Анаболитни процеси

Анаболизмът включва процеси на синтезиране на органични съединения, за чието изграждане на клетката се нуждае от изходни вещества и енергия.

Организмите, които използват неорганични съединения, като изходни вещества за синтезирането на органични съединения, са автотрофни. Според енергийния източник те се разделят на хемосинтезиращи и фотосинтезиращи. Когато изходните вещества за синтезните процеси са органични вещества, получени от средата, организмите са хетеротрофни. Към тях се отнасят животните, гъбите, някои бактерии (сапрофитни и паразитни) и някои растения (паразитни и насекомоядни).

Анаболитни процеси при автотрофните организми.
Хемосинтеза. Хемосинтезата е характерна за някои бактерии. Те имат способността да приемат от околната среда нискомолекулни съединения, които подлагат на вътреклетъчно окисление. Отделената енергия те използват за синтезиране на органични съединения от вода, въглероден диоксид и минерални соли. Процесът се нарича хемосинтеза.

Различните хемосинтезиращи бактерии окисляват различни вещества – амоняк, нитрати, сероводород, сяра, метан, железни соли и други. В зависимост от това хемосинтезиращите бактерии са нитрифицирани, серни, матанобактерии, железобактерии и други.
Различните хемосинтезиращи бактерии се срещат само при определена аерация, влажност, температура и състав на средата. Високата им взискателност към условията на средата определя и ограниченото им разпространение в природата. Преди това, както и поради малкото количество енергия на вътреклетъчното окисление, продукцията на органични вещества е много по-малка в сравнение с продукцията на фотосинтезата.

     Значението на хемосинтезата е свързано преди всичко с участието им в кръговрата на веществата в природата. Заедно със съпрофитните организми те представляват звеното на редуцентите. Те окисляват веществата, получени при гниенето (амоняк, сероводород, метан и др.), и ги превръщат в лесно усвоими от зелените растения неорганични съединения (нитрати, сулфати, карбонати и др.). Така те повишават почвеното плодородие и пречистват средата от вредни за организмите вещества. Някои от полезните изкопаеми (гипс, селитра, железни руди и др.) са резултат от дейността на хемосинтезиращите бактерии.

Фотосинтеза
Процесът при който се синтезират органични съединения от въглероден диоксид, вода и минерални соли за сметка на енергията на светлината, се нарича фотосинтеза.

Сумарно процесът може да се представи със следното уравнение: 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 +602
Фотосинтезата се осъществява в организми, които притежават хлорофил – цианобактерии, някои едноклетъчни и всички зелени растения (вижте фигура 25.8). В резултат на фотосинтезата се синтезират 99% от органичните вещества и цялото количество кислород на Земята.

фотосинтеза

Фази на фотосинтезата. Фотосинтезата протича в две последователни фази: светлина и тъмнина (вижте фигура 25.9).
Светлинна фаза. През тази фаза се поглъща светлинна енергия, за което е необходимо хлорофил.
Хлорофилът се съдържа в хлоропластите. Хлорофилната молекула има способността да адсорбира светлинна енергия, при което изпада във възбудено състояние и отделя електрони. Тези електрони, след като отдадат енергията си, се връщат в молекулата на хлорофила. Това е фотохимичен процес, при който светлинната енергия се превръща в химична.

фази на фотосинтезата

Хлорофилът осъществява своята фотосинтетична функция само ако се намира в хлоропластите.

Когато под влияние на светлината от хлорофилната молекула се отдели електрон, той преминава през верига от вещества, наречени електрон-транспортна верига. Те са разположени в тилакоидните мембрани на хлоропласта. Принципът на действие на електрон-транспортната верига е сходен с дихателната верига. Енергията на електрона се използва за синтезирането на АТФ по аналогичен начин, като това става в митохондриите. Процесът се нарича фотосинтезно фосфорилиране, или фотофосфорилиране. След като отделят енергията си, част от електроните се връщат в хлорофила.

Друг процес, който се извършва през светлинната фаза е разпадането на молекулите на водата на H+ и OH. Процесът се нарича фотолиза на водата. Част от електроните, отделени от хлорофила се комбинират с H+ и се образува водород. Този водород редуцира съединението никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ) до НАДФН2. Дефицитът на електрони в хлорофила се попълва от електрони на ОН, който се превръща в хидроксилен радикал. От четири хидроксилни радикала се образуват две молекули вода и се отделя една молекула кислород: 4OH → 2H2O + O2.

Следователно през светлинната фаза на фотосинтезата се извършват два процеса:

1. Фотофосфорилиране – получаване на АТФ.
2. Фотолиза на водата – получаване на редуктор НАДФН2.

Тъмнинна фаза. Тази фаза протича в стромата на хлоропластите и реакциите не се нуждаят от светлина. За осъществяването им са необходими продуктите на светлинната фаза – АТФ и НАДФН2, а също и CO2. Реакциите имат цикличен характер и цикълът носи имато на своя откривател – цикъл на Калвин.
Веществото, което играе ключова роля в този цикличен процес (подобно на оксалоцетната киселина в цикъла на Кербс), е една пентоза, свързана с фосфорна киселина, наречена рибулозофосват. Процесът се осъществява в три фази:

1. Карбоксилиране – рибулозофосфатът поема молекула въглероден диоксид. Образува се нестабилно съединение с шест въглеродни атома, което се разкъсва на две молекули фосфоглицеринова киселина.

2. Хидрогениране – фосфоглицериновата киселина се редуцира от НАДФН2 до глицералдехидфосфат.

3. Възстановяване – чрез поредица реакции глицералдехидфосфатът се превръща в рибулозофосфат и освен това служи за получаването на глюкоза. Сумарното уравнение при реакциите на тъмно е следното:
6CO2 + 12НАДНФ2 + 18 АТФ = C6H12O6 + 6H2O + 12НАДФ + 18АДФ + 18Ф.

От глюкозата се получават други органични съединения – полизахариди, липиди, аминокиселини. За синтезирането на аминокиселините са необходими още азот и сяра, които растенията набавят от минералните соли.

Значение на фотосинтезата. Фотосинтезата е най-грандиозният химичен процес на Земята. За една година при фотосинтезата се включват в органични съединения 200 млрд. тона въглерод и се произвеждат 200 млрд . тона кислород. Всичкият кислород на земята е произведен от зелените растения. 10% от общата продукция на фотосинтезата се падат на сухоземните растения и 90% на водораслите и зелените едноклетъчни във водните басейни.

Share Button
Обновено на: 17/11/2014 — 00:15

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Проверка за спам * Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

Любопитко © 2010 - 2015 Всички права запазени! Frontier Theme