Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ема 3: ™дн≥сть х≥м≥чного складу орган≥зм≥в. ќсобливост≥ використанн€ окремих х≥м≥чних речовин, х≥м≥чний склад продукт≥в харчуванн€.




∆ив≥ орган≥зми м≥ст€ть майже вс≥ в≥дом≥ в природ≥ х≥м≥чн≥ елементи. ¬они, на в≥дм≥ну в≥д неживоњ природи, мають в≥дносно стале сп≥вв≥дношенн€ цих елемент≥в, €к≥ за процентним вм≥стом у кл≥тин≥ под≥л€ють на макро-, м≥кро- та ультрам≥кроелементи. ÷≥ елементи вход€ть до складу орган≥чних ≥ неорган≥чних сполук. —еред неорган≥чних сполук особливе м≥сце належить вод≥, €ка становить у середньому 60-70% њхньоњ маси.

Ѕ≥льш≥сть сполук живих орган≥зм≥в складають орган≥чн≥ речовини. ќсновн≥ класи цих речовин - вуглеводи, б≥лки, нуклењнов≥ кислоти та л≥п≥ди.

¬углеводи - клас орган≥чних сполук, б≥льш≥сть €ких складаЇтьс€ з атом≥в  арбону, √≥дрогену та ќксигену. —еред вуглевод≥в розр≥зн€ють моно-, ол≥го- та пол≥сахариди. ќсновн≥ функц≥њ вуглевод≥в - енергетична ≥ буд≥вельна. ¬углеводи можуть в≥дкладатись у кл≥тинах про запас у вигл€д≥ пол≥сахарид≥в.

Ћ≥п≥ди - г≥дрофобн≥ орган≥чн≥ сполуки. —еред них найпоширен≥ш≥ - жири. ¬они зд≥йснюють тепло≥зол€ц≥йну, захисну та буд≥вельну функц≥њ, беруть участь у регул€ц≥њ життЇд≥€льност≥ орган≥зм≥в; при њхньому окисненн≥ вив≥льн€Їтьс€ значна к≥льк≥сть енерг≥њ.

ѕров≥дна роль серед орган≥чних сполук належить б≥лкам. Ѕ≥лки - високомолекул€рн≥ б≥опол≥мери, мономерами €ких Ї ам≥нокислоти. ¬они мають р≥зн≥ р≥вн≥ структурноњ орган≥зац≥њ (первинний, вторинний, третинний ≥ четвертинний). њх под≥л€ють на прост≥ (протењни) та складн≥ (протењди). ѕ≥д д≥Їю р≥зних фактор≥в б≥лки здатн≥ зм≥нювати свою структуру та властивост≥. ÷ей процес може мати €к оборотний, так ≥ необоротний характер. Ѕ≥лки виконують в орган≥змах живих ≥стот р≥зноман≥тн≥ функц≥њ: буд≥вельну, захисну, регул€торну, сигнальну, рухову, енергетичну, транспортну тощо. ƒо особливоњ групи б≥лк≥в належать ферменти, що виконують катал≥тичну функц≥ю.

¬ажливе значенн€ в орган≥змах живих ≥стот належить р≥зним групам б≥олог≥чно активних речовин: в≥там≥нам, гормонам, нейрогормонам, ф≥тогормонам тощо.

¬≥там≥ни мають р≥зну х≥м≥чну природу, беруть участь майже в ус≥х б≥ох≥м≥чних та ф≥з≥олог≥чних процесах. ¬≥дсутн≥сть або нестача в≥там≥н≥в в орган≥зм≥, так само €к ≥ њхн≥й надлишок, спричинюють т€жк≥ захворюванн€, пов'€зан≥ з порушенн€ми обм≥ну речовин.

