Search:

Хемосинтез і фотосинтез

Реферати » Біологія » Хемосинтез і фотосинтез

Хемосинтез і фотосинтез

Як вам відомо, автотрофні організми залежно від джерела енергії поділяють на хемосинтезуючі і фотосинтезуючі.

Хемосинтез. Хемосинтезуючі організми (хемотрофи) для син­тезу органічних сполук використовують енергію, яка вивільнюєть­ся під час перетворення неорганічних сполук. До цих організмів на­лежать деякі групи бактерій: нітрифікуючі, безбарвні сіркобактерії, залізобактерії тощо.

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють аміак (NH3) до нітритів (солі HNO2), а потім — до нітратів (солі HNО3). Залізобак­терії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалент­ного заліза до тривалентного. Вони беруть участь в утворенні покла­дів залізних руд. Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень та інші сполуки сірки до сірчаної кислоти (H2SO4).

Процес хемосинтезу відкрив у 1887 році видатний російський мікробіолог С.М.Виноградський. Хемосинтезуючі мікроорганізми ві­діграють виняткову роль у процесах перетворення хімічних елемен­тів у біогеохімічних циклах. Біогеохімічні цикли (біогеохіміч­ний колообіг речовин) — це обмін речовинами та забезпечення потоку енергії між різними компонентами біосфери, внаслідок жит­тєдіяльності різноманітних організмів, що має циклічний характер.

Фотосинтез. Фототрофи використовують для синтезу органічних сполук енергію світла. Процес утворення органічних сполук із неор­ганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв'язків називають фотосинтезом. До фототрофних організмів на­лежать зелені рослини (вищі рослини, водорості), деякі тварини (рос­линні джгутикові), а також деякі прокаріоти — ціанобактерії, пурпу­рові та зелені сіркобактерії.

Основними з фотосинтезуючих пігментів є хлорофіли. За своєю структурою вони нагадують гем гемоглобіну, але в цих сполуках замість заліза присутній магній. Залізо потрібне рослинним орга­нізмам для забезпечення синтезу молекул хлорофілу (якщо в рос­лину залізо не надходить, то в неї утворюються безбарвні листки, нездатні до фотосинтезу).

Більшість фотосинтезуючих організмів має різні хлорофіли хлорофіл а (обов'язковий), хлорофіл Ь (у зелених рослин), хлорофіл с (у діатомових і бурих водоростей), хлорофіл d (у червоних водоростей). Зелені й пурпурові бактерії містять особливі бактеріохлорофіли.

В основі фотосинтезу лежить окиснювально-відновний процес, пов'язаний із перенесенням електронів від сполук постачальників електронів (донорів) до сполук, які їх сприймають (акцепторів), з утворенням вуглеводів і виділенням в атмосферу молекулярного кисню. Світлова енергія перетворюється на енергію синтезованих органічних сполук (вуглеводів) в особливих структурах - реакційних центрах, що містять хлорофіл а.

У процесі фотосинтезу у зелених рослин і ціанобактерій беруть участь дві фотосистеми — перша (І) та друга (II), які мають різні реакційні центри та пов'язані між собою через систему перенесення електронів.

Процес фотосинтезу відбувається в дві фази — світлову та темнову. У світлову фазу, реакції якої перебігають у мембранах особли­вих структур хлоропластів - тилакоїдів за наявності світла фотосинтезуючі пігменти вловлюють кванти світла (фотони). По­глинання фотонів приводить до «збудження» одного з електронів молекули хлорофілу, який за допомогою молекул — переносників електронів переміщується на зовнішню поверхню мембрани тила­коїдів, набуваючи певної потенційної енергії.

У фотосистемі І цей електрон може повертатись на свій енер­гетичний рівень і відновлювати її, а може передаватись такій спо­луці, як НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат). Електро­ни, взаємодіючи з іонами водню, які є в навколишньому середовищі, відновлюють цю сполуку:

Нагадаймо, що коли певна сполука віддає електрон — вона окиснюється, а коли приєднує — відновлюється. Відновлений НАДФ (НАДФ • Н2) згодом постачає водень, потрібний для віднов­лення атмосферного СО2 до глюкози (тобто сполуки, в якій запаса­ється енергія).

Подібні процеси відбуваються й у фотосистемі II. Збуджені електрони, повертаючись на свій енергетичний рівень, можуть пе­редаватись фотосистемі І і таким чином п відновлювати. Фотосисте­ма II відновлюється за рахунок електронів, які постачають молеку­ли води. Під дією світла за участю ферментів молекули води розщеплюються (фотоліз води) на протони водню та молекуляр­ний кисень, який виділяється в атмосферу, а електрони використо­вуються на відновлення фотосистеми II:


Енергія, вивільнена при поверненні електронів із зовнішньої поверхні мембрани тилакоїдів на попередній енергетичний рівень, запасається у вигляді хімічних зв'язків молекул АТФ, які синтезу­ються під час реакцій в обох фотосистемах. Деяка її частина витра­чається на випаровування води. Таким чином, під час світлової фази фотосинтезу утворюються багаті на енергію (яка запасається у ви­гляді хімічних зв'язків) сполуки: синтезується АТФ і відновлюється НАДФ. Як продукт фотолізу води в атмосферу виділяється молеку­лярний кисень.

Перейти на сторінку номер:
 1  2 


Подібні реферати:

Теорії походження життя

Теорія спонтанного зародження Ця теорія була поширена в древньому Китаї, Вавілоне і Єгипті як альтернатива креационізму, з яким вона співіснувала. Аристотель (384 - 322 до , якого часто називають засновником біології, дотримувався теорії спонтанного зародження. На основі власних спостережень він розвивав цю теорію далі, зв'язуючи всі організми в безперервний ряд - «сходи природи» (scala naturae). Цим твердженням Аристотель підтримав більш раннє висловлювання Емпедокла про органічну еволюцію. Згідно з ...

Козлятник лікарський, комонник лучний, конвалія звичайна

КОЗЛЯТНИК ЛІКАРСЬКИЙ (чокабук) Galega officinalis Багаторічна трав'яниста рослина родини бобових. Стебло висхідне, розгалужене, голе або розсіяноволосисте, до 80 см заввишки. Листки непарноперисті, з 4 - 10 пар бокових довгасто-лінійних або лінійно-ланцетних листочків. Квітки неправильні, ясно-голубі, зрідка білі, в щільних багатоквіткових пазушних китицях. Цвіте у червні - серпні. Плід - біб. Росте на берегах річок, по чагарниках, на вологих місцях і узліссях. Для лікарських потреб використовують траву козлятника ...

Брусниця звичайна, буркун лікарський, буряк звичайний

БРУСНИЦЯ ЗВИЧАЙНА (борина, борівка, бруслина, гогоц, червона боровинка, камениця, кам'янка, кваснівки, софез) Vaccinium vitis-idaea L. Вiчнозелений кущик родини брусничних. Має довге, пов-зуче кореневище. Стебло прямостояче, галузисте. Листки черговi, обернено-яйцеподібнi або елiптичнi, блискучi. Квiтки правильнi, з буро-рожевим або рожевим дзвоникуватим вiночком. Цвiте у травнi - червнi. Плід - округла яскраво-червона ягода, достигає у липнi - серпнi. Росте в Карпатах. Для лiкарських потреб заготовляють листя i плоди. ...