Фотосинтез

Классификация организмов по источникам углерода и энергии

Понятие об обмене веществ в клетке

 

Процесс потребления энергии и вещества называется питанием. В организме пища вовлекается в процесс метаболизма или обмена веществ– комплекс реакций, обеспечивающих живые организмы веществом и энергией. Выделяют энергетический (катаболизм) и пластический (анаболизм) обмены. Реакции распада молекул с выделением энергии, называются энергетическим обменом. Реакции синтеза новых молекул, идущие с поглощением энергии называются пластическим обменом.

Основным результатом энергетического обмена является образование молекул АТФ из АДФ и фосфата. АТФ (аденозинтрифосфат) – нуклеотид, молекула которого состоит из аденина, рибозы и трёх фосфатных групп. Именно фосфатные связи позволяют запасти в молекуле АТФ столь большое количество энергии. Значение АТФ: универсальный аккумулятор солнечной и химической энергии; используется как источник энергии в реакциях биосинтеза; обеспечивает энергией все виды работ, совершающихся в клетках, тканях, органах.

 

 

В соответствии с тем, откуда организмы берут свой строительный материал, все они делятся на две группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы способны синтезировать органические вещества из неорганических, используют в качестве источника углерода углекислый газ. К автотрофам относятся хемосинтезирующие бактерии, зеленые и пурпурные серобактерии, сине-зеленые водоросли и зеленые растения. Гетеротрофы используют готовые органические вещества. Гетеротрофные организмы – это животные, грибы, большинство бактерий, паразитические растения, бесхлорофилльные растения.

По источнику энергии живые организмы делятся на две группы: фототрофы и хемотрофы. Фототрофы – организмы, синтезирующие органические вещества за счет энергии света. К этой группе относятся зеленые бактерии, сине-зеленые водоросли и зеленые растения. Хемотрофы используют энергию химических связей окисляемых веществ (неорганических и органических). К хемотрофам относятся хемосинтезирующие бактерии, животные, грибы и большинство бактерий.

 

 

Фотосинтез – это процесс образования на свету зелеными растениями глюкозы и кислорода из углекислого газа и воды:

6СО₂ + 6Н₂О → С₆H₁₂О₆ + 6O₂

Фотосинтез происходит в хлоропластах. Мембраны гран хлоропластов содержат зеленый пигмент хлорофилл: C₅₅H₇₂O₅N₄Mg. Функция хлорофилла – поглощение солнечного света и превращение его в энергию химических связей. От избытка света и окисления кислородом хлорофилл защищают вспомогательные фотосинтетические пигменты: каротиноиды.

Фотосинтез протекает в две фазы: световую итемновую. Световая фаза проходит в гранах хлоропластов, где синтезируются АТФ и НАДФ-Н⁺ (переносчик водорода). Часть энергия солнечного света запасается в виде АТФ. Другая часть энергии идет на разложение молекулы воды на кислород и водород, водород накапливается в виде молекул НАДФ-Н⁺.

2H₂O + 4 НАДФ-Н → 4 НАДФ-Н⁺ + 4 е^– + O₂

Реакции темновой фазы протекают в строме хлоропласта. В темновую фазу фотосинтеза происходит превращение оксида углерода в углевод (глюкозу) с использованием АТФ и НАДФ-Н⁺.

Значение фотосинтеза: создал и поддерживает газовый состав атмосферы, препятствует увеличению концентрации CO₂, за счет образования озона из кислорода защищает живое от коротковолнового УФ-излучения, делает энергию и углерод доступными для гетеротрофных организмов.