Воскресенье, 24.09.2017, 06:09
учим на отлично!
Главная » Файлы » Биология » Лекції з біології (для І курсу)

Біологія. Заняття 20. Тема: Хемосинтез та фотосинтез.
15.01.2016, 21:06

План:

 

 

1. Особливості процесу хемосинтезу.

 

 

 

 

2. Особливості процесу фотосинтезу.

 

 

 

 

Література: Загальна біологія: Підруч для 10 кл./ М.Є. Кучеренко та
інш. 2006. с. 115-120

 


Доступно только для пользователей

 

 

1. Автотрофні
організми для синтезу органічних сполук з неорганічних можуть використовувати
різні джерела енергії. Хемосинтезуючі організми, або хемотрофи (від
грец. хемейя — хімія та трофе - живлення), для синтезу органічних
сполук використовують енергію, яка вивільняється під час окиснення неорганічних
сполук. Натомість фотосинтезуючі організми, або фототрофи, для
цих процесів використовують енергію світла.

 

 

Хемосинтез — це тип жив­лення, за якого
органічні сполуки синтезуються з неорганічних із використанням енергії хімічних
реакцій. До хемотрофних організмів належать деякі групи бактерій: нітрифікуючі,
залізобактерії, без­колірні сіркобактерії та інші. Процес хемосинтезу відкрив у
1887 році видатний російський мікробіолог С.М. Виноградський (1856-1953).

 

 

 

 

Нітрифікуючі
бактерії
послідовно
окиснюють аміак до нітритів (солі нітритної кислоти), а згодом — до нітратів
(солі нітратної кислоти). Залізобактерії одержують енергію за
рахунок окиснення сполук двовалентного феруму до тривалентного. Безколірні
сіркобактерії
окиснюють сірководень та інші сполуки сульфуру до сульфатної
кислоти.

 

 

 

 

Яка роль хемотрофних
організмів у природі? Насам­перед вони відіграють важливу роль у процесах
перетворення хімічних елементів у біогеохімічному колообігу речовин.

 

 

 

 

Біогеохімічний
колообіг речовин
— це обмін хімічними елементами і сполуками між; різними
компонентами біосфери внаслідок життєдіяльності різноманітних організмів, що
має циклічний характер.

 

 

 

 

При цьому більшість
процесів перетворення хімічних елементів у біосфері відбувається лише за участі
хемотрофних організмів.

 

 

 

 

2. Фотосинтез — це процес утворення органічних сполук з неорганічних завдяки
перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв'язків. До фототрофних
організмів нале­жать зелені рослини, деякі одноклітинні тварини (рос­линні
джгутикові) та прокаріоти — ціанобактерії, пурпурні та зелені бактерії.

 

 

 

 

Ви пам'ятаєте, що в
клітинах рослин фотосинтез відбувається в хлоропластах, які містять
фотосинтезуючі пігменти - хлорофіли. За своєю структурою вони нагадують
гем гемоглобіну, але в них замість феруму міститься магній.

 

 

 

 

Фотосинтез ґрунтується
на окиснювально-відновних реакціях, пов'язаних із перенесенням електронів від
сполук, які їх постачають, до сполук, які їх сприйма­ють, з утворенням
вуглеводів і виділенням в атмосферу молекулярного кисню.

 

 

 

 

У процесі фотосинтезу
у зелених рослин і ціано­бактерій беруть участь дві фотосистеми перша
(І)
і друга (
II). Фотосистемою називають пігментну систему,
яка має особливі структури (так званий реак­ційний центр), в яких енергія
світла перетворюється на енергію хімічних зв'язків синтезованих сполук. До
складу реакційного центру входять молекули хлорофілу, сполуки,
здатні сприймати і віддавати електрони, та ін. Обидві фотосистеми пов'язані між
собою системою перенесення електронів. У процес фотосинтезу вони включаються
послідовно — спочатку фотосистема І, а згодом — фотосистема
II.

 

 

 

 

У процесі фотосинтезу
виділяють дві фази - світло­ву і темнову. У світлову фазу реакції
перебігають у мембранах особливих структур хлоропластів — тилакоїдів лише на
світлі.

 

 

 

 

Фотосинтез починається з поглинання
світлової енергії пігментами фотосистеми І. Далі вона пере­дається в реакційний
центр і «збуджує» один з елект­ронів молекули хлорофілу. Молекули-переносники
транспортують цей електрон на зовнішню поверхню мембрани тилакоїда. Так цей
електрон набуває певної енергії.

 

 

 

 

У фотосистемі І
такий електрон
може пере­даватись особливій сполуці. Взаємодіючи з іонами гідрогену, електрони
відновлюють цю сполуку. Згодом вона постачає гідроген, необхідний для
відновлення СО2 до глюкози (тобто сполуки, в хімічних зв'язках якої
запасається енергія).

 

 

 

 

Згадана сполука має
назву НАДФ+ (нікотинамід-аденіндинуклеотидфосфат, окиснена форма).
Реакція її відновлення має такий вигляд:

 

 

 

 

НАДФ+
+ е - + Н+ => НАДФ-Н

 

 

 

 

Крім того, «збуджений»
електрон, повертаючись на свій енергетичний рівень, може відновлювати фото­систему
І, заповнюючи «електронну вакансію», яка там утворилася.

