Экология СПРАВОЧНИК. Сообщение о космической роли зеленых растений

Космическая роль зеленого растения

В среднем сухое вещество растений содержит около 45% углерода и 42% кислорода. Источником углерода и кислорода для синтеза органических веществ растения является воздушное питание. Углекислый газ проникает вместе с воздухом в листья через «устьица», густо усеивающие листовую пластинку. Одновременно через устьица идет испарение воды. Суммарная поверхность листьев превосходит (в 20—70 и больше раз) площадь почвы, занимаемую растением, что создает хорошие условия для поглощения С02 и энергии солнечных лучей зелеными листьями. Этот цвет зависит от хлорофилла, космическую роль которого убедительно раскрыл К. А. Тимирязев, ибо без хлорофилла растения не могли бы улавливать энергию солнечных лучей, а следовательно, и запасать ее в форме потенциальной энергии урожая.[ ...]

В итоге можно сказать, что было бы неправильным отрицать вообще роль некоторых органических соединений, проникающих в растения через корни, в питании сельскохозяйственных культур. Часть этих веществ, несомненно, может быть продуктами выделения микроорганизмов ризосферы. Однако ни в коем случае нельзя умалять основной роли в корневом питании растений изученных минеральных соединений. Да и странно было бы считать, что высшее растение — основной «цех» природы по синтезу органического вещества -- само нуждается в нем для питания. Следовательно, нельзя принижать космическую роль зеленых растений, которую подчеркивал К. А. Тимирязев.[ ...]

Достигнув огромных успехов в познании живого и неживого, современный человек, к сожалению, до сих пор не осознал, какую роль играют растения в его жизни. А еще в XIX в. великий русский физиолог К. А. Тимирязев назвал ее космической, поскольку только зеленому растению присуща способность улавливать солнечный свет и за счет его энергии синтезировать в листьях органические вещества и выделять в атмосферу кислород, создавая необходимые условия для существования всего живого на Земле. Прежде всего на глобальном, национальном и региональном уровнях необходимо сохранить растительный мир во всем его многообразии и не допустить исчезновения ни одного вида.[ ...]

Космическая роль зеленых растений - Экология

Создание органических веществ. Жизнь на Земле зависит от Солнца. Приемником и накопителем энергии солнечных лучей на Земле являются зеленые листья растений как специализированные органы фотосинтеза.

Фотосинтез — уникальный процесс создания органических веществ из неорганических. Это единственный на нашей планете процесс, связанный с превращением энергии солнечного света в энергию химических связей, заключенную в органических веществах. Таким способом поступившая из космоса энергия солнечных лучей, запасенная зелеными растениями в углеводах, жирах и белках, обеспечивает жизнедеятельность всего живого мира – от бактерий до человека.

Выдающийся русский ученый конца ХІХ – начала ХХ в. Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920) роль зеленых растений на Земле назвал космической.

Фотосинтез - важнейший процесс в жизни нашей планеты. Он выполняет космическую функцию, производя огромное количество энергии, запасаемой в зеленых растениях, и поставляя кислород в атмосферу.

Накопление органической массы. Сахар – важный продукт фотосинтеза. Его производится больше, чем каких-либо других химических соединений на Земле – миллиарды тонн ежегодно.

Все живые организмы могут жить, лишь потребляя в виде пищи ту энергию, которую зеленые растения с помощью хлорофилла получили от Солнца и заключили в углеводах и других органических соединениях.

Накопление энергии – очень важное для живой природы явление, обусловленное фотосинтезом зеленых растений. Органические вещества – отличный энергоноситель.

Созданные с участием хлорофилла и солнечного света углеводы, а также образованные в растениях белки и жиры содержат в себе много энергии. Особенно много ее в различных сахарах и крахмале.

Обеспечение постоянства содержания углекислого газа в атмосфере. В атмосфере Земли углекислый газ составляет 0,03% от объема воздуха. Эта величина удерживается на протяжении многих тысячелетий, несмотря на то что великое множество живых организмов в процессе дыхания выделяют углекислый газ. Еще больше его выделяется при гниении и разрушении мертвых тел, при извержении вулканов, пожарах, при сжигании топлива. Все это огромное количество углекислого газа поглощают зеленые растения в процессе фотосинтеза, сохраняя более или менее постоянное содержание углекислого газа в атмосфере Земли и тем самым обеспечивая возможность жизни на нашей планете.

