ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ. Дыхание — процесс универсальный. Оно является неотъемле¬мым свойством всех организмов, населяющих нашу планету, и при¬суще любому органу, любой ткани, каждой клетке, которые ды¬шат на протяжении всей своей жизнедеятельности. Дыхание всег¬да связано с жизнью, тогда как прекращение дыхания — с гибелью живого. В связи с этим проблеме дыхания уделяется большое внимание в исследованиях биологов всех специальностей и профилей Жизнь организма в целом, как и каждое проявление жизне¬деятельности, необходимо связаны с расходованием энергии.

Кле¬точное деление, рост, развитие и размножение, поглощение и передвижение воды и питательных веществ, разнообразные син¬тезы и все другие процессы и функции осуществимы лишь при постоянном удовлетворении обусловленных ими потребностей в энергии и пластических веществах, которые служат клетке строительным материалом.

Источником энергии для живой клетки служит химическая (свободная) энергия потребляемых ею питательных веществ. Рас¬пад этих веществ, происходящий в акте дыхания, сопровождается освобождением энергии, которая и обеспечивает удовлетворение жизненных потребностей организма. Сам же процесс дыхания представляет собой сложную много¬звенную систему сопряженных окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых имеет место изменение химической при¬роды органических соединений и использование содержащейся в них энергии.

Ферментативные реакции, обеспечивающие биосинтез белков, нуклеиновых кислот, других полимеров и их различных производ¬ных, называют анаболическими, в противоположность катаболическим, содержанием которых является разрушение, распад органи¬ческих соединений. Совокупность ферментативных реакций, с помощью которых осуществляется процесс дыхания, относится к категории катаболических. На протяжении многих десятилетний биологическое значение дыхания сводилось только к высвобождению энергии дыхательного субстрата и использованию ее в процессах, осуществляющихся с затратой энергии.

Детальное изучение биохимической природы и ферментативных механизмов, с которыми связан процесс дыхания, позволило убедиться в огромном значении промежуточных про¬дуктов, которые возникают на пути преобразования органической молекулы и, являясь активными метаболитами, играют исключительно важную роль в созидательном, конструктивном обмене клетки. Растительная клетка использует в качестве дыхательного ма¬териала самые разнообразные органические вещества, окислитель¬но-восстановительные превращения которых осуществляются с участием весьма сложного комплекса каталитических механиз¬мов: ферментов, активирующих водород; ферментов, активирую¬щих кислород; ферментов, выполняющих роль промежуточных ме¬диаторов (или переносчиков электронов); и вспомогательных фер¬ментов.

Таким образом, сложная цепь сопряженных окислительно-восстановительных процессов представляет собой многозвенное строго отрегулированное сочетание ферментативных систем раз¬личной природы, осуществляющих различные функции.

Большой набор ферментативных систем, участвующих в акте дыхания, обе¬спечивает широкие адаптивные возможности растительного орга¬низма к постоянно меняющимся условиям внешней среды (тем¬пература, влажность, освещенность, концентрация кислорода и др.). С помощью каталитических систем дыхания запасы сво¬бодной энергии, содержащиеся в молекуле органического веще¬ства, являющегося дыхательным субстратом, превращаются в мо¬бильную форму, легко используемую в любых процессах, связан¬ных с потреблением энергии.

Как известно, энергия органических веществ, используемых в качестве дыхательного субстрата, ведет свое происхождение от кванта света, адсорбируемого зеленым растением и небольшой группой фотоавтотрофных микроорганизмов в процессе фотосин¬теза. Образующиеся в ходе последнего органические соединении и являются практически единственным источником пластических и энергетических ресурсов, за счет которых и обеспечивается су¬ществование всего живого населения земного шара. Необходимо, однако, подчеркнуть, что практически вся масса ассимилятов, со¬здаваемых в процессе фотосинтеза, принадлежит к соединениям неспецифических, а в химическом отношении инертным.

То же относится и к содержащейся в этих соединениях химической энер¬гии, которая также не может быть непосредственно использована для осуществления какого-либо из видов клеточной «работы». Придание этой потенциальной энергии активной формы, ее преобразование в «энергию действия», равно как и преобразова¬ние неспецифических продуктов фотосинтеза в специфические для организма компоненты протопласта, иными словами ассимиляция этих соединений,— таково назначение функции, именуемой дыха¬нием. Следовательно, так же как и фотосинтез, дыхание служит целям обеспечения материальных и энергетических потребностей организмов, и в первую очередь, естественно, гетеротрофных.

Кроме того, только через системы дыхания удовлетворяются по¬требности всех не зеленых клеток зеленого растения и также со¬держащих хлорофилл клеток в отсутствие света.

Признавая огромную, ни с чем не сравнимую по значению роль фотосинтеза в становлении органической материи, мы вместе с тем не можем не учитывать, что все создаваемые в ходе этой уникальной функции богатства становятся эффективным достоя¬нием живой клетки только благодаря существованию другой столь же важной по выполняемой ею роли, какой является ды¬хание.