Реферат: Хемоавтотрофы

С О О Б Щ Е Н И Е

П О

Б И О Л О Г И И

ТЕМА: «ХЕМОАВТОТРОФЫ»

П О С Ш

Ученицы 10 «в» класса

Пипцан       Илоны

ХЕМОАВТОТРОФЫ

 Все процессы питания управляютсяферментативными реакциями. По типу питания организмы разделяются на автотрофные,вырабатывающие органические вещества из простых неорганических соединений привоздействии солнечной или химической энергии (растения и некоторые бактерии) и гетеротрофные,использующие для питания готовую органику (в основном животные, а также ряд микроорганизмови грибов).

Особенности автотрофного питания. К основным процессам автотрофного питания относятся фотосинтези хемосинтез.

а)Фотоавтотрофы. Этоорганизмы, содержащие пигменты, избирательно поглощающие видимый свет.Пигментами называются высокомолекулярные природно-окрашенные соединения (хлорофиллыи каротиноиды), свойства которых более подробно описаны.

Вклетках растений они вместе с ферментами, катализирующими фотосинтез,находятся в мембранах хлоропластов – органеллах цитоплазмы. Общее

уравнениефотосинтеза можно записать в виде:

cвет

6CO2+ 6H2O + F = C6H12O6 + 6O2+ F,

(2)

гдеF – фермент карбоксилаза.

Данноеуравнение отражает следующие особенности фотосинтеза: вода за счет солнечнойэнергии распадается внутри клетки на кислород и водород. К водородуприсоединяется СО2 в процессе ферментативной реакциикарбоксилирования, результатом которой является образование углеводов (глюкозы– C6H12O6), а кислород выделяется в окружающуюсреду. Эта реакция необычайно важна для поддержания жизни на Земле, так как онаявляется основным источником кислорода.

Скоростьфотосинтеза у растений уменьшают различные ингибиторы промышленного иантропогенного происхождения. Для их контроля в БСС используютфотосинтезирующие пигменты растений. Другим примером фотосинтезирующей реакции,перерабатывающей вредный для млекопитающих сероводород, является реакция егоразложения фотосинтезирующими серобактериями (зелеными или пурпурными поокраске). Солнечное излучение поглощается пигментом бактериохлорофиллом,и обусловливает протекание следующей реакции:

свет

СO2 + H2S+ F ––> Углеводы+ 2S + H2O+ F,

(3)

гдеF– фермент дегидрогеназа, катализирующий отщеплениеводорода от H2S, в результате чего сероводород распадается наводород и серу. Часть водорода расходуется на синтез углеводов, часть – насинтез воды. Вместо кислорода, выделяющегося при фотосинтезе у растений, приреакции поглощения СО2 образуются вода и сера.

Свойствоферментов таких бактерий отщеплять водород от химических соединений ученыесегодня пытаются использовать для биофотолиза воды, т. е. разложения ее наводород и кислород в целях создания солнечных водородных топливных элементов.

б) Хемоавтотрофы.Этиорганизмы используют СО2 как источник углерода, но получают энергиюне от Солнца, а с помощью окислительных реакций.

Например,нитрифицирующие бактерии получают энергию за счет окислениясоединений азота: аммиака до нитритов (4), а затем донитратов , которыепоглощаются растениями.

2NH3+ 3O2 + F = 2HNO2 + 2H2O+ F+ энергия,

(4)

гдеF– фермент нитрогеназа.

Азоточень важен для плодородия почвы, но внесенный в виде химических веществ, онплохо усваивается растениями. Нитрифицирующие бактерии являются природнымипреобразователями азота из неорганической формы в органическую.Бактерии-нитрификаторы также выполняют в природе важную роль переработчиковаммиака, образующегося при разложении отмершей органики и различных выделенийживотных.

Активностьфермента данной реакции может подавляться загрязнениями окружающей среды.Поэтому очень важно иметь возможность биосенсорной оценки его активности.

Железобактерииполучаютэнергию в результате окисления соединений железа (Fe2+ ®Fe3+ + энергия), а бесцветные серобактерии – серы досульфатов (S ®+ энергия),усваиваемых растениями.

Хемотрофывыживают в условиях отсутствия солнечного освещения за счет переработкинеорганических веществ. Поэтому их используют при утилизации бытовых ипромышленных отходов.

Типы гетеротрофного питания. Голозойныйтип питаниясвойственен человеку и большинству животных. Пища в виде сложныхорганических соединений вводится внутрь тела, где она подвергаетсярасщеплению на небольшие молекулы, которые могут усваиваться организмом иливыводиться из него. Особенностью подобного питания является наличие цепейферментативных реакций для расщепления пищи и промежуточных продуктов. Реакциирегулируются кислотностью внутренней среды организма.

Общаясхема (по Грину и др. [12]) переваривания пищи (углеводов, белков и жиров)

*Включают ферменты, отщепляющие аминокислоты от полипептидов:

Аминопептидазы – со стороны аминогруппы;

Карбоксипептидазы — со стороны углеродной группы.

Элементыферментативных реакций пищеварения и условия их протекания. Многие из этихферментов сегодня производятся промышленным способом для создания различных товаров.Амилазы выделяют из термофильных бактерий и используют в моющих средствах вцелях расщепления углеводных загрязнений в теплой воде. Липазы применяют дляобнаружения и удаления жиров. Для медицины и экологии представляют такжеинтерес ферменты, расщепляющие продукты выделения теплокровных организмов.Например, уреааза разлагает мочу на водные соединения и азот. Подобныеферменты могут применяться в искусственной почке для удаления мочевины изкрови, в технологиях очистки хозбытовых стоков.

Унизших организмов выделяют три типа питания продуктами в основном растительногопроисхождения: симбиотический, паразитический и сапрофитный.

Пищеварительные ферменты и их действие

 Присимбиотическом питании один организм питается отходами другого, непричиняя ему вреда. Например, нитрифицирующие бактерии, живущие на бобовыхрастениях снабжают их азотом. В кишечнике млекопитающих находятся бактерии,помогающие расщеплять питательные вещества, например кишечная палочка E.coli.Благодаря безвредности данной бактерии для человека она широко используется присоздании БСС.

Припаразитическом питании организм-паразит разрушает системыжизнедеятельности организма-хозяина.

Присапрофитном питании организмы выделяют ферменты на мертвыйили разлагающийся органический материал. К ним относятся грибы, ряд бактерий инасекомых. Некоторые сапрофиты выделяют ферменты протеазы, способныеразлагать белки, растворять оболочки других клеток, в том числе болезнетворных.Поэтому протеазы широко применяют в качестве объектов биотехнологии  в моющих средствах, а также в БСС дляобнаружения с помощью ферментативных реакций различных специфичных для нихбелков-субстратов.

еще рефераты
Еще работы по биологии