Дыхание растений: питание, органы, фотосинтез. Дыхание у растений и животных Вещества образующиеся при дыхании организма

Значение дыхания. Дыхание - жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой.

Без кислорода невозможны окислительные процессы, лежащие в основе обмена веществ, и для сохранения жизни необходимо его постоянное поступление в организм. Кислород поступает через органы дыхания в кровь и кровью доставляется к органам и тканям. В клетках и тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ. Он приносится кровью к органам дыхания и удаляется из организма.

Эволюция органов дыхания . По мере усложнения организации животных возникали различные системы дыхательных органов. Несмотря на появление таких специализированных органов, у многих животных сохраняется и кожный тип дыхания, т. е. газообмен через поверхность тела. Он выражен хорошо у многих эмбрионов и личинок. У личинок насекомых, обладающих трахейной системой, около 25% кислорода поглощается через кожные покровы. Наблюдается кожное дыхание и у рыб. может долго жить после удаления обоих легких, но погибает, если после операции исключить и кожное дыхание. Об участии кожи в дыхании лягушки можно судить по тому, что ее легко усыпить, приложив ватку с эфиром к коже брюшка. У высших позвоночных и человека кожное дыхание в связи с развитием легких не имеет существенного значения. Удалось, однако, заметить, что у лошади при усиленной мышечной нагрузке дыхание через кожу усиливается.

Обладают совершенно особой системой для доставки кислорода к клеткам. В каждом сегменте тела имеется пара отверстий, называемых дыхальцами, от которых внутрь тела идут трахеи - трубочки, многократно разветвляющиеся и подходящие ко всем клеткам организма. Стенки тела у насекомых пульсируют, втягивая воздух в трахеи при расширении тела и выжимая его при сжатии. У насекомых трахейная система проводит воздух вглубь организма, приближая его к каждой клетке настолько, что он может диффундировать в нее через стенки мельчайших разветвлений трахей.

Дыхание у большинства водных животных осуществляется при помощи жабр. , моллюски, многие членистоногие (креветки, крабы) имеют жабры. Каждое животное, обладающее жабрами, имеет то или иное приспособление, обеспечивающее омывание их водой. У рыб вода поступает в рот, проходит над жабрами и выходит наружу через жаберные щели. Жабры имеют тонкие стенки, большую поверхность и обильно снабжены кровеносными капиллярами. Кислород, растворенный в воде; диффундирует через жаберный эпителий в капилляры, а углекислый газ - в обратном направлении. В стоячих водоемах, где в воде растворено мало кислорода, рыбы задыхаются.

Легкие животных прошли длинный путь развития. Первый намек на легкие мы встречаем у некоторых ископаемых рыб. У них возник вырост на переднем конце пищеварительного тракта; впоследствии этот вырост развился в легкое. У некоторых рыб вырост превратился в плавательный пузырь, который иногда несет и дыхательную функцию. В плавательном пузыре имеются клетки, способные выделять во внутреннюю полость кислород, получаемый из крови. Другая группа клеток плавательного пузыря переносит кислород из пузыря в кровь.

Легкие большинства примитивных представляют собой два простых длинных мешка, покрытых снаружи капиллярами. У лягушек и жаб внутри легочного мешка имеются складки, увеличивающие дыхательную поверхность. У лягушек нет ни диафрагмы, ни дыхательных мышц. У них в связи с этим особый механизм дыхания. Он основан на действии клапанов в ноздрях и мышц в области дна ротовой полости. При открытых носовых клапанах дно ротовой полости опускается и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, вытесняют воздух в легкие. Лягушка не может дышать с открытым ртом.

Дальнейшая эволюция органов дыхания происходила в направлении постепенного расчленения легкого на все более мелкие полости. Легкие некоторых ящериц () снабжены придаточными воздушными мешками, которые могут наполняться воздухом, при этом животное раздувается и отпугивает хищников.

У птиц подобного рода мешки отходят в нескольких местах от легких и распространяются по всему телу. Наибольшего развития легкие достигли у теплокровных животных. Обилием легочных пузырьков и их ячеистым строением обеспечивается большая поверхность, через которую происходит интенсивный газообмен. У лошади дыхательная поверхность легких составляет 500 м 2 .

