В процессе дыхания в клетках растений образуется. Дыхание растений: питание, органы, фотосинтез. История изучения химизма дыхания

Дыхание - это универсальное свойство всего живого, что есть на Земле. Основным свойством дыхательного процесса является поглощение кислорода, взаимодействующего с органическими соединениями живых тканей с образованием воды и углекислоты. Дыхание растений сопровождается поглощением воды растительным организмом, а в окружающее пространство растения выделяют углекислоту.

При дыхании для выделения энергии растение расходует этот процесс является обратным фотосинтезу, когда в накапливаются питательные вещества. В дневные часы почти все растения производят кислород, однако в их клетках параллельно имеет место и дыхательный процесс, но он протекает менее интенсивно. Ночью дыхание растений происходит активнее, в отличие от фотосинтеза, который, без доступа света, прекращается.

Акт дыхания у растений

Растительная клетка и, соответственно, все растение в целом, существует при условии непрерывного притока пластических веществ и энергии. Акт дыхания, с химической точки зрения, складывается из многочисленных звеньев цепочки связанных окислительно-восстановительных реакций, которые происходят между клеточными органеллами и сопровождаются расщеплением веществ. Выделяемая при расщеплении энергия используется для питания растения.

Растений - это газообмен между непосредственно организмом растения и внешней средой через устьица листиков или чечевички в стволах деревьев. Органами дыхания более высокоорганизованных растений являются листья, стволы деревьев, стебли, каждая из клеток водорослей.

Тканевое дыхание

За у растений отвечают специальные структуры клеток - митохондрии. Эти органеллы существенно отличаются от таковых у животных, что можно объяснить особенностями процесса жизнедеятельности растений (образ жизни - прикрепленный, изменение метаболизма из-за переменчивых условий окружающей среды).

Поэтому дыхание растений сопровождается дополнительными путями окисления органических элементов, при которых продуцируются альтернативные ферменты. Алгоритм дыхания можно представить схематически как реакцию окисления до воды и углекислоты сахаров, благодаря поглощению кислорода. Это сопровождается выделением тепла, что отчетливо прослеживается при распускании цветов и прорастании семян. Дыхание растений - это не только поставка энергии для роста и дальнейшего развития растения. Роль дыхания очень важна. На промежуточных этапах дыхательного процесса образуются используемые затем при обмене веществ, например, пентоза и Дыхание и фотосинтез, несмотря на то, что противоположны по своей природе, взаимосвязаны, так как служат источниками таких энергетических носителей, как НАДФ-Н, АТФ и метаболитов в клетке. Вода, которая выделяется при дыхании, в засушливых условиях сохраняет растение от обезвоживания. При этом, если процесс слишком интенсивный, избыточное выделение дыхательной энергии в виде тепла может вызвать потерю сухого вещества живой клетки.

Несмотря на то, что большинство растений в светлое время суток вырабатывают кислород, в их клетках идёт и обратный процесс: кислород поглощается в процессе дыхания. Ночью в комнате, плотно уставленной растениями, можно наблюдать снижение концентрации кислорода и одновременно увеличение концентрации углекислого газа. На самом деле, в живых клетках растений процесс дыхания происходит круглосуточно, просто на свету скорость образования кислорода в результате фотосинтеза обычно превышает скорость его поглощения. Как и у животных, клеточное дыхание растений протекает в специальных клеточных органеллах — митохондриях и представляет собой окисление органических веществ молекуляным кислородом с выделением энергии. Общие принципы организации процесса дыхания на молекулярном уровне у растений и животных схожи. Однако в связи с тем, что растения ведут прикрепленный образ жизни, их метаболизм постоянно должен подстраиваться к изменяющимся внешним условиям, поэтому и их клеточное дыхание имеет некоторые особенности (дополнительные пути окисления, альтернативные ферменты).

