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Pflanzen nutzen die Atmung, um die Energie in Glukosemolekülen, die während der Photosynthese produziert werden, in nutzbare energiereiche Moleküle umzuwandeln. Der Prozess verbraucht Glukose und Sauerstoff, genau wie die Atmung bei Tieren, und produziert Energie, Kohlendioxid und Wasser.
Die Glykolyse ist der erste Prozess der Zellatmung. Sie findet im Zytoplasma der Pflanzenzelle statt, dem flüssigkeitsgefüllten Freiraum innerhalb des Zellkörpers. Während der Glykolyse wird Glukose, die während der Photosynthese produziert und ins Zytoplasma freigesetzt wurde, zu Säuremolekülen abgebaut, wobei eine kleine Menge Energie freigesetzt wird, die in Molekülen gespeichert wird. Sauerstoff ist an der Glykolyse nicht beteiligt, wodurch es ein anaerobischer Prozess ist.
Der Citratzyklus, auch Zitronensäurezyklus genannt, wandelt die Säure, die während der Glykolyse produziert wird, in Energiemoleküle um. Dieser Prozess findet in den Mitochondrien der Zelle statt, einem Organell mit Schichten von Membranen, die viele Male gefaltet sind. Diese Membranen werden Cristae genannt. Sie sind mit Enzymen ausgestattet, die die Energie in Form von Elektronen aus den während der Atmung produzierten Energiemolekülen entfernen können. Der Citratzyklus produziert auch Kohlendioxid als Abfallprodukt.
Die Enzyme, die sich entlang der Cristae der Mitochondrien befinden, zusammen mit Pigmentmolekülen, bilden die Elektronentransportkette. Wenn Energiemoleküle durch eine Reihe dieser Enzyme und Pigmente gelangen, werden ihre Elektronen entfernt und verwendet, um Wasserstoffmoleküle, die aus den Energiemolekülen entnommen wurden, über die Membran in den äußeren Bereich der Mitochondrien zu transportieren. Sauerstoff ist eine wesentliche Komponente in diesem Prozess. Er ist dafür verantwortlich, Elektronen aus der Kette zu entfernen, damit sie Energie für die Pflanze bereitstellen können. Die Elektronen werden schließlich entlang der Kette weitergegeben und verwendet, um ein neues Energiemolekül zu bilden, das für die Energiespeicherung geeignet ist. Sauerstoff bindet sich an den über die Membran gepumpten Wasserstoff und bildet Wasser.
Die Produktion von energiespeichernden Molekülen erfolgt durch einen Prozess namens Chemiosmose. Dies geschieht, wenn Wasserstoff über die Mitochondrienmembran zum äußeren Kompartiment am Ende der Elektronentransportkette bewegt wird. Die Ansammlung von positiv geladenem Wasserstoff im Inneren der Membran schafft eine unverhältnismäßige Ladung auf einer Seite. Infolgedessen wird der Wasserstoff auf den negativer geladenen äußeren Bereich der Mitochondrien übertragen und gibt dabei seine Energie ab, während er hindurchgeht. Diese Energie wird dann verwendet, um die energiereichen Moleküle zu produzieren.
Atmung kann auch ohne Sauerstoff stattfinden. Dieser anaerobe Prozess wird Gärung genannt und beginnt mit der Glykolyse. Da an der Glykolyse kein Sauerstoff beteiligt ist, liefert der Prozess unter anaeroben Bedingungen immer noch Säure. Während der Gärung findet die Glykolyse in den Hefezellen statt, wo die produzierte Säure zu Ethylalkohol umgewandelt wird. Hefezellen enthalten spezialisierte Enzyme, die in der Lage sind, diese Umwandlung durchzuführen. Gärung produziert energiespeichernde Moleküle und Kohlendioxid. Brot und Alkohol werden beide unter Verwendung von Gärung hergestellt.
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