Дыхательные движения . Благодаря ритмически совершающимся актам вдоха и выдоха происходит обмен между атмосферным и альвеолярным воздухом, находящимся в легочных пузырьках.
В легких нет мышечной ткани, и поэтому они не могут активно сокращаться или расслабляться. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит скелетным дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.

При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону. Объем грудной полости при этом увеличивается. Опускание диафрагмы вызывает увеличение объема грудной клетки в длину. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи.

Легкие снаружи покрыты тоненькой пленкой, из соединительной ткани - лёгочной плеврой. Внутренняя стенка грудной полости выстлана пристенной плеврой. Узкая щель между ними герметична, т. е. не имеет сообщения с окружающим воздухом, и заполнена плевральной жидкостью, уменьшающей трение легких о стенки грудной полости при дыхании. Так как легкое находится в грудной клетке в растянутом состоянии, то давление в плевральной полости ниже атмосферного, т, е. отрицательное. За счет отрицательного, давления в плевральной полости легкие следуют за грудной клеткой. Легкие при этом растягиваются. В растянутом легком давление снижается, и за счет, разницы давления атмосферный воздух через дыхательные пути устремляется в легкие. Чем больше увеличивается при вдохе объем грудной клетки, тем больше растягиваются легкие, тем глубже вдох.

При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки, а, следовательно, и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы. Частота и величина дыхания. Частота дыхания у различных животных различна и связана с интенсивностью обмена веществ. Она возрастает при повышении внешней температуры, увеличении физической нагрузки, заболевании животного.

Количество воздуха, которое животное вдыхает при спокойном дыхании, называется дыхательным, воздухом. У лошади или коровы он составляет 5-6 л. Величиной дыхания называют количество воздуха, вдыхаемого в течение 1 мин. Она меняется в зависимости от напряженности работы, кормления и других факторов. У лошадей в покое величина дыхания 40-50 л, при движении 80-90 л, а при перевозке тяжестей 400-450 л.

Газообмен в легких и тканях . Для уяснения механизма газообмена в легких и тканях сопоставим состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Производя попеременно вдох и выдох, животное вентилирует легкие, поддерживая в легочных пузырьках (альвеолах) относительно постоянный газовый состав. Животные дышат атмосферным воздухом с большим содержанием кислорода (20,9%) и низшим содержанием углекислого газа (0,03%), а выдыхают воздух, в котором кислорода 16,3%, а углекислого газа около 4%.

Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем значительно меньше кислорода (14,2%) и большое количество углекислого газа (5,2%).
Азот, входящий в состав воздуха, в дыхании участия не принимает, и его содержание во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе практически не меняется.

Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях.

Парциальное давление и напряжение газов. В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие. Переход газов из воздуха в жидкость и из жидкости в воздух происходит за счет разницы парциального давления этих газов в воздухе и жидкости. Парциальным давлением называется часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем соответственно выше его парциальное давление. Атмосферный воздух, как известно, является смесью газов. В этой смеси газов кислорода содержится 20,94%, углекислого газа - 0,03% и азота- 79-,03%. Эта смесь газов атмосферного воздуха имеет давление 760 мм рт. ст. Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе составляет 20,94% от 760 мм рт. ст., т. е. 159 мм рт. ст., азота - 79,03% от 760 мм рт. ст., т. е. около 600 мм рт. ст., углекислого газа в атмосферном воздухе мало - 0,03%, поэтому и парциальное давление его составляет 0,03% от 760 мм рт. ст. - 0,2 мм рт. ст.

Для газов, растворенных в жидкости, употребляется термин напряжение, соответствующий термину парциальное давление для свободных газов. Напряжение тазов выражается в тех же единицах, что и давление (мм рт. ст.). Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем напряжение этого газа в жидкости, то газ растворяется в жидкости.

Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 100-110 мм рт. ст., а в притекающей к легким крови напряжение кислорода в среднем 60 мм рт. ст., поэтому в легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь.Движение газов происходит по законам диффузии, согласно которым газ распространяется из среды, где парциальное давление высокое, в среду с меньшим давлением.

Какой газ при дыхании поглощается, а какой выделяется?
Какой газ поддерживает горение?
Какой процесс называют фотосинтезом?

Всем живым организмам для жизнедеятельности необходима энергия. Растения и животные получают ее в процессе дыхания.

Вы много раз наблюдали, как горят дрова в костре или печке. При горении выделяется большое количество энергии в виде тепла и света. Откуда она берется? При горении органические вещества взаимодействуют с кислородом. Сложные органические вещества распадаются на более простые. А световая энергия, которая была использована растениями в процессе фотосинтеза для образования органических веществ, освобождается в виде тепла и света.

Горение сходно с дыханием. Но горение протекает очень бурно, с выделением большого количества энергии. При дыхании разложение органических веществ происходит постепенно, в несколько этапов. На каждом этапе выделяется небольшое количество энергии, которую организм использует на различные процессы жизнедеятельности. Таким образом, дыхание - процесс, в ходе которого живые организмы поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Этот процесс протекает с выделением энергии. У разных организмов дыхание осуществляется по-разному.

Дыхание животных . Одноклеточные организмы, примитивные многоклеточные (губки, кишечнополостные), ряд червей дышат, поглощая кислород из воздуха или воды всей поверхностью тела. За счет дыхания через кожу обеспечивается около 50% газообмена у большинства земноводных.

С усложнением строения организма у разных групп животных появляются специальные органы дыхания (рис. 52): жабры (у большинства водных беспозвоночных, рыб, личинок земноводных); трахеи (у насекомых); легкие (у наземных моллюсков, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих).

Рис. 52. Органы дыхания животных: а - жабры рыб; б - трахеи насекомых; в - легкие земноводных

Дыхание растений . У растений дыхание также обеспечивает потребности всех тканей и клеток в кислороде. Наиболее интенсивно дышат растущие органы растения, очень слабо - сухие семена. Специальных органов дыхания у растения нет. У высших растений ведущую роль в газообмене играют устьица в кожице листьев и зеленых стеблей и чечевички пробкового слоя коры (рис. 53). У крупных растений между рыхло расположенными клетками имеются воздушные пространства (межклетники), из которых кислород поступает в клетки.

Рис. 53. Устьица (а), чечевичка (б)

Основная часть энергии, образующейся при дыхании, используется растением на процессы жизнедеятельности, а небольшая часть выделяется в виде тепла. Надземная часть растения окружена воздухом. Труднее приходится корням, так как в почве в два раза меньше кислорода. Поэтому в растениеводстве используют различные приемы, улучшающие дыхание корней. Специальными культиваторами почву рыхлят и увеличивают приток воздуха к корням.

Ответьте на вопросы

Какой процесс называют дыханием?
В чем состоит значение дыхания?
Какие органы дыхания животных вы знаете?
Как можно доказать, что растения дышат?

Новые понятия

Дыхание. Жабры. Трахеи. Легкие. Устьица. Чечевички.

Подумайте!

Почему на свету у растений трудно обнаружить процесс дыхания?

Моя лаборатория

Зимой подо льдом в пресных водоемах часто не хватает кислорода и поэтому происходят заморы рыбы. Чтобы избежать этого, люди во льду делают проруби или закачивают воздух с помощью насосов.

Убедиться в том, что растения дышат, вам помогут несложные опыты.

Опыт 1 . В два одинаковых сосуда налили воду, в которой растворено небольшое количество минеральных веществ, необходимых растению. В каждый сосуд погрузили корнями в раствор проростки фасоли, бобов или гороха и закрепили их. Раствор в одном из сосудов ежедневно насыщали воздухом с помощью пульверизатора. Другой сосуд плотно закрыли крышкой так, чтобы в него не проникал воздух. Растения во втором сосуде через некоторое время погибли. Сделайте вывод о причине гибели растений.

