Dýchanie rastlín - Ako sa dýcha


RASTLINY: AKO ŽIJÚ A AKO SA SÚ VYROBENÉ

DÝCHANIE RASTLÍN

Dýchanie je ďalšou dôležitou reakciou rastlín, vďaka ktorej molekuly cukor (ale aj tukov, bielkovín atď.) nahromadené a vyrobené fotosyntézou, sú za prítomnosti kyslík, na uvoľneniemoc obsiahnuté v ich chemických väzbách, aby boli sprístupnené pre vývoj všetkého, čo rastliny potrebujú pre svoj rast a zároveň uvoľnenie voda je oxid uhličitý v atmosfére.

Základná reakcia je veľmi schematicky nasledovná:

Ale dýchanie nie je len tak. V skutočnosti dôsledkom tejto reakcie a medziproduktov, ktoré sa tvoria, je tvorba zložitých organických zlúčenín používané ako základný materiál pre rast rastlín: mastné kyseliny (z ktorých sa budú vytvárať lipidy), aminokyseliny (z ktorých sa budú vytvárať bielkoviny), nukleové kyseliny (DNA a RNA), iné cukry (z ktorých sú komplexné cukry ako škrob, celulóza) , atď.) Stručne povedané, látky života.

V praxi možno dýchanie považovať za energetické centrum, z ktorého rastlina čerpá všetku energiu potrebnú na život, ale nielen ... tiež ako zdroj všetkých základných organických materiálov pre stavbu svojich bunkových štruktúr.

Túto bunku vykonáva každá bunka rastliny (nielen listy, ale aj stonka, konáre, korene) a prebieha iba za prítomnosti kyslíka.

Dokonca aj zvieratá vykonávajú rovnakú reakciu od potravy, ktorú konzumujú (cukry, bielkoviny atď.): Trávením sa potrava redukuje na jednoduché látky (komplexné cukry sa redukujú na jednoduché cukry, bielkoviny na aminokyseliny, triglyceridy na glycerol a mastné látky kyseliny atď.), ktoré vstupujú do krvi, dostávajú sa do jednotlivých buniek, v ktorých prechádzajú dýchacím procesom a uvoľňujú energiu potrebnú na život.


Fotosyntéza listov a dýchanie

Je nevyhnutné, aby všetci záhradníci poznali list do hĺbky: nie je to prvé odhalenie malátnosti rastlín s ich vädnutím, vysychaním a prejavmi príznakov najnebezpečnejších patológií?

Ak kmeň hovorí o histórii rastliny a jej raste v čase, list hovorí o súčasnosti rastliny a jej živote v danom okamihu.

Bez toho, aby ste sa stratili v bludisku botaniky, sa navrhuje analýza, ktorej predmetom je listový orgán všeobecne a jeho funkcie.


Čo je to dýchanie a ako funguje?

Dýchanie je proces, ktorý vám umožňuje zaobstarať kyslík a zároveň vylúčiť oxid uhličitý.

Cezdýchací systém plyny sú krvou prenášané do špeciálnych dýchacích orgánov, vďaka čomu dochádza k výmene plynov s vonkajším prostredím.
Jeho hlavnou funkciou je dodávať bunkám dostatok kyslíka a uvoľňovať telo od oxidu uhličitého.

Ten vzduch nadýchneme sa nosom alebo ústami prechádza cez hrtany, priedušnicu a priedušky predtým, ako sa dostane do pľúcnych alveol, kde dochádza k výmene plynov medzi vzduchom a krvou, alebo k hematóze. Ľvýdych, na druhej strane umožňuje eliminovať oxid uhličitý.

Musí sa rozlišovať dýchanie interné odtiaľto externý. V prvom prípade dochádza k plynným výmenám medzi bunkami a tkanivami s tekutinami, ktoré cirkulujú v organizme, zatiaľ čo v druhom prípade dochádza k výmenám medzi vonkajším prostredím a organizmom.


Stomata a dýchanie rastlín

Pre rastliny je dýchanie nevyhnutnou reakciou, pretože práve vďaka nemu prebieha životne dôležitý proces. Ktoré? Čo spôsobuje niektoré molekuly cukru - ale aj tuky a bielkoviny atď. - ktoré sa nahromadili a vyrobili pomocou fotosyntéza sú zničené v prítomnosti kyslíka, aby sa umožnilo uvoľnenie energie. Táto energia nevychádza z ničoho nič, ale je to taká chemická väzba molekúl protagonistu.

Energia, ktorú rastliny získavajú dýchaním, je veľmi užitočná pre všetky rastliny bez ohľadu na čeľaď a rod, do ktorého patria, pretože umožňuje vykonávať všetky činnosti potrebné na rast a vývoj. Keď sa to všetko stane, musíme si tiež uvedomiť, že samotné rastliny ruvoľňujú vodu a oxid uhličitý do atmosféry.

