Без чего могут обойтись хемотрофы в процессе синтеза органических веществ
1. Дайте определения понятий.
Гомеостаз – постоянство внутренней среды биологических систем.
Пластический обмен – совокупность реакций биосинтеза веществ и их последующая сборка в более крупные структуры.
Энергетический обмен – совокупность реакций распада веществ, сопровождающихся выделением и запасанием энергии.
Метаболизм – единый процесс обмена веществ и энергии в клетке, связывающий между собой процессы ассимиляции и диссимиляции.
2. Каково значение поддержания гомеостаза в организме?
Постоянство внутренней среды необходимо клетке и многоклеточному организму. Если гомеостаз нарушается, это ведет к тому, что клетки и организм в целом повреждаются или даже могут погибнуть.
3. Какую роль играют ферменты в метаболических процессах?
Ферменты – это вещества, ускоряющие протекание химических реакций в клетках организма. Без их участий процессы ассимиляции и диссимиляции или вообще бы не протекали, или протекали бы медленно.
4. Заполните таблицу.
Ферменты и их функции
5. Какое значение имеет сбалансированность и скоординированность процессов ассимиляции и диссимиляции в организме?
Ассимиляция и диссимиляция – составные части единого целого, процесса метаболизма. Нарушение баланса между ними всегда приводит к развитию какого-либо заболевания как отдельных клеток, так и целого организма или даже их гибели.
Особенности обмена веществ у растений, животных и бактерий
1. Дайте определения понятий.
Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.
Гетеротрофы – организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза и получающие их готовыми от автотрофов.
Фотосинтез – процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.
Хемосинтез – способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений.
Сравнительная характеристика фаз фотосинтеза
3. Какие вещества необходимы хемотрофам для синтеза сложных органических соединений?
Неорганические вещества, такие как двухвалентное железо, сероводород, аммиак.
4. Приведите примеры процессов, обеспечивающих хемотрофов первичной энергией для хемосинтеза.
У нитрифицирующих бактерий – окисление аммиака до азотистой и азотной кислот. У железобактерий – окисление двухвалентного железа до трехвалентного. У серобактерий – окисление сероводорода до молекулярной серы или до солей серной кислоты.
5. Заполните таблицу.
Сравнительная характеристика процессов фотосинтеза и хемосинтеза
Без чего могут обойтись хемотрофы в процессе синтеза органических веществ
Подробное решение параграф § 25 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Каких видов организмов на Земле больше – хемосинтетиков или фотосинтетиков?
Ответ. Хотя вклад хемосинтетиков в аккумуляцию энергии и синтез органических веществ на Земле невелик по сравнению с фотосинтетиками, они имеют огромное экологическое значение, участвуя в круговороте веществ в биосфере.
В процессе их жизнедеятельности образовались залежи многих полезных ископаемых.
Хемосинтетики служат не только источником органического вещества на планете, то есть продуцентами, но также делают доступными и для растений, и для других организмов целый ряд неорганических веществ.
Возможно, хемосинтетические микроорганизмы были первыми на планете (Г.А. Заварзин).
2. К какому царству организмов относятся хемосинтетики?
Ответ. Организмы- хемосинтетики относят к царству бактерий.
Вопросы после §25
1. Какие бактерии – хемосинтетики особенно важны для сельского хозяйства?
Ответ. Наибольшее значение для сельского хозяйства имеют нитрифицирующие бактерии. Нитрифицирующие бактерии окисляют образующиеся при гниении органических остатков аммиак до нитрита, а затем до нитрата.
Нитрифицирующие бактерии относятся к самой распространенной группе хемолитотрофных микроорганизмов в природе, что связано с наличием восстановленных форм азота в различных экосистемах. Наиболее широко распространены аммонийокисляющие бактерии. Нитрифицирующие бактерии развиваются в почвах, рыхлых горных породах, термальных источниках, в морской и пресной воде, в илах.
Нитрифицирующие бактерии послужили фактором образования залежей селитры. Они участвуют в процессах выветривания горных пород и каменных сооружений. Огромную роль играют в процессе почвообразования. Процесс нитрификации происходит в почве в огромных масштабах и служит для растений источником нитратов. Жизнедеятельность бактерий представляет собой один из важнейших факторов плодородия почв.
2. Где чаще обитают бактерии хемосинтетики?
