Яку частину метаболізму називають пластичним обміном?
Яка роль зелених рослин в природі?
Космічна роль рослин. Рослини - автотрофи. Автотрофи використовую світлову енергію, за допомогою енергії сонця, хлорофілу клітин і вуглецю вуглекислого газу синтезує в своїх організмах власні органічні речовини. Сонце - це космічне тіло (зірка), яка дає енергію для життя рослин - для синтезу поживних речовин рослин на планеті Земля. А потім вже все решта організми використовують рослини для свого харчування. Тобто рослини за допомогою енергії сонця дають поживу всім іншим організмам на планеті.
В яких органелах клітини здійснюється фотосинтез?
Питання для повторення та завдання
1. Що таке асиміляція?
Асиміляція або анаболізм (від грец. Ἀναβολή, «підйом») - так називаються всі процеси створення нових речовин, клітин і тканин організму. Приклади анаболізму: синтез в організмі білків і гормонів, створення нових клітин, накопичення жирів, створення нових м'язових волокон - це все анаболизм.
2. Опишіть відомі вам типи харчування. Який критерій лежить в поділі організмів на автотрофні і гетеротрофні?
Гетеротрофи - організми, не здатні самостійно синтезувати органічні речовини, це організми, які харчуються готовими органічними речовинами.
Гетеротрофи діляться на:
Автотрофи - це організми, які самостійно синтезують органічні речовини.
Автотрофи поділяються на:
Міксотрофи - організми, за типом харчування займають проміжне положення між автотрофами і гетеротрофами. До М. належать деякі автотрофні рослини, одночасно засвоюють і готові органічні речовини (напр. Деякі зелені одноклітинні і синьо-зелені водорості).
3. Які організми називають автотрофними?
Автотрофи - це організми, які самостійно синтезують органічні речовини.
4. Чому у зелених рослин в результаті фотосинтезу виділяється в атмосферу вільний кисень?
Вирізняється кисень - це побічний проміжний пройдуть, який утворюється в результаті роботи світлової фази фотосинтезу, при фотолізі води - руйнуванні молекули води під дією світла. Фотоліз води необхідний захід, при якій утворюються електрони і протони необхідні для відновлення «електронних дірок» фотосистеми II і відновлення коферменту НАДФ * Н.
5. Які ознаки гетеротрофного типу харчування? Наведіть приклади гетеротрофних організмів.
Гетеротрофи, організми, які використовують для свого харчування готові органічні речовини (зазвичай тканини рослин або тварин) через процес, відомий як гетеротрофное харчування. Всі тварини і гриби - гетеротрофи. В результаті травного процесу (як і у людей) відбувається розщеплення тканин, забезпечуючи організм матеріалом, з якого він може синтезувати необхідні поживні речовини, такі як вуглеводи, білки, жири, вітаміни і мінерали.
6. Як ви думаєте, чому все живе на Землі можна назвати «дітьми Сонця»?
Так як роль рослин називають космічної. Рослини - автотрофи. Автотрофи використовую світлову енергію, за допомогою енергії сонця, хлорофілу клітин і вуглецю вуглекислого газу синтезує в своїх організмах власні органічні речовини. Сонце - це космічне тіло (зірка), яка дає енергію для життя рослин - для синтезу поживних речовин рослин на планеті Земля. А потім вже все решта організми використовують рослини для свого харчування. Тобто рослини за допомогою енергії сонця дають поживу всім іншим організмам на планеті.
7. Використовуючи додаткові джерела інформації, підготуйте повідомлення або презентацію на тему «Хемосинтез і його значення в житті планети».
У природі органічна речовина створюють не тільки зелені рослини, а й бактерії, що не містять хлорофіл. Цей автотрофний процес називається хемосинтезом. Хемосинтез відкрив в 1889-1890 рр. знаменитий російський мікробіолог С.Н.Віноградскій. Хемосинтез здійснюється завдяки енергії, що виділяється при хімічних реакціях окислення різних неорганічних сполук: водню, сірководню, аміаку, оксиду заліза (II) та інших. Енергія, що утворилася в реакціях окислення, запасається в бактеріальних клітинах у формі АТФ.
