Харчові функції живих організмів - бакалаврат

ХАРЧОВІ ФУНКЦІЇ ОРГАНІЗМІВ VII

ФУНКЦІЇ ХАРЧУВАННЯ це ті, що забезпечують обмін речовини та енергії між організмом та середовищем його проживання. Тіло, рослинне чи тваринне, бере з навколишнього середовища певні речовини, які перетворює у свої власні речовини або використовує як такі, не перетворюючи їх. Марнотратні або надлишки речовин виводяться з організму. Обмін матеріалами також передбачає перетворення енергії: світлової, хімічної, теплової, калорійної тощо.
Перетворення речовин здійснюється за допомогою двох важливих процесів, що становлять

МЕТАБОЛІЗМ: АСИМІЛЯЦІЯ ТА ДЕСАСІМІЛЯЦІЯ.
Асиміляція (анаболізм) = сукупність реакцій синтезу власних речовин організму (здійснюється з енергоспоживанням).
DezasimilaЕЈia (Катаболізм) = сукупність реакцій деградації деяких речовин в організмі (здійснюється з виділенням енергії).

Функціями харчування є:
1. РІЗДВО
2. ДИХАННЯ
3. КІРУЗ
4. ВИДАЛЕННЯ

1.1 Харчування в живому світі
Організмам потрібна енергія для функціонування та інтеграції в середовище життя. Енергія отримується спалюванням органічних речовин. Організми можуть харчуватися:

АВТОТРОФД, = "готує їжу самостійно" (синтезує органічні речовини) з використанням світлової (сонячної) енергії або хімічної енергії:
- ФОТОСИНТЕЗ;
- хемосинтез.

ГЕТОРОТРОФІЯ = органічні речовини беруться з середовища проживання (ГОЛОЗОЙНИЙ І САПРОФІТ) або з організмів-господарів (живлення ПАРАЗИТУ).
МІКСОТРОФНІ = як автотрофні, так і гетеротрофні (евгленова верда, напівпаразитні та хижі рослини) корми.

РІЗДВО В ЕВКАРІОТАХ

Харчування Завод
Більшість рослин живляться АВТОТРОФНО, завдяки ФОТОСИНТЕЗУ.
Є (мало) рослин із МІКСОТРОФНИМ І ГЕТЕРОРОФНИМ харчуванням (рослини-паразити).

І. Автотрофії у рослин можна досягти за допомогою фотосинтезу.
Автотрофне живлення = рослини готують собі їжу, використовуючи світлову енергію (фотосинтез).

Визначення: Фотосинтез - це процес, при якому зелені рослини перетворюють неорганічні речовини в органічні речовини в присутності світла.
Це єдиний природний процес, за допомогою якого отримують O2. Неорганічними речовинами є:
H2O, мінеральні солі, CO2.

Вода та мінеральні солі транспортуються ксилемою (дерев’яними посудинами) до листя. Світло поглинається асимілюючими пігментами (хлорофілом а) і перетворюється в хімічну енергію. СО2 потрапляє в лист із атмосферного повітря. В результаті виходить O2, який потрапляє в навколишнє середовище та органічні речовини. Частина з них залишається в листі (крохмаль), інша частина утворює складний сок (вода та глюкоза), що транспортується флоемою (ліберійські судини) до всіх тканин рослини, де його можна споживати або зберігати.
Перенесення двох задіяних газів (O2, CO2) здійснюється через продихи.

організмів

Фотосинтез відбувається в зелених органах рослини. Механізм фотосинтезу:

1. світлова фаза - розгортається в зерні
- відбувається кисневий фотоліз для отримання кисню

- отримується енергія, необхідна для синтезу органічних речовин; ця енергія накопичується в макроергічних речовинах (АТФ).