Znie to príliš jednoducho? Áno, v skutočnosti je toho viac.

Počas dýchania rastlín, v dôsledku reakcie, ktorú sme opísali, došlo k tvorba zložitých organických zlúčenín ktoré zase slúžia na umožnenie rastu. Medzi nimi nájdeme napríklad aminokyseliny, z ktorých sú bielkoviny, nukleové kyseliny, „slávna“ DNA a RNA, mastné kyseliny, z ktorých sa získavajú lipidy, a mnoho ďalších cukrov, ktoré sú základom komplexných cukrov, ako je škrob. získaná., celulóza atď.

Keď sme sa to všetko naučili, rozprávanie o dýchaní sa zdá byť triviálne, ale predovšetkým nás prekvapuje, že aj malé rastliny sa dejú také zázraky. Tam dýchanie je to veľmi zložitý, ale dôležitý mechanizmus, pretože poskytuje rastlinám energiu, ktorú potrebujú na život a vývoj. Tento proces ovplyvňuje každú bunku rastliny, nielen listy, ale aj bunky stonky, konárov, koreňov. Ak však nie je žiadny kyslík, nič sa nespustí, nie nadarmo za takých podmienok rastlina dlho neprežije.

Hovorí sa tiež o dýchaní pre zvieratá vrátane ľudí, pretože v skutočnosti sú procesy podobné, ale východiskom pre nás je jedlo. V skutočnosti je to práve tým, že to jete prijímame cukry a bielkoviny, a ďalšie, potom ich trávením transformujeme na jednoduché látky, ktoré vstupujú do krvi, aby sa dostali do jednotlivých buniek, kde prebieha dýchanie a uvoľňuje sa energia.


Je to obrátený proces fotosyntézy, na výrobu energie využíva cukry a kyslík, vyskytuje sa v každej časti rastliny nevystavenej svetlu, nielen v zelenej. Dýchanie preto prebieha aj v listoch, konzumácia cukrov produkuje energiu potrebnú pre rastlinu.

Dýchanie spotrebováva kyslík, takže rastlina v noci alebo všeobecne v zle osvetlených prostrediach odstraňuje kyslík z atmosféry, a preto existuje vedecké vysvetlenie populárneho napomenutia, ktoré naznačuje neumiestňovať rastliny do spální.

Životnosť našich rastlín reguluje dýchanie, fotosyntéza, transpirácia a gutácia. Zdravie rastliny a jej rast závisia od vzťahu rastlín a životného prostredia, vzdušná vlhkosť, zrážky, slnečné žiarenie a koreňové podmienky ovplyvňujú vyššie uvedené procesy určujúce vývojové hodnoty.

rastlina rajčiaka pestovaná v kvetináčoch bola hojne zavlažovaná a hnojená dusíkom, v dôsledku čoho došlo k nadmernému vývoju epigealnej časti, najmä listového aparátu.

V letnej sezóne po období sucha rastlina uzatvára prieduchy, aby minimalizovala straty vody a následne spomaľuje fotosyntetickú aktivitu a znižuje produkciu glukózy.

Dýchanie sa naopak nezastaví, pretože je nezávislé od fotosyntetickej činnosti a naďalej konzumuje cukry rastliny. Keď to zhrnieme a zjednodušíme, rastlina spotrebuje viac, ako vyprodukuje, čo vytvára nerovnováhu, ktorá bude mať za následok menšiu produkciu ovocia.

Ak bude sucho pretrvávať a mať rastlinu s veľmi bujnou epigealnou časťou, bude to nevýhodou.


Dýchanie

dýchanie Fyziologický proces nevyhnutný pre aeróbne živé bytosti (ľudia, zvieratá a rastliny), ktorý spočíva v príjme vzdušného kyslíka a eliminácii oxidu uhličitého a vody pomocou rôznych systémov a orgánov (pľúca, žiabre, priedušnica a tiež difúzia). plynov cez povrch tela).

R. v podstate spočíva v plynnej výmene medzi živými organizmami a prostredím. V tomto procese možno rozlíšiť dva zásadné momenty: r. vonkajšie, pri ktorom je kyslík v prostredí absorbovaný podľa rôznych mechanizmov, vo vzťahu k stupňu zložitosti dýchacieho systému, a r. bunkový, pozostávajúci z aeróbneho oxidačného procesu výživných materiálov, ktorý prebieha v bunkových štruktúrach za prítomnosti kyslíka, za uvoľňovania energie a tvorby oxidu uhličitého.

