Disanje uključuje sisteme koji opskrbljuju tijelo kiseonikom. U biljkama je identičan životinji. Ovaj proces se odvija 24 sata dnevno. Disanje kod biljaka odvija se u ćelijama organa koji se nalaze na cijeloj površini listova, stabljike i korijena. U interakciji je sa svim ćelijama tijela. Ako predstavnik flore ima blokadu stanica, tada će se protok ugljičnog dioksida zaustaviti. U tom slučaju biljka može uginuti.
Historijska pozadina
Činjenica da biljke oslobađaju kiseonik tokom disanja zapisana je u naučnim radovima A. L. Lavoisier. U 1773-1783 provodio je eksperimente. Rezultat njegovog rada je otkriće da se tokom sagorevanja i disanja apsorbuje velika količina kiseonika. Ovo oslobađa ugljični dioksid i toplinu.
Na osnovu svog rada, naučnik je otkrio da je disanje sagorevanje hranljivih materija u živom organizmu. Kasnije je ovu aktivnost nastavio J. Ingenhaus. Dokazao je da postoji i u mraku i na suncuupijanje ugljičnog dioksida i oslobađanje kisika. To znači da tokom disanja biljke mogu obraditi i CO2 i O2, u zavisnosti od toga da li je svjetlost uključena u ovaj proces ili ne.
Slične studije proveo je H. F. Sheinbain i A. N. Bach. 1897. godine otkrivena je teorija biološke oksidacije. Iste godine slične radove predstavio je K. Engler. Godine 1955. O. Hayishi i G. S. Mason je kroz eksperimente potvrdio da je kiseonik važan element u organskim jedinjenjima.
Specifičnost disanja u biljkama
Disanje se naziva univerzalnim procesom. Smatra se sastavnim dijelom svih živih organizama. Općenito je prihvaćeno da se disanje kod biljaka događa u ćelijama organa i tkiva kroz koje se odvija razmjena plinova. Takav sistem je povezan sa životom, a prestanak disanja je povezan sa smrću svih živih bića.
Manifestacija vitalne aktivnosti je neraskidivo povezana sa utroškom energije. U ovom slučaju dolazi do razvoja, reprodukcije, rasta, diobe ćelija. Hranjive tvari, voda, razne sinteze i procesi se kreću i apsorbiraju. Dišni organi biljaka su složen sistem sa više karika. Spojeni oksidativni procesi mijenjaju hemijski sastav organskih jedinjenja.
Ćelijsko disanje
Ovo disanje je oksidativni proces. Uključuje kiseonik i razgradnju važnih nutrijenata. Dolazi do oslobađanja energije i stvaranja aktivnih metabolita. One su ćelijekoriste se za formiranje neophodnih životnih procesa. U ovom slučaju, disanje biljaka se javlja u ćelijama organa i izračunava se pomoću sumarne jednačine:
S6N12O6 + 602 > 6S02 + 6N20 + 2875 kJ/mol.
Primljena energija nije potpuno oslobođena. Dio energije je pohranjen u adenozin trifosfatu. Nakon sinteze, na membrani se formiraju razlike u električnim nabojima. Ovom fenomenu prethodi razlika u koncentracijama vodikovih jona koji se formiraju na dvije strane membrane. Disanje i ishrana biljaka odvijaju se uz pomoć protonskog gradijenta. To je glavni materijal energije, neophodan za suptilne procese koji se odvijaju u ćeliji. Takvi procesi se koriste u sintezi, unosu, kretanju vode i nutrijenata. U hemijskoj strukturi stvara se razlika potencijala između okoline i citoplazme. Energija koja se nije mogla akumulirati u protonskom gradijentu raspršuje se kao svjetlost.
Katalitički procesi disanja
Oksidacija supstrata se odvija uz pomoć enzima. Zovu se proteinski katalizatori. Enzimi imaju neke posebne karakteristike:
- veoma visoka labilnost;
- povećana aktivnost;
- velika specifičnost supstrata.
Disanje i ishrana biljaka zavisi od prostorne orijentacije koja se menja pod uticajem unutrašnjih i spoljašnjih faktora. Metabolizam je regulisan. Postoji nekoliko načina povezanih s konceptom elektrona.oksidacija. Vrste oksidativnih reakcija:
- elektronski trzaj;
- pristup kiseoniku;
- povlačenje vodika;
- izgled hidratiziranog jedinjenja;
- oduzimanje protona i dva elektrona.