√ормони, нейрогормони ≥ ф≥тогормони Ч орган≥чн≥ сполуки р≥зноњ х≥м≥чноњ природи. √ормони вид≥л€ють у кров, л≥мфу або порожнинну р≥дину тварин залози внутр≥шньоњ секрец≥њ, а нейрогормони Ч особлив≥ нервов≥ кл≥тини. ‘≥тогормони утворюютьс€ в певних кл≥тинах гриб≥в ≥ рослин. ѕод≥бно до гормон≥в та ней-рогормон≥в, вони зд≥йснюють гуморальну регул€ц≥ю р≥зноман≥тних процес≥в життЇд≥€льност≥.

” кл≥тинах де€ких вид≥в рослин ви€влено особлив≥ б≥олог≥чно активн≥ сполуки Ч алкалоњди, б≥льш≥сть з них отруйна дл€ людини ≥ тварин. ћ≥кроорган≥зми здатн≥ виробл€ти антиб≥отики, €к≥ пригн≥чують розвиток ≥нших вид≥в м≥кроорган≥зм≥в або вбивають њх. јнтиб≥отики ≥ де€к≥ алкалоњди застосовують у медицин≥.

Ќуклењнов≥ кислоти - б≥опол≥мери, мономерами €ких Ї нуклеотиди. –озр≥зн€ють два типи нуклењнових кислот: ƒЌ  ≥ –Ќ . ƒволанцюгова молекула ƒЌ  збер≥гаЇ спадкову ≥нформац≥ю про будову б≥лк≥в або молекул –Ќ .  р≥м того, ƒЌ  забезпечуЇ передачу ц≥Їњ ≥нформац≥њ доч≥рн≥м кл≥тинам п≥д час под≥лу материнськоњ. ƒ≥л€нку молекули ƒЌ , €ка несе ≥нформац≥ю про структуру певного б≥лка або молекули нуклењновоњ кислоти, називають геном.

—таб≥льн≥сть структури молекул ƒЌ  у особин певного виду забезпечуЇ стал≥сть њхньоњ будови та процес≥в життЇд≥€льност≥. ћолекули –Ќ , на в≥дм≥ну в≥д ƒЌ , здеб≥льшого складен≥ з одного ланцюга. ≤снуЇ три типи –Ќ : ≥нформац≥йна (≥–Ќ ), транспортна (т–Ќ ) та рибосомна (р–Ќ ).

ѕродукти, використовуван≥ людиною в њжу, м≥ст€ть р≥зн≥ речовини, котр≥ п≥дрозд≥л€ють на неорган≥чн≥ ≥ орган≥чн≥. ƒо неорган≥чних в≥днос€тьс€ вода ≥ м≥неральн≥ речовини, до орган≥чних Ч б≥лки, жири, вуглеводи, в≥там≥ни, ферменти, ароматичн≥ речовини.  ажна ≥з цих речовин маЇ дл€ орган≥зму людини важливе значенн€ ≥ м≥ститьс€ в продуктах в р≥зних к≥лькост€х (див. табл. 1). якщо мати в≥домост≥ про х≥м≥чний склад продукту, можна вирахувати його енергетичну ц≥нн≥сть. “ак, при окисленн≥ 1 г жиру утворюЇтьс€ 37,7 кƒж енерг≥њ, 1 г б≥лку Ч 16,7, 1 г вуглеводу Ч 15,7 кƒж. Ќаприклад, знергетична ц≥нн≥сть 100 г сиру складе 1463,4 кƒж, а в 100 г сиру м≥ститьс€ 28,5 г жиру, 20 Ч б≥лк≥в ≥ 3,5 г вуглевод≥в.

ѕриклад: 1463,4 Х 28,5 Х 37,7 + 20 Х 16,7 + 3,5 Х 15, 7 кƒж. ÷е теоретична енергетична ц≥нн≥сть, проте практична ц≥нн≥сть 1 г жиру дек≥лька менше з-за неповноњ його засвоюваност≥ (б≥лк≥в ≥ вуглевод≥в).