V staroveku r. bol stotožnený s r. externé, to je rytmické zavádzanie a emisia vzduchu (pľúcna ventilácia), ktorým rôzne lekárske školy pripisovali rôzne fyziologické významy. Výklad r. ako chemický jav v istom zmysle analogický so spaľovaním, s príjmom kyslíka (O2) a uvoľňovanie oxidu uhličitého (CO2), je výsledkom výskumu J. Priestleyho a A. Lavoisiera v druhej polovici 18. storočia. Matematik G.L. Lagrange (1791) poukázal na to, že proces dýchania nemôže prebiehať v pľúcach - ktoré nemajú zvlášť vysokú teplotu - ale v rôznych orgánoch. L. Spallanzani (1803) experimentálne overil Lagrangeovu hypotézu. E.F. Hoppe-Seyler (1864) ukázal, že v dýchacích orgánoch stavovcov (žiabre, pľúca) sa kyslík reverzibilne kombinuje s hemoglobínom červených krviniek. Oxid uhličitý emitovaný tkanivami sa naopak kombinuje s rôznymi látkami obsiahnutými v krvi, z ktorých sa potom emituje zvonka na úrovni pľúc. U väčšiny bezstavovcov sa kyslík viaže na iné respiračné pigmenty, ako sú hemocyanín, hemeritrín a erytrocruorín.

V rastlinách je rozpoznávanie respiračných javov ťažšie, pretože je maskované fotosyntézou chlorofylu, pri ktorej sa absorbuje oxid uhličitý a vylučuje sa kyslík. J. Ingenhousz (1779) pozoroval, že zelené časti rastlín emitujú kyslík v prítomnosti svetla a oxid uhličitý v tme. T. de Saussure (1804) uznal význam dvoch procesov fotosyntézy a procesu r., Ktorý sa tiež neustále vyskytuje v rastlinách. Tak sa zistilo, že r., Chápaný ako chemický proces, sa vyskytuje u všetkých živých bytostí. L. Pasteur neskôr zistil, že niektoré mikroorganizmy môžu žiť v anaeróbnych podmienkach. Neskôr sa ukázalo, že aj v nich sa vyskytujú oxidačné javy podobné r. Bez zásahu vzdušného kyslíka (r. Anaeróbna ➔ fermentácia). Fenomény z r. anaeróbne je možné pozorovať aj v niektorých tkanivách mnohobunkových organizmov (napr. vo svalovom tkanive).

V jednobunkových organizmoch (Bacteria, Protozoa) a v niektorých malých metazoánoch dochádza k výmene dýchacích plynov smerom von difúziou a nepredstavuje osobitné ťažkosti, pretože povrch povlaku je v porovnaní s malým množstvom týchto organizmov pomerne veľký. .

Na druhej strane u väčšiny metazoanov, v ktorých je veľkosť tela relatívne veľká v porovnaní s povrchom povlaku (ktorý je navyše často tvorený takým spôsobom, ktorý neumožňuje difúziu plynov), a v ktorých metabolické procesy sú oveľa aktívnejšie, jednoduchá difúzia nestačí na zabezpečenie prísunu dostatočného množstva kyslíka ani na rýchlu elimináciu oxidu uhličitého. Tieto organizmy tiež nemajú kyslík podobné ako glycidy a lipidy: myslite napríklad na to, že v organických tekutinách človeka je v roztoku asi 1 000 cm 3 kyslíka, zatiaľ čo jeho spotreba, ktorá pri odpočinok je asi 300 - 400 cm 3 za minútu, pri svalovej práci ľahko dosiahne 3 400 cm 3. Ľudia (a niekoľko ďalších metazoov) preto musia neustále čerpať - prakticky neobmedzenú - kyslíkovú rezervu tvorenú atmosférou alebo (v prípade vodných živočíchov) kyslík vo vode. V týchto prípadoch dochádza k plynnej výmene v rôzne diferencovanom dýchacom systéme u rôznych zvierat, ktorý v zásade pozostáva z obrovského povrchu, v súlade s ktorým je vnútorné prostredie v kontakte s prostredím, z ktorého je čerpaný kyslík: voda pre vodné organizmy zvieratá, atmosférický vzduch pre suchozemské zvieratá.

Pomocou konkrétnych mechanizmov (pohyb hltana a žiabrov v Rybách, inspiračné a expiračné pohyby u človeka a iných suchozemských stavovcov atď.) Je zabezpečená nepretržitá obnova vzduchu (alebo vody) v kontakte s dýchacím povrchom, zatiaľ čo absorbovaný kyslík sa krvou rýchlo prenáša do všetkých tkanív, čo súčasne zaisťuje transport oxidu uhličitého z tkanív do dýchacieho systému.