Внешним дыханием (дыханием на уровне целого растения) называют поглощение организмом кислорода и выделение углекислого газа. Газообмен между растением и средой происходит частично путем диффузии (см. Физика , Химия) через покровные ткани а также через специализированные для газообмена структуры - устьица (см. Ботаика), а у одревесневших органов через чечевички (см. Ботаника) и трещины в коре. Дыхание на уровне целого растения является интегральным показателем, значение которого может сильно варьировать в зависимости от объекта, стадии онтогенеза, физиологического состояния и действия факторов окружающей среды. Скорость дыхания различных органов и тканей растений не одинакова. Наибольшей интенсивностью дыхания характеризуются быстро растущие ткани (меристемы, зоны растяжения, недифференцированные ткани), прорастающие семена, железистые клетки и др

И у растений и животных дыхание выполняет три основные функции. Во-первых, обеспечение клеток необходимой энергией - освобождаемая при окислении углеводов энергия преобразуется в конвертируемые формы клеточной энергии - ∆µН + и АТФ. Вторая, не менее важная функция - снабжение клетки метаболитами, которые образуются в ходе окисления глюкозы и используются в разнообразных биосинтезах. Третья функция связана с термогенезом, т.е. рассеиванием энергии в виде тепла.

Современная физиология дыхания растений занимается такими вопросами, как количественные и качественные изменения дыхательного метаболизма в ответ на изменение внешних условий, энергетическая эффективность дыхания, структура и механизмы действия окислительно-восстановительных ферментов, использование растениями промежуточных продуктов в различных биосинтетических процессах, исследование альтернативных путей переноса электронов и принципов организации электрон-транспортных цепей в сопрягающих мембранах.

Вопросы метаболизма напрямую не связанные с дыханием, но протекающие с участием молекулярного кислорода, а также проблема взаимодействия клетки с активными формами кислорода составляют важный раздел стресс- физиологии.

Литература:

Полевой В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 464 с.

Физиология растений: Учебник для студ. вузов / Н.Д. Алехина, Ю.В. Балнокин, В.Ф. Гавриленко и др.; Под ред. И.П. Ермакова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 640 с.

Дыхание является универсальным свойством всех живых организмов, которые населяют Землю. Суть этого процесса у растений , также как у животных, состоит в поглощении кислорода, который взаимодействует с органическими соединениями тканей их организмов с образованием углекислоты и воды. При дыхании вода используется самим растительным организмом, а углекислоту растения выделяют в окружающее пространство. Дыхание характеризуется тем, что для выделения энергии расходуется органическое вещество, то есть это процесс, обратный фотосинтезу, при котором происходит накопление питательных веществ в тканях растений. В светлое время суток практически все растения продуцируют кислород, но в их клетках имеет место и дыхание, протекающее менее интенсивно. В ночное время процесс дыхания происходит активнее, тогда как фотосинтез прекращается без доступа света.

Жизнь растительной клетки и, соответственно, существование растения в целом, возможно лишь при условии постоянного притока энергии и пластических веществ, которые можно рассматривать как строительный материал. С точки зрения химической природы акт дыхания – это состоящая из многочисленных звеньев цепочка сопряженных окислительно-восстановительных реакций, происходящих на уровне клеточных органелл и сопровождающихся расщеплением органических веществ с последующим использованием заключенной в них энергии для питания растений . Внешним дыханием называют газообмен между организмом растения и окружающей средой через устьица листьев, чечевички в коре стволов деревьев. Органами дыхания высших растений являются зеленые листья, стебли (стволы деревьев), у водорослей – все их клетки. От стандартного типа очень отличается принцип дыхания некоторых бактерий, которые добывают необходимую для существования энергию посредством окисления мнеральных веществ. Так, нитрифицирующие бактерии осуществляют окисление аммиака до азотной кислоты, а серные бактерии сероводород – до серной кислоты.

