Энергетический обмен клетки

В природе существуют следующие виды энергии: солнечного света, тепловая, химическая, электрическая…

Клеточное дыхание – процесс, в котором высокомолекулярные органические высокоэнергетические соединения, окисляясь, распадаются на низкомолекулярные органические соединения или неорганические соединения бедные энергией.

Виды клеточного дыхания:

1. Аэробное ­ дыхание при окислении с участием кислорода

2. Анаэробное – дыхание без участия кислорода.

Газообменом организма с окружающей средой называется процесс потребления кислорода из среды обитания и возвращения в среду углекислого газа.

Дыхание за счет кислорода воздуха называется аэробным. При отсутствии кислорода воздуха живой организм (зеленое растение, животное) не сразу умирает.

Некоторое время он живет за счет кислорода, получаемого от воды и органических веществ, имеющихся в организме. Такое дыхание называется анаэробным (бескислородным). При нем органическое вещество разлагается не до СО₂ и Н₂О, а лишь до спирта и углекислоты. Поэтому энергии выделяется значительно меньше. Анаэробное дыхание протекает по следующей суммарной формуле:

С₆Н₁₂О₆ ® 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 24 ккал.

Две молекулы спирта содержат потенциальную энергию, равную
650 ккал. Малое количество энергии, получаемое от анаэробного дыхания, не дает возможности организму долго существовать, и он вскоре умирает. Напомним, что энергия организму нужна для всех жизненных процессов — роста, движения, размножения, передвижения веществ и т. д.

При аэробном (или нормальном) дыхании при окислении одной молекулы глюкозы выделяется 686 ккал, т. е. в 27 раз больше, чем в тех же условиях при анаэробном дыхании.

 

Энергетический обмен в клетке осуществляемся в 3 этапа:

1. Подготовительный – сложные органические соединения распадаются на более простые, как белки на аминокислоты

2. Неполного окисления – анаэробное дыхание или брожение без участия кислорода (глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты)

3. Полное расщепление – аэробное дыхание с участием кислорода, в этом процессе происходит ряд ферментативных реакций.

19. Автотрофы (создатели) – организмы, создающие органическое вещество из неорганического (биогены) с использованием солнечной энергии. К ним относятся: а) фототрофы: все зеленые растения, цианобактерии, зеленые и пурпурные серобактерии; б) хемотрофы: нитрифицирующие бактерии, железобактерии.

20. Какие организмы называются консументами?

Консументы (потребители) или гетеротрофы – это организмы, которые получают энергию за счет питания живым органическим веществом (автотрофами или другими консументами). К ним принадлежат травоядные животные, хищники и паразиты, а также хищные растения и грибы. Организмы, потребляющие продуцентов, называются консументы 1го порядка (растительноядные); консументов 1го порядка потребляют консументы 2го порядка (плотоядные или хищники более низкого ранга) и т.д.

21.Какие организмы называются редуцентами (деструкторами)?

Редуценты (разрушители) – организмы, которые разлагают органическое вещество продуцентов и консументов (опавшие листья, фекалии, мёртвые животные - это называется детрит) до простых соединений – воды, углекислого газа и минеральных солей. Редуценты 1го порядка (механические разрушители) осуществляют механическое разрушение детрита, практически его не разлагая, (насекомые и их личинки, черви, землероющие млекопитающие). Редуценты 2го порядка частично разлагают детрит, превращая его в гумус, (грибы, простейшие и крупные микроорганизмы). Редуценты 3го порядка обеспечивают полное разложение гумуса до биогенов.

22. Понятие популяции. Основные характеристики (численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост популяции, темп роста).

Популяция (от лат. populus — народ, население) – это группа особей одного вида, обитающих на общей территории в сходных экологических условиях, свободно скрещивающихся и способных поддерживать свою численность необозримо длительное время, относительно изолированная от других популяций. Характеристики:

1.Статические:

-Численность- это общее количество особей обитающих на данной территории;

-Плотность- это количество особей на единицу площади или в единице объема;

-Половой состав - характеризует соотношение численности полов в популяции и выражается в процентах;

-Возрастной состав - популяции – характеризует соотношение возрастных групп, отличающихся между собой по отношению к воспроизводству.

