Քիմոսինթեզը բակտերիաների սնուցման յուրահատուկ գործընթաց է: Ի՞նչ է քիմոսինթեզը: Ինչո՞վ է այն նման ֆոտոսինթեզի հետ: Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի համեմատական բնութագրերը

Գործնական աշխատանք No.

Թեմա՝ «Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների համեմատություն»

Թիրախ: 1) համեմատել ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացները. 2) պարզել ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի կարևորությունը էվոլյուցիայի համար.

Սարքավորումներ և նյութեր.աղյուսակներ և դիագրամներ, որոնք արտացոլում են ավտոտրոֆ օրգանիզմների բջիջներում ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների էությունը:

Առաջընթաց:

1. Աշխատանքի իրականացման համար անհրաժեշտ ուսանողների հիմնական գիտելիքների և հմտությունների բացահայտում, ֆոտոսինթեզի, քիմոսինթեզի հիմնական փուլերի կրկնություն (ըստ հեղինակների Վ. Բ. Զախարովի և Դ.Կ. Բելյաևի «Ընդհանուր կենսաբանություն 10-11-րդ դասարան» դասագրքերի):

2. Ուսուցողական զրույց առանցքային աղյուսակ լրացնելու առանձնահատկությունների մասին։

Հատկանիշներ համեմատության համար

Ֆոտոսինթեզ

Քիմոսինթեզ

1. Հայեցակարգի սահմանում

2. Գործընթացի փուլերը

3. Օրգանական նյութերի աղբյուր

4. Էներգիայի աղբյուր

5. Բջջում տեղի ունեցող հիմնական փոփոխությունները

6. Վերջնական արտադրանք

7. Ներկայացուցիչներ (այս տեսակի սնուցմամբ օրգանիզմների օրինակներ)

3. Ուսումնական վարժություններ.

1) Որոշեք ֆոտոսինթեզի ընթացքում առաջացած թթվածնի զանգվածը, եթե այս գործընթացում սինթեզվում է 45 գ գլյուկոզա։ Գլյուկոզայի մոլեկուլային զանգվածը 180 է, թթվածնի մոլեկուլային զանգվածը՝ 32 (պատասխան՝ 8 գ)։

2) Էկոլոգիական բուրգի կանոնի հիման վրա երկրորդ կարգի սպառողների (օրինակ՝ մարդկանց) համար 1 կգ-ում զանգված ձեռք բերելու համար անհրաժեշտ է մոտ 100 կգ բուսական կենսազանգված։ Որոշեք բույսերի կողմից կլանված ածխաթթու գազի զանգվածը, եթե սինթեզվել է 100 կգ բույսերի կենսազանգված (պայմանականորեն վերցրեք ֆոտոսինթեզի ընթացքում առաջացած գլյուկոզայի զանգվածը որպես բուսական կենսազանգված): Գլյուկոզայի մոլեկուլային զանգվածը 180 է, ածխաթթու գազի մոլեկուլային զանգվածը՝ 44 (պատասխան՝ 24,4 կգ)։

3) Օրվա ընթացքում 60 կգ քաշով մեկ մարդը շնչելիս օգտագործում է միջինը 30 լիտր թթվածին (1 ժամում 1 կգ քաշի դիմաց 200 սմ 3 չափով): Մեկ 25 տարեկան ծառը՝ բարդին, գարուն-ամառ 5 ամիսների ընթացքում ֆոտոսինթեզի ընթացքում կլանում է մոտ 42 կգ ածխաթթու գազ։ Որոշեք, թե այս ծառերից քանիսը թթվածին կտրամադրի մեկ մարդու (պատասխան՝ 5 ծառ):

5) Հետևեք և մանրամասն նկարագրեք հետևյալ փոխակերպումների ուղին.

ա) CO 2 մոլեկուլից օդից մինչև օսլայի մոլեկուլ բույսերի բջիջում.

բ) կենդանու օսլայի մոլեկուլից, որը կերել է բույս, մինչև գլիկոգենի մոլեկուլ կենդանական բջիջում.

գ) կենդանական բջիջում գլիկոգենի մոլեկուլից մինչև CO 2 և հետագայում՝ H 2 O:

Եզրակացություններ.

Մեր հոդվածում մենք կանդրադառնանք, թե որ օրգանիզմներն են անցնում քիմոսինթեզ: Սա կենդանի օրգանիզմներին կերակրելու եղանակներից մեկն է, որը բնականաբար հանդիպում է որոշ բակտերիաների մոտ։

Օրգանիզմների կերակրման ուղիները

Հասկանալու համար, թե ինչ է քիմիոսինթեզը, նախ պետք է հիշել, թե կերակրման ինչ մեթոդներ են օգտագործում տարբեր օրգանիզմներ: Այս հատկանիշի հիման վրա առանձնանում են արարածների երկու խումբ՝ հետերո- և ավտոտրոֆներ։ Առաջինները կարողանում են սնվել միայն պատրաստի օրգանական նյութերով։ Նրանք կլանում և փոխակերպում են սպիտակուցները, ճարպերը և ածխաջրերը՝ օգտագործելով մարսողական համակարգի մասնագիտացված վակուոլներ կամ օրգաններ: Կենդանիները, սնկերը և որոշ բակտերիաներ հետերոտրոֆներ են։

