Шпаргалка по "Биологии"

                  У_госп. = ∑(С1, 2, 3, 4, ....., n)х К_госп,

Аноксигенний  фотосинтез

Аноксигенний  фотосинтез властивий деяким бактеріям та археям (наприклад, пурпурним, деяким зеленим бактеріям та геліобактеріям тощо). Ці організми не використовують води у якості відновника, тому кисень (O₂) не є побічним продуктом синтезу. Замість води використовуються як сірководень (H₂S) (дивіться малюнок 2) або йони двовалентного заліза (Fe⁺⁺), унаслідок чого на виході виникають елементарна сірка (S) і тривалентні іони заліза (Fe⁺⁺⁺) відповідно, або молекулярний водень (H₂). Наприклад, фотосинтез з використанням H₂S у якості відновника проходить наступні стадії:

CO₂ + 2 H₂S → (CH₂O) + 2 S + H₂O

Тут першим продуктом фотосинтезу виступає фіктивна хімічна сполука CH₂O.

ЕВОЛЮЦІЯ  ФОТОСИНТЕЗУ

Вуглець— це головний елемент, який має ряд унікальних хімічних властивостей, а тому потрібний усім живим організмам.

Його  значення:

• здатний утворювати стабільні ковалентні зв'язки з іншими вуглецевими атомами і з атомами інших елементів;
• він володіє унікальною влас-тю утворювати вуглець-вуглецеві зв'язки,
• утворює кратні (подвійні, а інколи і потрійні) зв'язки з іншими вуглецевими атомами, а також з киснем та азотом.
• Зв'язки С-С можна розглядати як скелет вуглецевих молекул. Вуглецеві атоми утворюють ковалентні зв'язки з атомами Н, N, О, Р, S.

Сполуки з переліченими та іншими атомами  в різних комбінаціях якраз і  забезпечують різноманіття органічних сполук.

Різноманітність проявляється в розмірах молекул, хімічних властивостях, які залежать від приєднання до скелета елементів і хімічних груп, а також від ступеня насиченості самого вуглецевого скелета.

Джерела енергії

Всі живі організми  здатні використовувати лише два  види енергії, а саме — 

• світлову та
• хімічну.

фототрофи – це ті організми, які синтезують всі необхідні їм органічні речовини за рахунок енергії світла,

хемотрофи – це ті, яким для цього потрібна хімічна енергія.

Для фототрофів характерна наявність пігментів, які  поглинають енергію світла та перетворюють її в хімічну. Енергія необхідна для того, щоб здійснювати різноманітні життєво важливі процеси.

Органохімічна еволюція

Утворення органічної речовини передувало виникненню живих істот.

Вторинна  атмосфера виникла в результаті виверження газів з надр Землі, вона мала високий вміст Н₂О, NH₃, СН₄, C₂N₂, CO, C₂H₂ інші вуглеводні та H₂S. В ній повністю був відсутній кисень. Органохімічна еволюція тривала впродовж 0,5 млрд, років, основою для цього процесу був СН₄, виниклий разом з іншими вуглеводнями при реакції карбідів земних надр з водою.

Вторинна  атмосфера зазнавала постійного впливу короткохвильових ультрафіолетових променів, іонізуючого випромінювання як Сонця, так і наземних випромінювачів (⁴⁰K,²³⁵U, ²³⁸U), електричних грозових розрядів тощо.

Це сприяло  протіканню різноманітних органічних синтезів, які з часом обумовили  появу ацетальдегіду, мурашиної, оцтової  та інших карбонових кислот, а далі гексози, рибози, дезоксирибози та інших  моноцукрів.

Допускають, що найдавніший синтез білка на відміну від сучасного,не контролювався нуклеїновими кислотами; більшість одержаних абіотичним шляхом білків володіли каталітичною активністю.

Остаточне припинення органохімічної еволюції пов'язане  з тим, що було вичерпано доступні джерела енергії в глобальних масштабах. Озоновий шар стратосфери, який виник внаслідок дисоціації води під впливом ультрафіолетових променів, значно зменшив потік іонізуючої і короткохвильової радіації.

Становлення та розвиток автотрофного живлення

З появою первинних  анаеробних гетеротрофів у деяких з них світло за участю пігментів сприяло появі фотоорганотрофії (окислення органічних речовин), а в інших з'явилася здатність - в умовах гетеротрофного живлення переносити електрони на сульфат або нітрат за участю цитохромів — тобто хеморєдукція.

Однією з  найважливіших передумов появи  автотрофного обміну була наявність  в організмів фотохімічної активності. Фотохімічні реакції та виникаючі  при цьому вільні радикали первинно могли створювати електрохімічний  потенціал іонів Н⁺ на поверхні мембран, енергія яких використовувалася для синтезу АТФ та виведення надлишків іонів Na⁺. 

Ефективність  роботи такої системи могла бути ще більш підсилена участю пігментів  в цих процесах. На думку інших  вчених, основну роль зіграла саме первинна поява пігменту в клітині, а значить, використання світла для транспортування іонів Н⁺ крізь мембрану та формування трансмембранного потенціалу.

Такі ймовірні етапи розвитку автотрофного типу живлення.

Еволюцію  автотрофного живлення можна схематично представити так:

гетеротрофи —> облігатні фотогетеротрофи  —> факультативні фотогетеротрофи > облігатні фотоавтотрофи > фоторедуктори > фотосинтетики.

В ході його еволюції на зміну різноманітним  способам асиміляції СО₂ прийшов найбільш спеціалізований спосіб — фотосинтез. При цьому на ефективність були випробувані різні донори електронів, джерела енергії та структури. В цьому плані еволюція фотосинтезу пройшла відповідно такі етапи, як:

фотоорганотрофія  — (донор—органічна  речовина) —> фотолітографія — (донор—неорганічна речовина) —> фотогідротрофія — (донор—вода)

ЕВОЛЮЦІЯ  ФОТОСИНТЕЗУ

Значення  фотосинтезу

Фотосинтез  є основним джерелом біологічної  енергії, фотосинтезуючі автотрофи  використовують її для утворення  органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують за рахунок енергії хімічних звязків, запасеної автотрофами, вивільняючи її в процесах аеробного та анаеробного дихання. Енергія, отримувана людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф), також є запасеною в процесі фотосинтезу.

Фотосинтез  є головним методом залучення  неорганічного вуглецю в біологічний  цикл. Весь кисень атмосфери біогенного походження і є побічним продуктом фотосинтезу. Формування окиснювальної атмосфери повністю змінило стан земної поверхні, зробило можливою появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життю вийти на сушу.