Гетеротрофное питание

                               Российский Государственный Аграрный Университет

                  Московская Сельско-Хозяйственная Академия им. К.А. Тимирязева

            

                                        Кафедра Биологии 
 
 
 
 

                                                Реферат

                             "Гетеротрофные организмы" 
 
 
 
 
 
 

                                                                                Исполнитель: студентка 105 группы 

                                                                         Агрономического факультета

                                                                         Семенова Диана Семеновна

                                                                         Оценка:

                                                                         Подпись:  
 
 
 

                                        Москва 2011 год

 

                                       Содержание 

1)Гетеротрофные организмы……………….………………………………..

2) Фотосинтез…………………………………………………………………………..

3) Хемосинтез………………………………………………………………………….

4) Биосинтез белков………………………………………………………………..

2)Окисление органических  веществ  для энергетического  обеспечения жизнедеятельности………………………………………..………………………

3)Дыхание……...………….…………………………………………………………...

4)Заключение……………………………………………………………...………….

5) список литературы……………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                            Гетеротрофные организмы.

  Гетеротрофные организмы, гетеротрофы, организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения (в отличие от автотрофных организмов, способных первично синтезировать необходимые им органические вещества из неорганических соединений углерода, азота, серы и др.). К Г. о. относятся все животные и человек, а также некоторые растения (грибы, многие паразиты и сапрофиты покрытосеменных растений) и микроорганизмы. Однако разделение растений и микроорганизмов на гетеротрофные и автотрофные, несмотря на принципиальное различие в типе их обмена веществ, довольно условно. Даже типичные автотрофы — фотосинтезирующие зелёные растения — могут усваивать некоторое количество органических веществ из почвы через корни, но их рост и развитие лучше протекают на минеральных источниках азота. Некоторые зелёные растения, обладая способностью кфотосинтезу, являются в то же время насекомоядными (росянка, пузырчатка и др.), т. е. используют в основном органический азот, а их углеродное питание осуществляется фотосинтетически. Некоторые автотрофы нуждаются в присутствии в среде витаминоподобных веществ, необходимых для автотрофного синтеза, и т.д. В 1921 русский учёный А. Ф. Лебедев показал, а в 1933 с помощью изотопного метода американские учёные Г. Вуд и Ч. Веркман подтвердили, что даже ярко выраженные Г. о. (некоторые бактерии, грибы и др.) способны усваивать углерод CO2. Гетеротрофный синтез обеспечивает незначительное накопление органического вещества (до 10% всего углерода организма). Возможность усвоения CO2 клеткой, не содержащей зелёного (или иного) пигмента, имеет принципиальное значение для понимания эволюции хемосинтеза и фотосинтеза, Выявлена способность и животных тканей использовать CO2. В связи с этим возникла тенденция к дифференциации организмов на автотрофы и гетеротрофы не по типу углеродного питания, а по характеру источника жизненно необходимой энергии. В соответствии с этим к Г. о. относят организмы, для которых источником углерода служит окисление сложных органических соединений — углеводородов жиров, белков: к фотоавтотрофам — организмы, осуществляющие фотохимические реакции; к хемоавтотрофам — организмы, для которых источником энергии являются реакции окисления неорганических веществ Строго Г о — животные и человек, использующие органические соединения для покрытия энергетического расхода построения и возобновления тканей тела и регуляции жизненных функций. Такие Г. о. различают по потребности в тех или иных органических соединениях (что зависит от степени их участия в обмене веществ организмов), а также по возможности синтезирования этих соединении самими организмами. К числу необходимых, но несинтезируемых Г. о. веществ относятся т. н. незаменимые аминокислоты, витамины и близкие к ним соединения Осуществляя разложение и минерализацию сложных органических веществ, Г. о. играют важную роль в круговороте веществ в природе. 

                                                           Фотосинтез.