Ավտոտրոֆների տեսակները

Նրանք իրենք են սինթեզում օրգանական նյութեր, որոնք հետագայում օգտագործվում են կյանքի տարբեր գործընթացներ իրականացնելու համար։ Կախված օգտագործվող էներգիայի աղբյուրից՝ առանձնանում են օրգանիզմների ևս երկու խմբեր. Սրանք ֆոտո և քիմոտրոֆներ են: Դրանցից առաջինի ներկայացուցիչները բույսեր են։ Նրանք ֆոտոսինթեզի ժամանակ ածխաջրերը սինթեզում են գլյուկոզա։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում միայն կանաչ պլաստիդներում, քլորոպլաստներում, արևի լույսի, ջրի և ածխաթթու գազի առկայության դեպքում: Որոշ բակտերիաներ քիմոտրոֆներ են: Օրգանական նյութերը սինթեզելու համար նրանց անհրաժեշտ են տարբեր քիմիական միացություններ, որոնք նրանք օքսիդացնում են։ Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի նմանությունները կայանում են նրանում, որ օրգանիզմները կարող են ինքնուրույն ձևավորել իրենց անհրաժեշտ նյութերը՝ շրջակա միջավայրից ստանալով ածխածին, ջուր և հանքային աղեր:

Քիմոսինթեզ. հայտնաբերման հայեցակարգի և պատմության սահմանում

Եկեք ավելի սերտ նայենք: Ո՞րն է ավտոտրոֆ սնուցման մեթոդներից մեկը, որի դեպքում տեղի է ունենում հանքային միացությունների օքսիդացման գործընթացը օրգանականների սինթեզի համար: Հիմա եկեք պարզենք, թե որ օրգանիզմներում է տեղի ունենում քիմոսինթեզ։ Միայն պրոկարիոտների որոշ տեսակներ ունեն այս յուրահատուկ ունակությունը բնության մեջ: Այս գործընթացը հայտնաբերվեց 19-րդ դարի վերջին ռուս միկրոբիոլոգ Սերգեյ Նիկոլաևիչ Վինոգրադսկու կողմից։ Աշխատելով Անտոն դե Բարիի Ստրասբուրգի լաբորատորիայում՝ նա ծծմբի օքսիդացման միջոցով էներգիա ստանալու փորձ է իրականացրել։ Նա այն օրգանիզմներին, որոնք ունակ են իրականացնել այս քիմիական պրոցեսը, անվանեց անորօքսիդանտներ։ Իր հետազոտության ընթացքում գիտնականին հաջողվել է հայտնաբերել և մինչև քիմիոսինթեզի գործընթացի բացահայտումը միայն ֆոտոսինթետիկ բույսերը և կապույտ-կանաչ ջրիմուռները դասակարգվել են որպես ավտոտրոֆ օրգանիզմներ։

Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի տարբերություններն ու նմանությունները

Ավտոտրոֆիկ սնուցման երկու տեսակներն էլ ներկայացնում են պլաստիկ փոխանակում կամ ձուլում: Սա նշանակում է, որ այդ գործընթացների ընթացքում տեղի է ունենում օրգանական նյութերի ձևավորում և գազափոխանակություն։ Այս դեպքում մեկնարկային ռեակտիվները հանքային միացություններ են: Ֆոտո- և քիմոսինթեզը կենսոլորտում նյութերի շրջանառությունն իրականացնելու եղանակներ են։ Ավտոտրոֆների բոլոր տեսակներն ապահովում են կյանքի համար անհրաժեշտ պայմաններ ոչ միայն իրենց, այլ նաև այլ օրգանիզմների համար։ Օրինակ՝ ֆոտոսինթեզի ընթացքում թթվածին է արտազատվում։ Անհրաժեշտ է, որ բոլոր կենդանի էակները շնչեն։ Իսկ քիմոտրոֆները մթնոլորտի ազոտը վերածում են այնպիսի վիճակի, որով այն կարող է կլանվել բույսերի կողմից:

Սակայն այս տեսակի սննդամթերքի միջեւ կան մի շարք տարբերություններ: Քիմոսինթեզը տեղի է ունենում բույսերում, որոնք չեն պարունակում կանաչ պիգմենտ քլորոֆիլ: Ավելին, օքսիդացման համար օգտագործում են միայն որոշակի նյութերի միացություններ՝ ծծումբ, ազոտ, ջրածին կամ երկաթ։ Սնուցման այս մեթոդը հատկապես կարևոր է այն վայրերում, որտեղ արևի լույսը հասանելի չէ: Այսպիսով, միայն քիմոտրոֆները կարող են ապրել մեծ խորություններում: Ֆոտոսինթեզի գործընթացի համար արևային էներգիան նախապայման է։ Ավելին, բույսերում այս գործընթացը տեղի է ունենում միայն մասնագիտացված բջիջներում, որոնք պարունակում են կանաչ պիգմենտ քլորոֆիլ: Ֆոտոտրոֆիկ սնուցման մեկ այլ նախապայման է ածխաթթու գազի առկայությունը։