У водоймах, вода яких містить сірководень, живуть безбарвні серобактерии. Колосальна кількість серобактерий мається на Чорному морі, в якому глибше 200 м вода насичена сірководнем. Енергію, необхідну для синтезу органічних сполук ці бактерії отримують, окислюючи сірководень:
Реакція окислення сірководню відноситься до окисно-відновних реакцій. Шлях руху електронів від S до Про показаний стрілками.
Які елементи виконують ролі окислювача і відновника?
Виділяється в результаті вільна сірка накопичується в бактеріальних клітинах у вигляді безлічі крупинок. При нестачі сірководню безбарвні серобактерии виробляють подальше окислення знаходиться в них вільної сірки до сірчаної кислоти:
Вирахуйте, чому дорівнює енергетичний ефект окислення сірководню до сірчаної кислоти?
Обидві реакції супроводжуються виділенням енергії - екзотермічні реакції. Кількість енергії, що виділилася в процесі окислення серводорода до сірчаної кислоти дорівнює сумі енергій, що виділилася в кожної реакції. Значить енергетичний ефект реакції окислення сірководню до сірчаної кислоти дорівнює 908 кДж.
На жаль, широко поширені в грунті і в різних водоймах нитрифицирующие бактерії. Вони добувають енергію шляхом окислення аміаку і азотної кислоти, тому грають дуже важливу роль в кругообігу азоту в природі. Аміак, що утворюється при гнитті білків в грунті або в водоймах. Окислюється нітріфіцірующімі бактеріями (Nitrosomonas). Цей процес відображає рівняння:
Подальше окислення утворилася азотної кислоти здійснюється іншою групою нитрифицирующих мікроорганізмів - Nitrobacter - нітробактерій:
Енергетичний ефект реакцій окислення аміаку до азотної кислоти дорівнює 763 кДж.
Процес нітрифікації відбувається в грунті в величезних масштабах і служить для рослин джерелом нітратів. Життєдіяльність бактерій є один з найважливіших факторів родючості грунтів.
У грунті живуть бактерії, що окислюють водень:
Енергетичний ефект реакцій окиснення водню дорівнює 235 кДж.Водородние бактерії окислюють водень, постійно утворюється при анаеробних (безкисневих) розкладанні різних органічних залишків мікроорганізмами грунту.
Хемосинтезирующие бактерії, що окислюють з'єднання заліза і марганцю, живуть як у прісних, так і в морських водоймах. Завдяки їх життєдіяльності на дні боліт і морів утворюється величезна кількість відкладених руд заліза і марганцю. Академік В. І. Вернадський - засновник біогеохімії говорив про поклади залізних і марганцевих руд як про результат життєдіяльності цих бактерій в стародавні геологічні періоди.
Енергетичний ефект реакцій окислення заліза (II) в залізо (III) дорівнює 324 кДж.
1. Як пов'язані між собою фотосинтез і проблема забезпечення продовольством населення Землі?
Рослини є важливим джерелом харчування для населення всіх країн, тому, чим більше фотосинтезируют рослини, тим більше цих рослин, їх форм (трави, чагарників, дерев) їх плодів, тим самим населення буде забезпечене всіма рослинними продуктами харчування.
2. Чи можна вважати, що фотосинтез включає в себе одночасно два процеси - асиміляцію та дисиміляцію? Поясніть свою точку зору.
Так. Асиміляція - це пластичний обмін - синтез складних органічних речовин з витратами енергії, а дисиміляція - це енергетичний обмін - руйнування складних органічних речовин з виділення енергії і запасанием АТФ. В процесі фотосинтезу одночасно йде синтез вуглеводів в рослинах, і в світлову фазу синтез молекул АТФ, які йдуть в темновую фазу.