Клеточное дыхание растений происходит в специальных структурах клеток – митохондриях. Причем эти органеллы растительных клеток имеют ряд существенных отличий от таковых животных, что связано с особенностями жизнедеятельности растений (прикрепленный образ жизни, необходимость изменять метаболизм в соответствии с переменчивыми условиями окружающей среды). Поэтому у растений имеются дополнительные пути окисления органических соединений, вырабатываются альтернативные ферменты. Схематически процесс дыхания выглядит как реакция окисления сахаров посредством поглощаемого кислорода до воды и углекислоты. При этом выделяется тепло, что четко прослеживается при прорастании семян и распускании цветов некоторых видов растений. Дыхание не следует рассматривать исключительно как процесс поставки энергии для роста и развития организма растения. Значение процесса дыхания растений очень велико. На промежуточных этапах этого процесса образуется ряд органических соединений, используемых затем в разных реакциях обмена веществ, к примеру, пентозы и органические кислоты. Несмотря на то, что дыхание и фотосинтез по своей природе противоположны, часто они взаимодополняют друг друга, так как являются источниками энергетических носителей (АТФ, НАДФ-Н) и метаболитов в клетке. В засушливых условиях вода, выделяемая при дыхании, может уберечь растение от обезвоживания. Но не во всех случаях интенсификация этого процесса полезна для растения, так как избыточное выделение энергии дыхания в виде тепла приводит к ненужной потере сухого вещества клеток.

Дыхание растений - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии для жизнедеятельности. Дыхание является одним из основных проявлений обмена веществ между организмом и средой, в результате чего происходит образование энергии в виде АТФ и формирования промежуточных продуктов для различных реакций синтеза. Субстратом для окисления у растений служат в основном углеводы, но в отдельных органах и тканях могут использоваться жиры и белки (например, в семени для прорастания). У растений различают внешнее и внутреннее дыхание.

■ внешнее дыхание (газообмен ) - совокупность процессов, обеспечивающих обмен газов между организмом растения и средой;

■ внутреннее (внутриклеточное ) дыхания - совокупность биохимических процессов расщепления с участием клеточных ферментов, которые сопровождаются выделением энергии.

В растительных клетках наблюдается аэробное дыхание, однако для них свойственно и анаэробное:

■ аэробное дыхание - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии с участием кислорода, который является приемником (акцептором) электронов; расщепления органических веществ является полным и происходит с образованием конечных продуктов окисления Н2О и СО2; характерно для подавляющего большинства растительных организмов и проходит в митохондриях клетки;

■ анаэробное дыхание - совокупность процессов, осуществляющих окисление органических веществ и получения энергии при отсутствии кислорода; расщепления органических веществ является неполным и происходит с образованием промежуточных соединений; характерно для многих растительных тканей и может происходить даже при доступа воздуха (например, в поспевающие плодов можно выявить запах этилового спирта, выделяется в результате анаэробного дыхания).

В низших растений обмен газов осуществляется путем диффузии через поверхность клеток. В высших растений для дыхания есть специальные приспособления: устьица на листьях и зеленых стеблях, чечевички в коре древесных форм, многочисленные межклетники в губчатой паренхиме листьев. Дыхание у растений происходит как в темноте, так и на свету, причем на свете результате фотосинтеза из воздуха поглощается гораздо больше углекислого газа, чем выделяется в процессе дыхания. На дыхание зеленые растения теряют 20-25% органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза. Интенсивные процессы дыхания в растущих тканях верхушек побегов и корней, стеблей, почек, прорастающих семян. Основным субстратом дыхания у растений есть углеводы. Жиры и белки используются в основном при дыхании ростков растений, развивающихся из богатых жирами или белки семян. Долгое время считали, что процессы фотосинтеза и дыхания противоположны. Но в действительности они взаимосвязаны и родственные, причем в обоих процессах важное значение имеет вода. Выявлено, что дыхание выполняет те же функции, что и фотосинтез, а именно они обеспечивают клетку необходимыми для роста и жизнедеятельности промежуточными продуктами и энергией.

Дыхание является условием жизни. Именно в процессе дыхания освобождается энергия, используемая организмами для жизнедеятельности. Кратко и понятно о дыхании растений расскажем в данной статье.

