Меню

Способы автотрофного питания прокариот



Биология и медицина

Автотрофные прокариоты (автотрофы)

В зависимости от источника углерода для конструктивного метаболизма все прокариоты делятся на две группы: автотрофы, к которым принадлежат организмы, способные синтезировать все компоненты клетки из углекислоты — неорганического вещества, и гетеротрофы, источником углерода для конструктивного метаболизма которых служат органические соединения.

Впервые понятия «автотрофия» и «гетеротрофия» были введены для противопоставления растительного и животного образа жизни. Позднее их распространили на все другие организмы, в том числе и на прокариотные. Термин «автотрофия» означает питающийся самостоятельно, «гетеротрофия» — питающийся другими; от греческих слов: «autos» — сам», «heteros» — другой, «trophe» — пища.

Понятия «автотрофия» и «гетеротрофия» характеризуют, таким образом, тип конструктивного метаболизма. Если автотрофия — довольно четкое и узкое понятие, то гетеротрофия — понятие весьма широкое и объединяет организмы, резко различающиеся своими потребностями в питательных веществах.

В мире прокариот не существует резкой границы между автотрофными и гетеротрофными организмами, так же как нет ее в ряду одноуглеродных соединений (С02, СО, НСООН, НСНО, СН3ОН, СН4), каждое из которых может служить источником углерода для определенной группы прокариот. Однако использование термина «автотрофия» удобно для обозначения конкретного типа конструктивного метаболизма, поскольку в процессе эволюции он оказался специфически связанным с определенными видами энергетических процессов, что привело к появлению у прокариот таких типов, жизни, которые отсутствуют у более высокоорганизованных форм.

Источник

Прокариоты и эукариоты. Автотрофы и гетеротрофы.

Прокариоты или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром. В настоящее время многие исследователи склонны разделять прокариот на два царства: архебактерии и настоящие бактерии (эубактерии) или даже вовсе выделять архебактерии в отдельное надцарство. К прокариотам относятся сине-зеленые водоросли, актиномицеты, бактерии, микоплазмы, риккетсии и вирусы.

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, имеют относительно простое строение. Генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой в кольцо, имеется только один репликон. В клетках отсутствуют органоиды, имеющие мембранное строение.

Клетки прокариот покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.

В цитоплазме прокариот находятся многочисленные мелкие рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хлоропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно просто организованные мембранные складки.

Для прокариот как группы в целом характерна способность существовать в гораздо большем диапазоне условий внешней среды.

Эволюция прокариотных организмов осуществлялась в виде нескольких параллельных линий развития — бесцветных бактерий, гетеротрофов и хемосинтетиков, пурпурных, зеленых бактерий и прокариотных водорослей.

Эукариоты (ядерные) — организмы, клетки которых содержат оформленные ядра. К эукариотам относятся все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие. Эукариоты, в отличие от прокариот, обладают ограниченными мембраной клеточными органоидами — хлоропластами, митохондриями и др.

Автотрофные организмы ( зеленые растения и часть прокариот ) запасают энергию, синтезируя органические соединения из неорганических в процессе фото- или хемосинтеза.

Автотрофы синтезируют органику из углекислого газа и воды, используя для этого энергию окислительных химических реакций ( хемоавтотрофы ) «автотрофные животные»- глубоководные погонофоры и некоторые моллюски, использующие при питании симбиотических бактерий-хемоавтотрофов .

Гетеротрофные организмы (животные, грибы , часть прокариот ) не могут создавать органические соединения непосредственно из неорганических. В качестве источника энергии они используют готовые органические вещества, созданные в процессе жизнедеятельности автотрофов.

