«Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы». В.И. Сивоглазов (гдз)

Пластический обмен или ассимиляция. Фотосинтез. Автотрофное и гетеротрофное питание

Вопрос 1. Что такое ассимиляция?
Ассимиляция, или пластический обмен, — это совокупность всех процессов биосинтеза, протекающих в живых организмах. Ассимиляция всегда сопровождается поглощением энергии, источником которой могут являться молекулы АТФ (например, в ходе биосинтеза белка) или солнечный свет (в случае фотосинтеза). Кроме энергии для осуществления процессов ассимиляции нужен материал, из которого организм сможет образовывать необходимые ему органические соединения. Для автотрофов это углекислый газ (СО₂), вода, минеральные соли. Гетеротрофам нужны готовые органические соединения. В их числе так называемые незаменимые вещества; молекулы, которые гетеротрофы самостоятельно синтезировать не могут и должны получать с пищей. В случае человека это витамины, жирные кислоты с большим количеством двойных связей, многие аминокислоты.

Вопрос 2. Опишите известные вам типы питания.
Существует три типа питания.
Автотрофное питание. Автотрофные организмы способны самостоятельно синтезировать необходимые органические соединения, используя в качестве источника углерода углекислый газ. Источником энергии при этом является солнечный свет или окисление неорганических соединений.
Гетеротрофное питание. Гетеротрофные организмы в качестве источника углерода и в качестве источника энергии используют готовые органические вещества.
Миксотрофное питание. Миксотрофные организмы способны питаться и как автотрофы, и как гетеротрофы. Например, эвглена зеленая на свету ведет себя как автотроф, самостоятельно синтезируя органические вещества, а в темноте — как гетеротроф (питается готовыми органическими соединениями). К миксотрофам относятся также некоторые паразитические высшие растения.

Вопрос 3. Какие организмы называют автотрофными?
Автотрофными называют организмы, способные синтезировать органические вещества за счет энергии солнечного света или энергии, выделяющейся при окислении неорганических соединений. При этом источником углерода является углекислый газ. К организмам, использующим энергию солнечного света, относятся растения, цианобактерии и некоторые бактерии. Все они объединены в группу фотосинтетиков. Растения и цианобактериии (сине-зеленые водоросли) осуществляют фотосинтез с выделением кислорода; бактерии — без выделения кислорода. Автотрофов, использующих для получения энергии окисление неорганических веществ, называют хемосинтетиками. К ним относят несколько древних групп прокариот: серобактерии (окисляют сероводород до серы), железобактерии (окисляют Fе²⁺ до Fе³⁺) и др.

Вопрос 4. Почему у зеленых растений в результате фотосинтеза выделяется в атмосферу свободный кислород?
Если вода находится в жидком состоянии, то небольшая часть ее молекул обязательно распадается на ионы Н⁺ и ОН^—. Во время световой фазы фотосинтеза часть избыточной энергии хлорофилла тратится на превращение ионов Н+ в атомы водорода. Оставшиеся без своей «пары» ионы ОН^— отдают электроны хлорофиллу, превращаясь в свободные радикалы ОН. Радикалы активно взаимодействуют между собой, образуя воду и молекулярный кислород:

4ОН   ⇔   Н₂О + О₂.

Таким образом, выделение в атмосферу свободного кислорода происходит в ходе световой фазы фотосинтеза. Источником кислорода являются молекулы Н₂О, в связи с чем описанный процесс называют еще фотолизом воды (разложением воды под действием света). Кислород является побочным продуктом фотосинтеза. Однако в ходе эволюции живые организмы быстро научились использовать его для дыхания, т. е. для более полного окисления органических веществ.

Вопрос 5. Каковы признаки гетеротрофного типа питания? Приведите примеры гетеротрофных организмов.
При гетеротрофном типе питания в качестве источника углерода и источника энергии организмы используют готовые органические соединения. Следовательно, гетеротрофные организмы полностью зависят от автотрофных, которые служат для них поставщиками органических веществ — прямыми (в случае травоядных) либо опосредованными (в случае, например, хищников). Гетеротрофные организмы — это все животные, грибы, большинство бактерий.
Вопрос 6. Как вы думаете, почему все живое на Земле можно назвать «детьми Солнца»?
Основным процессом, обеспечивающим появление на Земле органических веществ, является фотосинтез. Источником же энергии для фотосинтеза является солнечный свет. Почти все живые организмы используют энергию солнечного света, одни напрямую, запасая ее в виде органических соединений (фотосинтетики-автотрофы), другие опосредованно через использование готовых органических соединений, созданных растениями (гетеротрофы). Исключение составляет лишь уникальная группа бактерий-хемосинтетиков.