3. Наведіть приклади використання особливостей метаболізму живих організмів в медицині, сільському господарстві та інших галузях.
Організація тепличного господарства (одержання великого виходу рослинних організмів потрібних для харчування людини за рахунок інтенсивного процесу фотосинтезу при постійній дії світла на рослини), експерименти на гризунах з дослідження ліків (у гризунів швидкий обмін речовин, короткий термін статевого дозрівання, велику кількість потомства).
4. Чи достатньо знати, що організм здатний виділяти кисень, щоб віднести його до автотрофам? І вірно зворотне твердження: «Якщо організм є автотрофом, то він виділяє кисень»?
І вірно зворотне твердження: «Якщо організм є автотрофом, то він виділяє кисень»? Ні невірно. Хемавтоотрофи не виділяють кисень, вони перетворять різні види енергії.
5. Як особливості метаболізму живих організмів використовуються в сільському господарстві, медицині, мікробіології, біотехнології? Знайдіть необхідну інформацію, використовуючи додаткові джерела (література, ресурси Інтернету). Узагальнити інформацію і уявіть її у вигляді стенду.
Будь-який живий організм - відкрита динамічна система, в якій постійно здійснюються різноманітні процеси. В ході життєдіяльності клітини накопичують поживні речовини, утворюють нові органели, ростуть, діляться, виконують свої специфічні функції, здійснюючи при цьому активний синтез органічних речовин - пластичний обмін і витрачаючи енергію, запасені в процесі енергетичного обміну. Особливо активно асиміляція відбувається в період росту організму. Але для здійснення процесів біосинтезу наявності однієї енергії мало. Потрібен ще матеріал, з якого організм зможе синтезувати свої органічні сполуки. Найважливішим елементом, необхідним всім живим організмам, є вуглець.
Наприклад, особливості метаболізму у бактерій складаються в тому, що:
- його інтенсивність має досить високий рівень, що можливо обумовлено значно більшим співвідношенням поверхні до одиниці маси, ніж у багатоклітинних;
- процеси дисиміляції переважають над процесами асиміляції;
- субстратної спектр споживаних бактеріями речовин дуже широкий - від вуглекислого газу, азоту, нітритів, нітратів до органічних сполук, включаючи антропогенні речовини - забруднювачі навколишнього середовища (забезпечуючи тим самим процеси її самоочищення);
- бактерії мають дуже широкий набір різних ферментів - це також сприяє високій інтенсивності метаболічних процесів і широті субстратного спектра.
Ферменти бактерій по локалізації діляться на 2 групи:
- екзоферменти - ферменти бактерій, що виділяються в зовнішнє середовище і діючі на субстрат поза клітиною (наприклад, протеази, полісахариди, олігосахарідази);
- ендоферменти - ферменти бактерій, що діють на субстрати всередині клітини (наприклад, ферменти, що розщеплюють амінокислоти, моносахара, синтетази).
Синтез ферментів генетично детермінований, але регуляція їх синтезу йде за рахунок прямого і зворотного зв'язку, тобто для одних - репресує, а для інших - індукується субстратом. Ферменти, синтез яких залежить від наявності відповідного субстрату в середовищі (наприклад, бета-галактозидаза, бета-лактамаза), називаються індуцібельная.
Інша група ферментів, синтез яких не залежить від наявності субстрату в середовищі, називається конститутивним (наприклад, ферменти гліколізу). Їх синтез має місце завжди, і вони завжди містяться в мікробних клітинах в певних концентраціях.
Вивчають метаболізм бактерій за допомогою фізико-хімічних і біохімічних методів дослідження в процесі культивування бактерій в певних умовах на спеціальних поживних середовищах, що містять те або інше з'єднання в якості субстрату для трансформації. Такий підхід дозволяє судити про обмін речовин шляхом більш детального вивчення процесів різних видів обміну (білків, вуглеводів) у мікроорганізмів. На підставі цих особливостей бактерії мають широке застосування.