Автотрофное питание. Фотосинтез и хемосинтез.

Автотрофы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.

Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Следует отметить, что иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами провести не удаётся. Например, одноклеточная водоросль эвглена зелёная на свету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом.

Автотрофные организмы для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды, воздуха. При этом почти всегда источником углерода является углекислый газ. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.

Фотосинтез - процесс синтеза органических соедине­ний из неорганических веществ, идущий за счет энергии света.

Все живое современной биосферы зависит от этого процес­са. Фотосинтез делает энергию Солнца и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает обогащение кислородом атмосферы Земли.

Русский ученый К. А. Тимирязев показал, что для осу­ществления фотосинтеза необходим хлорофилл — вещество зелёного цвета, поглощающее солнечные лучи в красной и сине-фиолетовой частях спектра. У высших растений хлорофилл находится во внутренних мембранах хлоропластов - специ­ализированных органелл растительной клетки, где происхо­дят реакции фотосинтеза.

Фотосинтез протекает в две фазы — световую и темновую (потовая фаза идет только на свету, при этом под действием спета молекулы хлорофилла теряют электроны и переходят и возбужденное состояние.

Происходит фотолиз воды с образованием молекулярного кис­лорода, электронов и протонов. Энергия солнечного излучения и световой фазе фотосинтеза используется хлоропластами для синтеза АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и фосфата, для восстановления НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид-фосфата) до НАДФ • Н2.

Углеводы, получавшиеся в процессе фотосинтеза, исполь­зуются далее как исходный материал для синтеза других орга­нических соединений.

Хемосинтез— синтез органических соединений из неорга­нических веществ с использованием химической энергии, выде­ляющейся в реакциях окисления неорганических веществ.

Процесс хемосинтеза открыт русским ученым-микробиоло­гом С. Н. Виноградским в 1887г. Некоторые группы бактерий — нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии способны накапливать освобождающуюся в процессах окисления энер­гию и затем использовать ее для синтеза органических веществ. Процесс хемосинтеза протекает без участия хлорофилла, для его осуществления не обязательно наличие света.

Например, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты.

Освобождающаяся энергия накапливается в молекулах АТФ и используется для синтеза органических веществ, проте­кающего по типу реакций темновой фазы фотосинтеза. Хемо-синтезирующие бактерии играют важную роль в круговороте веществ. Нитрофицирующие бактерии способствуют накопле­нию в почве нитратов.