Вспомните
Какую часть метаболизма называют пластическим обменом?
Пластическим обменом называют процессы синтеза сложных органических веществ из более простых, которые происходят в организме. Эти процессы обеспечивают рост, развитие, восстановление тканей и образование необходимых для жизни молекул, таких как белки, липиды, и нуклеиновые кислоты.
Какова роль зелёных растений в природе?
Зелёные растения играют ключевую роль в поддержании жизни на Земле. Они являются основными производителями органического вещества через фотосинтез, обеспечивают атмосферу кислородом и служат основой для пищевых цепей.
В каких органоидах клетки осуществляется фотосинтез?
Фотосинтез происходит в хлоропластах. Эти органоиды содержат хлорофилл, который улавливает световую энергию.
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое ассимиляция?
Ассимиляция — это процесс синтеза сложных органических веществ (например, белков, жиров, углеводов) из более простых соединений в ходе пластического обмена.
2. Опишите известные вам типы питания. Какой критерий лежит в разделении организмов на автотрофные и гетеротрофные?
Автотрофный: организмы синтезируют органические вещества из неорганических, используя энергию света (фотосинтез) или химических реакций (хемосинтез). Гетеротрофный: организмы используют готовые органические вещества, получая их из пищи. Критерием разделения служит источник углерода: автотрофы используют углекислый газ (CO₂), а гетеротрофы — органические соединения.
3. Какие организмы называют автотрофными?
Автотрофными организмами называют тех, кто способен самостоятельно синтезировать органические вещества. Примеры: зелёные растения, цианобактерии, некоторые бактерии-хемосинтетики.
4. Почему у зелёных растений в результате фотосинтеза выделяется в атмосферу свободный кислород?
Выделение свободного кислорода в процессе фотосинтеза связано с фотолизом воды. В световой фазе фотосинтеза молекулы воды разлагаются под действием света на кислород, протоны и электроны. Свободный кислород выделяется в атмосферу как побочный продукт.
5. Каковы признаки гетеротрофного типа питания? Приведите примеры гетеротрофных организмов.
Зависимость от готовых органических веществ. Отсутствие способности синтезировать органику из неорганики. Примеры гетеротрофов: животные, грибы, большинство бактерий.
6. Как вы думаете, почему всё живое на Земле можно назвать «детьми Солнца»?
Всё живое на Земле можно назвать «детьми Солнца» потому, что энергия Солнца обеспечивает все жизненные процессы. Автотрофы преобразуют солнечную энергию в химическую, создавая органические вещества, которые затем служат источником энергии для гетеротрофов.
7. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение или презентацию на тему «Хемосинтез и его значение в жизни планеты».
Хемосинтез — процесс образования органических веществ из неорганических с использованием энергии химических реакций, а не солнечного света. Его осуществляют хемосинтезирующие бактерии, например, серобактерии, нитрифицирующие бактерии. Они играют ключевую роль в биогеохимических циклах, участвуют в преобразовании азота и серы, обеспечивая экосистемы, где отсутствует солнечный свет (глубоководные экосистемы, термальные источники).
Какие элементы выполняют роли окислителя и восстановителя?
Элементы, участвующие в реакции, выполняют разные роли:
Окислитель принимает электроны, снижая свою степень окисления. Восстановитель отдаёт электроны, повышая свою степень окисления. Пример: в реакции между сероводородом (H₂S) и кислородом (O₂) до серной кислоты (H₂SO₄):
Сера в H₂S имеет степень окисления -2 и окисляется до +6 (становится частью H₂SO₄). Она является восстановителем. Кислород в O₂ имеет степень окисления 0 и восстанавливается до -2 (входит в состав H₂SO₄). Он является окислителем.
Высчитайте, чему равен энергетический эффект окисления сероводорода до серной кислоты?
Окисление сероводорода (H2S) до серной кислоты (H2SO4) можно представить следующим образом:
H2S + 2O2 → H2SO4
Для расчёта энергетического эффекта необходимо использовать значения стандартных теплот образования веществ. Теплоты образования (в кДж/моль):
H2S = -20,6 O2 = 0 (так как это простое вещество) H2SO4 (водный раствор) = -814,0 Расчёт ∆H реакции: ∆H = Σ(теплоты образования продуктов) - Σ(теплоты образования реагентов)
∆H = [-814,0] - [-20,6 + 2 * 0] ∆H = -814,0 + 20,6 ∆H = -793,4 кДж
Энергетический эффект реакции окисления сероводорода до серной кислоты составляет -793,4 кДж. Это экзотермическая реакция, выделяющая энергию.
Подумайте! Вспомните
1. Как связаны между собой фотосинтез и проблема обеспечения продовольствием населения Земли?
Фотосинтез является основой жизни на Земле, так как обеспечивает биосферу органическими веществами и кислородом. Он играет ключевую роль в аграрных экосистемах, так как растения, которые его выполняют, служат источником пищи для человека и животных. Эффективное использование фотосинтеза, например, через селекцию высокоурожайных растений, позволяет повысить продуктивность сельского хозяйства, что критически важно для решения проблемы продовольствия в условиях растущего населения.
2. Можно ли считать, что фотосинтез включает в себя одновременно два процесса — ассимиляцию и диссимиляцию? Объясните свою точку зрения.
Фотосинтез включает ассимиляцию, так как углекислый газ и вода преобразуются в органические вещества. Однако на этапе фотолиза воды происходит выделение энергии, что можно рассматривать как элемент диссимиляции. Таким образом, фотосинтез сочетает оба процесса, хотя ассимиляция преобладает.
3. Приведите примеры использования особенностей метаболизма живых организмов в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях.
Медицина: Применение микроорганизмов для синтеза антибиотиков, ферментов и вакцин. Метаболические процессы бактерий используются при создании инсулина. Сельское хозяйство: Использование азотфиксирующих бактерий для повышения плодородия почвы. Биотехнология: Производство биотоплива и биопластиков на основе метаболизма водорослей и бактерий. Микробиология: Разработка пробиотиков, поддерживающих микрофлору человека, основана на понимании метаболизма микроорганизмов.
4. Достаточно ли знать, что организм способен выделять кислород, чтобы отнести его к автотрофам? И верно ли обратное утверждение: «Если организм является автотрофом, то он выделяет кислород»?
Не всякий автотроф выделяет кислород. Например, хемотрофы синтезируют органические вещества из неорганических соединений, не участвуя в фотосинтезе. Также есть анаэробные фототрофы, которые не выделяют кислород, используя вместо воды другие доноры электронов, такие как сероводород. Следовательно, выделение кислорода — не универсальный признак автотрофности.
5. Как особенности метаболизма живых организмов используются в сельском хозяйстве, медицине, микробиологии, биотехнологии? Найдите необходимую информацию, используя дополнительные источники (литература, ресурсы Интернета). Обобщите информацию и представьте её в виде стенда.
Сельское хозяйство: Создание биологических удобрений, улучшение усвоения растениями питательных веществ. Медицина: Использование микроорганизмов для создания антибиотиков и вакцин. Биотехнология: Получение спиртов, органических кислот и аминокислот через микробный синтез. Микробиология: Выявление и применение микробов в очистке сточных вод и восстановлении экосистем.