Дыхание растений

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.