Oksidacija supstance je povezana sa redukcijom akceptora. Takvi enzimi se smatraju oksidoreduktazama. U ovom slučaju, protoni i elektroni su odvojeni. Oni su prihvaćeni od strane akceptora. Enzim formira reakciju prijenosa. Ovi procesi uključuju aerobno i anaerobno disanje.
Aerobno disanje
Ovaj sistem disanja se odnosi na oksidativni proces. Tokom disanja, biljka upija ugljični dioksid dok oslobađa kisik. Supstrat se raspada na energije neorganskih supstanci. Glavni supstrati za disanje biljaka su ugljikohidrati. Osim njih, mogu se konzumirati i zalihe proteina i masti.
Takvo disanje uključuje dvije glavne faze:
- Proces bez kiseonika. U njemu dolazi do sporog postepenog propadanja supstrata, oslobađanja atoma vodika i vezivanja procesa sa koenzimima.
- Proces kiseonika. Ovdje se opaža naknadno odvajanje atoma vodika. Udaljavaju se od respiratornog supstrata i postupno oksidiraju. Kao rezultat, elektroni se prenose na kiseonik.
Anaerobno disanje
Ovo disanje biljaka odvija se uz pomoć mikroorganizama koji žive na ćelijama biljke. Oni ne koriste molekularni kisik za oksidaciju tvari. Potrebna im je dušična sol, ugalj i sumporkiselina, koja se tokom dugih procesa pretvara u redukovana jedinjenja. Potrebna energija se postiže cijepanjem složenih molekula organskih tvari na najjednostavnije. Konačni akceptori elektrona su karbonati, sulfati i nitriti. Dušikova so, sumporna kiselina i ugljena kiselina se pretvaraju u redukciona jedinjenja.
Korijenski sistem
Sastavni dio procesa je disanje korijena biljaka. Za aktivan rast, predstavnicima flore je potreban svjež zrak koji ulazi u korijenski sistem. Takvo disanje se izvodi uz pomoć kiseonika, koji cirkuliše u velikim porama.
Sa nekapilarnom poroznošću tokom dugotrajnih pljuskova ili viška vlage u saksiji, tlo je prezasićeno vlagom. Tokom ovog perioda, korijenski sistem doživljava gušenje. Neke podvrste biljaka mogu disati zahvaljujući kiseoniku otopljenom u vlazi. U tom slučaju, tok vode mora cirkulirati ili teći. Sa ustajalom vlagom, korijenje predstavnika flore ne dobija potreban kiseonik.
Pod prihvatljivim uslovima, prilikom disanja, biljka apsorbuje ugljen-dioksid. Ali u stagnirajućem režimu, ne može provesti punu razmjenu plina. Rast se značajno usporava. U odnosu na azot, nivo kiseonika je smanjen za 21%. Zaustavlja se korištenje mineralnih resursa tla. Biljka hvata zrak koji dolazi iz listova, stabljike i kore biljke.
Značenje daha
Disanje u biljkama se javlja ućelija organa i glavni je proces metabolizma. Energija koja se oslobađa tokom disanja troši se na rast i aktivnost predstavnika flore.
Disanje biljaka se poredi sa fotosintezom. Proces prolazi kroz nekoliko faza. Organska jedinjenja nastaju u srednjim fazama. Koriste se u metaboličkim reakcijama. To uključuje pentoze i organske kiseline, koje nastaju tokom respiratornog propadanja. Stoga se disanje smatra izvorom metabolita.
Dišni sistem se smatra dobavljačem energetskih ekvivalenata NADPH i ATP. Biljke oslobađaju kiseonik kada dišu. U ovom procesu predstavnici flore formiraju vodu. Kada je biljka dehidrirana, ona je štiti od smrti.
Ponekad se energija daha može osloboditi kao toplota. U ovom slučaju, respiratorni proces će dovesti do nepotrebnog trošenja suhe tvari. Jačanje procesa disanja za samu biljku je daleko od koristi u svim slučajevima.
