Автотрофное питание или пластический обмен автотрофов

Автотрофы способны к самостоятельному синтезу органических веществ из неорганических.

Виды автотрофов:

1. Фототрофы – синтезируют все необходимые им вещества за счет энергии солнца

Процесс утилизации света называется фотосинтезом.

1. Хемотрофы организмы(бактерии) способные получать энергию при окислении неорганических веществ то есть они используют экзотермическую энергию химических реакций.

I. Фотосинтез

Фотосинтез – это процесс образования кислорода и сложных органических веществ из неорганических, используя энергия света.
Фотосинтез – это образование на свету в листьях из углекислого газа и воды органических соединений (определение, данное в 70-е годы XIX столетия К.А. Тимирязевым).                                 6СО2 + 6Н2O + свет = С6Н12О6 + 6О2

Главным органом фотосинтеза является лист, в клетках которого имеются специализированные органоиды, ответственные за фотосинтез - хлоропласты.

1. Опыт Пристли

Пристли поставил под колокол зажженную свечу и горшок с цветком. Через некоторое время свеча потухла. Ученый поставил ванну с горшком под колоколом на окно и оставил на ночь. Каково же было изумление естествоиспытателя, когда на следующее утро он увидел, что цветок не только не завял, но на нем появился еще один бутон. Так Пристли пришел к выводу, что растения очищают воздух. Лишь позднее ученые обнаружили, что кислород выделяется растениями в процессе фотосинтеза.

1. Опыт с лучинкой растения выделяют О2 только на свету

В две большие стеклянные банки помещаются небольшие комнатные растения в горшках. Банки наполняются углекислым газом и плотно закрываются, чтобы не проникал воздух. Первую банку выставляют на яркий свет, вторую ставят в темный шкаф. Через сутки банки открывают и опускают в них горящие лучинки. В первой банке лучинка не гаснет, а продолжает ярко гореть. Следовательно, в банке появился газ, поддерживающий горение - кислород. Зеленые листья поглотили значительную часть углекислого газа и выделили некоторое количество кислорода. Опущенная во вторую банку горящая лучинка потухнет. Следовательно, зеленые растения выделяют кислород только на свету.

Опыт с окаймленной геранью органические вещества образуются только при наличии хлорофилла

Герань окаймленная свое название это растение получило из-за белых, лишенных хлорофилла участков на листовой пластинке (белая каемка по краю листа). Поставим растение на яркий солнечный или электрический свет. Через несколько часов срежем один из листьев. Обесцветим его, так же как в первом опыте, промоем в воде и на 2—3 минуты положим в слабый раствор йода. В растворе йода лист окрасился в синий цвет не весь. Белая полоса по краю листа не окрасилась. В клетках зеленой части листа имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл. В них образуется сахар, а затем крахмал. В пластидах клеток белой полоски листа герани окаймленной нет хлорофилла. Поэтому здесь крахмал не обнаруживается. Итак, органические вещества образуются только в клетках с хлоропластами, и для их образования необходим свет

Опыт с щелочью под колпаком - необходимость углекислого газа

Веточка зеленого растения в стакане с водой ставится на кусок стекла и помещается под стеклянный колпак, края которого смазаны вазелином для герметичности. Рядом с растением под колпак помещается стакан с раствором едкой щелочи. Углекислый газ из воздуха под колпаком будет поглощен едкой щелочью. Через двое суток колпак снимают, срезают лист и проверяют, образовался ли в его клетках крахмал. При обработке йодом лист не посинеет. Следовательно, крахмал образуется в листьях только при наличии углекислого газа в воздухе. Для образования сахара нужны углекислый газ, поступающий через устьица, и вода, которую поглощают корни из воздуха.

Опыт с надписью на листе герани – образование крахмала

Комнатное растение (герань) помещают на трое суток в тёмный шкаф, чтобы произошел отток питательных веществ из листьев. На конверте из черной бумаги вырезается слово "опыт". Через трое суток растение вынимают из шкафа, и конверт надевается на один из листьев. Затем растение помещается на солнечный свет. Через 8-10 часов конверт снимают, лист срезают и помещают его в кипящую воду, а затем на несколько минут — в горячий спирт, в котором хорошо растворяется хлорофилл. Когда спирт окрасится в зеленый цвет, а лист обесцветится, его промывают водой и обливают слабым раствором йода. На обесцвеченном листе появляются синие буквы. Значит, в освещенной части листа образовался крахмал.

Фотосинтезирующие пигменты

• Хлорофилл

Хлорофиллом поглащается преимущественно синий, частично — красный свет из солнечного спектра (чем и обуславливается зелёный цвет отражённого света). Все хлорофиллы слабо поглощают желтый и оранжевый свет.

Виды хлорофилла

Хлорофилл а Он поглощает свет с длинной волны 660нм и430нм. Все высшие и низшие растения, а также бактерии содержат хлорофилл а.

Хлорофилл b Он поглощает более короткие волны в красной части спектра, и более длинные в синей. Его максимумы поглощения 645нм, 452нм. У высших растений, зеленых и эвгленовых водорослей имеется хлорофилл b.

Хлорофилл с Его имеют бурые и диатомовые водоросли вместо хлорофилла b.

Хлорофилл dхарактерен для красных водорослей

Бактериохлорофиллхарактерен для бактерий и отличается от других типов хлорофилла тем, что способны поглощать красный свет гораздо большей длины , чем хлорофилл растений

• Каротиноиды

Это жирорастворимые пигменты имеющие разнообразную окраску – от желтой до красной. Они участвуют в фотосинтезе в качестве дополнительных пигментов антенных комплексов и способны поглощать свет, не доступный для других пигментов и передавать его хлорофиллам.

• Фикобилин

Присутствует у некоторых водорослей и цианобактерий. Они представлены не отдельными молекулами, а образуют комплексы с белками