Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Фотосинтез. Фіксація вуглекислоти автотрофними і гетеротрофними організмами


Метаболічна роль діоксиду вуглецю тісно пов’язана з фотосинтезом – одним із найбільш фундаментальних і важливих процесів біосфери.

Процес фотосинтезу в гідросфері пов’язаний з діяльністю різних фотосинтезуючих організмів. До них належать зелені і пурпурні бактерії, прохлорофіти, деякі галобактерії, а також водорості: діатомові, евгленофітові, зелені, динофітові, криптофітові, золотисті, жовтозелені та інші. Фотосинтез у цих організмів відбувається за участю хлорофілу та інших пігментних речовин. Виняток становлять галобактерії, у яких цю функцію виконує білковий комплекс бактеріородопсину.

У водоростей і вищих водяних рослин фотосинтез відбувається з виділенням кисню. У інших фототрофних бактерій у процесі фотосинтезу О2 не утворюється, оскільки замість води донором електронів виступають сульфіди та тіосульфат.

Для водоростей, вищих водяних рослин, в яких вода служить донором електронів, підсумкове рівняння фотосинтезу має такий вигляд:

6 СО2 + 12 Н2ОС6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.

При проходженні цієї реакції запасається вільна енергія

СО2 + Н2О(СН2О) + О2 + ,

де – енергія, що дорівнює 470 кДж/моль вуглецю.

Процес фотосинтезу протікає в дві стадії: світловій і темновій. У світловій стадії енергія сонячної радіації використовується для утворення АТФ з АДФ і високоенергетичних переносників електронів.

Під час “темнових” реакцій, які каталізуються відповідними ферментами, енергетичні продукти (АТФ), що утворились під час “світлових” реакцій, використовуються для перетворення СО2 в глюкозу. Перетворення СО2 в органічні речовини отримало назву “фіксація вуглецю”. Вуглекислота фіксується в карбоксильних групах органічних сполук, але не в хлорофілі. Такими первинними продуктами фіксації СО2 є фосфогліцерат та фосфорний ефір рибулози. В процесі фотосинтезу важливим ланцюгом перетворення світлової енергії в хімічну є поглинання світла хлорофілом.

Існує кілька форм хлорофілу, які відрізняються за молекулярною структурою. Для синьозелених водоростей і всіх еукаріотних рослин основним фотосинтезуючим пігментом є хлорофіл а. У зелених і евгленофітових водоростей, вищих водяних рослин існують два пігменти – хлорофіл а і хлорофіл b. Наявність двох пігментів значно розширює спектр поглинання світла в процесі фотосинтезу. У деяких водоростей, зокрема діатомових і бурих, замість хлорофілу b функціонує хлорофіл с. У автотрофних організмів у перетворенні енергії приймають участь, крім хлорофілів, і інші пігменти – каротиноїди та фікобіліни.

Тривалий час вважалося, что СО2 для організму тварин є шкідливим кінцевим продуктом обміну речовин, а його наявність у воді може викликати у гетеротрофних організмів тільки отруєння. Проте встановлено, що не тільки у автотрофних, але й у гетеротрофних організмів СО2 може використовуватись у реакціях карбоксилювання для побудови органічної біомаси. Існує певний зв’язок між інтенсивністю перебігу реакцій карбоксилювання в організмі риб і концентрацією розчиненого діоксиду вуглецю у воді. Найбільш інтенсивно СО2 утилізується в реакціях карбоксилювання в органах, для яких характерним є біосинтетична спрямованість метаболічних процесів. Так, включення вуглецю (14С) найбільше у залозистій тканині гепатопанкреасу риб (короп). Воно перевищує в 6 разів відповідні показники у тканинах нирок, в 13 разів – в зябрах, в 18 – в селезінці, в 27 – в міокарді і у 83 рази в порівнянні з скелетними м’язами. У метаболічних реакціях синтезу органічних сполук, крім діоксиду вуглецю як субстрату реакції карбоксилювання, важлива роль належить іонам-активаторам або інгібіторам карбоксилаз.



У різних водяних тварин активність реакцій карбоксилювання співпадає з біосинтетичною спрямованістю обміну речовин в окремих органах. У двостулкових молюсків таким органом є мантія, в якій утилізація СО2 пов’язана з утворенням карбонатно-кальцієвої структури черепашки.

Встановлення метаболічної ролі СО2 у водяних тварин, як і раніше у теплокровних, свідчить про загальнобіологічне значення реакцій карбоксилювання. Оптимальна концентрація СО2 у водному середовищі є важливим екологічним фактором, необхідним для нормальної життєдіяльності гідробіонтів різних трофічних рівнів.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Хімічні та біологічні перетворення діоксиду вуглецю у водних екосистемах | Адаптація риб до змін вмісту СО2 у воді

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 274; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2020) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.005 сек.