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
-
Энергию, необходимую для жизнедеятельности (движения, выделения различных веществ), высвобождают все организмы постепенным распадом органических веществ,...
-
Оказалось, что в глубинах океана существуют места, где жизнь в буквальном смысле бьет ключом. Удивительно богатые сообщества возникают там, где из...
-
Итак, материальная, физико-химическая сущность жизни проявляется, прежде всего, в непрерывном обмене веществ и энергии, который происходит между живой...
-
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из органического основания аденина (I), углевода рибозы (II) и трех остатков фосфорной кислоты (III)....
-
В цитозоле клеток 20 различных аминокислот присоединяются б-карбоксильной группой к 3'-гидроксильному акцепторному концу соответствующих тРНК с...
-
В каждом организме (животном, растительном или микробной клетке) все время происходят сложные процессы превращения веществ. Велика роль в этих процессах...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Трансформация веществ и энергии в пищевых цепях - Материальная сущность жизни
Из материала предыдущего параграфа следует, что гетеротрофные организмы получают с органической пищей солнечную энергию, но преобразованную зелеными...
-
Обмен веществ и энергии - Строение системы пищеварения
Обмен веществ и энергии - это поступление в организм из внешней среды различных веществ, усвоение и изменение их, выделение образующихся продуктов...
-
Круговорот веществ в биогеоценозе - необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой...
-
Ядро осуществляет две группы общих функций: одну, связанную собственно с хранением генетической информации, другую - с ее реализацией, с обеспечением...
-
Энергия и происхождение жизни на Земле, Образование малых молекул - Возникновение жизни на Земле
В процессе гравитационного коллапса звезд гравитационная энергия превращается в тепло и энергию световых квантов, инициируя реакцию слияния протонов в -...
-
Работа Тимирязева по фотосинтезу - Вклад отечественных ученых в развитие физиологии растений
К. А. Тимирязев известен как пламенный борец за торжество материалистического мировоззрения, как блестящий экспериментатор и смелый ученый-демократ....
-
Виды клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Гибель (смерть) отдельных клеток или целых их групп постоянно встречается у многоклеточных организмов, также как гибель одноклеточных организмов. Причины...
-
Биокатализ и биотрансформация - Производство биоферментных препаратов
Процессы, в результате которых под действием микроорганизмов или ферментов происходит изменение химического состава исходного вещества При биокатализе -...
-
Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при...
-
Химический состав микробов. Вода составляет основную массу микробной клетки - в капсульных бактериях ее больше, в бациллах меньше. В Aerobacter aceti...
-
Циклы биогенных элементов - Структура Земли и ее циклы
Другой пример глобального цикла, также хорошо известный каждому со школьной скамьи, - цикл углерода, приведенный на рис. 11. Главный резервный фонд...
-
Теория Вехтерхойзера - Зарождение жизни в горячей воде
Геотермальный химический вехтерхойзер Теория железосерного мира Особенно интенсивная форма содействия минералов и горных пород пребиотическому синтезу...
-
Вирус белок генетический фаг Основные проблемы и явления Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от...
-
Метаболизм микрообранизмов - Физиология микроорганизмов
Метаболизм микрообранизмов - совокупность всех биохимических процессов происходящих в клетке. Различают энергитичекий метаболизм 9катабализм) - реакции...
-
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ - Анатомия, конспект лекций
Характеризуя обмен веществ, следует: - подчеркнуть, что обмен веществ и энергии - это одно из наиболее существенных свойств жизни; - дать определение...
-
Жизненный цикл клетки Жизненный цикл-- это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления...
-
Энергия - Естествознание - единая наука о природе
Земля планета солнечной энергии. "Живая сила" Лейбница. Основы термодинамики. Энтропия. Демон Максвела. На нашей планете основным источником энергии...
-
Биологическими маркерами принято считать устойчивые биохимические, физиологические, анатомические и иные признаки организмов, варьирующие в норме в...
-
Методика выделения ДНК зависит от состава и характера используемого источника (ткани животных или растений, микроорганизмы, вирусы). Для лабораторного и...
-
Молекулярные механизмы регуляции клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Апоптоз - многоэтапный процесс. Первый этап - прием сигнала, предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникающей в недрах...
-
Обмен веществ и энергии - физико-химическая основа жизни - Материальная сущность жизни
Живая материя имеет в основе те же физические свойства, что и неживая. В традиционном понимании материя представляет совокупность вещества и поля,...
-
Жизненный цикл клетки - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Биологический клетка деление До сих пор много тайн клетки остаются неразгаданными. Загадочным во многом остается и запрограммированный генетически...
-
Обмен белков в организме человека - Строение, функции и значение белков
Важный критерий пищевой ценности белков - доступность аминокислот. Аминокислоты большинства животных белков полностью высвобождаются в процессе...
-
Введение - Строение системы пищеварения
Для нормальной жизнедеятельности организм любого человека необходимо регулярное поступление пищи, представляющей совокупность органических и...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с...
-
Транскрипция и трансляция - Этические принципы научных исследований
ДНК - носитель генетической информации. Впервые понятие ген было сформулировано в 1941 году Д. Бидлом и Э. Татумом. В настоящее время геном называют...
-
Хромопласты, Лейкопласты - Пластиды: строение, происхождение, взаимопревращения
Хромопласты характерны для клеток лепестков, плодов, корнеплодов, осенних листьев. Это пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из...
-
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Как и всем живым организмам микробам присущ обмен веществ. Для построения цитоплазмы они нуждаются в пластическом материале,...
-
Фитогормоны -- это вещества, вырабатывающиеся в процессе естественного обмена веществ и оказывающие в ничтожных количествах регуляторное влияние,...
-
Внемитохондриальное окисление - Биологическое окисление
Внемитохондриальное окисление протекает в ЭПС, пероксисомах, на внешней мембране митохондрий, цитозоле. Этот вид окисления в разных тканях расходует...
-
Введение - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Способность клеток поддерживать высокую упорядоченность своей организации в хаотичной Вселенной зависит от генетической информации, которая реализуется,...
-
Фотохимические реакции - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ - химические превращения, протекающие под действием света в видимой и ультрафиолетовой области спектра. Еще в античные временя...
Хемосинтез, Получение жизненной энергии. Фотосинтез - Хемосинтез и фотосинтез как источники жизненной энергии