Desfasurarea normala a proceselor fiziologice in plante presupune consumarea une i mari cantitati de energie. In procesul de fotosintea se formeaza substante org anice complexe care se depun in plante ca substante de rezerva(glucide, lipide,p roteine). Aceste substante contin energie chimica potentiala care, de fapt , nu este altceva decat energie solara transformata. Prin fotosinteza creste deci pot entialul energetic al plantei. Energia necesara diferitelor procese vitale acre au loc in plante la nivelul celulei se elibereaza, in principal, in procesul de respiratie, deci intr-un proces opus fotosintezei. Prin respiratie, substantele organice complexe formate in fotosinteza sunt transformate in compusi din ce in ce mai simpli, cu care ocazie se elibereaza treptat energia chimica inglobata in aceste substante. O alta cale prin care organismele vii isi procura energia nec esara este fermentatia. De asemenea hidroliza substantelor organice complexe si transformarea lor in substante mai simple, fenomen insotit de eliberare de energ ie, reprezinta o alta cale de obtinere a energiei. Atat prin fermentatie cat si prin hidroliza se pune in libertate o cantitate mica de energie. Cea mai mare pa rte din energia necesara plantelor se obtine prin oxidarea substantelor organice cu ajutorul oxigenului din aer, in procesul aerob de respiratie. Respiratia est e deci un proces de eliberare a energiei chimice potentiale care exista in subst antele organice de rezerva din plante, fenomen ce consta din oxidarea acestor su bstante cu ajutorul oxigenului din aer.Cantitatea de energie eliberata depinde de natura substantei care se oxideaza. A sa de exemplu, 1 gram de amidon elibereaza 4,2 kcal,1 gram de glucoza elibereaaz a 3,9 kcal, 1 gram de lipide elibereaza 9,2-9,4 kcal iar 1 gram de substante pro teice elibereaza 5,7 kcal energie. Respiratia este adesea asemanata cu arderea u nor combustibili. Se deosebeste insa dea aceasta prin faptul ca arderea carbunil or sau a lemnelor decurge la temperatura inalta in timp ce respiratia are loc la temperatura mediului ambiant. Arderea combustibililor este violenta in timp ce respiratia se produce lent. In conditii normale, in respiratie sunt oxidate numa i o parte din substantele de rezerva in timp ce in combustia violenta sunt consu mate toate substantele organice. Aceste deosebiri relativ mari se datoreaza fapt ului ca in respiratie intervin diferite enzime a caror activitate este influenta ta de temperatura, pH. Pentru viata plantelor si animalelor, procesul de erspira tie este important prin energia pe care o elibereaza si prinprodusii intermediar i si finali care se formeaza in acest proces. Energia eliberata este folosita in procesele de sinteza care sunt endoterme. Astfel de procese sunt sinteza protei nelor, a lipidelor, a vitaminelor. Energia eliberata mai poate fi folosita la me ntinerea potentialului electric din planta, in procesele de polimerizare, in abs orbtia si transportul substantelor nutritive, in procesele de crestere si dezvol tare. Produsii metabolici intermediari sunt folositi la sinteza produsilor final i cum sunt proteinele, lipidele, terpenele, sterolii, alcaloizii. Procesul de re spiratie se exteriorizeaza prin schimbul de gaze care are loc intre planta si me diu. Plantele iau din aer oxigen si alimina dioxid de carbon. Esenta procesului de respiratie consta insa nu in schimbul gazos ci in eliberarea de energie. O pa rticularitate importanta a energeticii celulare in orice organism viu consta in faptul ca energia eliberata in respiratie este inmagazinata in mod obligatoriu, in combinatii macroergice fosfatice de tip ATP si ADP, ingobate in condriozomi.Aceste acumulatoare energetice ale celulei prezinta importanta deosebita intruca t permit consumul asalonat al energiei in diferite procese celulare endotermice. ATPului este inlesnita de enzime specifice numite ATP-aze. Plantele nu dispun d e organe specializate in respiratie, asa cum sunt plamanii la organismele animal e. Respiratia la plante se produce zi si noapte, fara intrerupere, la nivelul co ndriozomilor din toate celulele vii. Dupa modul cums e realieaza oxidarile in procesul respirator se deosebesc doua t ipuri de organism:aerobionte si anaerobionte. Este caracteristica la organismele aerobionte care folosesc oxigenul liber din a er, din apa sau din atmosfera solului, pentru oxidarea substantelor organice pro prii. O astfel de oxidare complete se incheie cu