Oddychanie tlenowe jest procesem katabolicznym polegającym na enzymatycznym rozkładzie złożonych związków organicznych na związki proste z wydzieleniem energii. Jest to proces złożony, zależny od obecności tlenu. Pobierany jest O2, wydzielany CO2. Oddychanie dzielimy na 4 etapy:
1. glikoliza zachodzi w cytoplazmie , jest to rozkład sacharozy z udziałem inwertaz do glukozy i fruktozy. Aby rozpocząć glikolizę musi być dostarczona energia w postaci ATPx2. Końcowym produktem glikolizy jest pirogronian. U roślin może występować szlak jabłczanowy, który odróżnia rośliny od zwierząt. Jest on preferowany gdy istnieje duże zapotrzebowanie na tlen. PEP jest wtedy przekształcany w jabłczan i szybciej transportowany do mitochondrium.
2. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu zachodzi w matrix mitochondrium, powstaje acetylo-CoA i NADH
3. Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego) w matrix mitochondrium. Zachodzą tu reakcje dehydrogenacji (odłączenia H2) i dekarboksylacji (odłączenie CO2), miejscem w którym tworzy się ATP jest przejście bursztynylo-CoA w bursztynian
4. Łańcuch oddechowy w wewnętrznej dłonie mitochondrium. Składa się z wielobiałkowych kompleksów biorących udział w przenoszeniu elektronów z różnych substratów na O2.
Hormony roślinne, fitohormony – związki chemiczne syntetyzowane w pewnych częściach rośliny służące do "komunikacji" pomiędzy poszczególnymi jej częściami jak również do komunikacji między roślinami. Hormony te, działają w bardzo małych stężeniach i wywołują reakcje fizjologiczne w danej części rośliny. Mogą one działać stymulująco bądź hamująco.
Do hormonów roślinnych zaliczamy:
Endogenne regulatory wzrostu:
1. Auksyny- pochodne kwasu indolilooctowego, przede wszystkim wywołują wydłużanie komórek w strefie wzrostu rośliny.
Auksyny syntetyzowane są głównie w stożkach wzrostu łodygi i stąd transportowane do innych części rośliny. Poza wzrostem elongacyjnym auksyny wpływają na wiele innych procesów fizjologicznych. Na ich działanie szczególnie wrażliwe są korzenie i pędy boczne- łodygi są znacznie mniej wrażliwe. Dlatego już w stężeniach fizjologicznych auksyny hamują wzrost korzeni i pędów bocznych, natomiast działają stymulująco na wzrost łodyg.
2. Gibereliny to związki wielofunkcyjne. Mają złożoną budowę chemiczną, opartą na szkielecie gibanu. Syntetyzowane są głównie w młodych, szybko rosnących organach. Wywołują w nich podziały komórkowe oraz elongację. Mają one znakomitą właściwość przywracania karłowatym odmianom normalnego wzrostu. Wystarczy nanieść na wierzchołek wzrostu kilka kropel roztworu gibereliny, a po kilku dniach siewka dorówna wzrostem odmianie normalnej. W pewnych przypadkach gibereliny wykazują aktywność fizjologiczną zbliżoną do auksyn. Badania wykazały szczególny rodzaj zależności między tymi związkami. Otóż gibereliny sprzyjają gromadzeniu się w tkankach endogennych auksyn i w ten sposób pośrednio stymulują na przykład wydłużanie łodyg i wzrost owoców. ,
3. Cytokininy- pochodne 6- amino puryny- przede wszystkim przyspieszają cytokinezę, a w konsekwencji podziały komórkowe. Cytokininy występują w tych częściach roślin, w których zachodzą bardzo intensywne podziały komórkowe. Wykryto je w kiełkujących nasionach, młodych liściach i owocach, w wierzchołkach wzrostu korzeni i pędów. Zdolność cytokinin do wywoływania podziałów komórkowych niektórych tkanek wyraźnie zależy od obecności auksyn. Wyjątkowa właściwość cytokin min polega na opóźnianiu procesu starzenia się organów i tkanek. Cytokininy mogą również odmładzać liście, które się zestarzały i pożółkły, pobudzając je do wytwarzania chlorofilu.
