За способом отримання органічних речовин рослини поділяють на:
- гетеротрофний - залежно від постачання орг. л. від навколишнього середовища
- автотрофний - органічні речовини виробляються з неорганічних речовин
- міксотрофний - комбіноване харчування, застосовуйте обидва методи
Гетеротрофія рослин
Гетеротрофні рослини отримують вуглець для побудови органічних молекул з органічної речовини. Залежно від того, звідки рослина черпає органічні речовини, ми розпізнаємо:
- сапрофітні рослини вони виводять органічну речовину з мертвих тіл рослин і тварин і мінералізують її в CO2, H2O, H2S, NH3 та солі. Вони є важливою складовою шкідливих (розкладаються) харчових ланцюгів. При розкладанні субстрату сапрофітні організми чергуються в точному порядку. Продукт розкладання одного сапрофіту є вихідним матеріалом для наступного. З насінних рослин відомим сапрофітом є смерекова гниль.
- паразитичні організми вони беруть поживні речовини з живого організму, якого ми називаємо господарем. Вони проникають у рослину-господаря за допомогою змінних коренів - присосків. Вони проникають у лічі та дерев’яні частини судинних пучків господаря, звідки паразит витягує як органічні, так і неорганічні поживні речовини. Господар перешкоджає активності паразита, утворюючи феноли. Відома кукурудза - одна з відомих рослин-паразитів.
- напівпаразити зі своїми історіями вони також проникають у судинні пучки господаря, але лише в дерев’яну частину. Вони містять хлорофіл і фотосинтезують. Сюди входить, наприклад, омела біла.
Автотрофія рослин
Автотрофні рослини поглинають вуглець, утворюючи з СО2 органічні молекули. Органічні речовини утворюються в їх організмі з неорганічних речовин. Енергія потрібна для перетворення неорганічних речовин в органічні. Автотрофні рослини використовують світло як джерело енергії для цього перетворення, і тому цей процес ще називають фотоавтотрофією або фотосинтетичною асиміляцією, тобто фотосинтезом. Зелені рослини можуть використовувати фотосинтетичні барвники для перетворення променистої енергії світла в енергію хімічних зв’язків.
Фотосинтез - це біохімічний процес уловлювання енергії сонячного випромінювання та його використання для фіксації вуглекислого газу в зелених рослинах та деяких прокаріотів з утворенням вуглеводів. Це свого роду асиміляція вуглекислого газу, це джерело майже всіх органічних речовин, які утворюються природним шляхом, тобто без втручання технічної діяльності людини. Всі гетеротрофні організми залежать від продуктів фотосинтезу, кисень, що знаходиться в атмосфері, також є його продуктом.
Процес фотосинтезу у вищих рослин відбувається в хлоропластах, де на мембранах тилакоїдів знаходяться хлорофіл а та хлорофіл b, які ми називаємо асиміляційними барвниками. Окрім хлорофілу, у фотосинтезі беруть участь і інші барвники, такі як каротиноїди. Основним асимілюючим барвником є хлорофіл а, який лише має здатність поглинати падаючі фотони. Хлорофіл і називається активним хлорофілом. Інші асиміляційні барвники корисні. Вони утворюють своєрідну «мережу», в яку вони захоплюють падаючі фотони, які ведуть до молекули хлорофілу та.
Ми виділяємо два типи приймальних станцій:
- фотосистема I - застосовується до поглинання світла з довжиною хвилі 700 нм або більше
- фотосистема II - застосовується до поглинання світла з довжиною хвилі 680 нм і коротшою.
Хімічний хід фотосинтезу можна записати узагальненим рівнянням: 6CO2 + 12H2O + 2830 кДж + хлорофіл → C6H12O6 + 6H2O + 6O2
Під час фотосинтезу отримана енергія світлового випромінювання в клітинах рослин, водоростей та деяких прокаріотів переходить в енергію хімічного зв’язку, а з неорганічних утворюються органічні речовини. Хемосинтез - це засвоєння вуглекислого газу, при якому енергія отримується окисленням простих неорганічних речовин, рідше органічних речовин. Це філогенетично найдавніший спосіб створення органічних речовин, який зберігся до наших днів. Особливо це відбувається у мікроорганізмів, які не мають асимілюючих барвників, напр. бактерії. Під час хемосинтезу кисень не виділяється. Процеси хемосинтезу відігравали незамінну роль в еволюції, значення в сільському господарстві, геології родовищ і руд.