Что такое дыхание

Каждая клетка нуждается в энергии для жизни. Получение энергии происходит при расщеплении органических веществ в процессе дыхания. Такое расщепление происходит под воздействием кислорода и ещё называется окислением. В результате образуются вода, углекислый газ и свободная энергия.

Необходимая растению энергия содержится в химических связях сложных органических веществ. Изначально это энергия солнца, запасённая в сложных молекулах путём фотосинтеза.

Дыхание у растений принципиально не отличается от дыхания животных, или грибов. Какой газ растения выделяют при дыхании, такой же выделяют любые другие организмы. Это углекислый газ.

Рис. 1. Схема дыхания растений.

Известно, что на свету растения выделяют ещё и кислород, но это происходит в результате другого процесса - фотосинтеза.

Дыхание идёт круглосуточно, поэтому образование углекислого газа происходит постоянно. Также постоянно в клетки растений для их нормальной жизнедеятельности должен поступать кислород.

ТОП-3 статьи которые читают вместе с этой

Это же справедливо и для растения в целом.

Таким образом, дыхание включает два процесса:

• клеточное дыхание;
• газообмен растения с внешней средой.

Клеточное дыхание растений

Дыхательными центрами клетки являются митохондрии. Они есть и у животных.

Именно в этих органоидах происходит окисление органических веществ. Обычно такими веществами являются углеводы, но дыхание может идти и за счёт белков или жиров.

При окислении выделяется энергия. Вода остаётся в клетке, а углекислый газ путём диффузии покидает клетку и может сразу использоваться в фотосинтезе.

Процесс дыхания ступенчатый. Вода и углекислый газ образуются не сразу, а являются конечными продуктами. До этого в ходе многих реакций образуются и вновь распадаются другие вещества - органические кислоты.

Газообмен с внешней средой

В отличие от животных, растения не имеют специальных органов дыхания. Газообмен осуществляется через отверстия в покровных тканях:

• устьица;
• чечевички.

Устьица располагаются на листьях. Каждое из них имеет клетки, способные менять тургор (наполненность водой) и закрывать устьичную щель. Устьичные щели осуществляют газообмен и испарение воды листьями.

Рис. 2. Устьица под микроскопом.

Чечевички - это более крупные, чем устьица, щели на стеблях.

Рис. 3. Чечевички на стволе берёзы.

Воздух также может поступать в ткани растений в растворённом виде.

Дыхание и фотосинтез

Между процессами дыхания и фотосинтеза существует связь. Это процессы противоположные, и в растении следуют один за другим.

Фотосинтез является способом питания. В ходе этого процесса образуются вещества, содержащие энергию, полученную в виде света.

Дыхание - это способ освобождения энергии, запасённой в питательных веществах.

Дыхание в разных частях растения

Интенсивность дыхания не одинакова в разных органах. Наиболее активно дышат:

• прорастающие семена;
• распускающиеся цветы;
• растущие органы.

Корни также, как и надземные органы, дышат. Для нормального дыхания корней необходимо рыхлить почву.

Что влияет на интенсивность дыхания

Факторами, влияющими на интенсивность дыхания, являются:

• температура;
• влажность;
• содержание кислорода в воздухе.

При усилении любого из этих факторов дыхание становится интенсивнее.

Человек управляет дыханием семян и плодов для сохранения урожая и посевного материала. Для этого в помещениях, где хранятся семена, поддерживается необходимая влажность, температура и обеспечивается приток свежего воздуха.

Что мы узнали?

Изучая в 6 классе данную тему, мы выяснили, что дыхание растений - процесс, обеспечивающий клетки энергией. Кислород так же необходим растениям, как углекислый газ. Процессы дыхания и фотосинтеза включают одни и те же вещества. При дыхании кислород и органические вещества являются исходными, а вода и углекислый газ - конечными продуктами. При фотосинтезе - наоборот.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 258.