Накопление кислорода в атмосфере. В настоящее время кислород воздуха в атмосфере занимает 21% его объема. Как побочный продукт фотосинтеза кислород ежегодно поступает в атмосферу в огромном количестве (70-120 млрд т). Благодари этому все организмы на Земле – бактерии, грибы, животные, человек в том числе и сами растения, – могут дышать и осуществлять процессы своей жизнедеятельности. В древние времена, когда на нашей планете еще не было растений, не было и кислорода в атмосфере.Из кислорода, выделяемого растениями при фотосинтезе, на высоте примерно 25 км над поверхностью Земли под действием солнечной радиации образуется озон. Он задерживает ту часть ультрафиолетовых лучей, которая губительно действуют на живые организмы. Озоновый слой, окружающий Землю, создает возможность для жизни организмов (рис. 76).

Озоновый слой вокруг Земли не пропускает те ультрафиолетовые лучи, которые могут разрушать живые клетки

Создание почвы на Земле. Органические вещества, образованные зелеными растениями, потребляются живыми существами суши. Отходы процессов жизнедеятельности организмов, продукты гниения и разложения мертвых тел (растений, животных, грибов, бактерий) и их отдельных частей (опавшие листья, отмершие корни, корневые волоски, обильные корневые выделения), попадая в верхний слой земной поверхности, разлагаются там и принимают участие в создании уникального природного образования – почвы. Без органических соединений почва не образуется.

Почва образуется и развивается на поверхности Земли в результате взаимодействия элементов живой и неживой природы. От количества органических веществ – гумуса – зависит плодородие почвы.

6. Тип Кишечнополостные. Полип и медуза как две жизненные формы кишечнополостных. Разные типы жизненных циклов. Бесполое размножение и формирование колоний. Краткая характеристика основных классов. Распространение и экология кишечнополостных.

Тип кишечнополостные

В настоящее время существует около 9 тыс. видов кишечнополостных. Это водные животные, большинство из которых обитает в морях и океанах. Они могут быть одиночными и колониальными.

Для них характерны 2 жизненные формы: прикрепленная форма – полип (чаще всего колонии, но иногда одиночные животные), свободноплавающая форма (медуза). Тело полипа в общем случае цилиндрическое, на одном конце его находится ротовое отверстие, окруженное различным числом щупалец, а на другом - подошва. Полипы обычно ведут сидячий образ жизни или малоподвижны.

Тело медузы имеет вид правильного зонтика или колокола, на нижней, вогнутой стороне которого расположено ротовое отверстие. По краю зонтика и иногда вокруг рта имеются щупальца или лопасти. Медузы ведут, как правило, подвижный образ жизни и не образуют колоний.

Разные виды кишечнополостных либо существуют в виде только одной из этих жизненных форм (медуза или полип), либо на протяжении своего жизненного цикла проходят обе стадии.

Строение. Имеют лучевую (радиальную) симметрию. Тело напоминает открытый на одном конце двуслойный мешок, состоящий из наружного слоя – эктодермы и внутреннего – энтодермы. Между этими слоями находится студенистая ткань, бедная клетками – мезоглея. Процессы жизнедеятельности:

Пищеварение. Характерно как полостное, так и внутриклеточное. Кишечная полость связана с наружной средой через ротовое отверстие. Он служит для захвата пищи и удаления непереваренных остатков. На щупальцах расположены стрекательные клетки, которые служат для ловли добычи и для обороны. Это хищные животные, питаются в основном планктоном - различными мелкими животными, «парящими» в толще воды.

Нервная система – диффузного характера.

Размножение: бесполым и половым путем.

К типу относятся три класса: Гидроидные; Коралловые полипы; Сцифоидные медузы.

Класс Гидроидные

Гидра – небольшое полупрозрачное животное с продолговатым телом. Прикрепляется к субстрату (стеблям и листьям водных растений, корягам, камням) с помощью подошвы. На противоположном конце тела находится рот, окруженный 5 – 12 щупальцами. Характерна лучевая симметрия. Тело гидры имеет вид продолговатого мешочка, стенки которого состоят из двух слоев клеток – эктодермы и энтодермы. Между ними лежит студенистая неклеточная про-слойка – мезоглея. Полость тела отсутствует. Пищеварительная система представлена кишечной полостью, начинающейся ротовым отверстием и замкнутой слепо. Полость выстлана энтодермой, клетки которой способны к фагоцитозу. Пищеварение внутриполостное и внутриклеточное.