ƒл€ задоволенн€ енергетичноњ потреби орган≥зму людини в р≥зних речовинах в добовий рац≥он необх≥дно включати р≥зноман≥тн≥ харчов≥ продукти. ¬ода Ї основною складовою частиною вс≥х продукт≥в. ћ≥ститьс€ в двох формах зв'€зку Ч в≥льною ≥ зв'€заною. ¬≥льна вода знаходитьс€ в кл≥тинному соку, макрокап≥л€рах ≥ на поверхн≥ продукт≥в. ¬она легко в≥ддал€Їтьс€ при сушц≥ та заморожуванн≥. «в'€зана вода знаходитьс€ в макрокап≥л€рах, входить до складу молекул, пов'€зана з колоњдами. ÷€ волога майже не в≥ддал€Їтьс€ при сушц≥. Ѕ≥льш псуютьс€ продукти, в котрих м≥ститьс€ у великих к≥лькост€х в≥льна вода. Ќаприклад, в плодах, овочах активн≥ше прот≥кають м≥кроб≥олог≥чн≥ ≥ б≥ох≥м≥чн≥ процеси. ќрган≥зму людини щодн€ потр≥бно 2Ч2,5 л води. ¬она Ї универсальннм розчинником, входить до складу вс≥х тканин орган≥зму.

ѕродукт≥, що м≥ст€ть незначну к≥льк≥сть вологи, добре збер≥гаютьс€ ≥ транспортуютьс€, а т≥, що мають великий њњ вм≥ст (плоди, овоч≥) при втрат≥ води в'€нуть, €к≥сть њх знижуЇтьс€. ¬ода, використовувана дл€ виробництва харчових продукт≥в, повинна в≥дпов≥дати певним сан≥тарним вимогам.

ћ≥неральн≥ речовини м≥ст€тьс€ у вс≥х харчових продуктах. «наход€тьс€ у вигл€д≥ солей орган≥чних ≥ м≥неральних кислот ≥ складають 0,03Ч3% в≥д маси продукту. ћ≥неральн≥ речовини грають важливу роль в життЇд≥€льност≥ орган≥зму людини, вход€ть до складу в≥там≥н≥в, пров≥там≥н≥в, фермент≥в, активно беруть участь в процесах обм≥ну. «алежно в≥д к≥льк≥сного вм≥сту в харчових продуктах м≥неральн≥ речовини п≥дрозд≥л€ють на три групи: макроелементи, м≥кроелементи ≥ ультрам≥кроелементи.

ƒо макроелемент≥в в≥днос€ть натр≥й, кал≥й, кальц≥й, фосфор, зал≥зо ≥ ≥н. “ак, кал≥ю багато в картопл≥; кальц≥ю Ч в молоц≥; фосфору Ч в гор≥хах, хл≥б≥, м'€с≥; залоза Ч в €йц€х, €блуках.

ƒо микроелемент≥в в≥днос€ть бром, йод, кобальт, мол≥бден, цинк ≥ др.; до ультрам≥кроелемент≥в Ч уран, рад≥й, мишТ€к. ¬они м≥ст€тьс€ в харчових продуктах в дуже малих дозах або у вигл€д≥ сл≥д≥в. ÷инку ≥ кобальт багато в м'€с≥, риб≥, овочах; йоду Ч в морськ≥й капуст≥, хурм≥.

Ќедол≥к окремих м≥неральних елемент≥в в орган≥зму людину викликаЇ розлад нервовоњ системи, приводить до виникненн€ де€ких захворювань. ѕроте на€вн≥сть так званих т€жких метал≥в (олова, свинцю ≥ ≥н.) в продуктах питанн€ може привести до отруЇнн€ ≥ т€жких захворювань.