Երկաթի բակտերիաներ

Ինչ է քիմոսինթեզը, կարելի է դիտարկել՝ օգտագործելով փոխակերպվող բակտերիաների օրինակը:Նրանց հայտնագործությունը նույնպես պատկանում է Ս.Ն.Վինոգրադսկուն: Բնության մեջ դրանք տարածված են քաղցրահամ և աղի ջրային մարմիններում։ Նրանց քիմոսինթեզի էությունը երկաթի վալենտությունը երկուսից երեքի փոխելն է։ Սա փոքր քանակությամբ էներգիա է թողնում: Հետեւաբար, երկաթի բակտերիաները ստիպված են այս գործընթացը շատ ինտենսիվ իրականացնել։

Քանի որ բակտերիաները ամենահին օրգանիզմներից են, նրանց կենսագործունեության արդյունքում մոլորակի վրա գոյացել են երկաթի և մանգանի հանքաքարերի մեծ պաշարներ։ Արդյունաբերության մեջ այս պրոկարիոտներն օգտագործվում են մաքուր պղինձ ստանալու համար։

Ծծմբային բակտերիաներ

Այս պրոկարիոտները վերականգնում են Քիմոսինթեզի գործընթացը հայտնաբերվել է այդ օրգանիզմների ուսումնասիրության միջոցով: Օքսիդացման համար բակտերիաների այս տեսակն օգտագործում է ջրածնի սուլֆիդ, սուլֆիդներ, սուլֆատներ, պոլիթիոնատներ և այլ նյութեր։ Իսկ այս խմբի որոշ պրոկարիոտներ քիմոսինթեզի ժամանակ տարրական ծծումբ են կուտակում։ Դա կարող է տեղի ունենալ ինչպես բջիջների ներսում, այնպես էլ դրսում: Այս ունակությունն օգտագործվում է լրացուցիչ օդափոխության և հողի թթվացման խնդիրը լուծելու համար։

Ծծմբային բակտերիաների բնական միջավայրը քաղցրահամ և աղի ջրային մարմիններն են: Հայտնի են այս օրգանիզմների սիմբիոզների առաջացման դեպքեր խողովակային որդերով և փափկամարմիններով, որոնք ապրում են տիղմի և հատակի գոտում։

Ազոտ ամրագրող բակտերիաներ

Բնության մեջ քիմոսինթեզի նշանակությունը մեծապես պայմանավորված է ազոտը ամրագրող պրոկարիոտների ակտիվությամբ։ Նրանց մեծ մասն ապրում է հատիկաընդեղենների և հացահատիկային բույսերի արմատների վրա։ Նրանց համատեղ կյանքը փոխշահավետ է։ Բույսերը պրոկարիոտներին ապահովում են ածխաջրերով, որոնք սինթեզվել են ֆոտոսինթեզի ընթացքում։ Իսկ բակտերիաները արտադրում են արմատային համակարգի լիարժեք զարգացման համար անհրաժեշտ ազոտ։

Մինչ այս տեսակի արժեքավոր հատկությունների հայտնաբերումը, ենթադրվում էր, որ լոբազգիների տերեւները յուրահատուկ հատկություն ունեն։ Հետագայում պարզվեց, որ բույսերն ուղղակիորեն չեն մասնակցում ազոտի ֆիքսման գործընթացին, այլ գործընթացն իրականացվում է նրանց արմատներում ապրող բակտերիաների կողմից։

Պրոկարիոտների այս տեսակն իրականացնում է երկու տեսակի քիմիական ռեակցիաներ. Առաջինի արդյունքում ամոնիակը վերածվում է նիտրատների։ Այս նյութերի լուծույթները բույս են մտնում արմատային համակարգով։ Նման բակտերիաները կոչվում են նիտրացնող բակտերիաներ: Նմանատիպ պրոկարիոտների մեկ այլ խումբ նիտրատները վերածում է ազոտի գազի։ Դրանք կոչվում են դեիտրիֆիկատորներ: Նրանց համակցված գործունեության արդյունքում բնության մեջ տեղի է ունենում այս քիմիական տարրի շարունակական շրջանառություն։

Ազոտ ֆիքսող բակտերիաները թափանցում են բույսերի արմատները այն վայրերում, որտեղ վնասված է ծածկույթի հյուսվածքը կամ կլանման գոտու մազերով: Ներս մտնելով՝ պրոկարիոտային բջիջները սկսում են ակտիվորեն բաժանվել, ինչի արդյունքում առաջանում են բազմաթիվ ելուստներ։ Դրանք տեսանելի են անզեն աչքով։ Մարդը օգտագործում է ազոտը ֆիքսող բակտերիաների հատկությունը՝ հողը բնական նիտրատներով ապահովելու համար, ինչը հանգեցնում է արտադրողականության բարձրացման։