Дата добавления: 2015-05-05 ; просмотров: 12 | Нарушение авторских прав

Источник

Способы автотрофного питания прокариот

Химические компоненты бактериальной клетки могут изменяться в зависимости от состава и качества питательной среды, возраста культуры и условий культивирования микроба. Микроорганизм может нормально функционировать лишь в том случае, если среда, в которой он находится, содержит необходимые факторы, обеспечивающие его энергетические и синтетические потребности. Из питательного субстрата микроб берет все необходимые элементы и в него возвращает отработанные продукты обмена.

Читайте также:  История продукта детское питание

Питание микроорганизмов имеет свои особенности. Микроорганизмы не имеют специальных органов пищеварения, и поступление питательных веществ происходит через всю оболочку. Следовательно, эти вещества должны быть растворены в окружающей микроорганизм среде. Отношение поверхности к объему у микроорганизмов очень велико. Это способствует быстрому поглощению питательных веществ из окружающей среды. Имеют значение величина молекул питательных веществ, их заряд, pH среды, химическая природа вещества и др. Некоторые вещества (белки, жиры, полисахариды) предварительно расщепляются с помощью экзоферментов на более простые соединения, которые и диффундируют внутрь клетки. Таким образом, процесс пищеварения у бактерий осуществляется в известной степени вне клетки. Макро- и микроэлементы поглощаются в виде анионов и катионов. Обычно вода движется в сторону большей, а соли — в сторону меньшей концентрации.

Тип питания определяется на основании усвоения двух главных органогенов — углерода и азота, тогда как источником водорода и кислорода служит вода.

По источнику углеродного питания выделяют:

— автотрофы (лат. autos — сам, trophe — пища, т. е. сами себя питающие), получающие углерод из неорганических соединений (карбонатов) и углекислоты воздуха. Такими микроорганизмами являются нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.

— гетеротрофы (лат. heteros — другой, т. е. питающийся за счет других), в качестве источника углерода использующие органические соединения (аминокислоты, углеводы, многоатомные спирты и др.). Большинство гетеротрофных микроорганизмов живет за счет использования органических субстратов животного и растительного происхождения, они играют важную роль в уничтожении мертвых органических остатков. Такие бактерии называют сапрофитами (греч. sapros — гнилой, phyton — растение). Они безвредны для человека.

Некоторые гетеротрофы живут на поверхности или внутри другого организма и питаются за счет последнего. Их называют паразитами (греч. parasites — нахлебник). К паразитам относятся возбудители заболеваний человека, животных и растений. Наибольшая степень гетеротрофности присуща облигатным (обязательным) внутриклеточным паразитам. К ним относятся риккетсии, хламидии, вирусы.

Большинство микробов-паразитов растет на искусственных питательных средах сложного состава. Их относят к факультативным (необязательным) паразитам. Однако резкой грани между факультативными паразитами и сапрофитами провести нельзя. Паразиты составляют сравнительно небольшое количество видов микробов (0,1 %), приспособившихся в ходе эволюции к этому образу жизни. Отдельные виды патогенных для человека бактерий могут существовать во внешней среде как сапрофиты и, наоборот, некоторые сапрофиты при неблагоприятных условиях могут вызывать у людей и животных заболевания.

В зависимости от источника азота микроорганизмы подразделяют на аминоавтотрофы, которые способны синтезировать аминокислоты из неорганических соединений, и аминогетеротрофы, требующие получение аминокислот извне в готовом виде. К первой группе относятся азотфиксирующие почвенные и клубеньковые бактерии, способные усваивать свободный азот атмосферы. К аминогетеротрофам относятся все паразитарные виды и большинство сапрофитных. Они получают азот, расщепляя белки, аминокислоты, мочевину, пурины, пиримидины и другие соединения с выделением аммиака, который становится доступным для процессов биосинтеза.

Некоторые микроорганизмы нуждаются в особых органических питательных веществах, которые называют факторами роста. К ним относятся некоторые аминокислоты, азотистые основания (пурины и пиримидины) и витамины.