2. темна фаза - розгортається в стромі
- відбувається синтез простих органічних речовин (з 3 або 4 атомами
вуглець) з наступною послідовністю синтетичних реакцій, що призводять до утворення вуглеводів, білків, ліпідів - цикл CALVIN

ОСВІТЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ФОТОСИНТЕЗУ
Методи виділення процесу фотосинтезу засновані на визначенні кількості поглиненого СО2, вивільненого О2 або синтезованих органічних речовин, загальної сухої речовини (біомаси) або лише накопиченого вуглецю. Оскільки дихання відбувається одночасно з фотосинтезом, експериментально отримані дані вказують на очевидний фотосинтез. Для того, щоб отримати справжній фотосинтез, до величини видимого, буде додано споживання органічної речовини диханням.

Експерименти в лабораторії біології, виділення виробленого O2 та поглиненого CO2 в процесі фотосинтезу це можна зробити наступним чином: фрагмент Elodea sp. або іншої водної рослини і вставте її розділеною частиною вгору в пробірку з водопровідною водою. Пробірка знаходиться біля джерела світла. Через 2-3 хвилини в секції виділяються бульбашки газу.
Виробленим газом є O2, що можна продемонструвати, піднявши трубку і швидко вставивши наконечник сірника, що розжарюється, який знову запалиться (O2 - газ, який підтримує горіння).

Якщо покласти фрагмент Elodea sp. У пробірці з кип’яченою та охолодженою водою та піддавши її впливу світла ми помітимо, що більше не виділяються бульбашки газу (O2), оскільки кип’ятінням видаляється розчинений у воді CO2. Якщо до кип’яченої та охолодженої води додати невелику кількість NaHCO3 (гідрокарбонат натрію), рослина знову випустить бульбашки.
O2, оскільки NaHCO3 вивільняє CO2, необхідний для фотосинтезу, після реакції:

Методи, засновані на виділенні органічних речовин, що виробляються
Експериментально в лабораторії біології можна виділити органічну речовину, що утворюється в результаті фотосинтезу, наступним чином: частково покрийте лист шматочком фольги і залиште на світло на кілька годин. Потім відламайте лист від рослини, відваріть його кілька хвилин у воді, потім кілька хвилин у спирті. Знебарвлений лист кип'ятіння вводять у розчин йоду в йодистому калії. Ви помітите синій забарвлення областей, що містять крохмаль, де не було фольги і де проводився фотосинтез (йод дає синій колір у присутності крохмалю). У тій частині, яка була покрита фольгою, фотосинтез не відбувся, крохмаль не утворився і, як наслідок, він залишиться знебарвленим.

РОЛЬ АСИМІЛЮЮЧИХ ПІГМЕНТІВ (хлорофіл а та хлорофіл b)
Фотосинтез відбувається в хлоропластах на рівні зерна. Тилакоїдна мембрана складається з двох фосфоліпідних шарів (так само, як мембрана хлоропласта, мітохондрій та клітини). Ці тилакоїдні мембрани являють собою ділянку світлозалежних реакцій фотосинтезу. Вони мають на поверхні або вбудовані молекули хлорофілу, пов'язані з ними пігменти, електронотранспортні системи та ферменти. Світлопоглинаючі молекули розташовані у фотосистемах.

Види асимілятивних пігментів:
- хлорофіл а, присутній у всіх фотосинтезуючих організмах;
- хлорофіл b, міститься в зелених водоростях, мохах і кормофітах (у вищих рослин співвідношення значень між хлорофілом а/хлорофілом b становить 3/1);
- хлорофіл с (бурі водорості, діатомові водорості, динофлагелати);
- хлорофіл d (червоні водорості);
- хлорофіл е (жовто-золотисті водорості);
- фікоеритрин (червоні водорості);
- фікоціанін (ціанобактерії)

Ролі:
Асимілюючі пігменти виконують роль поглинання, залежно від особливостей їх спектру поглинання, світлового випромінювання, енергія якого використовується для синтезу органічних речовин. Світлопоглинаюча здатність обумовлена ​​можливістю утворення енергій, що енергізують. Світло, поглинене хлорофілом, визначає вивільнення електрона з дуже високим енергетичним потенціалом - електрона, який з часом повернеться до хлорофілу, але з набагато меншим енергетичним потенціалом. У цій реакції хлорофіл відіграє роль каталізатора, окисленої молекули хлорофілу, повертаючись знову до своєї первісної форми шляхом (повторного) захоплення електрона.