Дышит гидра кислородом, растворенным в воде, который поглощается всей поверхностью тела. Конечные продукты диссимиляции выводятся клетками энтодермы и эктодермы.

Нервная система диффузная – представлена звездчатыми нервными клетками, соединенными отростками. Гидра активно реагирует на пищу и раздражение. Реакция на раздражение осуществляется по типу рефлекса. На щупальцах находятся стрекательные клетки, которые содержат капсулу с ядовитой жидкостью (яд нервно-паралитического действия) и трубчатую нить. Парализованное животное с помощью щупалец погружается в кишечную полость. Орга-ны чувств не развиты. Осязание всей поверхностью тела.

Размножение бесполое (почкованием) и половое (с оплодотворением). Гидра – гермафродит, в эктодерме развиваются яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение перекрестное. После оплодотворения зигота покрывается оболочкой и зимует, а весной развивается молодая особь. Морские гидроидные полипы обычно образуют колонии в виде деревца или кустика. На их ветках сидят отдельные особи колонии (гидранты). По строению они соответствуют гидре, образуются путем почкования, но не отрываются от ствола. Пищеварительная полость гидрантов продолжается в канал, проходящий через весь ствол и ветви колонии. Пища, захваченная гидрантами, может распределяться по всей колонии. На стволах колонии путем почкования образуются также бластостили, на которых формируются половые особи (гидромедузы). Они имеют форму зонтика диаметром до 3 см. Стенки тела медуз состоят из тех же слоев и клеток, что и у гидры. Пищеварительная система усложнена за счет образования радиальных каналов, по которым пища доставляется ко всем участкам тела. В связи со свободным образом жизни гидромедуз сложнее становится строение их нервной системы и органов чувств: появляется нервное кольцо, глазки и органы равновесия (статоцисты). В эктодерме гидромедуз формируются половые продукты, которые после созревания через разрыв наружной стенки тела выходят в воду, где и происходит оплодотворение. Из зиготы появляется личинка (планула). Проплавав некоторое время, она попадает на дно и развивается в полип.

student2.ru

Значение фотосинтеза ( космическая роль зелёных растений )

Синтез АТФ в митохондрии клетки.

Фотосинтез

Фотосинтез – это ферментативный процесс синтеза органических соединений из неорганических ( СО2 ,Н2О ) происходящий в хлоропластах клеток растений ( фототрофов ) с использованием солнечной ( световой ) энергии

• В процессе фотосинтеза происходит преобразование световой энергии в потенциальную химическую энергию связей , сохраняемую ( запасаемую ) в синтезируемых органических соединениях

Значение фотосинтеза ( космическая роль зелёных растений )

• Впервые космическую роль зелёных растений и фотосинтеза отметил К. А. Темирязев ( 1843 - 1920 ) – выдающийся русский учёный - дарвинист , основоположник отечественной школы фитофизиологов

1. Единственный процесс , приводящий к увеличению энергии в биосфере за счёт внешнего источника – Солнца ( преобразование электро-магнитой энергии Солнца в химическую энергию связей органических соединений )

2. Единственный источник свободного кислорода на Земле , необходимый для дыхания аэробных организмов ( ежегодно в процессе фотосинтеза образуется 200млрд. тонн свободного кислорода )

• Один человек за сутки потребляет 500 л кислорода , а за год более 180 тыс. литров . Для населения земли ежегодно необходимо 900 млрд . кубических метров кислорода ( плюс кислород , который потребляется растениями , животными , грибами микроорганизмами , промышленностью , транспортом – только один реактивный лайнер использует за время трансконтинентального полёта до 50 млн. литров кислорода - суточную потребность 100 тыс. человек ) . Годовая потребность в кислороде одного человека обеспечивается функционированием 10 –12 деревьев в течение вегетационного периода

3. Формирование из кислорода озонового экрана , защищающего живые организмы от жёсткой ультрафиолетовой коротковолновой ( до 290 нм ) радиации , которая оказывает губительное действие на всё живое

4. Формирование и поддержание газового состав вторичной атмосферы Земли

5. Изъятие из атмосферы СО2 , избыток которого создавал «парниковый эффект » , и снижение температуры Земли до нынешних значений

