Počas procesu dýchania sa tvorí v rastlinných bunkách. Dýchanie rastlín: výživa, orgány, fotosyntéza. História štúdia chémie dýchania

Dýchanie je univerzálna vlastnosť všetkých živých vecí na Zemi. Hlavnou vlastnosťou dýchacieho procesu je absorpcia kyslíka, ktorý interaguje s organickými zlúčeninami živých tkanív za vzniku vody a oxidu uhličitého. Dýchanie rastlín je sprevádzané absorpciou vody rastlinným organizmom a rastliny uvoľňujú oxid uhličitý do okolitého priestoru.

Keď rastlina dýcha, aby uvoľnila energiu, využíva proces, ktorý je opakom fotosyntézy, kde sa ukladajú živiny. Počas dňa takmer všetky rastliny produkujú kyslík, ale v ich bunkách paralelne prebieha aj dýchací proces, ktorý je však menej intenzívny. V noci sa dýchanie rastlín vyskytuje aktívnejšie, na rozdiel od fotosyntézy, ktorá sa bez prístupu svetla zastaví.

Akt dýchania v rastlinách

Rastlinná bunka a teda aj celá rastlina ako celok existuje pod podmienkou nepretržitého prílevu plastických látok a energie. Akt dýchania z chemického hľadiska pozostáva z mnohých článkov v reťazci súvisiacich redoxných reakcií, ktoré sa vyskytujú medzi bunkovými organelami a sú sprevádzané rozpadom látok. Energia uvoľnená pri štiepaní sa využíva na pohon zariadenia.

Rastliny sú výmenou plynov medzi samotným rastlinným telom a vonkajším prostredím prostredníctvom prieduchov listov alebo šošovice v kmeňoch stromov. Dýchacími orgánmi viac organizovaných rastlín sú listy, kmene stromov, stonky a každá z buniek rias.

Tkanivové dýchanie

Rastliny sú zodpovedné za špeciálne bunkové štruktúry - mitochondrie. Tieto organely sa výrazne líšia od tých u živočíchov, čo možno vysvetliť zvláštnosťami životných procesov rastlín (životný štýl – pripútaný, zmeny metabolizmu v dôsledku meniacich sa podmienok prostredia).

Preto je dýchanie rastlín sprevádzané ďalšími cestami oxidácie organických prvkov, v ktorých sa vyrábajú alternatívne enzýmy. Dýchací algoritmus možno schematicky znázorniť ako reakciu oxidácie cukrov na vodu a oxid uhličitý v dôsledku absorpcie kyslíka. To je sprevádzané uvoľňovaním tepla, ktoré je jasne viditeľné, keď kvety kvitnú a semená klíčia. Dýchanie rastlín nie je len zásobou energie pre rast a ďalší vývoj rastliny. Úloha dýchania je veľmi dôležitá. V medzistupňoch dýchacieho procesu vznikajú látky, ktoré sa potom využívajú v metabolizme, napríklad pentóza a Dýchanie a fotosyntéza, napriek tomu, že sú svojou povahou opačné, sú vzájomne prepojené, keďže slúžia ako zdroje energetických nosičov, napr. ako NADP-H, ATP a metabolity v bunke. Voda uvoľnená počas dýchania chráni rastlinu pred dehydratáciou v suchých podmienkach. Navyše, ak je proces príliš intenzívny, nadmerné uvoľňovanie dychovej energie vo forme tepla môže spôsobiť stratu sušiny v živej bunke.