Բնություն և քիմոսինթեզ

Բնության մեջ քիմոսինթեզի դերը դժվար է գերագնահատել: Բնության մեջ անօրգանական միացությունների օքսիդացման գործընթացը կենսոլորտի նյութերի ընդհանուր ցիկլի կարևոր բաղադրիչն է։ Արևի լույսի էներգիայից քիմոտրոֆների հարաբերական անկախությունը նրանց դարձնում է օվկիանոսի խորջրյա իջվածքների և ճեղքվածքային գոտիների միակ բնակիչները:

Ամոնիակը և ջրածնի սուլֆիդը, որոնք մշակվում են այս պրոկարիոտների կողմից, թունավոր նյութեր են։ Այս դեպքում քիմոսինթեզի նշանակությունը կայանում է այս միացությունների չեզոքացման մեջ։ Գիտության մեջ հայտնի է «ստորգետնյա կենսոլորտ» տերմինը։ Այն ձևավորվում է բացառապես այն օրգանիզմների կողմից, որոնք ապրելու համար լույսի կամ թթվածնի կարիք չունեն։ Անաէրոբ բակտերիաներն ունեն այս յուրահատուկ հատկությունը։

Այսպիսով, հոդվածում մենք պարզեցինք, թե ինչ է քիմոսինթեզը: Այս գործընթացի էությունը անօրգանական միացությունների օքսիդացումն է։ Պրոկարիոտների որոշ տեսակներ քիմիասինթետիկ օրգանիզմներ են՝ ծծմբային բակտերիաներ, երկաթի բակտերիաներ և ազոտ ամրագրող բակտերիաներ։

Քիմոսինթեզը ավտոտրոֆ սնուցման ամենահին տեսակն է, որը էվոլյուցիայի ընթացքում կարող էր ավելի վաղ հայտնվել, քան ֆոտոսինթեզը։ Ի տարբերություն ֆոտոսինթեզի, քիմոսինթեզում էներգիայի առաջնային աղբյուրը ոչ թե արևի լույսն է, այլ նյութերի օքսիդացման քիմիական ռեակցիաները, սովորաբար անօրգանական։

Քիմոսինթեզ նկատվում է միայն մի շարք պրոկարիոտների մոտ։ Շատ քիմոսինթետիկներ ապրում են այլ օրգանիզմների համար անհասանելի վայրերում՝ մեծ խորություններում, թթվածնազուրկ պայմաններում։

Քիմոսինթեզն ինչ-որ առումով եզակի երեւույթ է։ Քիմիոսինթետիկ օրգանիզմները կախված չեն արևի լույսի էներգիայից, ինչպես բույսերը, այնպես էլ անուղղակիորեն, ինչպես կենդանիները: Բացառություն են կազմում ամոնիակը օքսիդացնող բակտերիաները, քանի որ վերջինս արտազատվում է օրգանական նյութերի քայքայման արդյունքում։

Քիմոսինթեզի և ֆոտոսինթեզի նմանությունները.

ավտոտրոֆիկ սնուցում,

էներգիան պահվում է ATP-ում և այնուհետև օգտագործվում օրգանական նյութերի սինթեզի համար:

Քիմոսինթեզի տարբերությունները.

էներգիայի աղբյուր՝ տարբեր ռեդոքս քիմիական ռեակցիաներ,

բնորոշ է միայն մի շարք բակտերիաների և արխեաների;

Ոչ միայն CO 2-ն օգտագործվում է որպես ածխածնի աղբյուր օրգանական նյութերի սինթեզի համար, այլ նաև ածխածնի մոնօքսիդ (CO), մածուցիկ թթու (HCOOH), մեթանոլ (CH 3 OH), քացախաթթու (CH 3 COOH) և կարբոնատներ։

Քիմոսինթետիկները էներգիա են ստանում ծծմբի, ջրածնի սուլֆիդի, ջրածնի, երկաթի, մանգանի, ամոնիակի, նիտրիտի և այլնի օքսիդացումից։ Ինչպես երևում է, օգտագործվում են անօրգանական նյութեր։

Կախված էներգիայի արտադրության համար օքսիդացված սուբստրատից՝ քիմոսինթետիկները բաժանվում են խմբերի՝ երկաթի բակտերիաներ, ծծմբային բակտերիաներ, մեթան առաջացնող արխեաներ, նիտրացնող բակտերիաներ և այլն։

Աերոբ քիմոսինթետիկ օրգանիզմներում թթվածինը ծառայում է որպես էլեկտրոնների և ջրածնի ընդունող, այսինքն՝ որպես օքսիդացնող նյութ:

Քիմոտրոֆները կարևոր դեր են խաղում նյութերի, հատկապես ազոտի ցիկլում և պահպանում են հողի բերրիությունը։

Երկաթի բակտերիաներ

Երկաթի բակտերիաների ներկայացուցիչներ՝ թելիկ և երկաթ օքսիդացնող Leptothrix, Spherotillus, Gallionella, Metallogenium:

Տարածված է քաղցրահամ և ծովային ջրերում։ Ձևավորել երկաթի հանքաքարերի հանքավայրեր:

Երկվալենտ երկաթը օքսիդացնել եռարժեքի.