formarea unor produsi de echili bru chimic cum sunt dioxidul de carbon si apa care sunt substante lipsite de ene rgie. Prin aceste oxidari, organismele aerobionte elibereaza mari cantitati de e nergie. Prin oxidarea unui molgram de glucoza rezulta 686 kcal, asa cum reiese d in ecuatia de bilant a respiratiei aerobe: Majoritatea plantelor superioare apartin aerobiontelor. Procesul biochimic de ox idare biologica in care se elibereaza energie si acre are loc in organismele aer obionte se numeste aerobioza sau respiratie aeroba. Respiratia aeroba a fost des coperita la plante mult mai tarziu decat la animale din cauza ca plantele nu pre zinta miscari ritmice respiratorii si nu poseda organe specializate indeplinirii acestei functii.Primele cunostinte despre acest process la plantele superioare apartin lui C.W. Scheele (1777) care a aratat ca semintele umectate tinute intr-un borcan inchis viciaza aerul din vas ca si animalele. I. Ingenhousz descopera ca si radacinile si petalele viciaza aerul iar Th. de Saussure a stability ca toate organele plan tei respira. J. Dutrochet (1837) si A. Mayer (1838) au confirmat respiratia la t oate organelle plantei, adaugand ca are loc si ziua si noaptea. Asadar resipirat ia aeroba, in care plantele absorb oxigen si elimina dioxid de carbon, este un p rocess contrar fotosintezei. Caracterul contradictoriu al acestor procese rezult a si din faptul ca in fotosinteza se formeaza substante organice in timp ce in r espiratie se consuma o parte din aceste substante. Este caracteristica organismelor anaerobionte la care oxidarea substantelor orga nice se realizeaza in lipsa oxigenului in aer. In cazul acestor organisme, oxida rile sunt incomplete si se incheie cu formarea unor compusi organici intermediar i care mai contin mici cantitati de energie chimica potentiala si care pot fi ox idati mai departe pana la formarea dioxidului de carbon. Din aceste oxidari nu s e obtine apa iar cantitatea de energie eliberata este mica (16 30 kcal). Deci org anismele anaerobionte elibereaza energie in cantitate mica din cauza oxidarilor incomplete asa cum rezulta din ecuatia de bilant a oxidarii anaerobe: alcooli ac izi organici Grupa organismelor anaerobionte cuprinde unele bacterii, actinomice te si ciuperci microscopice. Procesul prin care aceste microorganisme isi procur a energia de care au nevoie poarta denumirea de anaerobioza sau respiratie anaer oba. La +organismele microscopice respiratia anaeroba este cunoscuta si sub denumirea de fermentatie. Din punct de vedere filogenetic respiratia anaeroba este un tip inf erior de respiratie. Primele organisme aparute pe pamant in erele geologice trec ute cand atmosfera era saraca sau lipsita de oxigen liber, au avut o respiratie anaeroba. Pe masura acumularii oxigenului liber, rezultat in fotosinteza, a apar ut si s-a extins tipul aerob de respiratie la plante cu organizare superioara. In aceleasi conditii de temperature, diferitele specii, soiuri sau organe ale pl antelor respire cu intensitati variate. Cea mai intense respiratie se intalneste la ciuperci(mucegai) si bacteria care respire de cateva sute de ori mai intens decat plantele superioare. Dintre plantele superioare mai intens respire cereale le si fasolea; mai slab respire suculentele. Plantele cu Frunze cazatoare respir e mai intens decat cele cu Frunze persistente. In conditii de viata latent plant ele respire mult mai slab decat in conditii de viata active. Importantele deoseb iri in ceea ce priveste respiratia se intalnesc la organelle aceleiasi specii de planta. Cea mai intense respiratie se inregistreaza la flor, mai putin intens r espire frunzele, fructele si tulpinile , iar cel mai slab radacinile. Destul de intens respire semintele in timpul germinatiei si mugurii in timpul desmuguririi . In starea de repaus, atat semintele cat si mugurii respire foarte slab. In pri vinta intensitatii respiratiei diferitelor tesuturi gasim diferentiei importante determinate de accesibilitatea oxigenului. Tesuturile profunde respira mai slab decat cele periferice. In functie de anotimp, respiratia tutror plantelor este mai intense primavera, in perioada cresterii, scade putin in cursul verii si mul t spre toamna astfel ca iarna intensitatea respiratiei este minimaDintre factorii mediului extern o influenta importanta asupra respiratiei exerci ta temperature aerului si a solului, aeratia solului, umiditatea aerului, gradul de poluare a solului si a