• Наземные растения ежегодно извлекают из атмосферы 20 млрд. ( 1300кг\га ) тонн углерода в форме СО2 , а все растительные сообщества , включая морские водоросли – около 150 млрд. тонн , при этом ежегодно расходуется около 3% запасов СО2 атмосферы и 0,3% запасов СО2 в водах планеты ( количество поглощённого СО2 с избыткомкомпенсируется в результате дыхания и брожения живых организмов , промышленных выбросов , вулканической деятельности )

6. Образование огромной массы органических веществ , которая служит пищей для гетеротрофов и человека ( ежегодно в процессе фотосинтеза образуется 150млрд. тонн органических веществ , из них более 100млрд. – сахаридов )

7. Источник сырья для промышленности , из которого получают необходимую человеку продукцию

8. Аккумуляция в органических веществах химической энергии , необходимой для осуществления всех процессов жизнедеятельности растений и животных

9. Вовлечение СО2 в круговорот веществ и снижение его содержания в воде и атмосфере

10. Образование органогенных полезных ископаемых в виде каменного угля , нефти газа , торфа ( запасённая в прошлом в процессе фотосинтеза энергия в виде различных видов топлива используется как основной источник энергии для человечества и составляет энергетические ресурсы в будущем )

11. Самый крупный химический процесс на Земле , основа существования органической жизни на планете , обеспечивающий условия её для дальнейшей эволюции

• Фотосинтез происходит при участии пластидных пигментов , образующих фотосистемы – ФС ( квантосомы ) – элементарные функциональные структуры фотосинтеза

• Пигменты и фотосистемы локализованы в системе внутренних мембран пластид ( мембраны тилакоидов гран хлоропластов ) между белковым и липидными слоями

Пигменты хлоропластов

Пигменты – органические гидрофобные соединения липидной природы , избирательно поглощающие свет в видимом участке солнечного спектра

Хлорофиллы

• Высшие растения содержат два зелёных пигмента : хлорофилл а ( его формула С55Н72О5N4Mg ) и хлорофилл b ( С55Н70О6N4Mg ) - основные пигменты фотосинтеза ( у фотосинтезирующих бактерий – бактериофлорофилл )

• Ведущая роль принадлежит магнию , благодаря которому образуются агрегаты ( объединения ) молекул хлорофилла , что способствует улавливанию света

• Хлорофилл а имеется у всех фотосинтезирующих организмов , способных к выделению кислорода

Хлорофилл b обнаружен в листья высших растений и зелёных водорослях (его в 3 раза меньше хл. а)

• Каждый вид хлорофилла поглощает лучи солнечного спектра , определённой длинны волны (хлорофилл b поглощает коротковолновые кванты с длинной волны 680нм ( Р680) , хлорофилл а – длинноволновые кванты – 700нм (Р700) )

Каротиноиды – это жёлтые или оранжевые пигменты , найденные во всех фотосинтезирующих клетках

• Имеется две группы каротиноидов : каротины и ксантофиллы

• Выполняют вспомогательные функции

1. Образование светособирающего комплекса ( фотосистем ) – поглощённая каротиноидами световая энергия передаётся на хлорофиллу a

2. Защита молекул хлорофилла от светоокисления на ярком свету

• От соотношения хлорофиллов и каротиноидов зависит цвет листьев ( в зелёных листья каротиноиды обычно незаметны из-за наличия в хлоропластах хлорофилла , но осенью , когда хлорофилл разрушается , именно каротиноиды придают листья характерную осеннюю окраску

Фикобилины. Содержаться в цианобактериях и красных водорослях ( не содержат магния )

• Известны три класса фикобилинов – фикоэритрины , найдены в красных водорослях ( красные ) , фикоцианины , обнаружены у цианобактерий ( голубые ) и аллофикоцианины

Фотосистемы ( ФС , квантосомы )

• Являются элементарными структурами , в которых происходит фотосинтез

• Представляют собой пигментно-белковые комплексы , расположенные в мембранах тилакоидов гран

1. реакционный центр - РЦ , образованный одной молекулой хлорофилла а ( выполняет основную фотохимическую работу )

2. пигменты-антены светособирающего комплекса – множество ( от 200 до 350 ) вспомогательных молекул хлорофилла а , b , с ,d , каротиноидов ( антенные молекулы поглощают кванты света – фотоны и предают их в реакционный центр , являясь « энергетическими » ловушками ; передача энергии кванта - через электроны хлорофилла - происходит от коротковолновых форм хлорофилла и вспомогательных пигментов к длинноволновым – от хлорофилла b (Р680) к хлорофиллу а (Р700)