4FeCO 3 + O 2 + 6H 2 O → Fe(OH) 3 + 4CO 2 + E (էներգիա)

Բացի էներգիայից, այս ռեակցիան արտադրում է ածխաթթու գազ, որը կապված է օրգանական նյութերի հետ։

Բացի երկաթ օքսիդացնող բակտերիաներից, կան մանգան օքսիդացնող բակտերիաներ։

Ծծմբային բակտերիաներ

Ծծմբի բակտերիաները կոչվում են նաև թիոբակտերիա: Սա միկրոօրգանիզմների բավականին բազմազան խումբ է: Կան ներկայացուցիչներ, որոնք էներգիա են ստանում ինչպես արևից (ֆոտոտրոֆներ), այնպես էլ նվազեցված ծծմբով միացությունների օքսիդացման միջոցով՝ մանուշակագույն և կանաչ ծծմբային բակտերիաներ, որոշ ցիանիդներ։

2S + 3O 2 + 2H 2 O → 2H 2 SO 4 + E

Անաէրոբ պայմաններում նիտրատն օգտագործվում է որպես ջրածնի ընդունիչ։

Անգույն ծծմբային բակտերիաները (բեգիատներ, թիոթրիքս, ախրոմատիում, մակրոմոնաներ, ակվասպիրիլում) ապրում են ջրածնի սուլֆիդ պարունակող ջրային մարմիններում։ Դրանք 100% քիմոսինթետիկ են: Ջրածնի սուլֆիդը օքսիդացված է.

2H 2 S + O 2 → 2H 2 O + 2S + E

Ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ծծումբը կուտակվում է բակտերիաներում կամ փաթիլների տեսքով արտանետվում շրջակա միջավայր։ Եթե ջրածնի սուլֆիդը բավարար չէ, ապա այս ծծումբը կարող է նաև օքսիդացվել (դեպի ծծմբաթթու, տես վերևում գտնվող ռեակցիան):

Ջրածնի սուլֆիդի փոխարեն կարող են օքսիդանալ նաեւ սուլֆիդները եւ այլն։

Նիտրացնող բակտերիաներ

Տիպիկ ներկայացուցիչներ՝ Azotobacter, Nitrosomonas, Nitrosospira:

Նիտրացնող բակտերիաները ապրում են հողում և ջրային մարմիններում: Էներգիան ստացվում է ամոնիակի և ազոտաթթվի օքսիդացման միջոցով և, հետևաբար, կարևոր դեր է խաղում ազոտի ցիկլում:

Ամոնիակն առաջանում է, երբ սպիտակուցները փտում են։ Բակտերիաների կողմից ամոնիակի օքսիդացումը հանգեցնում է ազոտաթթվի ձևավորմանը.

2NH 3 + 3O 2 → HNO 2 + 2H 2 O + E

Բակտերիաների մեկ այլ խումբ ազոտային թթուն օքսիդացնում է ազոտաթթվի.

2HNO 2 + O 2 → 2HNO 3 + E

Երկու ռեակցիաները համարժեք չեն էներգիայի արտանետման առումով: Եթե ամոնիակի օքսիդացման ժամանակ արտազատվում է ավելի քան 600 կՋ, ապա ազոտային թթվի օքսիդացման ժամանակ արտազատվում է ընդամենը մոտ 150 կՋ։

Ազոտական թթուն հողում առաջացնում է աղեր՝ նիտրատներ, որոնք ապահովում են հողի բերրիությունը։

Ջրածնային բակտերիաներ

Հիմնականում տարածված է հողում։ Նրանք օքսիդացնում են միկրոօրգանիզմների կողմից օրգանական նյութերի անաէրոբ տարրալուծման ժամանակ առաջացած ջրածինը։

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + E

Այս ռեակցիան կատալիզացվում է հիդրոգենազ ֆերմենտի կողմից։

Մեթան արտադրող արխեաներ և բակտերիաներ

Տիպիկ ներկայացուցիչներ՝ մեթանոբակտերիաներ, մեթանոսարկիններ, մետանոկոկներ։

Archaea-ն խիստ անաէրոբ է և ապրում է թթվածնից զերծ միջավայրում:

Քիմոսինթեզը տեղի է ունենում առանց թթվածնի մասնակցության։ Ամենից հաճախ ածխածնի երկօքսիդը ջրածնով վերածվում է մեթանի.

CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2 O + E

Մուրավյովա Ելենա Լեոնտևնա
Աշխատանքի անվանումը:կենսաբանության ուսուցիչ
Ուսումնական հաստատություն: MBOU «Թիվ 14 միջնակարգ դպրոց»
Տեղանքը:Ղրիմի Հանրապետության Եվպատորիա քաղաք
Նյութի անվանումը.դասի նշումներ
Առարկա:«Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների համեմատություն»
Հրապարակման ամսաթիվ. 03.03.2018
Գլուխ:ամբողջական կրթություն

Կենսաբանություն 10-րդ դասարանի քիմիական և կենսաբանական բնութագիր.

Գործնական աշխատանք թիվ 4

Թեմա՝ «Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների համեմատություն»

Թիրախ:

1) համեմատել ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացները, ֆոտոսինթեզի գործընթացների առանձնահատկությունները և.

