בתוך מחזורי חיים של זרעי צמחים, זרעים שוכנים במצב רדום לפני שלבי הנביטה. פעילות מועטה מתרחשת בתקופות רדום כאשר הזרעים מחכים לתנאי הסביבה הנכונים לתחילת הגידול. לאחר תחילת הנביטה, שיעורי הנשימה הסלולריים עולים באופן דרמטי על מנת לספק חומרים נחוצים לשלבי גידול צמחים ראשוניים.
פעילויות הנשימה התאית גדלות באופן דרמטי כאשר הזרעים מתחילים לנבוט.פונקציות הנשימה סלולרית
תהליכי הנשימה סלולריים מספקים אמצעי לתאים להמיר חומרים מזינים קיימים לאנרגיה. במהלך תקופות הרדמה, זרעי הצומח נושמים מספיק כדי לשמור על מזון, או אספקת חומרים מזינים בתוך שכבת זרעים מיוחדת המכונה אנדוספרם. בתוך צמחים פורחים, מבני אנדוספרם הם תוצר של תהליך הפריה כפול שמתרחש כאשר הופרים לראשונה ביצית צמחית, או שחלה. למעשה, האנדוספרם מספק את צרכי התזונה של הזרע ומבצע תפקודי הנשימה תאיים נחוצים לאורך כל תקופת הרדום. תחילת הנביטה מציבה דרישות אנרגיה משמעותיות לזרע כאשר תהליכי צמיחת הצומח מקבלים עור וגידים. כתוצאה מכך, שיעורי הנשימה הסלולריים עולים בכדי להתאים לפעילויות בניית התא הנדרשות כדי לשבור את הזרע ולייצר את מבני השורש והגזע הראשוניים.
מפעילים נשימה סלולרית
זרעי הצמח מקורם בפרחים, פירות, צמחים ירוקים ועצים הגדלים בתוך שלל תנאים סביבתיים. באופן לא מפתיע, כל סוג זרעים מחפש טריגרים סביבתיים מסוימים המעודדים את תחילת תהליכי הנביטה. על פי נתוני אוניברסיטת קורנל, טריגרים סביבתיים עשויים להופיע כעלייה ברמות החומרים המזינים באדמה, שינויים בטמפרטורת האדמה, כמויות גשם גדולות או עלייה בכמות האור ואיכותו. לאחר שהתנאים הנדרשים מתקיימים, הזרעים מתחילים להעלות את שיעורי ספיגת המים שלהם, מה שמסמן את תחילת הנביטה. עליות בספיגת המים מאפשרות לזרעים לגייס מאגרי מזון המאוחסנים בשכבות אנדוספרם. תהליכים אלו מפעילים אנזימים מסוימים המפעילים עלייה בשיעור הנשימה התאית של הזרע.
תהליך הנשמה סלולרית
זרעים הנובטים מבצעים תהליכי נשימה תאיים באופן דומה לזה של תאי צמחים ובעלי חיים. הנשימה הסלולרית מתרחשת בשלושה שלבים החל מגליקוליזה. שלב הגליקוליזה משתמש במולקולות גלוקוז כדי לייצר שתי יחידות אנרגיה או מולקולות ATP (אדנוזין טריפוספט) יחד עם חומרים כימיים אחרים. מחזור קרבס מהווה את השלב השני של הנשימה התאית. שלב זה משתמש במוצרים מגיריקוליזה כדי לייצר שתי יחידות אנרגיה נוספות והופך את הכימיקלים שנשארו מגליקוליזה למולקולות נושאות מימן. שרשרת ההובלה האלקטרונית היא השלב השלישי בתהליך הנשימה ומונע על ידי שתי מולקולות ה- ATP המיוצרות במחזור קרבס. שלב זה משלב את האנרגיה הכלולה בתוך מולקולות המימן ממעגל הקרבס עם חמצן ליצירת 38 מולקולות ATP. תהליך תלת-שלבי זה חוזר שוב ושוב בתוך כל תא צמחים בודד. מולקולות ה- ATP המיוצרות על ידי הנשימה תאית מספקות את האנרגיה להנבטת הזרעים ומתחילה את פעילויות בניית התאים המהוות בסופו של דבר את גוף הצמח.