Inhibitory wzrostu
Etylen – jest gazowym regulatorem wzrostu i rozwoju, produkowanym przez rośliny z różnych związków(np. metioniny, β- alaniny) Jego produkcję i działanie stymulują auksyny. Etylen natomiast hamuje produkcję i działanie cytokinin. W przechowalniach owoców skuteczne usuwanie etylenu wydzielanego przez owoce zapobiega ich przedwczesnemu dojrzewaniu. Natomiast przed sprzedażą owoce poddaje się działaniu etylenu w celu szybkiego doprowadzenia ich do stanu dojrzałości,
Kwas abscysynowy (ABA)-jest odpowiedzialny za przechodzenie roślin w stan spoczynku, hamuje wzrost objętościowy komórek, hamuje transport jonów przez błony komórkowe, powoduje zamykanie się aparatów szparkowych. Podwyższony poziom ABA jest reakcją roślin na stres np. podczas braku wody ABA powoduje zamykanie aparatów szparkowych i ograniczenie transpiracji, ABA działa antagonistycznie w stosunku do auksyn w procesach wydłużania komórek i opadania liści. Jest także antagonistą giberelin w procesie spoczynku pąków bocznych i cytokinin w procesie starzenia się organów.
Inne hormony roślinne: Poliaminy, jasmonidy, brasinosteroidy.
Na intensywność oddychania mają wpływ następujące czynniki :
TEMPERATURA
- ok. OOC proces oddychania jest spowolniony
- wraz ze wzrostem temperatury intensywność procesu oddychania zwiększa się;
- 34 – 40OC – spowolnienie intensywności procesu oddychania
- 50OC – proces oddychania spada, ponieważ enzymy ( czyli białka ) ulegają denatunacji;
- jeżeli temperatura przez dłuższy czas wynosi ponad 30OC to proces oddychania przebiega na takim samym poziomie.
ILOŚĆ TLENU
- w niskiej ilości tlenu intensywność procesu oddychania jest słaba
- proporcjonalnie do zwiększania się stężenia tlenu wzrasta intensywność procesu oddychania;
- gdy stężenie tlenu jest już bardzo wysokie, na optymalnym poziomie, to mimo to, proces oddychania nie wzrasta
- stężenie O2 na ziemi wynosi 21 %
- niedostatek O2 w glebach ciężkich spowalnia proces oddychania i prowadzi do jego zaniku
- niedostatek tlenu prowadzi do fermentacji alkoholowej i powstania alkoholu – jest to proces końcowy.
ILOŚĆ WYDZIELANEGO CO2
- zwiększone stężenie CO2 obniża i hamuje proces oddechowy
- ilość CO2w atmosferze nie przeszkadza intensywności oddechowej
- zwiększona ilość CO2 wykorzystywana jest do przechowywania owoców i warzyw w chłodniach
WODA
Nasiona suche, z małą ilością H2O ( 10-12 % ) mają proces oddychania spowolniony, gdy dostarczy się jej więcej enzymy zostają uwolnione, podnosi się temperatura i wzrasta intensywność procesu oddychania.
ŚWIATŁO
- promieniowanie niebieskie zwiększają oddychanie ciemniowe – mitochondrialne
- w ciągu dnia podczas fotosyntezy pierwsze etapy procesu oddychania tlenowego są zahamowane; w niektórych roślinach zachodzi fotorespiracja ( wydzielenie CO2 i pochłanianie O2 ); zachodzi ona w 3 miejscach :
- mitochondriach
- chloroplastach
- peroksysomach
CZYNNIKI WEWNĘTRZNE
- zranienia – proces oddychania zostaje pobudzony, następuje wyzwolenie energii, komórki tworzą się i zabliźniają ranę.
- hormony roślinne – auksyny – działają w niskich stężeniach, wydzielane są w stożkach roslin, stymulują proces oddychania.
- inhibitory – ( cjanki, tl. węgla, fluorki ), początkowo chamują oddychanie, a kolejnie wstrzymują i doprowadzają do śmierci.