Введення
Дихання - процесуніверсальний. Воно є невід'ємною властивістю всіх організмів, що населяютьнашу планету, і притаманне будь-якому органу, будь-якої тканини, кожній клітині, якідихають протягом усієї своєї життєдіяльності. Дихання завжди пов'язане зжиттям, тоді як припинення дихання - із загибеллю живого.
Життя організму в цілому,як і кожен прояв життєдіяльності, необхідно пов'язані з витрачанняменергії. Клітинний розподіл, ріст, розвиток і розмноження, поглинання іпересування води і поживних речовин, різноманітні синтези і всі іншіпроцеси і функції осуществіми лише при постійному задоволенні обумовленихними потреб в енергії та пластичних речовинах, які служать клітцібудівельним матеріалом.
Джерелом енергії дляживої клітини служить хімічна (вільна) енергія споживаних нею поживнихречовин. Розпад цих речовин, який відбувається в акті дихання, супроводжуєтьсязвільненням енергії, яка і забезпечує задоволення життєвихпотреб організму.
Сам же процес диханняявляє собою складну багатоланкову систему сполучених окисно-відновнихпроцесів, в ході яких має місце зміна хімічної природи органічнихз'єднань і використання міститься в них енергії.
1. Дихання. Визначення. Рівняння.Значення дихання в життя рослинного організму. Специфіка дихання у рослин
Клітиннедихання - цеокислювальний, за участю кисню розпад органічних поживних речовин,супроводжується утворенням хімічно активних метаболітів і звільненняменергії, які використовуються клітинами для процесів життєдіяльності.
Сумарне рівнянняпроцесу дихання :
З 6 Н 12 Про 6 + 60 2 в–є 6С0 2 + 6Н 2 0 + 2875 кДж/моль
Не вся енергія,вивільнена при диханні, може бути використана в процесахжиттєдіяльності. Використовується організмом в основному та енергія, яка акумулюєтьсяв АТФ. Синтезу АТФ у багатьох випадках передує утворення різниціелектричних зарядів на мембрані, що, в свою чергу, пов'язано з різницеюконцентрацій іонів водню по різні боки від мембрани. Згідно сучаснимуявленням, е тільки АТФ, але і протонний градієнт служать джерелом енергіїдля різних процесів життєдіяльності клітини. Обидві форми енергії можуть бутивикористані на процеси синтезу, процеси надходження, пересуванняпоживних речовин і води, створення різниці потенціалів між цитоплазмою ізовнішнім середовищем. Енергія, не накопичена в протонному градієнті і АТФ, в основномурозсіюється у вигляді тепла чи світла і є для рослини марною.
Значення дихання вжиття рослини.
Дихання- Один з центральних процесів обміну речовин рослинного організму.Виділяється при диханні енергія витрачається як на процеси росту, так і нa підтримання в активному стані вже закінчили ріст органіврослини. Разом з тим значення дихання не обмежується тим, що це процес,поставляє енергію. Дихання, подібно фотосинтезу, складний окислювально _ відновнийпроцесc, що йде через ряд етапів. На його проміжних стадіях утворюються органічні сполуки, які потімвикористовуються в різних метаболічних реакціях. До проміжним з'єднаннямвідносять органічні кислоти і пентози утворюються при різних шляхахдихального розпаду. Таким чином, процес дихання - джерело багатьохметаболітів. Незважаючи на те що процес дихання в сумарному вигляді протилежнийфотосинтезу, в деяких випадках вони можуть доповнювати один одного. Обидва процесиє постачальниками як енергетичних еквівалентів (АТФ, НАДФ-Н), так іметаболітів. Як видно з сумарного рівняння, в процесі дихання утворюєтьсятакож вода. Ця вода в крайніх умовах зневоднення може бути використанарослиною і оберегти його від загибелі. У деяких випадках, коли енергіядихання виділяється у вигляді тепла, дихання веде до марної втрати сухогоречовини. У цьому зв'язку при розгляді процесу дихання треба пам'ятати, що незавжди посилення процесу дихання є корисним для рослинного організму.