Микроорганизмы, которые потеряли способность самостоятельно синтезировать необходимые органические соединения и нуждаются в факторах роста, называют ауксотрофами.Они часто возникают в результате мутаций. Прототрофы свои потребности удовлетворяют за счет основного источника питания и не нуждаются в факторах роста. Их считают «диким» типом микроорганизмов.

Читайте также:  Дежурное питание ps one

По количественным потребностям питательного субстрата различают олиготрофы, растущие при низких концентрациях питательных веществ (от долей до 100 мг/л), и копиотрофы,к которым относятся паразитарные микроорганизмы, растущие при обычном содержании основных питательных веществ 1-100 г/л.

Питательные вещества используются микроорганизмами не только как строительный материал, но и как источник энергии. В соответствии с этим хемотрофы получают энергию в процессе окислительно-восстановительных реакций с участием питательных субстратов. Фототрофы (например, цианобактерии, пурпурные бактерии, зеленые бактерии) в качестве источника энергии используют лучистую энергию (свет).

При биохимическом окислении субстрата бактерии-органотрофы в качестве донора электронов используют органические вещества (например, углеводы), а бактерии-литотрофы(от греч. lithos — камень) — неорганические (Н, С, S , сульфиты, Н2 S , неорганические соединения азота и др.).

Поступление веществ в бактериальную клетку может происходить несколькими путями:

— пассивная диффузия, которая обеспечивается проникновением веществ по градиенту их концентрации и происходит до тех пор, пока не наступит равновесие между содержанием вещества вне и внутри клетки. Этот процесс идет с малой скоростью и не требует затрат энергии. Все незаряженные молекулы (вода, газы) поступают в клетку путем обычной (пассивной) диффузии;

— облегченная диффузия осуществляется при помощи специальных мембранных белков — пермеаз, которые связываются с субстратом, «протаскивают» его через мембрану в неизменном виде и высвобождают на внутренней ее стороне. Процесс не требует затрат энергии, т. к. не идет против градиента концентрации. Однако скорость транспорта значительно увеличивается. Этим путем поступает, например, глицерин у кишечной палочки;

— активный транспорт, при котором вещества поступают в клетку против градиента концентрации. Такие механизмы требуют затрат метаболической энергии;

— транслокация химических групп, которая отличается от предыдущих тем, что ряд соединений в процессе их переноса претерпевают изменения, т. е. транспорт сопровождается модификацией субстрата. Так транспортируются сахара (например, фосфорилированная глюкоза), пурины и пиримидины.

Многообразие потребностей микроорганизмов в питательных веществах необходимо учитывать при их культивировании на искусственных питательных средах. Для всех видов не может быть создано единой универсальной питательной среды. В бактериологической практике предложено огромное количество разнообразных питательных сред, обеспечивающих видовые потребности бактерий в необходимых органических и неорганических соединениях.

Источник

Тема 2. Долгая дорога от первичных прокариот к многоклеточным эукариотам. Урок по окружающему миру на тему «Самые первые прокариоты – анаэробные гетеротрофы.» 6 класс
план-конспект урока по естествознанию (6 класс) на тему

  • познакомить шестиклассников с понятиями «питание организмов», «автотрофные организмы», «гетеротрофные организмы»;
  • сформировать умение и навыки работать с учебником, его рисунками и схемами;
  • развивать логическое мышление.

Скачать:

Вложение Размер
om03.docx 15.33 КБ

Предварительный просмотр:

Тема 2. Долгая дорога от первичных прокариот к многоклеточным эукариотам

урок 01 (101). Самые первые прокариоты – анаэробные гетеротрофы.

Задачи урока: а) познакомить шестиклассников с понятиями «питание организмов», «автотрофные организмы», «гетеротрофные организмы»;

б) сформировать умение и навыки работать с учебником, его рисунками и схемами;

в) развивать логическое мышление.

Оборудование урока: таблицы по теме.

