1. Способы питания. Автотрофное и гетеротрофное питание. Хемосинтез
Всем живым организмам требуется пища и питательные вещества. По способу усвоения углерода и способу образования органических веществ все клетки (и живые организмы) подразделяют на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофные организмы образуют органические вещества самостоятельно, используя только углекислый газ ( CO 2 ), воду ( H 2 O ) и минеральные соли.
Фотосинтетики в качестве источника энергии для образования органических веществ используют солнечную энергию. К фототрофам относятся хлорофиллосодержащие клетки растений и некоторые бактерии (например, цианобактерии).
Источником энергии для хемосинтетиков являются химические реакции с участием неорганических веществ. Эти организмы в отличии от всех остальных не зависят от энергии Солнца.
Хемосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических, происходящий с использованием энергии реакций окисления и восстановления соединений, содержащих азот, водород, железо и некоторые другие элементы.
Выделяющаяся в реакциях окисления неорганических соединений энергия сначала аккумулируется в макроэргических связях АТФ, а затем используется при биосинтезе органических веществ.
Хемосинтетики имеют важное значение, так как они участвуют в круговороте химических элементов: серы, азота, железа и др. Они разрушают горные породы, участвуют в образовании полезных ископаемых и обогащении почвы необходимыми для растений элементами, применяются в очистке сточных вод (серобактерии).
Гетеротрофные организмы не могут самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических соединений и нуждаются в их постоянном поглощении извне. Питаясь пищей растительного и животного происхождения, они используют энергию, запасённую в органических соединениях, и строят из полученных веществ собственные белки, липиды, углеводы и другие биомолекулы.
В зависимости источника питательных веществ выделяют три группы гетеротрофных организмов: сапрофиты , паразиты , голозои .
Сапрофиты (сапротрофы) питаются мёртвыми органическими остатками (бактерии гниения, брожения, молочнокислые бактерии, часть грибов).
Паразиты обитают на живых организмах и питаются за их счёт. К этой группе относятся патогенные бактерии и грибы-паразиты, а также паразитические животные и растения.
Голозои — это организмы, которые способны захватывать пищу, поглощать её и переваривать внутри тела. Такой тип питания у некоторых простейших (амёб, инфузорий) и у животных с развитой пищеварительной системой. Среди таких животных есть плотоядные , растительноядные и всеядные .
Известны живые организмы, которые в зависимости от условий способны питаться как автотрофным способом, так и гетеротрофным. Такие организмы называют миксотрофы . Примером может служить эвглена зелёная, которая на свету осуществляет фотосинтез, а в темноте питается готовыми органическими веществами.
Известны растения, которые дополняют фотосинтез гетеротрофным питанием — поглощением мелких насекомых. Примеры таких хищных растений: венерина мухоловка, пузырчатка, росянка. Таким образом эти растения добывают азот, необходимый для синтеза белков.
Существуют растения-паразиты, которые полностью или частично обеспечивают себя органическими веществами за счёт других растений, на которых они поселяются (омела, заразиха, петров крест, повилика).
Органические вещества, полученные клеткой, затем подвергаются диссимиляции и за счёт содержащейся в них энергии образуется АТФ , которая служит универсальным источником энергии.
Источник
Какой способ питания характерен для растений?
Питательные вещества — это компоненты, содержащиеся в пище, такие как углеводы, белки, жиры, витамины и минералы. Они необходимы для поддержания жизни организмов. Растения сами синтезируют питательные вещества, в то время как животные и люди получают их из других организмов. Мы прямо или косвенно зависим от растений и животных в потребностях в пище.
Процесс получения пищи и ее использования для роста, поддержания здоровья и восстановления поврежденных частей тела называется питанием. Растения производят пищу, беря сырье из окружающей среды, такое как минеральные вещества, углекислый газ, вода и солнечный свет. Есть два основных типа питания живых организмов:
- Для большинства растений характерно автотрофное питание, их также называются первичными продуцентами. Для синтеза питательных веществ посредством фотосинтеза растения используют свет, углекислый газ и воду.
- Животные, в том числе и люди являются гетеротрофами, поскольку их питание зависит от растений. Некоторые виды растений, которые не имеют хлорофилла также демонстрант гетеротрофное питание.
Автотрофное питание растений
Основным способом питания растений является автотрофный. Растения улавливают энергию солнечного света и генерируют ее в питательные вещества. Этот процесс называется фотосинтезом.
Фотосинтез
- Растения могут производить себе пищу посредством процесса, называемого фотосинтезом.
- Хлоропласты — структуры в клетках растений, где происходит фотосинтез.
- Производство продуктов питания осуществляется преимущественно в листьях. Вода и минералы из почвы поглощаются корнем и по сосудам переносятся к листьям. Двуокись углерода захватывается из атмосферы листьями через устьица — маленькие поры на листьях, окруженные замыкающими клетками.
- Хлорофилл — это зеленый пигмент, присутствующий в листьях, который помогает листьям улавливать энергию солнечного света для приготовления питательных веществ. Синтез питательных веществ, который происходит в присутствии солнечного света называется фотосинтезом. Следовательно, солнце является первоисточником энергии для всех живых организмов.
