соответственно в глутамат, аланин или аспартат. **Удаление токсических для клеток соединений **Дыхание – центральных процесс обмена веществ, объединяющий обмен углеводов, жиров, белков.

Источник