ѕо на€вност≥ зольних елемент≥в можна судити про €к≥сть де€ких продукт≥в. “ак, за зм≥стом золи робл€ть висновок про іатунок борошна, в консервах критер≥Їм безпеки Ї низький зм≥ст олова, м≥дь. ¬углеводи вход€ть до складу багатьох харчових продукт≥в. —кладають до 80% сухих речовин рослин. ƒе€к≥ продукти Ч цукор, крохмаль Ч Ї майже чист≥ вуглеводи. ”творюютьс€ в процес≥ фотосинтезу рослин в присутност≥ хлороф≥лу з вуглекислого газу ≥ води п≥д д≥Їю сон€чного св≥тла. ” орган≥зм≥ людини вуглеводи грають роль джерела енерг≥њ. ƒобова потреба 70Ч150 р. ѕри окисленн≥ 1 г вуглевод≥в вид≥л€Їтьс€ 15,7 кƒж енерг≥њ.

¬углеводи харчових продукт≥в п≥дрозд≥л€ють на три класи: моносахариди, (араб≥ноза, рибоза, глюкоза, фруктоза ≥ ≥н.), ол≥госахариди (сахароза, мальтоза, лактоза ≥ ≥н.) ≥ пол≥сахариди (крохмаль, гл≥коген, ≥нул≥н, кл≥тковина). „астина з них волод≥Ї солодким смаком, тому њх ≥ звуть цукрами. ѕри збер≥ганн≥ за рахунок окисленн€ ≥ перетворень вуглевод≥в в≥дбуваЇтьс€ втрата маси плод≥в ≥ овоч≥в, зм≥нюЇтьс€ њх консистенц≥€, смак. ¬углеводи активно беруть участь в обм≥нних реакц≥€х, диханн≥. “ак, рибоза ≥ дезоксирибоза вход€ть до складу рибонуклењнових кислот, беруть участь в передач≥ спадков≥й ≥нформац≥њ ≥ синтез≥ б≥лк≥в. ” багатьох продуктах м≥ст€тьс€ глюкоза ≥ фруктоза (мед, плоди, €годи). ” промисловост≥ глюкозу ≥ фруктозу отримують г≥дрол≥зом крохмалю.

—олодк≥сть цукр≥в неоднакова: солодшим вуглеводом Ї фруктоза, пот≥м сахароза ≥ глюкоза. ѕри однаковому приблизно зм≥ст≥ цукру в гарбуз≥ ≥ кавун≥ в останньому в≥н солодший, оск≥льки в ньому переважаЇ фруктоза, а в гарбуз≥ Ч сахароза. Ѕагато сахарози в цукровому бур€ц≥ (24%), цукровому очерет≥ (26%), дин≥ (8,5%). ÷укор-п≥сок майже повн≥стю (на 99%) складаЇтьс€ з сахарози. Ќадлишкове споживанн€ орган≥змом людини вуглевод≥в небажано, оск≥льки вони перетворюютьс€ на жир.

ƒо складу молока тварин входить молочний цукор (лактоза). Ќа властивост≥ лактози здатноњ п≥д впливом молочнокислих бактер≥й перетворюватис€ на молочну кислоту, заснований процес отриманн€ молочнокислих продукт≥в. ” патоц≥ знаходитьс€ мальтоза (солодовий цукор), в грибах ≥ др≥жджах Ч тригалоза (грибний цукор); до складу гл≥козиду ам≥гдалина входить генциоб≥оза; у горос≥, цукровому бур€ц≥ Ї раф≥ноза ≥ стах≥оза.

« пол≥сахарид≥в - крохмаль, котрий служить речовиною, що запасаЇтьс€, в бульбах, кор≥нн≥ ≥ зерн≥. “ак, в зернових його м≥ститьс€ в≥д 65 (жито) до 80% (рис), в картопл≥ Ч до 25%. ” вод≥ крохмаль не розчин€Їтьс€, а набухаЇ. « йодом в≥н даЇ син≥Ї фарбуванн€. Ќа г≥дрол≥з≥ крохмалю заснований процес отриманн€ патоки (сум≥ш декстрину, мальтози ≥ глюкози).  рохмаль використовують в кондитерському ≥ ковбасному виробництв≥, дл€ отриманн€ спирту, в кул≥нар≥њ.