     Синтез  органических соединений из простых,  бедных энергией веществ нуждается  в притоке энергии извне. Зеленые  растения используют для этой  цели световую энергию Солнца. Растительные клетки обладают  специальным механизмом, позволяющим  им преобразовывать световую  энергию в энергию химических  связей. Этот процесс называется  фотосинтезом.

Процесс фотосинтеза  выражается следующим суммарным  уравнением:

6СО2 + 6Н2О=C6H12O6+6О2

    В ходе  этого процесса вещества, бедные  энергией (СО2 и Н2О), переходят в  углевод -- сложное богатое энергией  органическое вещество. В результате  фотосинтеза выделяется также  молекулярный кислород.

     Суммарное  уравнение фотосинтеза не дает  представления о его механизме.  Это сложный, многоступенчатый  процесс. Центральная роль в  нем принадлежит хлорофиллу -- органическому  веществу зеленого цвета. В  зеленых листьях содержится примерно 1% хлорофилла от сухого веса. Хлорофилл  растворяется в спирте, и его  можно извлечь настаиванием листьев  в спирте. Раствор хлорофилла  имеет зеленый цвет и флуоресцирует.  Флуоресценция хлорофилла в растворе  объясняется тем, что электроны  в молекуле хлорофилла поглощают  световую энергию, в результате  они покидают орбиту, соответствующую  их исходному состоянию, и перескакивают  на высшую орбиту, соответствующую  их «возбужденному» состоянию.  Затем электроны возвращаются  обратно на свою первоначальную  орбиту, и при этом переходе  они отдают поглощенную ими  энергию в виде света флуоресценции.  Хлорофилл в растворе не способен  запасать энергию света. Другая  картина наблюдается s клетке, где  молекулы хлорофилла встроены  в структуру хлоропласта и  находятся в соединении с молекулами  ферментов, липоидов и других  веществ. Хлорофилл в зеленом  листе при освещении не флуоресцирует.  Поглощенная хлорофиллом энергия  света здесь не рассеивается, а преобразуется в энергию  химических связей.

     Процесс  фотосинтеза начинается с освещения  хлоропласта видимым светом. Фотон  «ударяет» в электрон молекулы  хлорофилла, сообщает ему энергию,  и электрон переходит в «возбужденное»  состояние: он покидает основную  орбиту и перескакивает на  высшую орбиту. После этого он  сразу же падает обратно. При  этом избыточная энергия электрона  частично переходит в тепло  (около 25%), а большей частью  передается соединениям, находящимся  в клетке, вызывая их превращения.

     Часть  «падающих» электронов захватывается  ионами водорода. В клетке всегда  имеется некоторое количество  Н+ и ОН -ионов, так как в  водном растворе часть молекул  воды находится в диссоциированном  состоянии:

Н2О = Н++ОН- (1)

Ион водорода присоединяет электрон и превращается в атом водорода:

Н++ е = Н (2)

Ион гидроксила, оставшийся без своего противоиона, немедленно же передает свой электрон другим молекулам  или ионам и превращается в  свободный радикал ОН:

ОН-= е + ОН (3)

     Свободные  атомы водорода и ОН -радикалы  в химическом отношении весьма  активны. Атомы водорода присоединяются  к органическому веществу, имеющему  сложную структуру и соответственно  довольно громоздкое название: никотинамидди-нуклеотидфосфат  (сокращенно НАДФ). НАДФ всегда  содержится в клетке; присоединив  водород, он переходит в восстановленную  форму:

НАДФ + 2Н = НАД ФxН2 (4)

Свободные ОН -радикалы взаимодействуют друг с другом, причем образуется молекулярный кислород, выделяющийся в атмосферу, и вода:

4ОН = О2 + 2Н< ........... sub>2О  (5)

Просуммировав реакции 1, 2, 3 и 5, получим:

2Н2О = О2 + 4Н (6)

Таким образом, молекулярный кислород, образующийся при фотосинтезе, возникает в результате разложения (фотолиза) воды. Это не ферментативный процесс. По своему механизму фотолиз  воды сходен с электролизом воды. Вспомните, что при пропускании электрического тока через водный раствор ионы водорода получают электроны от катода и превращаются в атомы водорода (если бы в растворе находился НАДФ, он присоединил бы эти атомы водорода и перешел  в НАДФхН2), а ОН -ионы, отдав электроны  аноду, превращаются в свободные  ОН -радикалы, из которых образуется молекулярный кислород и вода.