Бактерії, які харчуються хемосинтезом: нітрифікуючі бактерії, денітрифікуючі бактерії, сірчані бактерії, водневі бактерії, залізні бактерії
- Фотохімічна фаза
Вказує на первинні процеси фотосинтезу, що вимагають присутності світла. Їх суть полягає в перетворенні променистої енергії в енергію хімічних зв’язків. Під час первинних процесів відбувається фотофосфорилювання та фотоліз води. Фотофосфорилювання починається з поглинання енергії світла молекулою хлорофілу. Це вивільняє електрони з хлорофілу, який затримує окисно-відновний фермент ферредоксин. З нього електрони повертаються назад до хлорофілу ланцюгом окисно-відновних ферментів. Енергія, яку випромінює електрон, використовується для утворення макроергічних фосфатних зв’язків у молекулі АТФ. Оскільки в цьому процесі електрони виконують цикл: хлорофіл - фередоксин - окисно-відновні ферменти - хлорофіл і одночасно утворюються макроергічні фосфатні зв’язки, тобто до фосфорилювання, ми позначаємо цю частину фотосинтезу як циклічне фотофосфорилювання.
- Фотоліз води - це подія, при якій відбувається світловий розпад води:
H2O → ½O2 + 2H + + 2e-
Виділений кисень потрапляє в атмосферу. Збуджені електрони переносяться у фередоксин, який відновлює кофермент НАДФ (нікотинамід аденіндинуклеотид фосфат), споживаючи іони Н + НАДФ + 2Н + + 2е- → НАДФН2
Результатом первинних процесів фотосинтезу є утворення АТФ і НАДФН2, які використовуються у вторинних процесах фотосинтезу.
- Термохімічна фаза
Позначає вторинні процеси, які не потребують присутності світла. Під час цих процесів CO2 фіксується і утворюються вуглеводи. Джерелом енергії для цього перетворення є АТФ і відновник NADPH2.
- Ми знаємо два механізми фіксації СО2:
- C3-рослини - основним акцептором CO2 є рибулоза-1,5-бісфосфат
- С4-рослини - основним акцептором СО2 є фосфоенолпіруват
- Аеробне дихання - повне окислення
Це відбувається в мітохондріях за допомогою ферментів, відбувається поступове розщеплення піровиноградної кислоти в процесі, який називається окислювальним декарбоксилюванням до проміжних продуктів для повного розкладання на CO2 і H2O.
Важливим проміжним продуктом є активована кислота. оцтовий - ацетилКоА, який вступає в подальші реакції. Цикл Кребса і дихальний ланцюг - це послідовність біохімічних реакцій, в яких СО2 і Н2О поступово розщеплюються і виділяється 36 молекул АТФ. Тому повне окислення енергетично вигідніше анаеробного гліколізу.
- Анаеробне дихання - неповне окислення
Перший етап біологічного окислення - анаеробний гліколіз - це ферментативне розщеплення глюкози до піровиноградної кислоти та приріст енергії 2 молекул глюкози АТФ → піровиноградна кислота + H2 + 2ATP
Якщо подальше розкладання піровиноградної кислоти відбувається без доступу зовнішнього кисню, можуть відбуватися процеси ферментації - біорозкладання цукрів мікроорганізмами.
Міксотрофія рослин
Рослини, які мають здатність автотрофно харчуватися, а також отримують органічні поживні речовини, називаються міксотрофними. Вони є м’ясоїдними рослинами, що живуть на бідних азотом грунтах і поповнюють дефіцит азоту, ловлячи корм для тварин. Однак вони також можуть жити досить автотрофно. Тварини ловлять різними способами:
- використовуючи липкі трихоми (наприклад, пінгвін)
- до глечиків (наприклад, глечиків)
- активні рухи (наприклад, пухирі - вловлювання везикул)
- Біолюмінесценція - флуоресценція, це відбувається шляхом запобігання доступу кисню до люмінесцентних речовин.
- С3-рослини - основним акцептором CO2 є рибулоза-1,5-бісфосфат. При зв’язуванні вуглекислого газу з RuBP утворюється нестійкий шестивуглецевий проміжний продукт, який потім розкладається на дві молекули 3-фосфогліцеринової кислоти. Їх зменшення NADPH2 та споживання енергії АТФ утворюють гліцеральдегід-3-фосфат. 5/6 його використовується для регенерації акцепторів, а 1/6 з них синтезуються вуглеводи. При фотосинтезі продукти фотосинтезу, як правило, в значній мірі руйнуються під час дихання під час фотосинтезу. Ми називаємо цю деградацію фотодиханням.
- С4-рослини - ці рослини проходять т. зв Шлях Люк-Слак, де основним акцептором СО2 є фосфоенолпіруват. Рослини С4 мають менший рівень фотодихання і, отже, мають більший вихід фотосинтезу.
Асиміляційні пігменти діють як колектори сонячної енергії, яку вони передають кінцевому акцептору (приймачу). Хлорофіл та як єдиний пігмент не тільки пасивно поглинає енергію носіїв, але й може активно її використовувати.
Ми не гарантуємо точність та походження навчальних матеріалів.