Опыт 2 . На дно банки налейте воду и насыпьте до 1/3 ее высоты прорастающих семян гороха, фасоли или пшеницы. Банку плотно закройте крышкой. В другую банку насыпьте такое же количество сухих семян. Обе банки держите при температуре 20-25 °С.

Через сутки опустите в обе банки горящую лучинку. Объясните, почему в банке с сухими семенами лучинка будет некоторое время гореть, а в банке с прорастающими семенами лучинка сразу погаснет. Сделайте вывод из опыта.

Усложните опыт: поставьте одну банку с прорастающими семенами в холодильник, а другую - в теплое место. Через один-два дня внесите в банки с прорастающими семенами тлеющие лучинки. В какой банке лучинка погаснет и почему? Растения дышат более интенсивно в теплом месте. Но главным условием дыхания является наличие кислорода в воздухе.

Как человек использует знания о дыхании растений в своей деятельности? Чтобы сохранить семена в зернохранилищах (элеваторах), необходимо закладывать на хранение сухие семена. Помещение следует проветривать, чтобы к семенам постоянно поступал свежий воздух. Поэтому в зернохранилищах, помимо естественной вентиляции через окна и дверь, проводят вентилирование с помощью электроприборов, что позволяет сохранить зерно в течение ряда лет.

Дыханию листьев препятствует слой пыли, который оседает на них из воздуха. Твердые мельчайшие частицы закрывают устьица и мешают поступлению воздуха внутрь листа. Поэтому комнатные растения следует периодически очищать от пыли.

Отрицательное воздействие на растения оказывают и вредные примеси в воздухе - результат выбросов промышленных предприятий. Вот почему при озеленении городов и населенных пунктов высаживают растения, устойчивые к вредным веществам и запыленности воздуха (рис. 54). Такими свойствами обладают тополь, липа, желтая акация, дуб и некоторые другие растения.

Рис. 54. Озеленение

Выведение вредных веществ из организма происходит при дыхании, с потом, с мочой, калом, при помощи рвоты, слабительных средств и ряда лечебных процедур. Чрезмерная задержка вредных веществ в организме и их накопление вызывают потерю аппетита и являются причиной закупорок.

Так, при жажде появляются сухость во рту, головокружение, боль в сердце, потеря памяти. При нарушении отделения слюны и мокроты возникают болезни, исчезают силы, пропадает аппетит. При задержке чихания притупляется чувствительность, появляются головные боли, судороги в мышцах конечностей и затылка, при этом кривится рот, отвисает челюсть. При подавлении зевоты возникают такие же последствия, как и при задержке чихания. Голод вызывает головокружение и слабость. Избыток молочной кислоты ведет к усталости организма. Скопление газов вызывает запоры, опухоли, кишечную колику, ухудшает зрение, вызывает зябкость, различные сердечные заболевания. При задержке кала могут возникать головные боли и судорожные сокращения рук и ног. При задержке мочи образуются камни. При задержке спермы затрудняется мочеиспускание, развиваются простатит и импотенция. Недосыпание приводит к частой зевоте, слабости, тяжести в голове, несварению желудка, темноте в глазах.

При появлении этих нарушений необходимо голодать, вдыхать через рот дым алоэ и полоскать отваром алоэ рот. Очищать организм можно также рвотой и слабительными, но эти средства противопоказаны "людям с ослабленными мягкими тканями нижней части живота. Гиппократ рекомендовал вызывать рвоту не чаще двух раз подряд в течение месяца. Рвота извергает слизь и желчь, устраняет

несварение, очищает желудок (ведь у желудка нет такого очищающего фактора, каким является желчь для кишок), а также освобождает от тяжести в голове, проясняет зрение, укрепляет тело, помогает при язвах, образующихся в почках и мочевом пузыре. Это сильное лечебное средство при проказе, плохом цвете лица и желудочной эпилепсии, желтухе, паркинсонизме и параличе. Оно же является прекрасным средством лечения больных лишаями. К рвоте прибегают раз в месяц при наполнении желудка без соблюдения определенной периодичности. После рвоты необходимо промыть рот и лицо уксусом, разведенным водой, чтобы избавиться от тяжести в голове.