• ФС связаны с ферментными системами , содержащими цитохромы – белки переносчики электронов электронно-транспортной цепи

• ФС поглощают лучистую энергию в краской и сине-фиолетовой областях спектра ( в результате молекула основного пигмента переходит в высокоэнергетическое , возбуждённое состояние , а при её возвращении в исходное состояние выделяется энергия , используемая для переноса электронов по электронно-транспортной цепи ( ЭТЦ ) против электрохимического градиента , в результате чего синтезируется АТФ и образуется сильный восстановитель НАД Н2 )

• Существует два типа фотосистем – ФС I и ФС II , которые отличаются способностью поглощать свет разной длинны волны , что связано с разным сочетанием пигментов , входящих в их состав ( легче возбудимы коротковолновые КЦ в ФС II , поэтому именно с них начинается ЭТЦ )

• Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных фаз : световой и темновой

• Известны две теории процессов , происходящих в световую фазу : « протонная теория » и « теория фотосистем »

Протонная теория фотосинтеза

Световая фаза ( световые реакции ) – фотофизический этап

1. Под действием кванта света электроны наружного слоя хлорофилла возбуждаются , сходят со своих орбит и переносятся с помощью переносчиков на наружную , т.е. обращённую к матриксу , поверхность мембраны тилакоида , где накапливаются , создавая отрицательно заряженное электрическое поле

2. Место вышедших электронов в молекулах хлорофилла занимают электроны воды l -- , т. к. вода внутри полостей тилакоидов под действием энергии света подвергается фоторазложению ( фотолизу , фотоокислению )

свет

Фотолиз воды : Н2О Н+ + ОН—

ОН – l -- ОН

• Образующиеся электроны передаются переносчиками к молекулам хлорофилла и восстанавливают их , а радикалы ОН объединяются , образуя воду и свободный кислород , выделяющийся в атмосферу

4ОН 2Н2О + О2

3. Протоны Н+ не проникают через мембрану тилакоида и накапливаются внутри неё , образуя и пополняя протонный резервуар , т.е. положительно заряженное электрическое поле ; по мере накопления по обе стороны мембраны противоположно заряженных частиц нарастает разность потенциалов

4. При достижении критической величины разности потенциалов ( 200 мВ ) протоны Н+ устремляются по протонному каналу в ферменте АТФ-синтетазы ; на выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии , которая с помощью АТФ-азы используется для фосфорилирования имеющихся в матриксе молекул АДФ ( АДФ + Ф = АТФ ) ; образующиеся молекулы АТФ переходят в строму хлоропласта , где участвуют в реакциях темновой фазы фиксации углерода

5. Протоны водорода , оказавшись на наружной поверхности мембраны тилакоида , соединяются с электронами l -- , образуя атомарный водород , который идёт на восстановление специфического переносчика НАДФ+ :

2Н + 4l -- + НАДФ+ НАДФ Н2 ( восстановленный переносчик )

• Таким образом , активированный световой энергией электрон хлорофилла , используется для присоединения водорода к переносчику НАДФ Н2

• АТФ и НАДФ Н2 транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы

Темновая фаза

• В ходе темновой фазы происходит фиксация углерода , т.е. происходит образование органического вещества ( углеводов ) из неорганического (СО )

• В строму поступают АТФ и НАДФ Н2 от тилакоидов гран и СО2 из воздуха , кроме того там постоянно находятся пятиуглерордные соединения – пентозы С5 , которые образуются в цикле Кальв

• Процессы темновой фазы осуществляются за счёт химической энергии АТФ и НАДФ Н2 , образовавшихся в световую фазу

• В темновую фазу фотосинтеза происходит восстановление углекислого газа СО2 до углеводов ( фиксация углерода ) , а также образование белков и липидов

• Цепь реакций восстановления СО2 был исследован американским биохимиком М. Кальвином , который установил его циклический характер

1. Процесс начинается с ферментативного присоединения СО2 к акцептору – пятиуглеродному сахару рибулозодифосфату ; в результате образуется очень нестойкое шестиуглеродное соединение , которое быстро расщепляется на две триозы – 2С3 - фосфоглицериновой кислоты ( ФГК )

• Это центральная реакция темновой фазы , т.к. неорганический углерод в виде СО2 превращается в органический в виде ФГК

2. Каждая из триоз 2С3 принимает по одной фосфатной группе от двух АТФ , что обогащает молекулы энергией