- Во время фотосинтеза вода и углекислый газ в присутствии солнечного света используются для производства углеводов и кислорода. Фотосинтез обеспечивает пищей всех живых существ.
- Кислород, один из основных компонентов жизни на Земле, выделяется растениями как побочный продукт фотосинтеза.
Условия, необходимые для фотосинтеза:
- Поглощение энергии солнечного света
- Преобразование световой энергии в химическую энергию
- Расщепление воды на кислород и водород
- Углекислый газ восстанавливается, то есть молекулы водорода соединяются с углеродом, образуя углеводы (молекулы сахара)
Гетеротрофное питание растений
Некоторые растения не содержат хлорофилл для фотосинтеза и являются гетеротрофами.
Ниже перечислены различные типы гетеротрофных растений, которые классифицируются на основе их способа питания:
Паразитическое питание
Некоторые гетеротрофные растения зависят в питании от других растений и животных. Такие растения известны как растения-паразиты. Однако хозяин не получает никакой пользы от паразита.
Насекомоядные растения
Эти растения обладают особыми структурными особенностями, которые помогают им ловить насекомых, и известны как плотоядные растения. Они переваривают насекомых, выделяя пищеварительные соки и поглощая из них питательные вещества. Эти растения растут на почвах, которые бедны минералами.
Примеры: Кувшинные растения, Венерина мухоловка (Dionaea muscipula)
Сапрофиты
Сапрофитные растения получают питание из мертвых и разлагающихся останков растений и животных. Они растворяют отмерший органический материал, выделяя пищеварительные соки и поглощая питательные вещества.
Симбиоз
Когда два растения, принадлежащих к разным видам, демонстрируют тесные взаимовыгодные отношения, их называют симбиотическими.
Источник
Автотрофное питание
Существует два способа получения питательных веществ из внешней среды, необходимых для нормального протекания метаболизма. Организмы, способные самостоятельно синтезировать важные для жизнедеятельности вещества, практикуют автотрофное питание и называются автотрофами.
Механизм
Автотрофный тип питания характерен для растений, цианобактерий, некоторых животных. Органические вещества для постройки и жизнедеятельности организма образуются в клетках из неорганических веществ (углекислого газа, воды, солей) под действием солнечного света. Такой процесс называется фотосинтезом.
Главным источником энергии является Солнце. Красные и синие спектры света улавливает специальный зелёный пигмент – хлорофилл. Без хлорофилла фотосинтез невозможен. В клетках растений пигмент расположен в хлоропластах – полуавтономных органоидах, состоящих из следующих компонентов:
Под оболочками (количество зависит от вида растений) находится строма – гелеобразное вещество, содержащее зёрна крахмала, ДНК, рибосомы, капельки жира.
Тилакоид состоит из ламеллы и гран. Ламеллы – длинные мембраны, соединяющие граны – мембранные стопки, напоминающие монетки. В некоторых источниках тилакоиды и ламеллы являются синонимами. Именно тилакоиды содержат хлорофилл, а также белок-переносчик – цитохром.
которые читают вместе с этой
Процесс фотосинтеза имеет две стадии:
В результате световой фазы образуется энергия, расходуемая в теневой фазе.
Световая фаза включает два процесса:
- фотофосфорилирование – синтез АТФ за счёт энергии света;
- фотолиз воды – расщепление воды в присутствии света.
Побочным продуктом световой фазы является кислород.
Теневая фаза направлена на синтез глюкозы из углекислого газа с затратой энергии (АТФ). Этот процесс назван циклом Кальвина. Глюкоза – моносахарид, являющийся источником энергии всех живых организмов.
Некоторые животные (восточная изумрудная элизия) встраивают в свои клетки хлоропласты, поедая растения. У цианобактерий фотосинтез осуществляется через фотосинтетические мембраны, содержащие хлорофилл, а не через хлоропласты.
Фотосинтез способствовал насыщению атмосферы свободным кислородом. Первыми «производителями» кислорода были цианобактерии, появившиеся более 2,5 млрд. лет назад.
Значение
Автотрофный способ питания имеет значение не только для самих автотрофов, но и гетеротрофов, потребляющих готовые органические вещества. В каком-то смысле все живые организмы питаются преобразованной энергией Солнца. Глюкоза накапливается в листьях, плодах, корнях растений в виде крахмала. При поедании гетеротрофами растений крахмал расщепляется до глюкозы, которая расщепляется в процессе гликолиза с образованием молекул АТФ – универсального источника энергии.
Кроме того, побочный продукт фотосинтеза – кислород – является важным элементом в процессе метаболизма, осуществляя окисление веществ.
Учёные выяснили, в каких условиях возник автотрофный способ питания. Появление автотрофов связано с недостатком органических соединений и дефицитом пищевых ресурсов.
Что мы узнали?
Автотрофы для питания используют неорганические вещества и солнечный свет. Процесс преобразования неорганических соединений в органические вещества называется фотосинтезом. У растений фотосинтез происходит в специальных органоидах – хлоропластах, у бактерий – в мембранах, содержащих хлорофилл. В результате фотосинтеза образуется кислород, поступающий в атмосферу, и глюкоза – универсальный источник энергии для животных и человека.
Источник