3.1 Fyziológia The r. vonkajšie u ľudí v podstate zahŕňa mechanické javy, ktoré zabezpečujú obnovu vzduchu vo vnútri pľúc, a dýchacie výmeny, ktoré sa vyskytujú na úrovni pľúcnych alveol (➔ dýchací systém). U mužov prevláda predĺženie zvislého priemeru hrudnej klietky (r. Diafragmatická), u žien za bežných podmienok prevláda predĺženie dvoch horizontálnych priemerov (r. Costal). Frekvencia dýchania - to je rytmické a rovnomerné striedanie dýchacích pohybov (eupnoe) - v pokojových podmienkach je u dospelého muža 15 - 20 dychov za minútu, asi 45 u novorodenca, 35 u dojčaťa, 25 u detí počas rané detstvo. Suspenzia dychov sa nazýva apnoe, zrýchlenie polypnoe, spomalenie bradypnoe, čo všeobecne znamená r. abnormálne používame výraz dyspnoe. V niektorých typoch tohto rytmu r. má konkrétne cyklické zmeny (periodický dych Cheyne-Stokes, dych Kussmaul, Biot dych).

Dýchacím výmenám prospieva mimoriadne veľká celková plocha stien pľúcnych alveol, ktorá sa rovná 30-násobku alebo podľa výpočtov 45-násobku povrchu tela, čo sa odhaduje na 60 resp. 90 m 2. . Stenu alveol pokrýva tenký tekutý závoj, v ktorom sa potom rozpúšťajú atmosférické plyny, ktoré prekonajú alveolárnu stenu a endotel jej kapilár, šíria sa smerom ku krvi a rýchlo a reverzibilne sa viažu na hemoglobín erytrocytov: vytvorenie tejto väzby umožňuje krvi transportovať do tkanív množstvo kyslíka, ktoré sa rovná 19% jeho objemu a nielen 0,36%, ako by sa to stalo, keby išlo o jednoduché riešenie, rýchlosť, s akou prebieha fixácia, umožňuje kyslíku viaže sa na hemoblogín v krátkom čase (0,7 s), ktorý vyžaduje červené krvinky, aby prešiel alveolárnymi kapilárami, reverzibilita väzby umožňuje oddelenie kyslíka od hemoglobínu, keď jeho napätie v plazme klesá v dôsledku uvoľňovania z tkanív. Túto reakciu uľahčuje prítomnosť látok podobných hemoglobínu v mnohých tkanivách, ale s vyššou afinitou ku kyslíku, ako je svalový myoglobín a fetálny hemoglobín.

Paralelne s nasýtením kyslíkom dochádza k zvýšeniu oxidu uhličitého produkovaného v krvi počas r. interné. Krv môže niesť značné množstvo oxidu uhličitého, pretože iba malá časť tohto plynu zostáva v roztoku (vo forme kyseliny uhličitej), zatiaľ čo zvyšok sa spája s jednomocnými zásadami (sodík a draslík) za vzniku príslušných hydrogenuhličitanov. Na úrovni steny pľúcnych alveol dochádza k opačnému procesu, pretože kyselina uhličitá (premieňajúca sa na oxid uhličitý) difunduje do alveolárneho vzduchu, zatiaľ čo kyselina uhličitá sa reformuje z hydrogenuhličitanov. Vzťah medzi množstvom kyseliny uhličitej a hydrogenuhličitanov prítomných v roztoku v plazme je rozhodujúcim spôsobom ovplyvnený písmenom r. A má zásadný význam, pretože predstavuje jeden z hlavných tlmivých systémov krvi.

3.2 Chemická kontrola dýchania Početné stimuly (fyziologické a patologické) sú schopné modifikovať ventiláciu tak, aby sa prispôsobila potrebám organizmu v najrôznejších podmienkach. Na ventilačnej odpovedi na zmenenú biochémiu vnútorného prostredia (hypoxia, hyperkapnia, acidóza) sa podieľajú dva senzorické systémy: periférne chemoceptory (najmä karotické glomy) schopné rýchlo reagovať na zmeny (najmä) parciálneho tlaku kyslíka, PaO2 (ale aj PaCO2 a [H +] a, tj. koncentrácia vodíkových iónov v arteriálnej krvi) a centrálne chemoceptory (umiestnené na ventro-laterálnom povrchu žiarovky), ktoré reagujú pomalšie na zmeny PaCO2 a [H +] alkoholu.

3.3 Úprava r. počas spánku Znalosť vplyvu, ktorý majú rôzne fázy spánku (pomalý spánok bez REM a REM) na reguláciu r. je dôležitý za normálnych aj patologických stavov. Spánok potláča ventiláciu, bdenie ho stimuluje. Hlavné klinické a funkčné následky predstavujú: a) alveolárna hypoventilácia s následným vývojom (u predisponovaných osôb: chronických pneumopatických pacientov) hypoxémie a hyperkapnie b) respiračné dysrytmie (periodické dýchanie) vyvolané „nestabilitou“ chemoreceptorov c) obštrukčné apnoe také ako dôsledok straty svalového tonusu (a následnej obštrukcie) horných dýchacích ciest, typické pre silné chrápanie.