Слабительные средства нельзя принимать, если в кишечнике находятся сухие излишки (как бывает при запоре), сначала надо вывести твердые массы при помощи клизм или разжижающих средств.

Например, пользование баней в течение нескольких дней до принятия слабительного оказывает разжижающее действие на излишки, однако необходимо, чтобы между посещением бани и приемом лекарства прошло небольшое время. Слабительный отвар нужно пить в теплом виде, после чего согреть желудок и стопы, немного подвигаться. При этом надо периодически пить небольшими глотками горячую воду в таком количестве, которое не помешало бы действию лекарства. Принявший слабительное не должен есть и пить, пока лекарство не перестанет действовать. В это время нельзя спать. Запах изо рта от принятого лекарства устраняется порошком ячменного толокна. Слабительное полезнее принимать весной или осенью.

Более подробно об очищающих процедурах сказано в разделе «Лечебные процедуры».

Тибетская медицина выделяет ряд общих принципов сохранения здоровья:

Содержи в чистоте тело, часто купайся. Купание усиливает страсть, силу, продлевает жизнь, смывает пот, грязь, запах, снимает усталость, удаляет жажду и жар;

Содержи в чистоте язык и душу, гони от них грехи. Отказывайся от плохих дел, как бы тебя ни подстрекали, совершай хорошие дела, как бы тебе ни препятствовали. Не все услышанное принимай за истину, а проверяй основательно. Все, что услышишь, произнеси про себя и сделай краткий вывод. Женщин не слушай, слова свои подавай им веско;

От любящих и верных не таись, разговаривай открыто. Будь нетороплив, но тверд, мирно и быстро вступай в общение. Врагам спуску не давай, но усмиряй их благородным способом. Храни дружбу, привязанности, не забывай о благодеяний. Уважай учителя, отца, дядю, вообще всех стариков. Живи умом и сердцем в согласии с земляками, родственниками, друзьями;

Неправоту свою и поражение признавай, а если сам победишь - будь сдержанным. Если мудр - не зазнавайся, а если богат-знай меру. Низких не попирай, высоким не завидуй. Дружбы и вражды с негодяями избегай. На чужое не зарься;

Остерегайся ошибок и грехов. Чтобы потом не раскаиваться, дурным людям власть не давай. Силы душевные не трать, но нравом будь широк. Страдающим, больным и бедным помогай чем можешь. Ко всем, начиная с червей, относись, как к себе. Улыбайся честно и искренне, говори прямо.

Инструкция

В человеческом организме дыханием называется процесс вентиляции легких, во время которого происходит интенсивный газообмен между атмосферным воздухом и кровью. Механизм дыхания можно условно разделить на две составляющие: физиологическую и биохимическую. Кроме того, во время дыхания в организме происходит множество самых разнообразных процессов, обеспечивающих как жизнедеятельность, так и восприятие окружающего мира.

Сама механика дыхательного процесса довольно проста. В грудной клетке человеческого организма имеется замкнутая полость, внутри которой располагаются самые крупные органы - легкие. Внутреннее давление в грудной клетке значительно ниже атмосферного, а поэтому поверхность легких плотно прилегает к внутренним стенкам свободного пространства. Таким образом, расширение и сужение объема легких происходит за счет камеры, в которой они расположены.

Можно выделить два типа дыхания, которые классифицируются по принципу расширения внутренней полости. Это грудной тип дыхания, при котором область грудной клетки расширяется поднятием ребер, и брюшной тип, в процессе которого участвует диафрагма - тонкая пластина, грудную полость от брюшной. Диафрагма имеет выпуклую форму и ее купол направлен кверху. При сокращении мышц брюшной полости она растягивается и выравнивается, за счет чего происходит расширение объема грудной клетки.

Внутренняя структура легких напоминает очень мягкую губку, которая состоит из несметного количества кровеносных сосудов с очень тонкими стенками, способными пропускать сквозь себя молекулы газов. Такие сосуды называют альвеолами, а их - обеспечивать посредственный контакт крови с атмосферным воздухом.