Napriek tomu, že väčšina rastlín produkuje kyslík počas denného svetla, v ich bunkách dochádza aj k opačnému procesu: kyslík sa absorbuje počas dýchania. V noci, v miestnosti husto preplnenej rastlinami, môžete pozorovať pokles koncentrácie kyslíka a zároveň zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého. V skutočnosti sa v živých rastlinných bunkách proces dýchania vyskytuje nepretržite; je to len to, že na svetle rýchlosť tvorby kyslíka v dôsledku fotosyntézy zvyčajne prevyšuje rýchlosť jeho absorpcie. Rovnako ako zvieratá bunkové dýchanie V rastlinách sa vyskytuje v špeciálnych bunkových organelách - mitochondriách a ide o oxidáciu organických látok molekulárnym kyslíkom s uvoľnením energie. Všeobecné princípy organizácie procesu dýchania na molekulárnej úrovni u rastlín a živočíchov sú podobné. Avšak vzhľadom na to, že rastliny vedú pripútaný životný štýl, ich metabolizmus sa musí neustále prispôsobovať meniacim sa vonkajším podmienkam, preto ich bunkové dýchanie má niektoré vlastnosti (ďalšie oxidačné dráhy, alternatívne enzýmy).

Vonkajšie dýchanie(dýchanie na úrovni celej rastliny) je vstrebávanie kyslíka organizmom a uvoľňovanie oxidu uhličitého. Výmena plynov medzi rastlinou a prostredím prebieha čiastočne difúziou (pozri Fyzika, chémia) cez kožné tkanivá a tiež cez štruktúry špecializované na výmenu plynov - prieduchy (pozri Botaica), a v lignifikovaných orgánoch cez šošovku (pozri Botanika) a praskliny v štekať. Dýchanie na úrovni celej rastliny je integrálnym ukazovateľom, ktorého hodnota sa môže značne líšiť v závislosti od objektu, štádia ontogenézy, fyziologického stavu a pôsobenia faktorov prostredia. Rýchlosť dýchania rôznych rastlinných orgánov a tkanív nie je rovnaká. Najvyššiu intenzitu dýchania charakterizujú rýchlo rastúce tkanivá (meristémy, elongačné zóny, nediferencované tkanivá), klíčiace semená, žľazové bunky atď.

U rastlín aj zvierat plní dýchanie tri hlavné funkcie. Po prvé, poskytnutie potrebnej energie bunkám – energia uvoľnená pri oxidácii sacharidov sa premieňa na konvertibilné formy bunkovej energie – ∆µH + a ATP. Druhou, nemenej dôležitou funkciou je zásobovanie bunky metabolitmi, ktoré vznikajú pri oxidácii glukózy a využívajú sa pri rôznych biosyntézach. Tretia funkcia súvisí s termogenézou, t.j. disipácia energie vo forme tepla.

Moderná fyziológia dýchania rastlín sa zaoberá takými otázkami, ako sú kvantitatívne a kvalitatívne zmeny v respiračnom metabolizme v reakcii na zmeny vonkajších podmienok, energetická účinnosť dýchania, štruktúra a mechanizmy pôsobenia oxidačno-redukčných enzýmov, využitie medziproduktov rastlinami v rôznych biosyntetické procesy, štúdium alternatívnych dráh prenosu elektrónov a princípov organizácie transportných reťazcov elektrónov v párovacích membránach.

Metabolické problémy, ktoré priamo nesúvisia s dýchaním, ale vyskytujú sa za účasti molekulárneho kyslíka, ako aj problém interakcie buniek s reaktívnymi formami kyslíka tvoria dôležitú časť fyziológie stresu.

Literatúra:

Polevoy V.V. Fyziológia rastlín: Učebnica. pre biol. špecialista. univerzity - M.: Vyššie. škola, 1989. - 464 s.

Fyziológia rastlín: Učebnica pre žiakov. univerzity / N.D. Alekhina, Yu.V. Balnokin, V.F. Gavrilenko a ďalší; Ed. I.P. Ermakovej. - M.: Edičné stredisko "Akadémia", 2005. - 640 s.