3.4 Regulácia rytmu dýchania La r. podlieha systému duálnej kontroly, neurochemickému a dobrovoľnému. Prvý, ktorý je automatický a nedobrovoľný, si kladie za hlavný cieľ: homeostázu dýchacích plynov, to znamená možnosť minimalizácie kmitania plynov v arteriálnej krvi, a to aj pri značných rozdieloch v činnosti, nadmorskej výške, gravitácia homeostáza acidobázickej rovnováhy prostredníctvom pôsobenia ventilácie na PaCO2 regulácia dychovej frekvencie a dychového objemu takým spôsobom, aby sa minimalizovalo úsilie a energia potrebná na dýchanie. Dobrovoľná (behaviorálna) kontrola vykonávaná prostredníctvom nervových zložiek umiestnených v supramidulárnych a kortikálnych štruktúrach slúži v zásade iným funkciám ako výmena plynov, napríklad fonácii.

Na kontrolu r. existujú tri prvky: a) centrálna riadiaca jednotka (respiračné centrá umiestnené v mozgovom kmeni, žiarovke a moste), ktoré integrujú informácie z periférie a reguláciou dýchacích pohybov aktivujú motorické dráhy b) systém senzorov pozostávajúci z: 1) periférne chemoreceptory (karotické glomy, citlivé predovšetkým na zmeny PaO2) a centrálneho typu (chemosenzitívne oblasti ventro-laterálneho povrchu banky), citlivé predovšetkým na zmeny koncentrácie [H +] lúhu vyvolané zmenami v PaCO2 2) mechanoreceptory pozostávajúce z myelinizovaných vagových vlákien (pomaly sa adaptujúce receptory umiestnené medzi vláknami hladkého svalstva dýchacích ciest a rýchlo sa adaptujúce nachádzajúce sa medzi epiteliálnymi bunkami dýchacích ciest, ktoré sú citlivé na pľúcnu expanziu a druhé tiež endogénne a exogénne dráždivé podnety) 3) nemyelinizované vagové vlákna (zakončenia C vláknami alebo J receptormi, umiestnené v blízkosti ciev, v pľúcnom interstíciu) 4) neuromuskulárne vretená dýchacích svalov c) systém efektorov (dýchacie svaly, jediné kostrové svalstvo, ktoré nepozná odpočinok od narodenia do smrti), ktorého činnosť vytvára ventiláciu.

Systém si možno tiež predstaviť ako zložený z dvoch častí: jednej podliehajúcej kontrole (usadeniny telesného plynu - obehový systém - mechanické vlnovce) a druhej riadenej (chemoreceptory - mechanoreceptory - dýchacie centrá). Funguje ako systém kontroly negatívnej spätnej väzby: to znamená, že na jednej strane zvyšuje flexibilitu a presnosť regulácie, ale tiež zavádza z dôvodu zložitosti použitých mechanizmov možný konflikt informácií (a následnú nestabilitu) v samotné nariadenie. Príkladom sú niektoré druhy patologického dýchania. Problém respiračnej rytmogenézy zostáva nevyriešený: či už je generovaný skupinami neurónov vybavených stimulačnou aktivitou (vlastná rytmická aktivita), alebo sieťovou aktivitou (interakcia siete neurónov sama o sebe bez rytmickej aktivity).

3.5 R. a fonačný prístroj Jednou z nevyhnutných podmienok na to, aby človek mohol hovoriť, je možnosť zmeny stavu rovnováhy atmosférického tlaku vo fonačnom prístroji (pľúca, priedušnica a epiglotálne dutiny). Väčšina vzduchu vystaveného zmenám tlaku je pľúcny, to znamená dýchací (alebo dokonca pneumatický) vzduch. 3.6 Fonácia Väčšina jazykov používa ako formu svojich fonémov iba pľúcny vzduch. Existuje len veľmi málo typov apneumonických kĺbov, pri ktorých dýchací vzduch nezasahuje medzi najdôležitejšie: avulzívne kĺby alebo kliknutia, pri ktorých je upraveným vzduchom iba ten, ktorý je obsiahnutý vo viac alebo menej veľkej časti rekurzívnych kĺbov ústnej dutiny ( alebo glottalizované), ktoré vyžadujú dokonalé uzavretie hlasiviek, využívajú stlačený alebo zriedený vzduch v orofaryngeálnej dutine.

