Общая характеристика дыхания

Дыхание представляет собой окислительный распад органических веществ, синтезированных в процессе фотосинтеза, протекающий с потреблением кислорода и выделением углекислого газа

Суммарное уравнение процесса дыхания растений:

С₆Н₁₂О₆ + 6 О_2® 6 Н₂О + 6СО₂ + энергия 38 АТФ

Процесс дыхания сопровождается расходом углеводов, поглощением О₂, выделением СО₂, воды и энергии.

Дыхание выполняет три основные функции.

1. Энергия углеводов преобразуется в энергию АТФ.

2. Метаболиты, образующиеся при окислении углеводов, используются при биосинтезе других веществ.

3. Термогенез, или выделение энергии в виде тепла.

Этапы дыхания

Преобразование органического вещества при дыхании осуществляется в три этапа.

1 этап - подготовительный или деполимеризация. На этом этапе полимерные соединения с помощью ферментов гидролаз гидролизуются до мономеров. Так углеводы распадаются до моносахаридов, жиры – до глицерина и жирных кислот, белки – до аминокислот, нуклеиновые кислоты – до нуклеотидов.

2 этап – анаэробное дыхание. Он осуществляется без участия кислорода. В результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты.

Энергия запасается в виде 8 молекул АТФ.

3 этап – аэробное дыхание. Он включает в себя цикл Кребса и электрон-транспортную цепь. При доступе кислорода образовавшиеся во время предыдущего этапа вещества окисляются до углекислого газа и воды. Кислородное дыхание сопровождается выделением энергии и накоплением ее в АТФ.

Энергия запасается в виде 30 молекул АТФ.

Дыхательный коэффициент

Дыхательным коэффициентом (ДК) называется отношение количества выделившегося СО₂ к количеству поглощенного СО₂ при окислении данного субстрата до СО₂ и воды. Когда субстратом служат сахара, например глюкоза, ДК=1. Если роль субстрата играют липиды, белки и прочие соединения с высокой степенью восстановления, ДК оказывается менее единицы, например для стеариновой кислоты ДК=0,7. Если в качестве субстрата служат более окисленные, чем сахара соединения, ДК превышает единицу. Например для щавелевоуксусной кислоты ДК=1,6. Таким образом, ДК выступает как мера окисленности субстрата, однако на ДК кроме субстрата влияет полнота окисления субстрата и условия выращивания.

Азот, доступные формы, значение для растения

Концентрация азота в почвах ниже, чем в растениях почти в 500 раз. Основные доступные формы азота – анионы нитрата (-NO_2-) и катионы аммония (-NH₄⁺). Растения способны также усваивать нитриты и органические соединения, например аминокислоты. Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, коферментов и других веществ.

Значение азота:

Недостаток азота тормозит рост растений.

Недостаток азота снижает фотосинтез, дыхание может возрастать, но снижается выделение АТФ. Это приводит к снижению урожая.

Недостаток азота уменьшает эффективность использования воды.

Фосфор, доступные формы, значение для растения

Концентрация фосфора в почвах ниже чем в растениях в 20 раз. Основные доступные формы азота – это остатки фосфорной кислоты: -H₂PO_4- и -HPO₄^2-.

Значение фосфора:

Недостаток фосфора вызывает нарушения синтеза веществ, энергетического обмена и структуры мембран.

При недостатке фосфора слабо развивается корневая система.

Недостаток фосфора задерживает созревание плодов.