Dýchanie je univerzálna vlastnosť všetkých živých organizmov, ktoré obývajú Zem. Podstatou tohto procesu u rastlín, ako aj u zvierat, je absorpcia kyslíka, ktorý interaguje s organickými zlúčeninami v tkanivách ich organizmov za vzniku oxidu uhličitého a vody. Pri dýchaní vodu využíva samotný rastlinný organizmus a rastlina uvoľňuje oxid uhličitý do okolitého priestoru. Dýchanie sa vyznačuje tým, že organická hmota sa spotrebováva na uvoľnenie energie, to znamená, že ide o proces obrátený k fotosyntéze, počas ktorého sa živiny hromadia v rastlinných tkanivách. Počas denného svetla takmer všetky rastliny produkujú kyslík, no v ich bunkách dochádza aj k dýchaniu, ktoré je menej intenzívne. V noci sa proces dýchania vyskytuje aktívnejšie, zatiaľ čo fotosyntéza sa zastaví bez prístupu svetla.

Život rastlinnej bunky a teda aj existencia rastliny ako celku je možná len za podmienky neustáleho prílevu energie a plastických látok, ktoré možno považovať za stavebný materiál. Z hľadiska chemickej povahy je akt dýchania reťazou konjugovaných redoxných reakcií pozostávajúcich z mnohých väzieb, ktoré sa vyskytujú na úrovni bunkových organel a sú sprevádzané rozkladom organických látok s následným využitím energie v nich obsiahnutej. na kŕmenie rastlín. Vonkajšie dýchanie je výmena plynov medzi telom rastliny a prostredím cez prieduchy listov, šošovicu v kôre kmeňov stromov. Dýchacie orgány vyšších rastlín sú zelené listy, stonky (kmene stromov) a pre riasy všetky ich bunky. Princíp dýchania niektorých baktérií, ktoré získavajú energiu potrebnú na existenciu oxidáciou minerálnych látok, je veľmi odlišný od štandardného typu. Nitrifikačné baktérie teda oxidujú amoniak na kyselinu dusičnú a sírne baktérie oxidujú sírovodík na kyselinu sírovú.

Bunkové dýchanie rastlín prebieha v špeciálnych bunkových štruktúrach – mitochondriách. Okrem toho tieto organely rastlinných buniek majú množstvo významných rozdielov od organel zvierat, čo súvisí s charakteristikami života rastlín (pripútaný životný štýl, potreba meniť metabolizmus v súlade s meniacimi sa podmienkami prostredia). Preto majú rastliny ďalšie cesty na oxidáciu organických zlúčenín a produkujú alternatívne enzýmy. Schématicky proces dýchania vyzerá ako reakcia oxidácie cukrov cez absorbovaný kyslík na vodu a oxid uhličitý. To vytvára teplo, ktoré je jasne viditeľné počas klíčenia semien a kvitnutia kvetov niektorých druhov rastlín. Dýchanie by sa nemalo považovať len za proces dodávania energie pre rast a vývoj rastlinného organizmu. Význam procesu dýchania rastlín je veľmi veľký. V medzistupňoch tohto procesu vzniká množstvo organických zlúčenín, ktoré sa potom využívajú pri rôznych metabolických reakciách, napríklad pentózy a organické kyseliny. Napriek tomu, že dýchanie a fotosyntéza sú svojou povahou opačné, často sa navzájom dopĺňajú, keďže sú zdrojom energetických nosičov (ATP, NADP-H) a metabolitov v bunke. V suchých podmienkach môže voda uvoľnená dýchaním zabrániť dehydratácii rastliny. Ale nie vo všetkých prípadoch je zintenzívnenie tohto procesu pre rastlinu prospešné, pretože nadmerné uvoľňovanie energie dýchania vo forme tepla vedie k zbytočnej strate bunkovej sušiny.

Dýchanie rastlín- súbor procesov, ktoré uskutočňujú oxidáciu organických látok a vyrábajú energiu pre život. Dýchanie je jedným z hlavných prejavov látkovej premeny medzi telom a prostredím, výsledkom čoho je tvorba energie vo forme ATP a tvorba medziproduktov pre rôzne syntézne reakcie. Substrátom na oxidáciu v rastlinách sú najmä sacharidy, ale v určitých orgánoch a tkanivách možno použiť tuky a bielkoviny (napríklad v semenách na klíčenie). V rastlinách sú externé A vnútorné dýchanie.