քիմոսինթեզ;

2) պարզել ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի կարևորությունը կենսոլորտի համար.

Սարքավորումներ և նյութեր.մեթոդական ուղեցույց՝ գործնական իրականացման համար

աշխատանք թիվ 4 «Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների համեմատություն», «արտացոլող սխեմաներ.

օրգանիզմների բջիջներում ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների էությունը, ներկայացում

«Ֆոտոսինթեզ. Քիմոսինթեզ».

Առաջընթաց:

Դիտարկենք բջիջներում ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի առաջարկվող սխեմաները:

Լրացրե՛ք «Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի գործընթացների համեմատություն» աղյուսակը։

Հատկանիշներ համեմատության համար

Ֆոտոսինթեզ

Քիմոսինթեզ

Անվան ծագումը.

Որտեղ է դա տեղի ունենում խցում:

Լույսի և մութ փուլերի առկայությունը

գործընթաց։

Զորավարժությունների համար էներգիայի աղբյուր

այս գործընթացները:

Ո՞ր նյութում է պահվում էներգիան:

Պիգմենտների առկայությունը.

Թթվածնի օգտագործումը.

Ածխաջրերի աղբյուր.

Ռեակցիաների վերջնական արտադրանք.

Օրգանիզմների բնութագիրը.

Ո՞ր թագավորությանն են նրանք պատկանում։

օրգանիզմներ.

Օրգանիզմների կերակրման եղանակը.

Ռեակցիայի հավասարումներ.

Գործընթացը հայտնաբերած գիտնականի անունը

Գործընթացի կենսաբանական դերը.

Այս գործընթացների սահմանումը.

Գործընթացների նշանակությունը կենսոլորտում.

Սահմանել համընկնումներ.

Ա). Օքսիդացնել ամոնիակը

IN): Երկվալենտ երկաթը օքսիդացնել երկաթի երկաթի

E (էներգիա)

Ե). Ջրածնի օքսիդացում դեպի օրգանական նյութեր

Զ). Օքսիդացնել ջրածնի սուլֆիդը մոլեկուլային ծծմբի կամ ծծմբաթթուների աղերի

1. Երկաթի բակտերիաներ 2. Ջրածնային բակտերիաներ

3. Ծծմբային բակտերիաներ

3. Նիտրոֆացնող բակտերիաներ.

4. Լուծել խնդիրները.

1) Որոշեք ֆոտոսինթեզի ընթացքում առաջացած թթվածնի զանգվածը, եթե այս գործընթացում

Սինթեզվում է 45 գ գլյուկոզա։ Գլյուկոզայի մոլեկուլային զանգվածը 180 է, մոլեկուլային քաշը

թթվածին - 32.

2) Օրվա ընթացքում 60 կգ քաշով մեկ մարդ շնչելիս միջինը 30 լիտր թթվածին է օգտագործում.

(հիմնված 200 սմ

1 կգ զանգվածի դիմաց 1 ժամում): Ընթացքի մեջ է մեկ 25 տարեկան ծառ՝ բարդի

ֆոտոսինթեզը գարուն-ամառ 5 ամիսների ընթացքում կլանում է մոտ 42 կգ ածխաթթու գազ:

Որոշեք, թե այս ծառերից քանիսը թթվածին կտա մեկ մարդու:

3) Որքա՞ն գլյուկոզա է սինթեզվում ֆոտոսինթեզի ընթացքում 6-ից յուրաքանչյուրի համար

Տարեկան Երկրի միլիարդ բնակիչ. Մեկ տարվա ընթացքում մոլորակի ամբողջ բուսականությունը արտադրում է մոտ 130 000

միլիոն տոննա շաքար:

Լրացրեք թեստային առաջադրանքները.

Տարբերակ 1.

Ա1. Ֆոտոսինթեզը կապված է.

4) ցելյուլոզայի առաջացում

A2. Ֆոտոսինթեզի մեկնարկային նյութն է

1) սպիտակուցներ և ածխաջրեր

2) ածխաթթու գազ և ջուր

3) թթվածին և ATP

4) գլյուկոզա և թթվածին

A3. Ֆոտոսինթեզի լուսային փուլը տեղի է ունենում

1) քլորոպլաստների գրանայում

2) լեյկոպլաստներում

3) քլորոպլաստների ստրոմայում

4) միտոքոնդրիումներում

A4. Լուսային փուլում գրգռված էլեկտրոնների էներգիան օգտագործվում է.

1) ATP սինթեզ

2) գլյուկոզայի սինթեզ

3) սպիտակուցի սինթեզ

4) ածխաջրերի քայքայումը

A5. Ֆոտոսինթեզի արդյունքում քլորոպլաստները արտադրում են.

1) ածխաթթու գազ և թթվածին

2) գլյուկոզա, ATP և թթվածին

3) սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր

4) ածխաթթու գազ, ATP և ջուր

A6. Քիմիոտրոֆ օրգանիզմները ներառում են

1) տուբերկուլյոզի հարուցիչներ

2) կաթնաթթվային բակտերիաներ

3) ծծմբային բակտերիաներ

A7. Ֆոտոսինթեզը կապված է.