aerului, lumina. Temperatura. Daca fotosinteza este i nfluentata in mod hranitor de factorul lumina, asupra respiratiei exercita o inf luenta majora factorul temperatura. La majoritatea plantelor de cultura sidin fl ora spontana, respiratia incepe, cu intensitatea foarte slaba, la cateva grade d easupra lui zero, creste pana la 30-40 , dupa care scade vertiginous. Temperatur a maxima la care respiratia scade brusc este cuprinsa intre 45-55 . Frunzele de pin si molid pot respire iarna si chiar -20 , in schimb vara respiratia lor ince teaza la -4 . Temperatura optima, la care procesul de respiratie se desfasoara c u maximum de intensitate, este determinate de stadiul de dezvoltare a plantei. M odificarea temperaturii aerului atrage dupa sine modificarea temperaturii in cor pul plantei , iar acest fapt influenteaza variatia zilnica a respiratiei. Modifi carea intensitatii respiratiei se explica prin modificarea activitatii enzimelor respiratorii. Influenta temperaturii asupra directiei activitatii enzimatice se poate constata in fenomenul de indulcire a cartofilor, in timpul pastrarii la t emperature scazute deoarece, la temperature apropiata de 0 , amidonul din tuberc ulii se tin cateva zile la temperature ridicate(25-30 ) la acre se intensifica r espiratia iar glucoza se consuma. Dupa cum se vede din table, la temperature de 40 se produce o inactivare a enzimelor respiratorii, ceea ce are ca effect oprir ea respiratiei la fructe. Acest fapt se poate explica prin coagularea partii pro teice a molecule enzimatice si deciinactivarea ei, precum si printr-o insuficienta aprovizionare a tesuturilor cu m aterial respirator. Influenta temperaturii asupra respiratiei unor plante in diferite faze ale veget atiei Specia si faza de dezvoltare Mg Intensitatea respiratiei /ora/1 kg substanta pro aspata 20 30 40 Grau de primavera La aparitia frunzei a 2 a La impaiere La maturitatea in lapte Fruct necopt(mar) Coaja Pulpa Fruct copt(mar) Coaja Pulpa 803 694 439 103 12 141 24 1212 944 825 354 38 277 50 2115 1731 1712 87 642 62 83 2930 2633 2538 Bilantul activitatii fotosintezei este influentat, in mare masura, de intensitat ea respiratiei. Pentru a cunoastea acest aspect este indicat a se face o compara tive intre producerea de substanta organic in fotosinteza si consumul acesteia i n respiratie. La o astfel de comparative este necesar sa retinem ca intensitatea maxima a fotosintezei are loc la temperature mai joasa decat intensitatea maxim a a respiratiei, fapt care explica acumularea substantei organice in planta, res pectivebilantul pozitiv al activitatii fotosintetice. In plante se formeaza deci mai mu lta substanta organic decat se consuma prin respiratie, ceea ce asigura crestere a plantei in greutate si volum. In zilele calduroase de vara intensitatea sintez ei substantei organice poate sa devina egala cu intensitatea respiratiei. In ace st caz, cantitatea de substante organice care se formeaza prin fotosinteza este egala cu cea consumata prin respiratie, ceea ce nu asigura cresterea masei veget ative. O importanta influenta exercita temperature solului asupra intensitatiire spiratiei sistemului radicular al plantelor. Cand solul se raceste, respiratia r adacinilor se reduce in intensitate, proportional cu temperature. Odata cu scade rea respiratiei se reduce si absorbtia apei si a substantelor nutritive. Ofilire a plantelor aflate cu radacinile in soluri reci se explica prin reducerea absorb tiei apei la nivelul radicular. Aeratia solului. Exercita un rol deosebit de imp ortant in viata plantelor prin accesul oxigenului din aer in sol. Radacinile pla ntelor respire intens si au nevoie de cantitati importante de oxygen. Cu cat sol ul este mai bine afanat, accesul oxigenului este usurat, iar procesul de respira tie la nivelul radacinii se desfasoara normal. In astfel de soluri, plantele cre sc bine si se dezvolta normal in timp ce in solurile intelenite, slab aerisite, cu acces de umiditate, accesul oxigenului din aer este greu de realizat, respira tia radacinilor este redusa, iar plantele cresc anevoios. In soluril cu materie organic multa, se formeaza cantitati importante de pe cale fermentative, ceea ce creaza, de asemenea, conditii nefavorabile procesului de respiratie. Daca conce ntratia de oxygen din sol scade sub 5%, respiratia aeroba se micsoreaza consider abil , iar la 1% inceteaza. Aceasta este situatia in cazul majoritatii plantelor de cultura. Orezul face insa exceptie; radacinile