■ vonkajšie dýchanie (výmena plynu) - súbor procesov, ktoré zabezpečujú výmenu plynov medzi rastlinným organizmom a prostredím;

■ interné (intracelulárne) dýchanie - súbor biochemických štiepnych procesov zahŕňajúcich bunkové enzýmy, ktoré sú sprevádzané uvoľňovaním energie.

V rastlinných bunkách sa pozoruje aeróbne dýchanie, je to však aj pre nich bežné anaeróbne:

■ aeróbne dýchanie - súbor procesov, ktoré vykonávajú oxidáciu organických látok a produkujú energiu za účasti kyslíka, ktorý je prijímačom (akceptorom) elektrónov; rozklad organických látok je úplný a nastáva s tvorbou konečných oxidačných produktov H2O a CO2; charakteristický pre veľkú väčšinu rastlinných organizmov a prebieha v mitochondriách bunky;

■ anaeróbne dýchanie- súbor procesov, ktoré vykonávajú oxidáciu organických látok a produkujú energiu v neprítomnosti kyslíka; rozklad organických látok je neúplný a vyskytuje sa pri tvorbe medziproduktov; je typický pre mnohé rastlinné tkanivá a môže sa vyskytnúť aj pri prístupe vzduchu (napríklad v dozrievajúcich plodoch je cítiť zápach etylalkoholu, ktorý sa uvoľňuje v dôsledku anaeróbneho dýchania).

V nižších rastlinách sa výmena plynov uskutočňuje difúziou cez bunkový povrch. Vo vyšších rastlinách sú špeciálne zariadenia na dýchanie: prieduchy na listoch a zelených stonkách, lenticely v kôre stromových foriem, početné medzibunkové priestory v hubovitom parenchýme listov. Dýchanie u rastlín prebieha v tme aj na svetle a na svetle sa v dôsledku fotosyntézy absorbuje zo vzduchu oveľa viac oxidu uhličitého, ako sa uvoľní pri dýchaní. Dýchaním strácajú zelené rastliny 20-25% organických zlúčenín vytvorených počas fotosyntézy. Intenzívne dýchacie procesy v rastúcich pletivách špičiek výhonkov a koreňov, stoniek, pukov a klíčiacich semien. Hlavným substrátom pre dýchanie rastlín sú sacharidy. Tuky a bielkoviny sa používajú hlavne pri dýchaní rastlinných klíčkov, ktoré sa vyvíjajú zo semien bohatých na tuk alebo bielkoviny. Dlho sa verilo, že procesy fotosyntézy a dýchania sú opačné. Ale v skutočnosti sú prepojené a súvisia a voda je dôležitá v oboch procesoch. Ukázalo sa, že dýchanie vykonáva rovnaké funkcie ako fotosyntéza, konkrétne poskytuje bunke medziprodukty a energiu potrebnú pre rast a život.

Dýchanie je podmienkou života. V procese dýchania sa uvoľňuje energia, ktorú organizmy využívajú na život. Stručne a jasne si povieme o dýchaní rastlín v tomto článku.

Čo je dýchanie

Každá bunka potrebuje k životu energiu. Energia sa získava rozkladom organických látok pri dýchaní. K tomuto rozpadu dochádza pod vplyvom kyslíka a nazýva sa aj oxidácia. V dôsledku toho vzniká voda, oxid uhličitý a voľná energia.

Energia, ktorú potrebuje rastlina, je obsiahnutá v chemických väzbách zložitých organických látok. Spočiatku je to energia slnka, uložená v zložitých molekulách prostredníctvom fotosyntézy.

Dýchanie u rastlín sa zásadne nelíši od dýchania zvierat alebo húb. Plyn, ktorý rastliny vydávajú počas dýchania, je rovnaký ako plyn produkovaný ktorýmkoľvek iným organizmom. Toto je oxid uhličitý.

Ryža. 1. Schéma dýchania rastlín.

Je známe, že rastliny uvoľňujú kyslík aj svetlom, ale k tomu dochádza v dôsledku iného procesu - fotosyntézy.

