Дишането включва системи, които доставят на тялото кислород. При растенията той е идентичен с животното. Този процес се извършва денонощно. Дишането при растенията се осъществява в клетките на органите, разположени по цялата повърхност на листата, стъблата и корените. Той взаимодейства с всички клетки на тялото. Ако представител на флората има запушване на клетките, тогава потокът на въглероден диоксид ще спре. В този случай растението може да умре.
Историческа справка
Фактът, че растенията отделят кислород по време на дишането, е записано в научните трудове на A. L. Лавоазие. През 1773-1783 г. провежда опити. Резултатът от работата му е откритието, че по време на горене и дишане се абсорбира голямо количество кислород. Това отделя въглероден диоксид и топлина.
Въз основа на своята работа ученият установи, че дишането е изгарянето на хранителни вещества в живия организъм. По-късно тази дейност е продължена от Й. Ингенхаус. Той доказа, че и на тъмно, и на слънчева светлина имапоглъщане на въглероден диоксид и освобождаване на кислород. Това означава, че по време на дишане растенията могат да обработват както CO2, така и O2, в зависимост от това дали светлината участва в този процес или не.
Подобни проучвания бяха проведени от H. F. Шейнбейн и А. Н. Бах. През 1897 г. е открита теорията за биологичното окисление. През същата година подобни произведения са представени от К. Енглер. През 1955 г. O. Hayishi и G. S. Мейсън чрез експерименти потвърди, че кислородът е важен елемент в органичните съединения.
Специфичност на дишането в растенията
Дишането се нарича универсален процес. Счита се за неразделна част от всички живи организми. Общоприето е, че дишането при растенията се случва в клетките на органи и тъкани, през които се осъществява газообмен. Такава система е свързана с живота, а спирането на дишането е свързано със смъртта на всички живи същества.
Проявата на жизнена активност е неразривно свързана с разхода на енергия. В този случай настъпва развитие, размножаване, растеж, делене на клетките. Хранителните вещества, водата, различни синтези и процеси се движат и усвояват. Дихателните органи на растенията са сложна многолинкова система. Свързаните окислителни процеси променят химичния състав на органичните съединения.
Клетъчно дишане
Това дишане е окислителен процес. Тя включва кислород и разграждане на важни хранителни вещества. Има освобождаване на енергия и образуване на активни метаболити. Те са клеткисе използват за формиране на необходимите процеси на живот. В този случай дишането на растенията се случва в клетките на органите и се изчислява с помощта на обобщаващо уравнение:
С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 kJ/mol.
Приетата енергия не се освобождава напълно. Част от енергията се съхранява в аденозин трифосфат. След синтеза върху мембраната се образуват разлики в електрическите заряди. Това явление се предшества от разлика в концентрациите на водородните йони, които се образуват от двете страни на мембраната. Дишането и храненето на растенията се осъществяват с помощта на протонен градиент. Това е основният енергиен материал, необходим за фините процеси, протичащи в клетката. Такива процеси се използват при синтеза, приема, движението на вода и хранителни вещества. В химическата структура се създава потенциална разлика между околната среда и цитоплазмата. Енергията, която не може да се натрупа в протонния градиент, се разпръсква като светлина.
Каталитични процеси на дишане
Окисляването на субстратите става с помощта на ензими. Те се наричат протеинови катализатори. Ензимите имат някои специални характеристики:
- много висока лабилност;
- повишена активност;
- страхотна специфичност на субстрата.
Дишането и храненето на растенията зависи от пространствената ориентация, която се променя под влияние на вътрешни и външни фактори. Метаболизмът се регулира. Има няколко начина, свързани с концепцията за електрони.окисляване. Видове окислителни реакции:
- откат на електрон;
- достъп до кислород;
- изтегляне на водород;
- външен вид на хидратирано съединение;
- отнемане на протони и два електрона.
Окисляването на веществото е свързано с редукция на акцептора. Такива ензими се считат за оксидоредуктази. В този случай протоните и електроните се отделят. Те се приемат от приемащия. Ензимът образува трансферна реакция. Тези процеси включват аеробно и анаеробно дишане.
Аеробно дишане
Тази дихателна система се отнася до окислителния процес. По време на дишането растението абсорбира въглероден диоксид, като същевременно отделя кислород. Субстратът се разпада на енергиите на неорганичните вещества. Основните субстрати за дишането на растенията са въглехидратите. В допълнение към тях може да се консумират доставките на протеини и мазнини.
Такова дишане включва два основни етапа:
- Процес без кислород. При него настъпва бавно постепенно разпадане на субстратите, освобождаване на водородни атоми и свързване на процеса с коензими.
- Кислороден процес. Тук се наблюдава последващото отцепване на водородните атоми. Те се отдалечават от дихателния субстрат и постепенно се окисляват. В резултат на това електроните се прехвърлят към кислород.
Анаеробно дишане
Това дишане на растенията се осъществява с помощта на микроорганизми, живеещи върху клетките на растението. Те не използват молекулен кислород за окисляване на вещества. Те се нуждаят от азотна сол, въглища и сярнакиселина, която при продължителни процеси се превръща в редуцирани съединения. Необходимата енергия се постига чрез разделяне на сложни молекули от органични вещества на най-простите. Крайните акцептори на електрони са карбонати, сулфати и нитрити. Азотната сол, сярната киселина и въглеродната киселина се превръщат в редуциращи съединения.
Коренна система
Неразделна част от процеса е дишането на корените на растенията. За активен растеж представителите на флората се нуждаят от свеж въздух, навлизащ в кореновата система. Такова дишане се осъществява с помощта на кислород, който циркулира в големите пори.
При некапилярна порьозност при продължителни валежи или излишък на влага в саксията, почвата е пренаситена с влага. През този период кореновата система изпитва асфиксия. Някои подвидове растения могат да дишат благодарение на разтворения във влагата кислород. В този случай потокът на водата трябва да циркулира или да тече. При застояла влага корените на представителите на флората не получават необходимия кислород.
При приемливи условия, когато диша, растението абсорбира въглероден диоксид. Но в застоял режим той не може да проведе пълноценен газообмен. Растежът се забавя значително. По отношение на азота, нивото на кислород се намалява с 21%. Използването на минералните ресурси на почвата е преустановено. Растението улавя въздух, който идва от листата, стъблото и кората на растението.
Значение на дъха
Дишането в растенията се извършва вклетки на органи и е основният процес на метаболизма. Енергията, която се отделя при дишане, се изразходва за растежа и активността на представителите на флората.
Дишането на растенията се сравнява с фотосинтезата. Процесът преминава през няколко етапа. Органичните съединения се образуват на междинни етапи. Използват се при метаболитни реакции. Те включват пентози и органични киселини, които се образуват при респираторен разпад. Следователно дишането се счита за източник на метаболити.
Дихателната система се счита за доставчик на енергийни еквиваленти на NADPH и ATP. Растенията отделят кислород, когато дишат. При този процес представителите на флората образуват вода. Когато растението е дехидратирано, то го предпазва от смърт.
Понякога енергията на дишането може да се освободи като топлина. В този случай дихателният процес ще доведе до ненужна консумация на сухо вещество. Засилването на процеса на дишане за самото растение далеч не е от полза във всички случаи.
