Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Hingamise alused
- Taimede hingamise teed
- Hingamine ja fotosüntees
- Hingamine ja taimede produktiivsus
Fotosünteesi kaudu muudavad taimed päikesevalguse süsivesikute molekulide keemiliste sidemete vormis potentsiaalseks energiaks. Kuid selleks, et seda salvestatud energiat kasutada oma oluliste eluprotsesside käivitamiseks - alates kasvust ja paljunemisest kuni kahjustatud struktuuride tervendamiseni - peavad taimed selle muundama kasutatavasse vormi. See muundamine toimub rakulise hingamise kaudu, mis on peamine biokeemiline rada, mida leidub ka loomadel ja muudel organismidel.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Hingamine kujutab endast ensüümipõhiste reaktsioonide seeriat, mis võimaldab taimedel fotosünteesi teel toodetud süsivesikute salvestatud energia muuta energiavormiks, mida nad saavad kasutada kasvu ja ainevahetusprotsesside kiirendamiseks.
Hingamise alused
Hingamine võimaldab taimedel ja muudel elusolenditel vabastada fotosünteesi ajal energiat süsivesikute, näiteks süsinikdioksiidist ja veest valmistatud suhkrute keemilistes sidemetes. Kuigi hingamisel võib lagundada mitmesuguseid süsivesikuid, aga ka valke ja lipiide, on protsessi demonstreerimiseks tavaliselt näidismolekulina glükoos, mida saab väljendada järgmise keemilise valemiga:
C6H12O6 (glükoos) + 6O2 (hapnik) -> 6CO2 (süsinikdioksiid) + 6H2O (vesi) + 32 ATP (energia)
Ensüümidega hõlbustatud reaktsioonide seeria kaudu puruneb hingamine süsivesikute molekulaarsidemeid, luues kasutatava energia molekuli adenosiintrifosfaadi (ATP) kujul ning süsinikdioksiidi ja vee kõrvalsaadustena. Protsessis eraldub ka soojusenergia.
Taimede hingamise teed
Glükolüüs on hingamise esimene samm ja ei vaja hapnikku. See toimub rakkude tsütoplasmas ja toodab vähesel määral ATP ja püruviinhapet. Seejärel siseneb see püruvaat raku mitokondriooni sisemisse membraani aeroobse hingamise teiseks faasiks - Krebsi tsükliks, mida tuntakse ka sidrunhappe tsükli või trikarboksüülhappe (TCA) rajana, mis hõlmab rea keemilisi reaktsioone, mis vabastavad elektronid ja süsiniku dioksiid. Lõpuks sisenevad Krebsi tsükli jooksul elektronid elektronide transpordiahelasse, mis vabastab energiat, mis kulub oksüdatiivse-fosforüülimisreaktsiooni kulminatsiooniks ATP saamiseks.
Hingamine ja fotosüntees
Üldiselt võib hingamist pidada fotosünteesi tagasikäiguks: Fotosünteesi sisendid - süsinikdioksiid, vesi ja energia - on hingamise väljundid, ehkki nendevahelised keemilised protsessid ei ole üksteise peegelpildid. Kui fotosüntees toimub ainult valguse ja kloroplasti sisaldavate lehtede juuresolekul, toimub hingamine kõigis elavates rakkudes nii päeval kui öösel.
Hingamine ja taimede produktiivsus
Toidu molekule tootva fotosünteesi ja hingamise, mis põletab neid toidu molekule energia saamiseks, suhteline kiirus mõjutab taimede üldist produktiivsust. Kui fotosünteesi aktiivsus ületab hingamist, toimub taimede kasv kõrgel tasemel. Kui hingamine ületab fotosünteesi, aeglustub kasv. Nii fotosüntees kui ka hingamine tõusevad temperatuuri tõustes, kuid teatud hetkel tasandub fotosünteesi kiirus, samal ajal kui hingamise kiirus jätkuvalt suureneb. See võib põhjustada salvestatud energia ammendumise. Esmane netoproduktiivsus - roheliste taimede poolt toodetud biomassi kogus, mis on kasutatav ülejäänud toiduahelas - tähistab fotosünteesi ja hingamise tasakaalu, mis arvutatakse lahutades elektrijaamade hingamiseks kaotatud energia kogu fotosünteesi käigus toodetud keemilisest energiast, ehk bruto esmane tootlikkus.