1) օրգանական նյութերի տարրալուծումը անօրգանականի

2) անօրգանականից օրգանական նյութերի ստեղծումը

3) գլյուկոզայի քիմիական փոխակերպումը օսլայի

4) ցելյուլոզայի առաջացում

A8. Ֆոտոսինթեզի մեկնարկային նյութն է

1) սպիտակուցներ և ածխաջրեր

2) ածխաթթու գազ և ջուր

3) թթվածին և ATP

4) գլյուկոզա և թթվածին

A9. Ֆոտոսինթեզի լուսային փուլը տեղի է ունենում

1) քլորոպլաստների գրանայում

2) լեյկոպլաստներում

3) քլորոպլաստների ստրոմայում

4) միտոքոնդրիումներում

1) ջրի ֆոտոլիզ

2) գլյուկոզայի ձևավորում

3) ATP-ի և NADP-ի սինթեզը Հ

4) CO2-ի օգտագործումը

5) O2 առաջացում

6) ATP էներգիայի օգտագործումը

1) ցելյուլոզա

2) գլիկոգեն

3) քլորոֆիլ

6) նուկլեինաթթուներ

Տարբերակ 2.

Ա1. Լուսային փուլում գրգռված էլեկտրոնների էներգիան օգտագործվում է.

1) ATP սինթեզ

2) գլյուկոզայի սինթեզ

3) սպիտակուցի սինթեզ

4) ածխաջրերի քայքայումը

A2. Ֆոտոսինթեզի արդյունքում քլորոպլաստները արտադրում են.

1) ածխաթթու գազ և թթվածին

2) գլյուկոզա, ATP և թթվածին

3) սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր

4) ածխաթթու գազ, ATP և ջուր

A3. Քիմիոտրոֆ օրգանիզմները ներառում են

1) տուբերկուլյոզի հարուցիչներ

2) կաթնաթթվային բակտերիաներ

3) ծծմբային բակտերիաներ

A4. Ֆոտոսինթեզի ընդունակ օրգանիզմները ներառում են.

1) chemoautotrophs;

2) ֆոտոավտոտրոֆներ;

3) միքսոտրոֆներ;

4) հետերոտրոֆներ

A5. Ֆոտոսինթեզի գործընթացի կենսաբանական նշանակությունը հետևյալի ձևավորումն է.

1) նուկլեինաթթուներ;

2) սպիտակուցներ;

3) ածխաջրեր;

A6. Հետևյալ օրգանիզմներից ո՞րն է ունակ ֆոտոսինթեզի.

1) պենիցիլիում և խմորիչ;

2) լաստենի և ծծմբի բակտերիաներ;

3) թարթիչավոր և կանաչ էվգլենա;

4) թխկի և ցիանոբակտերիաներ

A7. Ֆոտոսինթեզի ընթացքում թողարկված թթվածինը ձևավորվում է հետևյալի քայքայման ժամանակ.

1) գլյուկոզա;

4) սպիտակուցներ.

A8. Արեգակնային սպեկտրի ո՞ր ճառագայթներն են օգտագործում բույսերը ֆոտոսինթեզի համար:

1) կարմիր և կանաչ;

2) կարմիր և կապույտ;

3) կանաչ և կապույտ;

A9. Ո՞ր պլաստիդներն են պարունակում պիգմենտ քլորոֆիլ:

1) լեյկոպլաստներ;

2) քլորոպլաստներ;

3) քրոմոպլաստներ;

4) բոլոր պլաստիդները.

1-ում. Ընտրեք ֆոտոսինթեզի թեթև փուլում տեղի ունեցող գործընթացները

1) ջրի ֆոտոլիզ

2) գլյուկոզայի ձևավորում

3) ATP-ի և NADP-ի սինթեզը Հ

4) CO2-ի օգտագործումը

5) O2 առաջացում

6) ATP էներգիայի օգտագործումը

2-ում: Ընտրեք այն նյութերը, որոնք ներգրավված են ֆոտոսինթեզի գործընթացում

1) ցելյուլոզա

2) գլիկոգեն

3) քլորոֆիլ

6) նուկլեինաթթուներ

Քիմոսինթեզի գործընթացը կենսաբանության մեջ ինչ-որ իմաստով եզակի երևույթ է, քանի որ այն բակտերիալ սնուցման անսովոր տեսակ է, որը հիմնված է անօրգանական միացությունների օքսիդացման արդյունքում ածխաթթու գազի CO 2-ի յուրացման վրա: Ավելին, հետաքրքիրն, ըստ գիտնականների, քիմոսինթեզը ավտոտրոֆ սնուցման ամենահին տեսակն է (սնուցման այն տեսակը, երբ մարմինն ինքը օրգանական նյութեր է սինթեզում անօրգանականներից), որը կարող էր ի հայտ գալ նույնիսկ ավելի վաղ։