Na druhej strane, väčšina ďalších možných kĺbov je pneumatická (napríklad celkový počet talianskych kĺbov), kde sa kontrakcia alebo dilatácia dutiny fonačného prístroja uzavrie, keď je každá komunikačná cesta vo vnútri prístroja uzavretá. reč s vonkajším prostredím, respektíve spôsobí zvýšenie alebo zníženie tlaku vzduchu obsiahnutého vo vnútri prístroja, ak je namiesto toho otvorená aspoň jedna komunikačná cesta, v prvom prípade sa vytvorí výstupný prúd vzduchu, v druhom prípade agresívny. Ak sa táto komunikačná cesta otvorí po vytvorení kompresie alebo zriedenia, dôjde k výbuchu alebo implózii. Napríklad normálna artikulácia talianskych foném vyžaduje trvalý agresívny pľúcny vzduch (v samohláskach, polosamohláskach, frikatívach, vibračných, bočných, nazálnych) alebo stlačený (v explozívnych zarážkach). Experimentálne skúmanie r. phonatory sa vykonáva rôznymi prístrojmi: pneumografy, na zaznamenávanie a meranie pohybov rôznych častí hrudného koša, volumografy, na meranie množstva vdychovaného alebo vydychovaného vzduchu atď.

Relatívny objem vydychovaného vzduchu sa zvyšuje, ak sa zvyšuje artikulačná intenzita, klesá, ak sa zvyšuje frekvencia vibrácií hrtana, alebo ak sa zvyšuje trvanie kĺbu, relatívny objem sa zvyšuje progresívne, ak prechádzame od otvorených samohlások k uzavretým, k frikčným spoluhláskam a k výbušninám sa zvyšuje, ak prechádzame zo zvuku do hluchých článkov, od výbušnín k nasávaniu atď.

3.7 Umelá R. Technika, pri ktorej sa vyžaduje obnovenie dýchacích pohybov, ktorá sa praktizuje ako núdzový zásah na obnovenie dostatočnej pľúcnej ventilácie v prípade zastavenia alebo závažného oslabenia dýchacích činov.

Skladá sa z komplexu reakcií, ktoré prebiehajú vo vnútri buniek, prostredníctvom ktorých sa kyslík používa na oxidáciu bunkových metabolitov s následnou produkciou CO2 a tvorba vysokoenergetických zlúčenín.

R. bunkový je proces rozdelený do troch hlavných fáz (pozri obr.). V prvom prípade organické molekuly, ktoré sa majú použiť ako „horľavý“ substrát, tj. Uhľohydráty, mastné kyseliny a niektoré aminokyseliny / aminokyseliny, prechádzajú procesmi enzymatickej oxidácie, ktoré vedú k vzniku atómov vodíka a zlúčenín s dvoma atómami uhlíka. podľa skupín acetyly acetylCoA. Metabolické cykly zahrnuté v prvej fáze sú glykolýza a β-oxidácia tukov. V druhom kroku sa acetylové skupiny transportované acetylCoA enzymaticky odbúravajú za vzniku atómov vodíka a CO2, ktorý je konečným odpadovým produktom oxidácie organických metabolických substrátov. V tomto prípade je metabolickým cyklom cyklus kyseliny citrónovej. V tretej fáze r. bunkové, atómy vodíka produkované v predchádzajúcom kroku sú transportované redukovanými koenzýmami, a to nikotínovými (NADH) aj flavinickými (FADH)2), v rámci mitochondrií. Tu sa prostredníctvom usporiadanej sekvencie enzymatických redoxných reakcií uskutočňuje prenos elektrónov vďaka zásahu radu akceptorových molekúl, z ktorých posledná je molekulový kyslík, ktorý sa redukuje na vodu. Tento sled reakcií, známy ako dýchací reťazec alebo elektrónový transportný reťazec, je spojený s výrobou energie v procese známom ako oxidačná fosforylácia (➔ mitochondria).

Všetky reakcie obsiahnuté v rôznych štádiách r. bunkové sú katalyzované špecifickými enzýmami, z ktorých niektoré prostredníctvom modulácie ich katalytickej aktivity malými efektorovými molekulami (➔ efektor) regulujú rýchlosť fázy, v ktorej pôsobia. To znamená, že r. bunkový, pretože je spojený s produkciou vysokoenergetických substrátov vo forme ATP, je regulovaný energetickými požiadavkami samotnej bunky, tkaniva, ku ktorému bunka patrí, alebo nakoniec celého organizmu. Hormonálne podnety, bunková koncentrácia ATP, dopyt po svalovej práci, koncentrácia metabolizovateľných substrátov, patria medzi hlavné faktory zodpovedné za reguláciu r. mobilný telefón.

V r. bunkový kyslík nepôsobí priamo pri oxidácii substrátov, ktorá sa vyskytuje v rôznych fázach: posledné sa v skutočnosti oxidujú v nasledujúcich enzymatických krokoch, v ktorých sú často zahrnuté enzýmy dehydrogenázovej skupiny. Zásadnú úlohu zohrávajú aj molekuly dýchacieho reťazca nesúce elektróny, ktorých konečná zložka, enzým cytochróm oxidáza hemoproteín, je zodpovedná za terminálnu reakciu r. bunka, ktorá spôsobuje redukciu molekulárneho kyslíka na vodu.

