Поступление углерода и азота

Функции метаболизма

1. превращение экзогенных веществ в строительные блоки клетки, например: превращение угле­кислого газа и воды растениями в глюкозу, превращение липидов пищи в глицерол и жирные кислоты и др.;

2. синтез из строительных блоков биомолекул клетки: белков, жиров, полисахаридов, нуклеиновых кислот;

3. обеспечение организма энергией, необходимой для поддержания двух выше пере­численных функций и всех остальных проявлений жизни.

Углерод составляет 80% массы липидов, более половины массы белков и около половины - углеводов.

Живые организмы, которые используют углерод углеки­слого газа для синтеза органических соединений называют автотрофами, а те, которые усваивают углерод только из органических соединений – гетеротрофами.

К автотрофам относятся зеленые растения, сине-зеленые, серные, водородные и другие фотосинтезирующие бактерии. К гетеротрофам - все животные, нефотосинтезирующие клетки растений, некоторые пара­зитирующие цветковые растения, грибы и микроорганизмы, не способные к фотоси­нтезу.

Основная масса биогенного азота на земле находится в круговороте (рис. 1):

1) Растения используют нитрат, восстанавливая его до аминокислот. Также они могут усваивать аммоний. Переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например, аминокислоты называется ассимиляцией.

2) Животные организмы и большинство микроорганизмов способны усваивать лишь восстановленный азот, в форме сложных соеди­нений.

Человек нуждается примерно в двадцати сложных азотсо­держащих веществах, незаменимых факторах питания. Это незаменимые аминокис­лоты и витамины.

Животные поедают растения, выделяют азот в виде мочевины и мочевой кислоты или аммиака. Этот процесс перевода азота из органической формы в неорганическую называется минерализацией.

3) Мочевая кислота, мочевина, а также азот, включённый в состав живых существ, после их гибели подвергается аммонификации (разложение содержащих азот сложных соединений с выделением аммиака).

4) Аммиак нитрифицируется бактериями нитрозомонас до нитрита, а бактериями нитробактер - до нитрата. Этот процесс носит название нитрификация.

5) Нитратный азот вновь поглощается растениями или исключается из круговорота денитрифицирующими микроорганизмами, которые используют нитрат в качестве конечного акцептора электронов и протонов в дыхании. Эти микроорганизмы восстанавливают нитрат до молекулярного азота. Процесс – денитрификация.

6) Количество обращающегося в живой природе азота пополняется за счет усвоения его из воздуха азотфиксирующими микроорганиз­мами родов азотобактер, клостридиум, ризобиум и др. Процесс – азотфиксация.

Рисунок 1 – Круговорот азота в природе

Поступление энергии и классификация организмов

Организмы, в зависимости от способа получения энергии делятся на 2 группы:

фототрофы - используют энергию Солнца;

хемотрофы - используют энергию химических связей химических соединений.

Каждая из названых групп делится еще на 2 группы в зависимости от источника углерода и доноров электронов:

литотрофы - исполь­зуют углерод углекислого газа, а в качестве доноров электронов используют неорганические вещества: воду, сероводород, аммиак, водород, серу и др;

органотрофы - потребляют углерод органических веществ, органические вещества являются и донорами электронов и протонов.

Конечным акцептором электронов в окислительно-восстановительных реакциях у организмов могут быть: кислород, нитраты, сульфаты, органические вещества и др. Если конечным акцептором электронов является кислород, то организмы отно­сят к аэробам. Если не кислород - анаэробам.

В результате вышеприведенных рассуждений, все организмы делятся: фотолитотрофы, фотоорганотрофы, хемолитотрофы и хемоорганотрофы. Среди них могут быть аэробы и анаэробы.

Типичным представителем фотолитотрофов следует считать зеленые клетки вы­сших растений. Они в качестве источника углерода используют углекислый газ, в качестве источника энергии - свет, донором электронов является вода.

К хемоорганотрофам относятся животные. У них источник углерода - органи­ческие вещества, источник энергии - окислительно-восстановительные реакции, донором электронов являются также органические соединения. К двум остальным группам: фотоорганотрофам и хемолитотрофам относятся различные представители бактерий.

Дата добавления: 2015-07-13