Хемосинтез, Получение жизненной энергии. Фотосинтез - Хемосинтез и фотосинтез как источники жизненной энергии

Хемосинтез - синтез органических соединений из неорганических веществ с использованием химической энергии, выделяющейся в реакциях окисления неорганических веществ.

Процесс хемосинтеза открыт русским ученым-микробиологом С. Н. Виноградским в 1887 г. Некоторые группы бактерий - нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии способны накапливать освобождающуюся в процессах окисления энергию и затем использовать ее для синтеза органических веществ. Процесс хемосинтеза протекает без участия хлорофилла, для его осуществления не обязательно наличие света.

Например, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты.

Освобождающаяся энергия накапливается в молекулах АТФ и используется для синтеза органических веществ, протекающего по типу реакций темновой фазы фотосинтеза. Хемо-синтезирующие бактерии Играют важную роль в круговороте веществ. Нитрофицирующие бактерии способствуют накоплению в почве нитратов.

Получение жизненной энергии. Фотосинтез

Все живое на Земле (за исключением некоторых видов бактерий) прямо или косвенно зависит от солнечной энергии, которую зеленые растения преобразуют в органическое вещество путем фотосинтеза.

Фотосинтез происходит в клетках зеленых растений, прежде всего в листьях, в клетках которых находятся зеленые тельца - хлоропласты, которые можно разглядеть под Микроскопом. Их сложную внутреннюю структуру можно увидеть только под электронным Микроскопом. (Увеличение в 100 тыс. раз!) Она содержит симметрично расположенные тельца-зерна, в которых находятся молекулы хлорофилла. В хлоропластах происходит последовательность реакций, которую в совокупности и называют фотосинтезом. Весьма упрощенно ход этих реакций можно охарактеризовать следующим образом.

В начальных (фотохимических) реакциях солнечная энергия с помощью хлорофилла (биокатализатор) поступает в энергетически богатые молекулы АТФ (аденозинтрифосфат), которые содержат энергетически мощные химические связи. Одновременно вода разлагается на водород и кислород. Кислород образует молекулу О2 и поступает в воздух. Водород переходит в фермент (НАДФ + Н2 > НАДФ Н2).

Последующие реакции происходят без участия света. Под воздействием водорода фермент постепенно редуцируется в углекислый газ (CO2) и возникают молекулы глюкозы (С6Н12О6). Фермент высвобождается (НАЛФ) и снова присоединяет высвободившийся водород. Энергию для этих реакций поставляет АТФ. После высвобождения одной макроэргической связи возникает АДФ (аденозин-дифосфат), которая в фотохимических реакциях снова переходит в АТФ: АТФ > АДФ + Ф.

Из глюкозы в растениях образуются сложные сахариды - полисахариды (целлюлоза, крахмал), различные жиры (растительные масла), а при участии других компонентов (прежде всего соединений азота и фосфора) возникают многие другие органические вещества (белки, различные древесные смолы, эфирные масла и др.).

В верхней части схемы дается представление о сложности структур, в которые поступает солнечная энергия: лист > разрез листа с обозначением клеток с пластидами > увеличенное изображение клетки с пластидами и другими ее элементами > летали пластиды с обозначением сложно устроенных молекул хлорофилла, в которых и происходит фотосинтез.

В нижней части изображена упрошенная схема процесса фотосинтеза. Цветами обозначено: черный - словесное пояснение; желтый - источник энергии; синий - вещества, вступающие в реакцию; красный - вещества, образующиеся в результате реакции.

Похожие статьи




Хемосинтез, Получение жизненной энергии. Фотосинтез - Хемосинтез и фотосинтез как источники жизненной энергии

Предыдущая | Следующая