     Энергия  другой части «падающих» электронов, а также электронов, отделяющихся  от ионов гидроксила и обладающих  еще некоторым запасом энергии,  преобразуется в энергию макроэргической  фосфатной связи: из АДФ (всегда  присутствующей в клетке) и неорганического  фосфата (Ф) синтезируется АТФ:

АДФ + Ф=АТФ

Таким образом, избыточная энергия возбужденных электронов при  переходе их в исходное состояние  порождает три процесса:

1)Фотолиз воды  с образованием молекулярного  кислорода.

2)Восстановление  НАДФ с образованием НАДФxН2.

3)Синтез АТФ.

Эти реакции идут только на свету. Их осуществление является непосредственным результатом поглощения хлорофиллом лучистой энергии. Поэтому  данная стадия фотосинтеза называется световой фазой. Дальнейшие синтетические  процессы фотосинтеза протекают  как на свету, так и в темноте. Поэтому комплекс этих реакций называется темновой фазой.

     Темновая  фаза фотосинтеза представляет  собой ряд последовательных ферментативных  реакций. В осуществлении этих  реакций принимают участие синтезированные  в световую фазу АТФ и НАДФxН2. Центральное место среди реакций  темновой фазы занимает реакция  связывания углекислоты: СО2 диффундирует  в лист из атмосферы и включается  в состав одного из промежуточных  соединений. В конечном итоге  образуются углеводы -- сначала моносахариды, затем ди- и полисахариды. 

     Итак, в световую фазу фотосинтеза  световая энергия Солнца преобразуется  в энергию химических связей  НАДФxНг и АТФ. В темповую  фазу энергия этих веществ  (НАДФxН2 и АТФ) расходуется  на синтез углеводов.

     Процесс  фотосинтеза представляет основной  механизм, при помощи которого  зеленые растения производят  органические вещества. Все вещества  растения, любая его «урожайная»  часть -- плоды, семена, корнеплоды, древесина и т. д. -- образуются  из веществ, порожденных в результате  фотосинтетической активности его  клеток. Продуктивность фотосинтеза  составляет примерно 1 г органических  веществ на 1 мг площади листьев  в 1 час. Таким образом, при  прочих равных условиях урожай  тем выше, чем больше поверхность  листьев выросших растений и  чем дольше они функционируют  как фотосинтетические системы.  В изучение роли света и  хлорофилла в процессе усвоения  СО2 при фотосинтезе большой вклад  внес крупнейший русский ученый  К. А. Тимирязев. Тимирязеву  принадлежат и непревзойденные  работы по популяризации знаний  по фотосинтезу, о котором он  писал так: «Это процесс, от  которого в конечной инстанции  зависят все проявления жизни  на нашей планете». Это вполне  обоснованное утверждение, так  как фотосинтез не только основной  поставщик органических соединений, но и единственный источник  свободного кислорода на Земле.

      Растительные  клетки, как и все другие клетки, постоянно дышат, т. е. поглощают  кислород и выделяют СО2. Днем  же наряду с дыханием с помощью  хлорофилл содержащего механизма  растительные клетки преобразуют  световую энергию в химическую: они синтезируют органические  вещества. При этом в качестве  побочного продукта реакции выделяется  молекулярный кислород. Количество  кислорода, выделяемого растительной  клеткой в процессе фотосинтеза,  в 20--30 раз больше, чем поглощение  его в одновременно идущем  процессе дыхания. Понятно поэтому,  что днем, когда растения и  дышат, и фотосинтезируют, они  обогащают воздух кислородом, а  ночью, когда фотосинтез прекращается, они только дышат, т. е. поглощают  кислород и выделяют углекислоту.