W cyklach życia nasion nasiona znajdują się w stanie uśpienia przed etapami kiełkowania. Niewiele aktywności występuje w okresach spoczynku, ponieważ nasiona czekają na odpowiednie warunki środowiskowe, aby rozpocząć wzrost. Po rozpoczęciu kiełkowania szybkość oddychania komórkowego gwałtownie wzrasta, aby zapewnić potrzebne materiały do początkowych stadiów wzrostu roślin.
Aktywność oddychania komórkowego gwałtownie wzrasta, gdy nasiona zaczynają kiełkować.Funkcje oddychania komórkowego
Procesy oddychania komórkowego zapewniają komórkom środki do przekształcania istniejących materiałów odżywczych w energię. W okresach spoczynku nasiona roślin oddychają wystarczająco, aby utrzymać żywność lub zapasy składników odżywczych w wyspecjalizowanej warstwie nasion zwanej bielmo. W roślinach kwitnących struktury bielma są produktem podwójnego procesu zapłodnienia, który ma miejsce, gdy jaja rośliny lub jajnik są po raz pierwszy zapłodnione. W efekcie bielmo zaspokaja potrzeby odżywcze nasion i wykonuje niezbędne funkcje oddychania komórkowego przez cały okres spoczynku. Początek kiełkowania nakłada na nasiona znaczne zapotrzebowanie na energię w miarę kształtowania się procesów wzrostu roślin. W rezultacie zwiększa się szybkość oddychania komórkowego, aby uwzględnić czynności związane z budowaniem komórek wymagane do rozerwania nasion i wytworzenia początkowej struktury korzenia i łodygi.
Wyzwalacze oddychania komórkowego
Nasiona roślin pochodzą z kwiatów, owoców, zielonych roślin i drzew rosnących w niezliczonych warunkach środowiskowych. Nic dziwnego, że każdy rodzaj nasion poszukuje pewnych czynników środowiskowych, które skłaniają do rozpoczęcia procesów kiełkowania. Według Cornell University czynniki środowiskowe mogą pojawiać się jako zwiększone poziomy składników odżywczych w glebie, zmiany temperatury gleby, zwiększone ilości opadów lub wzrost ilości i jakości światła. Po spełnieniu wymaganych warunków nasiona zaczynają zwiększać szybkość wchłaniania wody, co oznacza początek kiełkowania. Zwiększone wchłanianie wody umożliwia nasionom mobilizację zapasów żywności przechowywanych w warstwach bielma. Procesy te aktywują niektóre enzymy, które powodują wzrost szybkości oddychania komórkowego nasion.
Proces oddychania komórkowego
Kiełkujące nasiona przeprowadzają komórkowe procesy oddychania w podobny sposób jak komórki roślin i zwierząt. Oddychanie komórkowe odbywa się w trzech etapach, zaczynając od glikolizy. Etap glikolizy wykorzystuje cząsteczki glukozy do wytworzenia dwóch jednostek energii lub cząsteczek ATP (trifosforanu adenozyny) wraz z innymi materiałami chemicznymi. Cykl Krebsa stanowi drugi etap oddychania komórkowego. Ten etap wykorzystuje produkty z glikolizy do wytworzenia jeszcze dwóch jednostek energii i przekształca chemikalia pozostałe z glikolizy w cząsteczki przenoszące wodór. Łańcuch transportu elektronów jest trzecim etapem procesu oddychania i jest zasilany przez dwie cząsteczki ATP wytwarzane w cyklu Krebsa. Ten etap łączy energię zawartą w cząsteczkach wodoru z cyklu Krebsa z tlenem, tworząc 38 cząsteczek ATP. Ten trzystopniowy proces powtarza się w każdej komórce roślinnej. Cząsteczki ATP wytwarzane przez oddychanie komórkowe dostarczają energii do rozpoczęcia kiełkowania nasion i napędzają działania związane z budowaniem komórek, które ostatecznie tworzą organizm rośliny.
