Дыхание — процесс универсальный. Оно является неотъемле­мым свойством всех организмов, населяющих нашу планету, и при­суще любому органу, любой ткани, каждой клетке, которые ды­шат на протяжении всей своей жизнедеятельности. Дыхание всег­да 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 жизне­деятельности, необходимо связаны с расходованием энергии. Кле­точное деление, рост, развитие и размножение, поглощение и передвижение воды и питательных веществ, разнообразные син­тезы 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. Рас­пад этих веществ, происходящий в акте дыхания, сопровождается освобождением энергии, которая и обеспечивает удовлетворение жизненных потребностей организма.

Сам же процесс дыхания представляет собой сложную много­звенную систему сопряженных окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых имеет место изменение химической при­роды органических соединений и использование содержащейся в них энергии.

Ферментативные реакции, обеспечивающие биосинтез белков, нуклеиновых кислот, других полимеров и их различных производ­ных, называют анаболическими, в противоположность катаболическим, содержанием которых является разрушение, распад органи­ческих 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 про­дуктов, 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 ма­териала самые разнообразные органические вещества, окислитель­но-восстановительные превращения которых осуществляются с участием весьма сложного комплекса каталитических механиз­мов: ферментов, активирующих водород; ферментов, активирую­щих кислород; ферментов, выполняющих роль промежуточных ме­диаторов (или переносчиков электронов); и вспомогательных фер­ментов. Таким образом, сложная цепь сопряженных окислительно-восстановительных процессов представляет собой многозвенное строго отрегулированное сочетание ферментативных систем раз­личной природы, осуществляющих различные функции. Большой набор ферментативных систем, участвующих в акте дыхания, обе­спечивает широкие адаптивные возможности растительного орга­низма к постоянно меняющимся условиям внешней среды (тем­пература, влажность, освещенность, концентрация кислорода и др.). С помощью каталитических систем дыхания запасы сво­бодной энергии, содержащиеся в молекуле органического веще­ства, являющегося дыхательным субстратом, превращаются в мо­бильную форму, легко используемую в любых процессах, связан­ных 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 фотосин­теза. Образующиеся в ходе последнего органические соединении и являются практически единственным источником пластических и энергетических ресурсов, за счет которых и обеспечивается су­ществование всего живого населения земного шара. Необходимо, однако, подчеркнуть, что практически вся масса ассимилятов, со­здаваемых в процессе фотосинтеза, принадлежит к соединениям неспецифических, а в химическом отношении инертным. То же относится и к содержащейся в этих соединениях химической энер­гии, 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 преобразова­ние неспецифических продуктов фотосинтеза в специфические для организма компоненты протопласта, иными словами ассимиляция этих соединений,— таково назначение функции, именуемой дыха­нием. 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 по­требности всех не зеленых клеток зеленого растения и также со­держащих 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 достоя­нием живой клетки только благодаря существованию другой столь же важной по выполняемой ею роли, какой является ды­хание.