Քիմոսինթեզի հայտնաբերման պատմություն

Որպես կենսաբանական երևույթ, բակտերիալ քիմիոսինթեզը հայտնաբերվել է ռուս կենսաբան Ս. Ն. Վինոգրադսկու կողմից 1888 թ. Գիտնականն ապացուցել է որոշ բակտերիաների՝ քիմիական էներգիայի միջոցով ածխաջրեր ազատելու ունակությունը։ Նա նաև առանձնացրել է մի շարք հատուկ քիմոսինթետիկ բակտերիաներ, որոնցից առավել ուշագրավ են ծծմբային բակտերիաները, երկաթի բակտերիաները և նիտրացնող բակտերիաները։

Քիմոսինթեզ և ֆոտոսինթեզ. նմանություններ և տարբերություններ

Այժմ նայենք քիմոսինթեզի և ֆոտոսինթեզի նմանություններին և դրանց միջև եղած տարբերություններին:

Նմանություններ:

Ե՛վ քիմոսինթեզը, և՛ ֆոտոսինթեզը ավտոտրոֆ սնուցման տեսակներ են, երբ մարմինը օրգանական նյութեր է արտազատում անօրգանականներից։
Նման ռեակցիայի էներգիան պահվում է ադենոզին տրիֆոսֆորական թթուում (կրճատ՝ ATP) և հետագայում օգտագործվում է օրգանական նյութերի սինթեզի համար։

Ֆոտոսինթեզի և քիմոսինթեզի միջև տարբերությունը.

Նրանք ունեն էներգիայի այլ աղբյուր, և արդյունքում՝ տարբեր ռեդոքս ռեակցիաներ։ Քիմոսինթեզի ժամանակ էներգիայի առաջնային աղբյուրը ոչ թե արևի լույսն է, այլ որոշ նյութերի օքսիդացում։
Քիմոսինթեզը բնորոշ է բացառապես բակտերիաներին և տարածքներին:
Քիմոսինթեզի ընթացքում բակտերիաների բջիջները քլորոֆիլ չեն պարունակում, ֆոտոսինթեզի ժամանակ, ընդհակառակը, պարունակում են:
Քիմոսինթեզի ընթացքում օրգանական նյութերի սինթեզի ածխածնի աղբյուրը կարող է լինել ոչ միայն ածխաթթու գազը, այլև ածխածնի օքսիդը (CO), մածուցիկ թթուն, քացախաթթուն, մեթանոլը և կարբոնատները:

Քիմոսինթեզի էներգիա

Քիմիոսինթետիկ բակտերիաներն իրենց էներգիան ստանում են մանգանի, երկաթի, ծծմբի, ամոնիակի և այլնի օքսիդացման միջոցով: Կախված օքսիդացված ենթաշերտից, վերը նշված բակտերիաները ստացել են իրենց անունները. վրա.

Քիմոսինթեզի կարևորությունը բնության մեջ

Քիմոտրոֆներ - օրգանիզմներ, որոնք կենսական էներգիա են ստանում քիմոսինթեզի միջոցով, կարևոր դեր են խաղում նյութերի, հատկապես ազոտի ցիկլում, մասնավորապես պահպանում են հողի բերրիությունը: Նաև քիմոսինթետիկ բակտերիաների ակտիվության շնորհիվ բնական պայմաններում կուտակվում են հանքաքարի և սելիտրայի մեծ պաշարներ։

Քիմոսինթեզի ռեակցիաներ

Այժմ եկեք ավելի սերտ նայենք գոյություն ունեցող քիմոսինթեզի ռեակցիաներին, դրանք բոլորը տարբերվում են՝ կախված քիմոսինթետիկ բակտերիաներից:

Երկաթի բակտերիաներ

Դրանք ներառում են թելիկ և երկաթով օքսիդացնող Leptothrix, Spherotillus, Gallionella և Metallogenium: Նրանք ապրում են քաղցրահամ և ծովային ջրերում։ Քիմոսինթեզի ռեակցիայի շնորհիվ երկաթի հանքաքարի հանքավայրերը գոյանում են երկվալենտ երկաթի երկաթի երկաթի օքսիդացումից։

4FeCO 3 + O 2 + 6H 2 O → Fe(OH) 3 + 4CO 2 + E (էներգիա)

Բացի էներգիայից, այս ռեակցիան արտադրում է ածխաթթու գազ։ Բացի այդ, բացի երկաթ օքսիդացնող բակտերիաներից, կան մանգան օքսիդացնող բակտերիաներ:

Ծծմբային բակտերիաներ

Նրանց մեկ այլ անուն է թիոբակտերիաները, որոնք միկրոօրգանիզմների շատ մեծ խումբ են։ Ինչպես նրանց անունն է հուշում, այս բակտերիաները էներգիա են ստանում՝ օքսիդացնելով միացությունները նվազեցված ծծմբով:

2S + 3O 2 + 2H 2 O → 2H 2 SO 4 + E

Ռեակցիայի արդյունքում ստացված ծծումբը կարող է կա՛մ կուտակվել բակտերիաների մեջ, կա՛մ փաթիլների տեսքով բաց թողնվել շրջակա միջավայր։