  1. Организация учащихся на урок.
  2. Изучение нового материала.
  1. Сегодня мы говорим о питании организмов, о способах приобретения организмами вещества и энергии. Речь пойдет о двух принципиально разных видах организмов. Это автотрофы и гетеротрофы.
  2. К организмам-автотрофам относятся практически все растения, а также некоторые бактерии. К организмам-гетеротрофам относятся все грибы и все животные, включая и нас, людей, а также большинство бактерий.
  3. Организмы-автотрофы забирают из окружающей среды только неорганические вещества (например, воду и углекислый газ) и уже сами синтезируют из этих веществ органические соединения. Они образуют глюкозу, из которой затем строятся цепи полисахаридов – крахмала, гликогена, целлюлозы. Организмы-автотрофы забирают световую энергию и используют ее для образования органических соединений. Они превращают световую энергию в химическую. Таково автотрофное питание. Его называют фотосинтезом.
  4. Второй вид питания – это гетеротрофный. В отличие от организмов-автотрофов гетеротрофы не синтезируют органических соединений из неорганических. Они обязательно используют органические соединения, синтезированные другими организмами.
  5. Таким образом, если автотрофы превращают энергию света в энергию химических связей, то гетеротрофы превращают энергию одних химических связей в энергию других химических связей.
  6. Теперь поговорим о древних прокариотах. Вы знаете, что в прокариотических клетках не было хлоропластов. Их и в настоящее время нет. Поэтому автотрофное питание у прокариот исключено.
  7. С другой стороны невозможно у самых первых прокариот также и гетеротрофное питание – ведь эти прокариоты были самыми первыми организмами. Эта проблема была разрешима учеными. Они говорили, что самые первые прокариоты питались не живыми организмами, а теми органическими веществами, которые содержались в первичной среде, то есть в «бульоне». В этом самом бульоне как раз и зародились самые первые прокариоты. Они превращали химическую энергию органических соединений в энергию собственных химических связей и существовали как гетеротрофы.
  8. Итак, самые первые прокариоты – самые первые на Земле живые организмы – были гетеротрофами. Они питались накопившимися в древних водоемах органическими соединениями, расщепляя их и затем синтезируя из продуктов расщепления свои собственные структуры. Существенно то, что процесс расщепления органической пищи происходил в отсутствие кислорода. Почему? Свободного кислорода в атмосфере тогда не было. Такой процесс можно назвать процессом анаэробного, или бескислородного, расщепления. Его называют также гликолизом.
  9. Гетеротрофное питание животных и грибов предполагает расщепление органических соединений при участии свободного кислорода. Поэтому животные и грибы должны рассматриваться как аэробные или кислородные гетеротрофы. В отличие от них первичные прокариоты являлись анаэробными гетеротрофами. Заметим, что эволюция жизни на Земле не привела к исчезновению анаэробных гетеротрофов. Они сохранились в виде бактерий, которые играют важную роль в природе, превращая органику в неорганику в результате процессов брожения и гниения . Им помогают в этой работе грибы.

3. Закрепление знаний и подведение итога урока.

4. Домашнее задание: проработать статью п.2.1.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Обобщающий урок по окружающему миру в 4-м классе по теме «Природные зоны России» .

Дается подробный конспект урока окружающего мира в 4ом классе. Тема урока «Великая война и великая победа!».

План-конспект интегрированного урока по окружающему миру и английскому языку в третьем классе по теме «Охрана животного мира».

Цель урока: создание условий для выявления взаимосвязей между растениями, животными и человеком. Урок способствует формированеию умений: 1) выдвигать гипотезу и обосновывать доказате.

Мастер-класс : «Технологическая карта как средство организации и проведения урока в соответствии с требованиями ФГОС по теме «Интегрированных уроков ИКН.

прослеживаем хронологию путешествий кроманьонцев с целью открытия и изучения новых земель;продолжаем формирование умений шестиклассников работать с книгой, учебником, картами;развиваем логическое мышл.

Конспект урока по окружающему миру 1 класс «Перспективная начальная школа».

Источник