2. Основні етапистановлення вчення про дихання рослин
Наукові основи вчення проролі кисню в диханні були закладені працями А.Л.Лавуазье. У 1774 р. кисеньнезалежно відкрили Прістлі і Шеєле, а Лавуазьє дав назву цьому елементу.Вивчаючи одночасно процес дихання тварин і горіння, Лавувзье в 1773-1783рр.. прийшов до висновку, що при диханні, як і при горінні, поглинається кисень іутворюється вуглекислий газ, причому в тому і в іншому випадках виділяється тепло. Напідставі своїх дослідів він зробив висновок, що процес горіння полягає в приєднаннікисню до субстрату і що дихання є повільно поточне горіння поживнихречовин у живому організмі.
Я.Інгенхауз в 1778-1780рр.. показав, що зелені рослини в темряві, а незеление частини рослин і втемряві, і на світлі поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. У своїйроботі, опублікованій в 1779 р. він писав:
В«Коли сонце,піднялося над обрієм, розбудить своїми променями поснулі за ніч рослини,воно зробить їх здатними виконувати свою цілющу функцію - виправлятиповітря для тварин; в темряві ночі ця діяльність зовсім припиняється; вденьж відбувається з тим великим пожвавленням, чим світліше день і ніж вигіднішерозташоване рослина відносно сонячних променів. Затінені високими будинкамиабо іншими рослинами, вони не виправляють повітря, а, навпаки, виділяють шкідливийдля дихання тварин повітря. До кінця дня вироблення очищеного повітря слабшаєі при заході сонця зовсім припиняється В».
Перші точнідослідження процесу дихання у рослин належать Соссюру (1804). Він бравсвіже листя і поміщав їх на ніч у посудину, наповнену повітрям. При цьомукисень повітря поглинався і виділявся вуглекислий газ. Якщо на наступний деньлистя знову виставлялися на сонячне світло, то вони виділяли майже таке жкількість кисню, яке поглинули вночі. Свої дослідження Соссюрпоширив і на незеление частини рослин: стебла деревних рослин, квітки,коріння, плоди, і довів, що дихання спостерігається також у клітинах цих органів.Він виявив, що при диханні втрата у вазі рослини дорівнює вазі виділеноговуглецю.
Соссюр звернув увагу іна те, що молоді, що ростуть частини рослини, наприклад нові пагони ірозпускаються квітки, дихають інтенсивніше і споживають кисню більше, ніжчастини рослини, що припинили зростання.
Якщо, по Лавуазьє,дихання має схожість з процесом горіння, то яким же чином органічніречовини можуть В«горітиВ» при звичайній температурі тіла організму, та ще у водномусередовищі, (адже на 70 - 90% маса живих організмів складається з води)? Виниклоприпущення про те, що в живих клітинах існують механізми, що активуютькисень. Швейцарський хімік X. Ф. Шейнбайн, що відкрив озон, вивчав причинишвидкого потемніння пораненої поверхні рослинних тканин, таких, яктканини яблук, картоплі, плодових тіл грибів. У 1845 р. він виступив зі своєютеорією окислювальних процесів, відповідно до якої в живих клітинах єсполуки, здатні легко окислюватися у присутності 0 2 і такимчином активувати молекулярний кисень. Якщо тканина прокип'ятити, топотемніння не відбувається. Отже, потемніння тканин - каталітичнийокислювальний процес. Шейнбайн помилково вважав, що активація кисню - цеутворення озону.
Дослідження, розпочатіШейнбайном, продовжив А. Н. Бах, який у 1897 р. розробив перекисную теоріюбіологічного окислення, приклавши її до процесів дихання. Дещо пізніше, втому ж 1897 р., аналогічні погляди висловив німецький дослідник К. Енглер.
Суть перекісної теоріїбіологічного окислення Баха полягає в наступному. Молекулярний кисеньмає подвійну зв'язок і для того щоб його активувати, необхідно цю подвійнузв'язок розщепити. Легко окисляющееся з'єднання А взаємодіє зкиснем і, розриваючи подвійну зв'язок, утворює пероксид А0 2 Таким чином, на думку Баха, активація кисню є утворення пероксиду. Всвою чергу пероксидне з'єднання, взаємодіючи із з'єднанням В, окисляє його; потім ця реакція повторю...