Dýchanie prebieha nepretržite, takže tvorba oxidu uhličitého nastáva neustále. Tiež kyslík musí neustále prúdiť do rastlinných buniek pre ich normálne fungovanie.

TOP 3 článkyktorí čítajú spolu s týmto

To isté platí pre rastlinu ako celok.

Dýchanie teda zahŕňa dva procesy:

• bunkové dýchanie;
• výmena plynov medzi závodom a vonkajším prostredím.

Bunkové dýchanie rastlín

Dýchacími centrami bunky sú mitochondrie. Majú ich aj zvieratá.

Práve v týchto organelách dochádza k oxidácii organických látok. Typicky sú tieto látky uhľohydráty, ale dýchanie môže nastať aj v dôsledku bielkovín alebo tukov.

Oxidácia uvoľňuje energiu. Voda zostáva v bunke a oxid uhličitý opúšťa bunku difúziou a môže byť okamžite použitý pri fotosyntéze.

Proces dýchania je stupňovitý. Voda a oxid uhličitý nevznikajú okamžite, ale sú konečnými produktmi. Predtým v priebehu mnohých reakcií vznikajú a opäť sa rozkladajú ďalšie látky - organické kyseliny.

Výmena plynu s vonkajším prostredím

Rastliny na rozdiel od zvierat nemajú špeciálne dýchacie orgány. Výmena plynov prebieha cez otvory v kožných tkanivách:

• stomata;
• šošovica.

Stomata sa nachádzajú na listoch. Každá z nich má bunky schopné meniť turgor (naplnenie vodou) a uzavrieť prieduchovú medzeru. Stomatálne trhliny vykonávajú výmenu plynov a odparovanie vody listami.

Ryža. 2. Stomata pod mikroskopom.

Šošovica sú väčšie štrbiny na stonkách ako prieduchy.

Ryža. 3. Šošovica na brezovom kmeni.

Vzduch môže vstúpiť aj do rastlinného tkaniva v rozpustenej forme.

Dýchanie a fotosyntéza

Existuje spojenie medzi procesmi dýchania a fotosyntézy. Tieto procesy sú opačné a v závode nasledujú jeden po druhom.

Fotosyntéza je spôsob výživy. Pri tomto procese vznikajú látky, ktoré obsahujú energiu prijatú vo forme svetla.

Dýchanie je spôsob uvoľňovania energie uloženej v živinách.

Dýchanie v rôznych častiach rastliny

Intenzita dýchania nie je v rôznych orgánoch rovnaká. Najaktívnejšími dýchacími prístrojmi sú:

• klíčiace semená;
• kvitnúce kvety;
• rastúce orgány.

Korene, rovnako ako nadzemné orgány, dýchajú. Pre normálne dýchanie koreňov je potrebné uvoľniť pôdu.

Čo ovplyvňuje intenzitu dýchania

Faktory ovplyvňujúce intenzitu dýchania sú:

• teplota;
• vlhkosť;
• obsah kyslíka vo vzduchu.

Keď sa niektorý z týchto faktorov zvýši, dýchanie sa stáva intenzívnejším.

Osoba riadi dýchanie semien a plodov, aby zachovala úrodu a semenný materiál. Za týmto účelom sa v miestnostiach, kde sa semená skladujú, udržiava potrebná vlhkosť a teplota a je zabezpečený prísun čerstvého vzduchu.

Čo sme sa naučili?

Pri štúdiu tejto témy v 6. ročníku sme zistili, že dýchanie rastlín je proces, ktorý bunkám dodáva energiu. Kyslík je pre rastliny rovnako potrebný ako oxid uhličitý. Procesy dýchania a fotosyntézy zahŕňajú rovnaké látky. Pri dýchaní sú kyslík a organické látky počiatočnými produktmi a voda a oxid uhličitý sú konečnými produktmi. Vo fotosyntéze je to naopak.

Test na danú tému

Vyhodnotenie správy

Priemerné hodnotenie: 4. Celkový počet získaných hodnotení: 258.