5.1 Aeróbóza a anaeróbóza Dýchací proces prebieha v rastlinách rovnakými chemickými procesmi, aké sú opísané pre zvieratá. Pretože rastlinné organizmy sa objavili pred živočíšnymi organizmami, je možné za vznik dýchacieho procesu považovať adaptáciu organizmov na dostupnosť voľného kyslíka produkovaného rastlinami fotosyntézou. Primitívna atmosféra bola v podstate tvorená metánom, amoniakom a vodnou parou a neobsahovala voľný kyslík. Prvé bunky a najstaršie organizmy mali formy anaerobiózy (fermentácie) tiež typické pre mnoho súčasných organizmov, ktoré žijú na substrátoch, v ktorých k degradácii cukrov, lipidov a bielkovín dochádza pri nedostatku alebo pri nedostatku kyslíka. To sa deje u mnohých baktérií a húb, je potrebné vziať do úvahy, že bunky s aeróbnym životom všetkých ostatných organizmov sa okrem anaeróbnej glykolytickej fázy môžu uchýliť k formám anaerobiózy, keď konkrétne podmienky prepracovania bránia dostatočnému prísunu kyslíka a znemožniť úplnú degradáciu dýchacieho materiálu na CO2 a H2Alebo a uvoľnenie všetkej väzobnej energie, ktorú pôvodne obsahuje.

5.2 Dýchací proces Zatiaľ čo r. aeróbny, ako celok (glykolýza, tvorba acetylkoenzýmu A, Krebsov cyklus a dýchací reťazec) možno považovať za inverznú reakciu globálnej fotosyntézy, tj.

(asi 40% tejto energetickej variácie ΔG sa získava v chemickej forme užitočnej pre bunky vo forme asi 38 molekúl ATP), globálne reakcie fermentácií majú nižší výťažok, napríklad pri alkoholovej fermentácii

a na mliečne kvasenie

Popri aeróbnych organizmoch, v ktorých sa r. úplné, rôzne rastlinné organizmy môžu dýchať alebo kvasiť, v závislosti od podmienok prostredia, v ktorom sa nachádzajú (fakultatívne aeróbne organizmy), iné sú naopak anaeróbmi. Mnoho organizmov, najmä rastlín, má alternatívnu anaeróbnu cestu oxidácie glukózy, ktorá sa nazýva pentososfátová cesta (➔ pentóza). Z hľadiska r. Má pentosofosfátová cesta približne rovnakú účinnosť ako glykolýza spojená s Krebsovým cyklom. Táto alternatívna cesta je prítomná v mnohých rastlinách, v ktorých dochádza k hojnej tvorbe glukóza-6-fosfátu, je tiež spojená s kalvinovým cyklom, ktorý slúži ako zdroj pentózy pre mnoho bunkových aktivít a pre nepretržitú tvorbu ribulózy. 1,5-difosfát, potrebný pri fotosyntéze, ako akceptor CO2.

5.3 Fotorespirácia Už dlho bolo podozrenie, že zrýchlenie r. normálny (tmavý proces) by mohol byť ovplyvnený svetlom (fotorespirácia). Fotorespirácia je iný proces ako r. temný a z energetického hľadiska sa to javí ako disipatívny proces. Pri veľmi jasnom svetle je fotosyntéza obmedzená rýchlosťou difúzie CO2 a v niektorých prípadoch aktivitou karboxylačných enzýmov. V kukurici, ciroku, cukrovej trstine je rýchlosť fotosyntézy pri jasnom svetle 2–3krát vyššia ako v prípade cukrovej repy, tabaku a pšenice. Rastliny prvej skupiny sú schopné znižovať hladinu CO2 mimo kompenzačného bodu blízkeho nule, rovnajúceho sa menej ako 5 ppm (častíc na milión), tie z druhej skupiny namiesto až do asi 50 ppm. To znamená, že rastliny prvej skupiny sú schopné udržiavať vysokú mieru difúzie CO2 a preto majú veľmi intenzívnu fotosyntézu v skupine druhej skupiny, ktorá nemôže dosiahnuť nízky bod kompenzácie, dochádza k fotorespirácii aktivovanej svetlom, ktorá je biochemicky odlišná od r. normálne. Queste reazioni tendono anche ad abbassare la concentrazione di ossigeno in prossimità dei cloroplasti e forse a proteggerli da processi fotossidativi. Con α -idrossisolfonato è possibile inibire la fotorespirazione, e allora la velocità della fotosintesi in alta intensità luminosa si approssima a quella delle piante del primo gruppo.

