Autotróf és heterotróf sejtek
Autotróf sejtekben. A Eljárás szerves vegyületek, az összes sejteket két csoportra oszthatók. A sejtek egy csoportját szintetizálni szerves anyagok a szervetlen vegyületek (CO2 és H2O, valamint t. D.). Gyenge energetikai Ezekből a sejtek szintetizálják a vegyületek glükóz, aminosavak, és ezután a bonyolultabb szerves vegyületek: .. A komplex szénhidrátok, fehérjék, stb a sejteket, amelyek képesek szintetizálni a szerves vegyületek szervetlen nevezett autotróf vagy autotróf. A fő autotróf a világon a sejtek zöld növények autotróf erő rejlik egy kis csoportja a mikroorganizmusok.
Heterotróf sejtek. Egy másik csoport a sejtek képesek szintetizálni szerves anyagok a szervetlen vegyületek. Ezek a sejtek kell szállítani kész szerves vegyületek. Állatok enni más állatokat és növényeket, és kap az élelmiszer kész a szénhidrátok, zsírok, fehérjék. Során létfontosságú hasítása ezeket az anyagokat. . Egy részét a felszabadult anyagok, ahol - a glükóz, aminosavak, stb - szintetizálunk bonyolultabb rejlő a sejtben az anyag: glikogén, zsírok, fehérjék; másik része a split, és a felszabadult ugyanakkor energiát használnak az élet.
A sejtek nem képesek szintetizálni szerves anyagok a szervetlen vegyületek és igénylő ezért szállítása kész szerves anyagok kívülről, az úgynevezett heterotróf sejtek vagy heterotrófia. A sejtek minden állatok, az emberek, a legtöbb mikroorganizmus, valamint egyes növények (pl gomba) heterotróf.
Fotoszintézist. A szintézis egyszerű szerves vegyületek, gyenge energetikai anyagok energiára van szüksége beáramlása kívülről. Zöld növények használnak erre a célra, a fényenergiát a nap. A növényi sejtek egy speciális mechanizmus, amely lehetővé teszi számukra, hogy a fényenergia kémiai energiává. Ezt a folyamatot nevezik a fotoszintézist.
A folyamat a fotoszintézis által kifejezett a következő általános egyenlet szerint:
E folyamat során a kérdésben, gyenge energetikai (CO2 és H2 O), mozgó szénhidrát - komplex energiában gazdag szerves anyag. például molekuláris oxigén szabadul fel a fotoszintézis.
Az általános egyenlet a fotoszintézis nem ad tájékoztatást a mechanizmus. Ez egy összetett, többlépcsős folyamat. A központi szerepet tartozik - klorofill a zöld szerves anyag.
A zöld levelek tartalmazott mintegy 1% a száraz tömeg a klorofill. Klorofill oldható alkoholban, és el lehet távolítani infúzióval levelek alkoholban. Az oldat klorofill zöld színét és fluoreszkál.
A klorofill fluoreszcencia megoldás annak a ténynek köszönhető, hogy az elektronok a klorofill molekula elnyeli a fényenergia hatására elhagyják a pályára megfelelő eredeti állapotukba, és ugrik egy magasabb pályára, amely megfelel az „izgatott” állapotban van. Ezután az elektronok visszaáll az eredeti pályára, és ezzel egyidejűleg adnak az átmenet az elnyelt energia fluoreszkáló fény. A klorofill a megoldás nem képes tárolni az energiát a fény. Egy másik minta figyelhető s sejt, ahol a klorofill molekula beépül a kloroplaszt szerkezete és összeköttetésben vannak a molekulák enzim, lipidek és más anyagok. Klorofill zöld levél megvilágítás során nem fluoreszkál. Által elnyelt klorofill fényenergia nem oszlik el, és alakítjuk át a kémiai energia.
Annak érdekében, hogy megértsék a mechanizmus ez az átalakulás, mi pedig az áramkör a fotoszintézist.