3. Каждая из триоз 2С3 присоединяет по одному атому водорода от двух НАДФ Н2

3. После чего одни триозы объединяются , образуя углеводы

2С3 С6 С6Н12О6 ( глюкоза – первичный углевод )

5. Другие триозы объединяются , образуя пентозы : 5С3 3С5 и вновь включаются в цикл Кальвина Уравнение темновой фазы : 6СО2 + 12НАДФ Н2 = С6Н12О6 + 6Н2О + 12 НАДФ+

• В темновой фазе фотосинтеза энергия макроэргических связей АТФ преобразуется в химическую энергию органических веществ , т.е. энергия как бы консервируется в химических связях органических соединений

энергия света

Суммарная реакция фотосинтеза : 6СО2 + 12Н2О хлорофилл С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О

Схема механизма фотосинтеза

Световая фаза Темновая фаза

2С3 С6 С6Н12О6

НАДФ+

С3

НАДФ Н2 С5 СО2

С3 Цикл

НАДФ+ Кальвина

Строма

хлоропласта Н+ АДФ С6

Ф

2С3

Н+

Свет

Свет е-- е-- е-- Н+

Ф + АДФ АТФ (фосфорилирование)

Феридоксин

Мембрана АТФ-синтетаза

тилакоида е-- + Цитохромы Н+

граны Хл Хл Н+

ФС II ФС I Н+ протонный канал

Н+ Н+ Н+ Н+ Н+

Н2О Н+ + ОН-- фотолиз воды

е-- 4 ОН О2 + 2Н 2О

Теория фотосистем

• Электроны наружного слоя хлорофилла а реакционного центра ФС II поглощают кванты света , отрываются от хлорофилла , переходят на более высокий энергетический уровень и захватываются молекулами переносчиков – цитохромов , из которых состоит ЭТЦ

• При этом электроны перемещаются по ЭТЦ в одном направлении на более низкий энергетический уровень , при этом избыток энергии не рассеивается , а используется для синтез АТФ из АДФ и остатка фосфорнрй кислоты - этот процесс называется нециклическим фосфорилированием ( т.к. электроны , идущие по ЭТЦ , передаются не за пределы мембраны тилакоидов , а внутри мембраны к ФС I в её РЦ )

• В РЦ ФС I энергия принесённого электрона способствует выбиванию более труднодоступного ( длинноволнового ) электрона ФС I на внешнюю орбиту , т.к. одной лишь энергии квантов света для этого недостаточно

• Выбитый электрон подхватывается специальным переносчиком ферридоксином ( из группы цитохромов ) и может быть направлен по двум разным путям :

1. При недостатке свободного НАДФ+ ( акцептор электронов и водорода ) электрон возвратится опять в ФС I , при этом избыточная энергия идёт на синтез АТФ – такой путь электрона называется циклическим , а синтез АТФ – циклическим фосфорилированием

2. При достаточном количестве НАДФ+ электрон выносится ферридоксином за пределы мембраны тилакоида , при этом на поверхности мембраны создаётся отрицательный заряд , а электроны присоединяются к переносчику НАДФ+, восстанавливая его , и одновременно подхватывают протоны Н+ , вышедшие из протонного канала ( восстановленный НАДФ Н транспортирует водород в темновую фазу )

• На выходе из канала ( фермент АТФ-аза ) также происходит синтез АТФ , связанный с разностью мембранных потенциалов ( см. протонную теорию ) , но это происходит за пределами мембраны в матриксе хлоропластов

Световая фаза в фотосистемах

Р430

Повышение 2е--

энергетического

уровня Ферридоксин

Q

НАДФ+

Цитохромы 2Н+ НАД Н2

2е--

2е-- Темновая фаза

Реакционный центр

2е-- Р700

Антенные

молекулы

Фотосистема I Фотоны света

Реакционный центр

Р680

2е-- 2Н+ +1 \ 2О2

Антенные

молекулы

Фотолиз Н2О

Фотоны света Фотосистема II

Бактериальный фотосинтез

• Некоторые пигментосодержащие серобактерии ( пурпурные , зелёные ) , содержащие специфические пигменты – бактериохлорофиллы , способны поглощать солнечную энергию , с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений ( этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается толькл тем , что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород ( Н S ) , изредка – карбоновые кислоты ,а у зелёных растений – вода )