plantelor de orez respire nor mal si la o concentratie de 1-2 % oxygen din sol. Explicatia consta in aceea ca orezul se aprovizioneaza cu oxygen, in cantitate suficienta, prin spatiile aerif ere(aerenchimuri) din corpul sau.Accesul oxigenului din aer este puternic impiedecat sub mantaua de asphalt pe bu levardele oraselor fapt care explica disparitia in masa a unor copaci ornamental i. Umiditatea aerului si a solului. Prezinta un rol important asupra respiratiei plantelor deoarece influenteaza gradul aprovizionarii lor cu apa. Insuficienta apei determina totdeauna intensificarea respiratiei. O situatie contrara se cons tata in cazul cresterii umiditatii aerului si a solului, iar la un continut prea ridicat de apa in sol se impiedica accesul oxigenului la radacini si prin acest a se blocheaza respiratia. Lumina. Exercita actiune indirect asupra respiratiei; la plantele de cultura respiratia este mai intense ziua decat noaptea ceea ce s -ar putea explica prin faptul ca ziua ostiolele stomatelor sunt deschise permita nd difuziunea oxigenului din aer. Pe de alta parte , in cursul zilei este mai ri dicat continutul de glucide, substante de care depend respiratia. Gradul de polu are a solului si a aerului. Substantele toxice din aer si din sol impiedica resp iratia prin actiunea pe care o exercita asupra radaciilor si a frunzelor plantei . Concentratia substratului. Influenteaza intensitatea respiratiei in sensul ca pe masura ce cantitatea de glucide din cellule scade, respiratia descreste. Contin utul de apa al celulelor si tesuturilor. Semintele uscate, respire foarte slab, dar daca tesuturile semintelor se imbiba cu apa respiratiei se intensifica de su te de ori. In cazul semintelor amidonoase intensitatea respiratiei creste brusc atunci cand continutul de apa depaseste 14-15%, iar in cazul semintelor oleagino ase intensificarea respiratiei incepe la 8-9% umiditate. Sub valorile amintite n umite umiditate critica, respiratia scade in intensitate.Cresterea intensitatii respiratiei se explica prin acumularea de apa libera in t esuturi, care joaca rol de solvent si de mediu pentru reactiile biochimice respi ratorii. Scaderea intensitatii respiratiei se explica prin cantitatea mica de ap a legata de coloizii hidrofili, care nu mai poate avea rol de solvent si nici de mediu pentru reactiile biochimice din cellule. Scaderea intensitatii respiratie i ca urmare a reducerii procentului de apa libera in tesuturi prezinta o deosebi ta importanta pentru pastrarea semintelor. Semintele proaspat reoltate nu se pot depozita daca au un procent de umiditate superior umiditatii critice. Activitat ea enzimelor. Starea de absorbtie a moleculelor enzimatice la suprafata structur ilor citoplasmatice, determina respiratia normal a celului in timp ce starea de elutie intensifica respiratia. Cresterea concentratiei unor substante inhibitoar e in interiorul celulelor reduce intensitatea respiratiei prin inactivarea unor enzyme. La o cantitate mica de acid cianhidric, procesul de respiratie este opri t deoarece acidul cianhidric blocheaza fermentul rosu respirator al lui Warburg, prin precipitarea fierului din molecula acetui ferment. Actiune identical are s i oxidul de carbon. Sarurile nutritive cu P, K si Mg precum si sarurile cu unele microelemente(Fe,Mn,Zn,Cu,Mo,Co) acre activeaza unele enzyme resppppiratorii sa u intra in component molecule lor, stimuleaza mult respiratia. In spcial fosforu l intensifica respiratia prin procesul de fosforilare la care participa , proces s fara de care nu incepe oxidarea celulara(respiratia), la temperature si presiu nea obisnuita. Varsta organelor plantei. Dupa cum rezulta din table, intensitate a respiratiei scade pe masura ce frunzele imbatranesc. Fenomenul acesta se const ata si la majoritatea fructelor .Planta Varza alba Varsta in zile Intensitatea respiratiei Mg /ora/1 kg substanta proaspata 3 314 8 155 31 67 48 52 70 27 Floarea soarelui 22 300 36 81 50 56 64 49 136 8 F. Kidd si C. West(1930,1936)au constatat ca fructele carnoase(mere,pere) isi redu c intensitatea respiratiei treptat, pana in momentul coacerii apoi se mentin la valori relative constant. Intensitatea respiratiei este mai mare in celulele unu i tesut tanar decat in celulele unui tesut batran. Bibliografie: 1.Fiziologie vegetalaProf.dr.C.I.Milica, prof. ddr. I. Barbat,conf .dr. N. Dorobantu, conf. dr. Polixenia Nedelcu,conf.dr. V. Baia. Editura didacti ca si pedagogica Bucuresti