-Пространственная структура – характеризует распределение особей (равномерное, случайное, групповое)

2.Динамические:

- Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность в единицу времени за счет появления новых особей в процессе размножения;

-Смертность – это свойство популяции снижать свою численность в единицу времени за счет своей гибели.

- Рост численности – это свойство популяции изменять свою численность во времени.

23. Что такое экологический стресс? У кого он бывает?

Резкие изменения характеристик окружающей среды, при которых они (или одна из них) выходят за границы допустимого, т.е. нарушается состояние гомеостаза (поддержания динамического постоянства структуры и свойств), называют экологическим стрессом. Роль поем могут играть различные факторы, например погодные условия, деятельность человека.

24. Что такое пищевая цепь и как много таких цепей в экосистемах? Экологические пирамиды.

В экосистемах все организмы связаны между собой пищевыми связями и образуют пищевые цепи.

Пищевая цепь - взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии: группы особей, связанные друг с другом отношением "пища-потребитель" (т.е. цепь, в которой каждое предыдущее звено служит пищей для последующего). Место организма относительно ее начала называется трофическим уровнем.

1) пастбищные цепи, или цепи выедания, – это пищевые цепи, начинающиеся с процентов. Например: капуста → гусеница → синица → ястреб → человек; 2) детритные цепи, или цепи разложения, – это пищевые цепи, начинающиеся с детрита. Например, опавшие листья (детрит) → дождевой червь → плесневые грибы → микроорганизмы → биогены.

При переходе от одного звена к другому в пастбищной цепи передается лишь 10% вещества и энергии, а остальная часть расходуется предыдущим трофическим уровнем на поддержание жизнедеятельности (закон 10%). Если количество вещества или энергии на каждом трофическом уровне изобразить в виде диаграммы расположить их друг над другом, то получится экологическая пирамида биомассы и энергии (Правило экологической пирамиды)

 

25.Что такое природная среда, окружающая среда, техногенная среда?

природная среда (также природа)- совокупность компонентов природной среды (земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство) природных и природно-антропогенных объектов.

Люцерна

Телята

Мальчик

Пирамида энергии

Пирамида биомассы

Пирамида чисел

Экологические пирамиды чисел, биомассы и энергии (по Ю. Одуму, 1975)

Люцерна

4.5

2∙107

Мальчик

Телята

Мальчик

Телята

Люцерна

Природный объект - естественная экологическая система (т.е. объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой ее живые и неживые её элементы взаимодействуют, как единое целое и связаны между собой обменом веществ и энергией), природный ландшафт и составляющие их элементы, сохранившие свои природные свойства.

Природно-антропогенный объект – природный объект, измененный в результате хозяйственной и иной деятельности и (или) объект созданный человеком, обладающий свойствами природного объекта и имеющий рекреационное и защитное значение.

окружающая среда – совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов.

Антропогенный объект - объект, созданный человеком для обеспечения его социальных потребностей и не обладающий свойствами природных объектов.

техногенная среда- совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в природе ((здания, сооружения)

26. Что такое биоценоз, биотоп, биогеоценоз?

Биоциноз – это исторически сложившаяся совокупность популяций растений, животных и микрооганизмов, проживающих совместно в однородных условиях на общей территории и взаимосвязанных между собой различными типами взаимоотношений.(1877г. К.Мебиус)

Любой биоценоз взаимодействует со своей средой обитания – биотопом, в результате чего образуется более сложная биологическая система – биогеоценоз.

Биотоп включает в свой состав почву (эдафотоп), воду (гидротоп) и воздух с климатическими факторами (климатотоп).

Биогеоциноз – это исторически сложившаяся совокупность на известной протяженности земной поверхности однородных природных явлений – атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительного и животного мира, мира микроорганизмов и почвы. Т.е.,биогеоциноз – это исторически сложившаяся совокупность биоценоза и биотопа, основу которой составляет метаболизм ее компонентов, т.е. обмен веществом и энергией.(1942г. В.Н.Сукачев)