В крови содержатся три типа кровяных телец. Эритроциты, или красные кровяные тельца, содержат гемоглобин - сложный белок с высоким содержанием низковалентного железа. Основная функция - обратимое присоединение к себе молекул газов и их последующий перенос в ткани живого организма. Таким образом, при попадании в альвеолу кровяной клетки, в которой содержится гемоглобин, последний присоединяет к себе несколько молекул кислорода и транспортирует их в организм. В процессе обмена веществ происходит сжигание кислорода, в результате чего образуется углекислый газ. он, в свою очередь, также присоединяется к гемоглобину и переносится обратно в альвеолы легких, где и происходит его в выдыхаемый воздух.

В процессе дыхания осуществляется не только газообмен. Поток воздуха, проходящий через верхние дыхательные пути, активизирует работу рецепторов, реагирующих на его химический состав. Так человек чувствует запахи. При произнесении речи голосовые связки лишь регулируют тембр голоса и обеспечивают генерацию гласных звуков, в то время как легкие, при выдыхании, обеспечивают необходимое давление воздуха, благодаря чему становится возможным произношение согласных звуков, а также появляется сила голоса.

В дыхании участвуют системы, которые снабжают организм кислородом. У растений оно идентично животному. Этот процесс длится круглосуточно. Дыхание у растений происходит в клетках органов, расположенных на всей поверхности листьев, стеблей и корней. В нем взаимодействуют все клетки организма. Если у представителя флоры произойдет закупорка клеток, то поступление углекислого газа прекратится. В этом случае растение может погибнуть.

Историческая справка

О том, что растения при дыхании выделяют кислород, было написано в научных трудах А.Л. Лавуазье. В 1773-1783 он проводил опыты. Итогом его работ стало открытие, что при горении и дыхании поглощается большое количество кислорода. При этом выделяется углекислый газ и тепло.

На основании своих трудов ученый выявил, что дыхание является горением питательных веществ в живом организме. Позже эту деятельность продолжил Я. Ингенхауз. Он доказал, что и в темноте, и при солнечном свете происходит поглощение углекислого газа и выделение кислорода. Это означает, что растения при дыхании могут перерабатывать как СО 2 , так и О 2 , в зависимости от того, участвует ли свет в этом процессе или нет.

Подобные исследования проводили Х.Ф. Шейнбайн и А.Н. Бах. В 1897 году была открыта теория В этом же году похожие труды представил К. Энглер. В 1955 году О. Хаяиши и Г.С. Мэзон при помощи опытов подтвердили, что кислород является важным элементом органических соединений.

Специфика дыхания у растений

Дыханием называют универсальный процесс. Он считается неотъемлемой частью всех живых организмов. Принято думать, что дыхание у растений происходит в клетках органов и тканей, через которые происходит газообмен. Такую систему связывают с жизнью, а прекращение дыхания - со смертью всего живого.

Проявление жизнедеятельности неразрывно связано с расходованием энергии. При этом происходит развитие, размножение, рост, клеточное деление. Передвигаются и поглощаются питательные вещества, вода, различные синтезы и процессы. растений являются сложной многозвенной системой. Сопряженные окислительные процессы изменяют химический состав органических соединений.

Клеточное дыхание

Такое дыхание является окислительным процессом. В нем участвует кислород и распад важных питательных веществ. Происходит освобождение энергии и образование активных метаболитов. Клетками они применяются для образования необходимых процессов жизнедеятельности. В этом случае дыхание у растений происходит в клетках органов и рассчитывается с помощью суммарного уравнения:

С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 кДж/моль.

Полученная энергия освобождается не целиком. Часть энергии аккумулируется в аденозинтрифосфат. После синтеза на мембране образовываются разности электрических зарядов. Такое явление предшествует разности концентраций ионов водорода, которые образовываются в двух сторонах мембраны. Дыхание и питание растений происходят при помощи протонного градиента. Он является главным материалом энергии, необходим для тонких процессов, происходящих в клетке. Такие процессы применяются при синтезе, поступлениях, передвижениях воды и питательных элементов. В химической структуре создается разность потенциалов между окружающей средой и цитоплазмой. Энергия, которая не смогла накопиться в протонном градиенте, рассеивается в качестве света.