A fotoszintézis folyamata kezdődik a világítás a kloroplasztisz látható fényt. Photon „találatok” az elektron klorofill molekula szerint neki energiát, és egy elektron átkerül a „izgatott” állam: elhagyja az alap pályája, és ugrik egy magasabb pályára. Ezután azonnal visszaesik. Így a felesleges energiát az elektron részlegesen hővé (körülbelül 25%) és többnyire továbbított vegyületek jelen van a sejtben, így azok átalakulás.
Része a „tartozó” a befogott elektronok hidrogénionok. A sejt, mindig van egy bizonyos mennyiségű H + és OH-ionok, mivel vizes oldatban a víz molekulák disszociálnak:
hidrogén-ion és elektron tulajdonít alakítjuk hidrogénatom:
Hidroxiliont, nélkül maradt annak ellenion, azonnal továbbítja elektron más molekula vagy ion, és lesz egy szabad gyök OH:
Szabad hidrogénatom és OH -radicals kémiailag nagyon aktív. hidrogén atom kapcsolódik egy szerves anyag, amelynek komplex szerkezetű, és ennek megfelelően, meglehetősen nehézkes név: nikotinamiddi-nukleotid-foszfát (rövidítve NADPH). NADP mindig benne van a ketrecben; rögzítené hidrogénatom, bemegy egy redukált formája:
NADPH + NAD = 2H FxN2 (4)
-radicals szabad OH reagáltatjuk egymással, a képződött molekuláris oxigént menekülés a légkörbe, és a víz:
Összefoglalva reakciók 1, 2, 3 és 5, kapjuk:
Így, molekuláris oxigén által generált fotoszintézis, az eredménye az expanziós (fotolízis) vizet. Ez nem egy enzimatikus eljárással. A annak mechanizmusát, fotolízis víz hasonló a víz elektrolízisével. Emlékezzünk, hogy ha egy elektromos áram segítségével egy vizes hidrogén-ionok, elektronok előállított a katód és alakítjuk hidrogénatom (ha az oldat NADP, volna a kapcsolódó hidrogénatomok, és csatlakozott NADFhN2) és OH-ionok elektrondonor anód, átalakíthatjuk a szabad OH -radicals, amely képződik a molekuláris oxigén és a víz.
Az energia a másik része a „tartozó” elektronok, és az elektronok elválasztjuk hidroxil ionokat, és néhány, amelyek több tárolt energia alakul át energiájú foszfát kötés macroergic: ADP (mindig jelen van a sejtben) és szervetlen foszfát (P) ATP-t szintetizálunk:
Így a felesleges energiát a gerjesztett elektronok során átmenet a kezdeti állapot generál három eljárás:
Fotolízise vízben, így a molekuláris oxigén.
Helyreállítása NADP alkotnak NADFxN2.
Ezek a tünetek csak a fény. Ezek végrehajtása közvetlen eredménye az abszorpciós sugárzó energia klorofill. Ezért, ez a lépés az úgynevezett könnyű fázisának fotoszintézis. További szintetikus fotoszintézis folyamatok fordul elő mind a fény és a sötétben. Ezért ezek kombinációja reakciók az úgynevezett sötét fázis.
A sötét fázisban fotoszintézis áll egy sorozat egymást követő enzimes reakciók. Elvégzése során ezek a reakciók is részt vesznek a szintetizált világos fázisban és az ATP NADFxN2. Központi között reakciók sötét fázis foglalja el a kötési reakciót a szén-dioxid: CO2 diffundál a lapot a légkörbe, és tartalmazza az egyik intermedier. Végül kialakult szénhidrátok - első monoszacharidok, majd di- és poliszacharidok.
Tehát, a könnyű fázisának fotoszintézis fény a nap energiáját alakítják át kémiai energiává ATP és NADFxNg. A tempó fázisú energia ezen anyagok (NADFxN2 és ATP) fogyasztjuk el a szintézis a szénhidrátok.
