Respirazione nelle piante

La respirazione nelle piante è il processo con cui le cellule vegetali liberano energia dal glucosio e da altre molecole organiche e ne immagazzinano una parte sotto forma di ATP. Le piante respirano continuamente, non solo di notte, perché le cellule vive di radici, fusti, foglie, fiori e semi hanno tutte bisogno di un apporto costante di energia.

In condizioni aerobiche, una comune equazione netta è

$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \to 6CO_2 + 6H_2O + \text{energy}$$

Questa equazione è solo un riassunto degli input e degli output complessivi. La respirazione avviene attraverso molte fasi controllate da enzimi e continua anche quando è in corso anche la fotosintesi.

Che cosa significa davvero la respirazione nelle piante

Le cellule vegetali hanno bisogno di ATP per sostenere processi come il trasporto attivo, la crescita, la riparazione dei tessuti, la sintesi di nuove molecole e il caricamento degli zuccheri nel floema. Gli zuccheri prodotti dalla fotosintesi immagazzinano energia chimica, ma la cellula deve comunque liberare quell’energia in modo controllato prima di poterla usare.

La respirazione risolve questo problema. Suddivide il rilascio di energia in passaggi più piccoli, permettendo alla cellula di catturarne una parte nell’ATP invece di perderla tutta in una volta sotto forma di calore.

Dove avviene la respirazione nelle piante

La respirazione avviene nelle cellule vegetali vive in tutta la pianta, comprese radici, fusti, foglie, fiori e semi in sviluppo. Nelle cellule vegetali eucariotiche, la glicolisi inizia nel citoplasma, mentre le fasi aerobiche successive avvengono soprattutto nei mitocondri.

Per questo le radici respirano anche se non svolgono la fotosintesi. Ed è anche per questo che una pianta continua a respirare sia di giorno sia di notte.

Respirazione nelle piante vs fotosintesi

Fotosintesi e respirazione sono collegate, ma non sono lo stesso processo al contrario. La fotosintesi usa l’energia luminosa per costruire molecole organiche ricche di energia. La respirazione libera energia utilizzabile da quelle molecole, così la cellula può svolgere lavoro.

In una foglia verde durante il giorno, entrambi i processi possono avvenire nello stesso momento. Se la fotosintesi procede più rapidamente della respirazione, la pianta può mostrare un assorbimento netto di $CO_2$ e un rilascio netto di $O_2$. Questa condizione non significa che la respirazione si sia fermata. Significa che, in quel momento, la fotosintesi ha un effetto netto maggiore.

Esempio svolto: perché le radici hanno bisogno di ossigeno

Immagina un terreno impregnato d’acqua dopo una forte pioggia. Le cellule delle radici hanno ancora bisogno di ATP per assorbire ioni minerali e mantenere le proprie condizioni interne. Ma quando i pori del terreno si riempiono d’acqua, molto meno ossigeno può diffondere fino alle radici.

Con meno ossigeno disponibile, la respirazione aerobica diventa limitata. Le cellule delle radici quindi non riescono a produrre ATP con la stessa efficienza che hanno in un terreno ben aerato. L’assorbimento degli ioni e la funzione delle radici possono risentirne, e l’intera pianta può iniziare ad appassire anche se intorno alle radici è presente acqua.

Questo esempio mostra il punto principale: la respirazione nelle piante non serve a produrre cibo. Serve a ricavare energia utilizzabile dal cibo immagazzinato, e la disponibilità di ossigeno può influenzare fortemente questo processo.

Errori comuni sulla respirazione nelle piante

Errore 1: pensare che le piante respirino solo di notte

Le piante respirano continuamente. Di notte, la fotosintesi di solito si arresta perché manca la luce, ma la respirazione continua.

Errore 2: confondere la respirazione con gli scambi gassosi

Le piante effettuano scambi gassosi, ma la respirazione in sé è un processo metabolico cellulare che avviene all’interno delle cellule. Gli scambi gassosi supportano la respirazione; non sono la stessa cosa della respirazione.

Errore 3: supporre che respirino solo le foglie

Tutti i tessuti vegetali vivi respirano. Radici, frutti, semi e germogli in crescita hanno tutti bisogno di ATP.

Errore 4: considerare fotosintesi e respirazione come opposti esatti

Le loro equazioni nette sembrano collegate, ma i percorsi metabolici, gli organelli, gli enzimi e i ruoli biologici sono diversi.

Quando la respirazione nelle piante è importante

La respirazione nelle piante è importante nella fisiologia vegetale, nelle scienze agrarie, nella biologia della conservazione e nell’ecologia. Aiuta a spiegare perché le radici hanno bisogno di ossigeno, perché i frutti raccolti continuano a cambiare dopo la raccolta, perché i semi in germinazione consumano le riserve alimentari e perché la temperatura può influenzare il metabolismo delle piante.

È particolarmente utile quando vuoi capire la differenza tra immagazzinamento dell’energia e uso dell’energia nelle piante.

Prova un confronto correlato

Confronta ora la respirazione nelle piante con la fotosintesi. Vedere i due processi insieme rende molto più facile ricordare che cosa le piante immagazzinano, che cosa usano e perché entrambi i processi sono importanti.