 

 

 

 

Подібні процеси
відбуваються й у фотосистемі
II. «Збуджені» електрони від реакційного центру
фотосистеми
II передаються фотосистемі І, відновлю­ючи її. «Електронні вакансії»
в реакційному центрі фотосистеми
II заповнюють електрони, які постачають молекули води. Під
дією світла за участю певних ферментів молекула води розщеплюється. При цьому
утворюються іони гідрогену, молекулярний кисень, який виділяється в атмосферу,
та електрони, що вико­ристовуються на відновлення фотосистеми
II:

 

 

 

 

20
=> 4Н+ + 02 + 4е-

 

 

 

 

Транспорт електронів у
світлових реакціях спряже­ний із перенесенням через мембрану іонів гідрогену,
але у протилежному напрямі: від зовнішньої поверхні мембрани тилакоїдів до
внутрішньої. Внаслідок цих процесів на мембрані тилакоїдів виникає різниця
електричних потенціалів (Δφ): на зовнішній поверхні мембрани накопичується
негативний електричний заряд, а на внутрішній — позитивний. Крім того, по
обидва боки цієї мембрани виникає також різниця кон­центрації іонів гідрогену
(Δ рН).

 

 

 

 

У мембрані тилакоїдів,
як і у внутрішній мемб­рані мітохондрій, міститься Н+-АТФаза, що
викори­стовує Δφ і Δ рН для синтезу АТФ з АДФ і фосфатної кислоти. Це
відбувається внаслідок того, що іони Н+ через канал у молекулі
ферменту, який забезпечує синтез АТФ, переносяться з внутрішньої поверхні
мембрани тилакоїдів на зовнішню. При цьому вони вивільняють певну кількість
енергії.

 

 

 

 

Реакції темпової
фази
фотосинтезу перебігають у внутрішньому середовищі хлоропластів і
на світлі, і в темряві. За наявності вуглекислого газу, певних сполук та
енергії АТФ до СО2, який надходить у хло­ропласти із зовнішнього
середовища, приєднується гідроген. Через низку послідовних реакцій за участю
специфічних ферментів утворюються моносахариди (зокрема, глюкоза). Згодом з них
синтезуються по­лісахариди (крохмаль, целюлоза тощо), які можуть відкладатися
про запас.

 

 

 

 

Сумарне рівняння
процесу фотосинтезу у зелених рослин має такий вигляд:

 

 

 

 

6С02
+ 6Н20 => С6Н1206 + 602

 

 

 

 

Значення фотосинтезу для існування
біосфе­ри важко переоцінити. Саме завдяки цьому процесові фотосинтезуючі
організми вловлюють з космосу світло­ву енергію Сонця і перетворюють її на
енергію < хімічних зв'язків синтезованих ними вуглеводів. Гетеротрофи
(тварини, гриби), споживаючи живих автотрофів або їхні рештки, разом з їжею
одержують енергію, яку ті запасли. Тому існування біосфери мож­ливе саме
завдяки фотосинтезу. Зелені рослини і ціа­нобактерії, вбираючи вуглекислий газ
і виділяючи кисень, впливають і на газовий склад атмосфери. Що­річно завдяки
фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд т вуглеводів і виділяється
понад 200 млрд. т вільного кисню, який забезпечує дихання всіх організмів. Крім
того, під дією космічних променів кисень перетворюється на озон (О3),
утворюючи озоно­вий екран атмосфери. Він поглинає короткохвильові космічні
ультрафіолетові промені, які згубно діють на все живе на нашій планеті.

 

 

 

 

 

 

 

Категория: Лекції з біології (для І курсу) | Добавил: Директор
Просмотров: 2256 | Загрузок: 0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Меню сайта
навигация
Лекції з біології (для І курсу) [36]
лабораторные [9]
практические [5]
самостоятельная работа [9]
додаткові матеріали [1]
Форма входа

Поиск
Сайты WebGrup
Огромная коллекция мобильных фильмов + игры

Фильмы в мобильном формате мр4 320х240

Огромный мир полезных файлов - у нас есть все!

Развлекательный мобильный портал

Учим на отлично! - образовательный сайт

Онлайн-кинотеатр HD-фильмов

Реклама на сайтах WebGrup

Полезные ресурсы
Каркаралинский государственный природный национальный парк
Раслабся!
Общаемся
карта посетителей
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


видео-онлайн

Вирусы

00:01:31
2 2 0.0

Репликация ДНК

00:01:58
3 0 0.0

Гордон №322 Механизмы а...

00:40:10
0 0 0.0
учебники
Українська мова 10-11 клас Біляєв О.М., Симоненкова Л.М., Скуратівський Л.В., Шелехова Г.Т. 

Загальна біологія: Підручник для 11 кл. загальноосвіт. навч. закладів 

Українська література 10 клас П. Хропко 

Copyright MyCorp © 2017Конструктор сайтов - uCoz