5.4 Fattori influenzanti la respirazione Si devono annoverare la temperatura, la disponibilità di ossigeno e di sali minerali, gli stimoli meccanici e, infine, le ferite. Le rotture di tessuti superficiali stimolano fortemente la r. e la formazione di tessuti meristematici cicatriziali nell’area della ferita, per determinare la formazione del callo da ferita. Probabilmente, l’aumentata intensità respiratoria sulle superfici di ferita dipende dalla mobilizzazione di alte quantità di substrati respiratori. Le radici delle piante possono essere asfissiate nel suolo in cui crescono se troppo fitte, o se sommerse nell’acqua poco ossigenata, come nelle zone paludose delle regioni calde, ove si ha la vegetazione di miriadi di organismi acquatici, che impoveriscono le acque di ossigeno.

5.5 Strutture Nelle piante la r. esterna avviene per diffusione dei gas attraverso la superficie del corpo nelle piante tallofite, attraverso gli stomi e le lenticelle nelle cormofite l’aria (e ossigeno) da queste aperture si diffonde negli spazi intercellulari e di qui passa nelle singole cellule il cammino inverso è compiuto dall’anidride carbonica in certi organi esposti ad asfissia (radici immerse nella fanghiglia di acque ferme ecc.) si sviluppano canali aeriferi più o meno estesi, che servono da serbatoi di aria, in altri casi le radici formano pneumatofori.

Anche nelle piante, in seguito alla r. si ha produzione di calore, la cui entità è però molto meno vistosa che negli animali superiori, tanto più che gran parte del calore prodotto si disperde celermente attraverso la grande superficie delle lamine fogliari tuttavia in certi casi si può constatare un aumento notevole della temperatura (➔ termogenesi). In generale una pianta superiore verde emette nell’atmosfera, in 24 ore, da 5 a 10 volte il proprio volume di CO2, equivalente a 1/5-1/3 della quantità di CO2 che essa ha fissato per fotosintesi durante la giornata. Il quoziente respiratorio nelle piante è di norma eguale a 1, però può anche essere inferiore, se il materiale respiratorio è un lipide o una proteina.


Respirazione delle piante - Come avviene la respirazione

Ogni essere vivente (organismo) nel mondo ottiene l'energia di cui ha bisogno per sopravvivere da una reazione chimica chiamata respirazione. Le cellule vegetali respira allo stesso modo delle cellule animali, ma la respirazione è solo una parte del processo. Per sopravvivere, le piante hanno anche bisogno di un'altra reazione chimica chiamata fotosintesi. Mentre sia le piante che gli animali effettuano la respirazione cellulare, solo le piante conducono la fotosintesi per produrre il proprio cibo.

TL DR (Troppo lungo, non letto)

La respirazione cellulare è una reazione chimica le piante hanno bisogno di ottenere energia dal glucosio. La respirazione utilizza glucosio e ossigeno per produrre anidride carbonica e acqua e rilasciare energia.

Durante la fotosintesi una pianta prende acqua, anidride carbonica e energia luminosa e rilascia glucosio e ossigeno. Prende luce dal sole, atomi di carbonio e ossigeno dall'aria e idrogeno dall'acqua per creare molecole di energia chiamate ATP, che quindi costruiscono molecole di glucosio. L'ossigeno rilasciato dalla fotosintesi viene dall'acqua che una pianta assorbe. Ogni molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno, ma sono richiesti solo gli atomi di idrogeno. Gli atomi di ossigeno vengono rilasciati nuovamente nell'aria. Le piante possono solo fotosintendere quando hanno luce.

Il glucosio prodotto nella fotosintesi viaggia intorno alla pianta come zuccheri solubili e dà energia alle cellule della pianta durante la respirazione. Il primo stadio della respirazione è la glicolisi, che divide la molecola del glucosio in due molecole più piccole chiamate piruvato ed espelle una piccola quantità di energia ATP. Questo stadio (respirazione anaerobica) non ha bisogno di ossigeno. Nella seconda fase, le molecole di piruvato vengono riorganizzate e fuse di nuovo in un ciclo. Mentre le molecole vengono riorganizzate, si forma l'anidride carbonica e gli elettroni vengono rimossi e inseriti in un sistema di trasporto degli elettroni che (come nella fotosintesi) produce un sacco di ATP per la pianta da utilizzare per la crescita e la riproduzione. Questo stadio (respirazione aerobica) ha bisogno di ossigeno.

Risultato della respirazione

Il risultato della respirazione cellulare è che la pianta assume glucosio e ossigeno, emette anidride carbonica e acqua e rilascia energia. Le piante si respira in ogni momento del giorno e della notte perché le loro cellule hanno bisogno di una fonte di energia costante per rimanere in vita. Oltre a essere utilizzato dalla pianta per rilasciare energia attraverso la respirazione, il glucosio prodotto durante la fotosintesi viene trasformato in amido, grassi e oli per la conservazione e utilizzato per fare crescere la cellulosa e rigenerare le pareti cellulari e le proteine.


Video: Fotosyntéza a dýchanie rastlín


Predchádzajúci Článok

Sanchezia

Nasledujúci Článok

Identifikácia sekvojového stromu: Získajte informácie o lesoch sekvoja