A folyamat a fotoszintézis az elsődleges mechanizmus, amely által a zöld növények termelnek szerves anyagok. Minden anyagot egy növény, vagy annak bármely „gyümölcsöző” része - gyümölcsök, magvak, gyökerek, fa, stb - .. vannak kialakítva keletkezett anyagok eredményeként fotoszintetikus aktivitása a sejtekben.
A fotoszintetikus termelékenység megközelítőleg 1 g szerves anyagok 1 g levélfelület m 1 óra alatt. Így minél magasabb a hozam, az összes egyéb tényező, annál nagyobb a felülete a levelek a termesztett növények és a hosszabb úgy működnek, mint a fotoszintetikus rendszer.
A tanulmány a fény szerepét és a klorofill a folyamat CO2 asszimiláció fotoszintézis nagy hozzájárulás a legnagyobb magyar tudós K. A. Timiryazev. Timiryazev tulajdonosa és páratlan munka népszerűsítése ismeretek fotoszintézis, amelyben azt írta: „Ez egy olyan folyamat, amelyről minden életmegnyilvánulásától függ a végső fokon a bolygón.” Ez egy jól megalapozott állítás, hiszen a fotoszintézis nem csak a fő szállítója a szerves vegyületek, hanem az egyetlen forrása a szabad oxigén a Földön.
A növényi sejtek, mint minden más sejtek folyamatosan lélegzik, azaz a. E. elnyel oxigén és engedje CO2. A nap folyamán, valamint a légzés a klorofill-tartalmú növényi sejtek a mechanizmus átalakítani fényenergiát kémiai energiává: szintetizálnak szerves anyagok. Ebben az esetben a molekuláris oxigén szabadul fel, amely reakcióterméket. Az oxigén mennyiségét felszabaduló növényi sejt a folyamat a fotoszintézis, 20-30-szer nagyobb, mint a felszívódás, mind a folyamatban lévő légzés. Magától értetődő tehát, hogy a nap, amikor a növény és lélegezni, és fotoszintetizálnak, gazdagítják levegő oxigénnel, és éjszaka, amikor a fotoszintézis leáll, csak lélegezni, t. E. elnyel oxigén és szén-dioxid kibocsátása.
Sejteken kívül zöld növények autotróf különös, bizonyos baktériumok, amelyeknek nincs a klorofill. A módszer, amellyel ezek az energia mozgósítása szintetikus reakciók alapvetően különböző, mint a növényi sejtekben. Ez a fajta autotróf nyitotta meg a magyar tudós mikrobiológus SN Vinogradskii. A szintézisek baktériumok energiáját használja a kémiai reakciók. Van egy speciális enzim berendezés, amely lehetővé teszi számukra, hogy a az energiát a kémiai reakciók, különösen az olyan szervetlen anyagok, az energia oxidációs reakciók, a kémiai energia a szintetizált szerves vegyületek. Ezt a folyamatot nevezik chemosynthesis.
A legismertebb autotróf-hemosintetiki - nitrifikáló baktériumok. Az energiaforrás egy ilyen csoportot, a baktériumok a oxidációja ammónia salétromossav reakció; egy másik csoportja a nitrifikáló baktériumok használja az energiát oxidációja során felszabaduló nitrit a nitrogén. Autotróf-hemosintetikami vas baktériumok és kén baktériumok. Az első közülük használja a felszabaduló energia oxidációja kétértékű vas három vegyértékű, a második oxidálja a hidrogén-szulfid a kénsav.
Role-autotróf hemosintetikov nagyon magas, különösen nitrifikáló baktériumok. Ezek fontos a magas hozamú, ennek eredményeként az anyagcsere-nitrogén, ami a vegyületek formájában, amelyek nem állnak rendelkezésre a növények képesek felvenni, alakítjuk a salétromsav-só, jól abszorbeálnak.