Хемосинтез: определение и механизмы, представители живого с хемосинтезом
Хемосинтез
Что такое хемосинтез как биохимический процесс
Известно деление всех живых организмов, населяющих планету, по способу получения ими энергии на 2 типа: автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы — это организмы, которые могут синтезировать органические соединения из неорганических при помощи различных источников энергии. Почти все автотрофные организмы — это фотосинтетики. К ним принадлежит группа организмов, которые используют для обеспечения процессов биосинтеза энергию солнечного света.
Еще одна группа живых организмов — хемотрофы или хемосинтетики: для обеспечения реакций синтеза они используют энергию, освобожденную во время окисления органических соединений.
Что такое хемосинтез?
Хемосинтез — это отдельный тип питания, в ходе которого происходит синтез органических соединений из неорганических при помощи энергии химических реакций.
Организмы с хемосинтезом
Какие организмы отличаются непривычным для нас типом питания? Стоит отметить, что процесс хемосинтеза в живых организмах изучается учеными достаточно долго. Хемосинтез был открыт российским микробиологом С. Н. Виноградским — произошло это в 1887 году.
Хемосинтетики — это также отдельные группы бактерий, включая нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серобактерии и др.
В процессе биохимических реакций нитрифицирующие бактерии осуществляют последовательное окисление аммиака до нитритов (позже — до нитратов). Серобактерии, в свою очередь, окисляют сероводород и прочие соединения серы до серной кислоты. Железобактерии получают энергию в результате окисления соединений двухвалентного железа до трехвалентного.
В процессах превращения химических элементов в биохимическом круговороте веществ хемосинтетикам принадлежит ключевая роль. Почти все процессы превращения химических элементов в биосфере осуществляется только при участии живых организмов.
Механизм хемосинтеза
Остановимся на процессе хемосинтеза подробнее. Бактерии, у которых хлорофилл отсутствует, также получили возможность питаться автотрофным типом питания. При этом, необходимую для реакций синтеза энергию они получают по-другому, чем растительные клетки. Еще раз напомним, что открытие этого типа обмена принадлежит российскому ученому С. Н. Виноградскому (1887).
Для синтеза бактериями используется энергия химических реакций. У них есть специальный ферментный аппарат, с помощью которого они превращают энергию химических реакций в химическую энергию соединений — именно они и синтезируются.
Среди хемосинтетиков особенно стоит выделить азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии. Они находятся в почве и окисляют аммиак, который появляется в результате гниения органических остатков до азотной кислоты.
Эта кислота вступает в реакцию с минеральными соединениями почвы и трансформируется в соли азотной кислоты. Это двухфазный процесс.
Первая фаза — окисление аммиака до азотистой кислоты.
После этого азотистая кислота превращается в азотную.
Если говорить о серобактериях, то у них осуществляется окисление сероводорода.
В некоторых случаях (при недостатке сероводорода) происходит окисление образованной серы до серной кислоты.
Железобактерии участвуют в преобразовании закиси железа в окись железа.
Как видно из приведенных выше уравнений химических реакций, хемосинтетики — типичные автотрофы. Они способны самостоятельно синтезировать нужные органические вещества из неорганических соединений при помощи энергии, которая освобождается в ходе окислительных процессов.
Характеристики хемосинтеза: какие вещества образуются, роль и значение
По способу получения энергии все живые организмы делятся на гетеротрофные и автотрофные. Первые из них питаются уже готовыми органическими веществами, а вторые синтезируют органические соединения из неорганических. Для обеспечения процессов биосинтеза большинство автотрофных организмов используют энергию солнечного света (фотосинтетики, фототрофы). Значительно меньшая группа относится к хемосинтетикам (хемотрофам).
Что такое хемосинтез
Хемосинтез – самый древний способ питания, который появился значительно раньше фотосинтеза. При нем получение энергии живыми организмами происходит за счет химической реакции окисления неорганических веществ.
Хемосинтез рассматривается в биологии как уникальное явление. Хемотрофы ни напрямую, ни косвенно не зависят от солнечного света. Единственным исключением являются нитрофицирующие бактерии, так как они окисляют аммиак, образующийся в процессе гниения органических соединений.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Автором открытия явления хемосинтеза (1887 г.) является известный русский микробиолог Виноградский С. Н. Ему удалось выделить из почвы некоторые микроорганизмы, которые для построения органических соединений используют углекислый газ, а энергию получают в результате химических реакций по окислению молекулярного водорода, неорганических соединений сурьмы, железа, азота или серы. Это совершенно иной тип живых организмов, которые Виноградский назвал «хемолитоавтотрофными», а тип их жизнедеятельности – «минеральным дыханием». В настоящее время этот процесс называется хемосинтезом.