• Такой бактериальный фотосинтез , который происходит без выделения кислорода , называется фоторедукцией или фотовосстановлением

• Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды , а от сероводорода

6СО2 + 12Н2S + свет = С6Н12 О6 + 12S + 6Н2О

• Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серой кислоты , сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул ; далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода , который окисляется серобактериями до свободной серы ( или серной кислоты ) , образующей в почве доступные для растений сульфаты

Сопоставление фотосинтеза и дыхания эукариот

Хемосинтиез

Хемосинтез – процесс синтеза органических соединений из неорганических ( СО2 ) за счёт химической энергии , выделяющейся в результате окисления различных неорганических веществ : аммиака , сероводорода , серы , водорода и соединений азота ( в отличие от фотосинтеза , при котором источником энергии является солнечный свет )

• Источником водорода для восстановления углекислого газа в ходе хемосинтеза является вода

• Хемосинтез открыт русским учёным С. Н. Виноградским в 1887 г.

• Хемосинтез осуществляют аэробные бактерии , усваивающие СО2

• Наибольшее значение имеют нитрифицирующие бактерии , способные окислять аммиак , образующийся при гниении органических остатков , сначала до азотистой , а затем до азотной кислоты :

2NН3 + О2 = 2НNО2 + 2Н2О + 663кДж

2НNО2 + О2 = 2НNО3 + 143кДж

• Этот процесс сопровождается выделением энергии

• Азотная кислота , реагируя с минеральными соединениями почвы , образует нитраты , которые хорошо усваиваются растениями

2Н2S + О2 = 2Н2О + 2S + 272 кДж

2S + 3О2 + Н2О = 2Н2SО4 + 636кДж

4FеСО3 + О2 + 6Н2О = 4 Fе(ОН)3 + 4СО2 + 324кДж

2Н + О2 = 2Н2О + 235кДж

• Высвобождающаяся в ходе реакций окисления энергия запасается бактериями - хемосинтетиками в виде молекул АТФ и используется для синтеза органических соединений ( восстановления СО2 до органических веществ ) , который протекает сходно с реакциями темновой фазы фотосинтеза ( цикл Кальвина )

Экологическая роль хемосинтеза

• Нитрифицирующие бактерии широко распространены в природе ; они встречаются в почве и в водоёмах и участвуют в осуществлении круговорота в природе в весьма крупных масштабах

• Серобактерии , образуя серную кислоту , способствуют постепенному разрушению и выветриванию горных пород , разрушению каменных и металлических сооружений , выщелачиванию руд и серных месторождений

• Многие виды серобактерий , окисляя до сульфатов различные соединения серы ,играют бльшую роль в процессах очистки промышленных сточных вод

• В результате деятельности железобактерий образуется Fе(ОН)3 , скопления которого образуют болотную железную руду

• Водородные бактерии уже используются для получения дешёвого пищевого и кормового белка , а также для регенерации ( восстановления ) атмосферы в замкнутых системах жизнеобеспечения ( например , система « Оазис –2 » была испытана на космическом корабле « Союз-3 » в 1973 г. )

• Водородные бактерии участвуют в окислении водорода , накапливающегося в результате жизнедеятельности некоторых микроорганизмов , размельчающих органические вещества почвы , донные отложения водоёмов , в природных условиях

Отличия ( особенности ) процессов фотосинтеза и дыхания

Сходства процессов дыхания и фотосинтеза

1. Реакции фотосинтеза и дыхания являются ферментативными реакциями метаболизма ( обмена веществ )

2. Осуществляется у аэробов

3. Связаны с двумембранными органоидами клетки ( хлоропласты и митохондрии )

4. Процессы протекают при наличии мембранной электронно-транспортной цепи, связаны с функционированием протонных каналов ( АТФ-синтетазы)

5. Осуществляется синтез АТФ

6. Участвуют в поддержании постоянства газового состава атмосферы

refdb.ru

• 
  Проект на тему растения в доу
• 
  Арка для вьющихся растений своими руками
• 
  Петров крест растение лечебные свойства противопоказания
• 
  Какие растения в переменно влажных лесах
• 
  Классификация включений растений и животных таблица
• 
  Среда обитания растений и условия существования
• 
  Способ хранения питательных веществ у растений
• 
  Гортензия в сочетании с другими растениями
• 
  Влияние факторов внешней среды на растения
• 
  Вербена что это за растение фото
• 
  Что такое корневая шейка у растений