Кожен тип асимілюючого пігменту має здатність поглинати та використовувати при фотосинтезі певне випромінювання світла, колір, доповнюючий їх колір. Зелені водорості та вищі рослини найкраще проводять фотосинтез при червоному світлі, а червоні водорості при зеленому світлі. Зелена радіація має вищу частоту, ніж червона радіація, проникаючи глибше у водойму. Як результат, червоні водорості живуть на більшій глибині на відміну від зелених водоростей.

Важливість фотосинтезу:
- Це єдиний природний процес, за допомогою якого отримують кисень. Застосовується в процесі дихання у рослин і тварин (аеробне дихання). Це газ, який підтримує горіння, беручи участь в окисно-відновних процесах органічного субстрату. Завдяки обміну O2 і CO2 фотосинтез втручається в підтримку відносно постійного складу атмосферного повітря.
- Завдяки фотосинтезу був отриманий озоновий шар (O3), який захищає Землю від шкідливого впливу сонячної радіації.
- Завдяки цьому процесу працюють усі екосистеми: водні (завдяки фотосинтезу водоростями) і наземні (завдяки фотосинтезу іншими рослинами, особливо голонасінними та покритонасінними). В екосистемі основними міжвидовими відносинами є трофічні відносини. Вони засновані на харчуванні. Рослини є джерелом їжі для фітофагів, які є їжею для зоофагів. Рослини називають первинними продуцентами (Р) завдяки фотосинтезу - вони виробляють О2 та органічні речовини.

Фотосинтез забезпечує екологічну рівновагу.

Вплив факторів навколишнього середовища:
На інтенсивність фотосинтезу впливає низка факторів середовища проживання:

СВІТЛО - за інтенсивністю та довжиною хвилі (складу). Це головний фактор, від якого залежить фотосинтез. Інтенсивність світла змінюється в залежності від пори року та туманності. Починається від кількох десятків вогнів до 50000 вогнів. Інтенсивність фотосинтезу залежить від виду рослин (у світлолюбних рослин інтенсивність фотосинтезу зростає пропорційно інтенсивності світла на відміну від рослин-амброфіл, у яких інтенсивність фотосинтезу зменшується при високій інтенсивності світла.

Склад світла - встановлено, що інтенсивність фотосинтезу зростає при червоному світлі і зменшується при зеленому світлі.
ТЕМПЕРАТУРА - фотосинтез зазвичай проводять, починаючи від температури 0 ° C (за винятком хвойних порід або пшениці, яка здійснює фотосинтез при - 4 ° - -6 ° C) до температур 25 - 30 ° C (у рослин в помірному регіоні) або +35 - + 40 ° C (у середземноморських рослин), коли реєструється максимальна інтенсивність фотосинтезу.

ДІОКСИД ВУГЛЕКОДУ (CO2) - в атмосферному повітрі CO2 знаходиться в концентрації 0,03%, а O2 у відсотках 21%. Збільшення концентрації СО2 з 0,03% до 2-5% спричиняє збільшення інтенсивності фотосинтезу (це практикується в теплицях для підвищення продуктивності). Варіації концентрації CO2 часто трапляються внаслідок співвідношення фотосинтезу/дихання та промислової діяльності.

ВОДА є важливим фактором досягнення фотосинтезу, представляючи сировину разом з мінеральними солями та вуглекислим газом. Це також підтримка сирого та переробленого соку.

МІНЕРАЛЬНІ СОЛІ - впливає на інтенсивність фотосинтезу, оскільки їх наявність у ґрунті визначає досягнення фотосинтезу, збільшення їх концентрації в ґрунті, що призводить до збільшення інтенсивності фотосинтезу.

Зміст: Підготовчі уроки до бакалаврського іспиту з біології рослин та тварин