Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Ademhalingsbasics
- Paden van plantademhaling
- Ademhaling en fotosynthese
- Ademhaling en plantproductiviteit
Door fotosynthese transformeren planten zonlicht in potentiële energie in de vorm van de chemische bindingen van koolhydraatmoleculen. Om die opgeslagen energie echter te gebruiken om hun essentiële levensprocessen te voeden - van groei en voortplanting tot genezing van beschadigde structuren - moeten planten deze in een bruikbare vorm omzetten. Die conversie vindt plaats via cellulaire ademhaling, een belangrijke biochemische route die ook wordt gevonden in dieren en andere organismen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Ademhaling bestaat uit een reeks enzymgedreven reacties waarmee planten de opgeslagen energie van koolhydraten die via fotosynthese zijn gemaakt, kunnen omzetten in een vorm van energie die ze kunnen gebruiken om groei en metabole processen te stimuleren.
Ademhalingsbasics
Door ademhaling kunnen planten en andere levende wezens tijdens de fotosynthese de energie vrijgeven die is opgeslagen in de chemische bindingen van koolhydraten zoals suikers gemaakt van kooldioxide en water. Hoewel een verscheidenheid aan koolhydraten, evenals eiwitten en lipiden, kunnen worden afgebroken bij de ademhaling, dient glucose doorgaans als het modelmolecuul voor het demonstreren van het proces, dat kan worden uitgedrukt als de volgende chemische formule:
C6H12O6 (glucose) + 6O2 (zuurstof) -> 6CO2 (kooldioxide) + 6H2O (water) + 32 ATP (energie)
Door middel van een reeks enzym-gefaciliteerde reacties verbreekt de ademhaling de moleculaire bindingen van koolhydraten om bruikbare energie te creëren in de vorm van het molecuul adenosine trifosfaat (ATP) evenals de bijproducten van kooldioxide en water. Warmte-energie komt daarbij ook vrij.
Paden van plantademhaling
Glycolyse dient als de eerste stap in de ademhaling en vereist geen zuurstof. Het vindt plaats in het cytoplasma van de cellen en produceert een kleine hoeveelheid ATP en pyruvinezuur. Dit pyruvaat komt vervolgens het binnenmembraan van het mitochondrion van de cel binnen voor de tweede fase van aerobe ademhaling - de Krebs-cyclus, ook bekend als de citroenzuurcyclus of tricarbonzuur (TCA), die een reeks chemische reacties omvat die elektronen en koolstof vrijgeven dioxide. Ten slotte komen de elektronen die vrijkomen tijdens de Krebs-cyclus de elektronentransportketen binnen, die energie vrijmaakt die wordt gebruikt in een culminerende oxidatieve-fosforyleringsreactie om ATP te creëren.
Ademhaling en fotosynthese
In algemene zin kan ademhaling worden beschouwd als het omgekeerde van fotosynthese: de input van fotosynthese - koolstofdioxide, water en energie - zijn de output van ademhaling, hoewel de chemische processen daartussen geen spiegelbeelden van elkaar zijn. Hoewel fotosynthese alleen plaatsvindt in aanwezigheid van licht en in chloroplast-bevattende bladeren, vindt ademhaling zowel dag als nacht plaats in alle levende cellen.
Ademhaling en plantproductiviteit
De relatieve snelheden van fotosynthese, die voedselmoleculen produceert, en ademhaling, die die voedselmoleculen verbrandt voor energie, beïnvloeden de algehele plantproductiviteit. Waar de fotosyntheseactiviteit de ademhaling overschrijdt, verloopt de plantengroei op een hoog niveau. Waar de ademhaling de fotosynthese overtreft, vertraagt de groei. Zowel fotosynthese als ademhaling nemen toe met toenemende temperatuur, maar op een bepaald punt neemt de snelheid van fotosynthese af terwijl de ademhalingssnelheid blijft escaleren. Dit kan leiden tot een uitputting van opgeslagen energie. De netto primaire productiviteit - de hoeveelheid door groene planten gecreëerde biomassa die bruikbaar is voor de rest van de voedselketen - vertegenwoordigt het evenwicht tussen fotosynthese en ademhaling, berekend door de verloren energie af te trekken van de ademhaling van de centrale van de totale chemische energie geproduceerd door fotosynthese, aka de bruto primaire productiviteit.