Для кого характерен такой тип питания
Хемосинтез используется только некоторыми прокариотами. Практически все они обитают в местах недоступных для жизни других организмов, куда не проникают кванты света и где отсутствует кислород. Например, они живут на дне глубоких разломов земной коры и на большой глубине (3-4 км) океанов.
К хемотрофным организмам относятся:
Особенности процесса
Для синтеза органических соединений из неорганических и получения энергии бактерии-хемотрофы имеют специальный ферментный аппарат.
Нитрофицирующие азотофиксирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты, которая в дальнейшем вступает во взаимодействие с минералами почвы с образованием нитратов. Химический процесс протекает в две стадии:
Серобактерии получают энергию за счет реакции окисления сероводорода до молекулярной серы:
Если реакция протекает в условиях недостатка сероводорода, то молекулярная сера подвергается дальнейшему окислению:
Железобактерии преобразуют двухвалентное железо в трехвалентное:
Хемосинтетики являются типичными автотрофами, способными получать энергию при окислении неорганических веществ и использующими ее для синтеза органических соединений.
Образующаяся энергия накапливается в бактериальных клетках в виде молекул АТФ. Они в дальнейшем используются для образования из углекислого газа глюкозы и других органических веществ. Процесс аналогичен темновой фазе фотосинтеза и описывается следующим уравнением химической реакции:
\(6CO_2 + 24H+ + AТФ → C_6H_<12>O_6 + 6H_2O\)
Отличие от фотосинтеза
И хемосинтез, и фотосинтез являются способами автотрофного питания. Их сходство заключается в образовании энергии, накоплении ее в виде молекул АТФ и последующем использовании для синтеза органических соединений.
Но эти два процесса имеют и свои различия. Хемосинтез характерен только для небольшой группы архей и бактерий. Если при фотосинтезе источником энергии выступают кванты света, то при хемосинтезе – энергия, выделяющаяся в ходе различных окислительно-восстановительных реакций. Признаком хемотрофиков является отсутствие хлорофилла, который обязательно присутствует у фототропиков.
При осуществлении синтеза органики фотосинтетики используют в качестве источника углерода исключительно углекислый газ. В отличии от них хемосинтетики способны усваивать углерод и из других соединений: уксусной кислоты, карбонатов, метанола, муравьиной кислоты, угарного газа.
Роль и значение в круговороте веществ
Процесс хемосинтеза играет огромную роль во многих экологических процессах:
Без чего могут обойтись хемотрофы в процессе синтеза органических веществ
Из-за блокировщика рекламы некоторые функции на сайте могут работать некорректно! Пожалуйста, отключите блокировщик рекламы на этом сайте.
Хемосинтез.
Хемотрофы, как и все автотрофные организмы, самостоятельно синтезируют необходимые органические вещества. От фототрофных зеленых растений их отличает полная независимость от солнечного света как источника энергии.
Многие виды бактерий, способные синтезировать необходимые им органические соединения из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке, относятся к хемотрофам. Захватываемые бактерией вещества окисляются, а образующаяся энергия используется на синтез сложных органических молекул из СО 2 и Н 2 О. Этот процесс носит названия хемосинтеза.
Хемосинтез — образование органических соединений из неорганических за счет энергии окислительно-восстановительных реакций соединений азота, железа, серы.
Важнейшую группу хемосинтезирующих организмов представляют собой нитрифицирующие бактерии. Исследуя их, С.Н.Виноградский в 1887г. открыл процесс хемосинтеза.
Существует несколько видов хемосинтетических реакций:
1. Окисление аммиака до азотистой и азотной кислоты нитрифицирующими бактериями:
2. Превращение двухвалентного железа в трехвалентное железобактериями:
3. Окисление сероводорода до серы или серной кислоты серобактериями:
Выделяемая энергия используется для синтеза органических веществ.
Роль хемосинтеза в природе.
Бактерии хемосинтетики разрушают горные породы, очищают сточные воды, участвуют в образовании полезных ископаемых, взаимодействуя с минеральными веществами почвы, образуют соли, которые являются важнейшим компонентом минерального питания высших растений.