Каталитические процессы дыхания

Окисление субстратов происходит при помощи ферментов. Их называют белковыми катализаторами. Ферменты обладают некоторыми особенностями:

очень высокой лабильностью;
повышенной активностью;
большой специфичностью по отношению к субстратам.

Дыхание и питание растений зависит от пространственной ориентации, которая изменяется под воздействием внутренних и внешних факторов. Происходит регуляция обмена веществ. С понятием электронов связаны некоторые способы окисления. Типы окислительных реакций:

отдача электронов;
присоединение кислорода;
отнятие водорода;
возникновение гидратированного соединения;
отнятие протонов и двух электронов.

Окисление вещества сопряжено с восстановлением акцептора. Такие ферменты принято считать оксидоредуктазами. При этом происходит отсоединение протонов и электронов. Их принимает акцептор. Энзим формирует реакцию переноса. К таким процессам относятся аэробное и анаэробное дыхание.

Аэробное дыхание

Такая система дыхания относится к окислительному процессу. При дыхании растение поглощает углекислый газ, выделяя при этом кислород. Субстрат распадается на энергии неорганических веществ. Главными субстратами для дыхания растений являются углеводы. Кроме них, может расходоваться запас белков и жиров.

Такое дыхание включает в себя два главных этапа:

Бескислородный процесс. В нем происходит медленный постепенный распад субстратов, освобождение атомов водорода и связывание процесса с коферментами.
Кислородный процесс. Здесь наблюдается последующее отщепление атомов водорода. Они отходят от дыхательного субстрата и постепенно окисляются. В итоге происходит перенос электронов на кислород.

Анаэробное дыхание

Такое дыхание растений происходит при помощи микроорганизмов, живущих на Для окисления веществ они не используют молекулярный кислород. Им необходима азотная соль, угольная и серная кислота, которая при длительных процессах превращается в восстановленные соединения. Необходимая энергия достигается при помощи расщепления сложных молекул органических веществ на наиболее простые. Конечным акцептором электронов считаются карбонаты, сульфаты и нитриты. Азотная соль, серная и угольная кислота превращаются в восстановительные соединения.

Корневая система

Неотъемлемой частью процесса является дыхание корней растений. Для активного произрастания представителям флоры необходим свежий воздух, поступающий к Такое дыхание осуществляется с помощью кислорода, который циркулирует в крупных порах.

При некапиллярной порозности во время затяжных ливней или переизбытке влаги в горшке почва перенасыщается влагой. В этот период корневая система испытывает асфиксию. Некоторые подвиды растений могут дышать благодаря кислороду, растворенному во влаге. При этом поток воды должен циркулировать или быть проточным. При застое влаги корни представителей флоры не получают необходимого кислорода.

В приемлемых условиях при дыхании растение поглощает углекислый газ. Но при застойном режиме оно не может вести полноценный газообмен. Рост значительно замедляется. По отношению к азоту уровень кислорода снижается на 21%. Прекращается использование минеральных ресурсов почвы. Растение захватывает воздух, который поступает за счет листьев, стебля и коры растения.

Значение дыхания

Дыхание у растений происходит в клетках органов и является основным процессом обмена веществ. Энергия, которая выделяется при дыхании, расходуется на рост и активность представителей флоры.

Дыхание растений сравнивают с фотосинтезом. Процесс проходит несколько этапов. На промежуточных стадиях формируются органические соединения. Они применяются в метаболических реакциях. К ним относят пентозы и органические кислоты, которые образуются при дыхательном распаде. Поэтому дыхание принято считать источником метаболитов.

Система дыхания считается поставщиком энергетических эквивалентов НАДФ-Н и АТФ. Растения при дыхании выделяют кислород. В этом процессе у представителей флоры образуется вода. При обезвоживании растения она предохраняет его от гибели.

Иногда энергия дыхания может быть выделена в качестве тепла. В этом случае дыхательный процесс приведет к ненужной затрате сухого вещества. Усиление процесса дыхания для самого растения далеко не во всех случаях является полезным.