Организмы по способу питания - Учим химию и биологию

Всем организмам для жизнедеятельности нужна энергия. Для получения энергии им необходимы органические вещества. В процессе эволюции возникли две основных группы организмов, различающиеся механизмами получения энергии. У первой группы возник механизм создания органических веществ, используя внешний источник энергии, у второй — механизм преобразования в энергию готовых, то, что создали первые.

По способу питания, источнику получения органических веществ и энергии организмы делятся на три группы

Автотрофные организмы

К автотрофным организмам относят две группы — фототрофы или фотосинтетики и хемотрофы или хемосинтетики. Автотрофы способны усваивать неорганический углерод и другие элементы.

Фототрофы

Фотоавтотрофные организмы синтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза из неорганических (углекислого газа, воды и минеральных солей), используя энергию солнечного света. К ним относятся все растительные организмы, синезеленые водоросли (цианобактерии).

Фотосинтез

Фотосинтез — важнейший процесс в природе. Именно в этом процессе образуется основная масса органического вещества, несущая в себе накопленную энергию, которая далее передается по цепям питания всем живым организмам.

Процесс фотосинтеза делят на две фазы: световую и темновую. В каждую из фаз происходят сложные химические реакции превращения и образования веществ, инициируемые энергией Солнца.

Световая фаза фотосинтеза

Световая фаза протекает в зеленых пластидах растений – хлоропластах на их мембранах (тилокоидах). В эту фазу происходят окислительно- восстановительные реакции и образуются следующие продукты:

Кванты света – фотоны взаимодействуют с молекулами хлорофилла, переводя часть его электронов в возбужденное состояние.
Возбужденные светом электроны, перемещаясь по цепи сложных органических соединений, отдают энергию, которая расходуется на синтез АТФ и других молекул – носителей энергии.
Одновременно происходит фотолиз воды – процесс разложения молекул воды под действием света на ионы: Н⁺ и ОН^—
Ионы водорода, образовавшиеся в результате разложения воды, захватывают часть электронов и восстанавливаются до молекулярного водорода, который связывается с органическим веществом НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат ) – переносчиком водорода.
Гидроксид – ионы, потеряв электроны, превращаются в молекулярный кислород О₂ и воду Н₂О

Продукты световой фазы: АТФ – аденозинтрифосфат, переносчики водорода НАДФ•Н₂, кислород О₂

Темновая фаза фотосинтеза

Для течения темновой фазы свет – не обязательное условие. Главные реакции темновой фазы:

Ключевое место занимает процесс карбоксилирования пятиуглеродного соединения рибулозо -1,5-дифосфата – присоединение к нему СО₂ в виде карбоксильной группы –СООН с расщеплением шестиуглеродного соединения на две молекулы 3-фосфоглицериновой кислоты (ФГК) и образованием из неё других органических веществ. Этот процесс протекает за счет энергии, накопленной в химических связях АТФ и НАДФ•Н₂ в световой фазе.
ФГК восстанавливается, присоединяя атомы водорода, в фосфоглицериновый альдегид (ФГА). При участии ферментов ФГА образует глюкозу, превращающуюся в первичный крахмал.
Днем крахмал накапливается в хлоропластах, а в темное время под действием фермента диастазы переходит в сахар, который оттекает по проводящим путям в другие части растения: корень, стебель, плоды, семена и там откладывается в виде запасного питательного вещества – вторичного крахмала.

В процессе фотосинтеза кроме углеводов образуются также другие органические вещества

определение фотосинтеза

Хемотрофы

Некоторые бактерии, лишенные хлорофилла, тоже способны к синтезу органических соединений, при этом они используют энергию, извлеченную в ходе химических реакций окисления неорганических соединений (железа, серы, азота).

Преобразование энергии химических реакций в химическую энергию синтезируемых органических соединений называется хемосинтезом

К группе автотрофов — хемосинтетиков (хемоавтотрофов) относятся нитрифицирующие бактерии, аммонифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии. Фиксируя атмосферный кислород, переводя нерастворимые минералы в форму, пригодную для усвоения растениями, хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в круговороте веществ в природе.

Гетеротрофные организмы

Гетеротрофные организмы (гетеротрофы) не способны синтезировать органические соединения из неорганических, и поэтому используют в виде пищи уже готовые органические вещества, созданные автотрофами. Источником энергии для них являются органические вещества, которые распадаются и окисляются в процессе диссимиляции. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные наземные растения и водоросли. Среди гетеротрофных организмов выделяют две большие группы: сапротрофы и паразиты.

Сапротрофы

Сапротрофы — организмы, питание которых происходит за счет органического вещества отмерших организмов. К сапротрофам относится большая группа организмов: большинство бактерий как аэробов (гниения, почвенные и другие) так и анаэробов, живущих в бескислородной среде (бактерии кишечника и другие). К сапротрофам относятся также грибы, животные и человек.

Паразиты

Паразиты — организмы, потребляющие органические вещества живых организмов, живущие на теле или в теле организма — хозяина. Паразитические формы организмов очень разнообразны, они являются представителями всех царств в природе. Жизнедеятельность паразитов угнетает организм хозяина, отравляя его своими продуктами — метаболитами, а иногда даже приводит к гибели.

гетеротрофы

Миксотрофы

К миксотрофам относят организмы со смешанным типом питания, которые приспособились в условиях своего существования использовать разные источники углерода. Таких организмов по сравнению с автотрофами и гетеротрофами, не много. Классический пример — одноклеточный простейший организм — эвглена зеленая на свету у нее автотрофный тип питания как у растений, в отсутствии света переходит к гетеротрофному типу. Миксотрофами считаются также насекомоядные растения-хищники, которые используя свои пищеварительные ферменты, получают органические вещества из насекомых, привлеченных различными приспособлениями, имеющимися у растений-хищников.