 л≥тки рослин складаютьс€ в основному з кл≥тчатки (целюлози). ” зерн≥ њњ м≥ститьс€ до 2,5%, в плодах Ч до 2 ≥ овочах Ч до 3%.  л≥тковина нерозчинна у вод≥, шлунком людини не перетравлюЇтьс€, але п≥дсилюЇ перистальтику кишковика, виводить з орган≥зму холестерин ≥ попереджуЇ розвиток атеросклерозу. ѕектинов≥ речовини знаход€тьс€ в рослинних продуктах (€блука, слива, бур€к ≥ ≥н.) ≥ складають не б≥льше 2,5%. ѕроцес розм'€кшенн€ плод≥в пов'€заний ≥з зм≥ною форми пектинових речовин, тобто переходом протопектину в пектин. ¬ластив≥сть пектин≥в перетворюватис€ у присутност≥ кислот ≥ цукр≥в в желе використовують дл€ отриманн€ мармеладу, джему, пастили. ѕектинов≥ речовини мають протипроменев≥ властивост≥ ≥ зменшують насл≥дки рад≥ац≥йного опром≥нюванн€.

ƒо вуглеводопод≥бних речовин в≥днос€ть гл≥козиди. ¬они беруть участь в утворенн≥ кольору, аромату ≥ смаку. Ѕагато хто з гл≥козид≥в маЇ г≥ркий смак ≥ р≥зкий запах. ÷е амигдал≥н Ч в €драх г≥ркого мигдал€, л≥монен ≥ гесперидин Ч в цитрусових, солан≥н Ч в картопл≥.

Ѕ≥лки. Ќайважлив≥шою складовою частиною њж≥ Ї б≥лки, що волод≥ють великою енергетичною ц≥нн≥стю, беруть участь в побудов≥ тканин. ѕри окислень 1 г б≥лк≥в вид≥л€тьс€ 16,7 кƒж енерг≥њ. ўоденна потреба орган≥зму в б≥лках складаЇ 100Ч120 р. ” харчових продуктах к≥льк≥сть б≥лк≥в р≥зна. ” соњ њх м≥ститьс€ 33Ч 44%, в м'€с≥ Ч 14Ч21, в овочахЧ 0,5Ч6,5%. ѕ≥д д≥Їю високих температур, сильних кислот ≥ луг≥в, солей метал-лов в≥дбуваЇтьс€ необоротна коагул€ц≥€ (денатурац≥€) б≥лк≥в.

ѕо будов≥ б≥лки д≥л€ть на прост≥ ≥ складн≥. ƒо пробачимо б≥лкам в≥днос€тьс€: глобул≥ни, альбум≥ни, глютел≥ни ≥ ≥н. јльбум≥ни ≥ глобул≥ни м≥ст€тьс€ в €йц€х (овоальбум≥н ≥ овоглобул≥н), глютел≥н Ч в злакових рослинах.

ƒо складних б≥лк≥в в≥днос€тьс€ нуклеопротењди, глюкопротењди, хромопроте≥ди. Ќуклеопротењди м≥ст€ть рибонуклењнов≥ (–Ќ ) ≥ дезоксирибонуклењнов≥ (ƒЌ ) кислоти, що беруть участь в процес≥ синтезу б≥лк≥в. ѕредставники хромопротењд≥в Ч гемоглоб≥н кров≥, м≥оглоб≥н мТ€з≥в.

∆ири. як складова частина живих кл≥ток, жири повинн≥ поступати з тваринною або рослинною њжею. ¬они Ї джерелом енерг≥њ, при окислень 1 г жиру вид≥л€тьс€ 37,7 кƒж енерг≥њ. ƒобова потреба в жирах Ч 80Ч100 р. –азом з жиром в орган≥зм поступають ≥ супутн≥ жиророзчинн≥ в≥там≥ни (ј, “>, ≈, ƒо). «а походженн€м жири п≥дрозд≥л€ють на тваринне ≥ рослинне; по консистенц≥њ Ч на р≥дк≥ ≥ тверд≥. ƒо твердих рослинних жир≥в в≥днос€тьс€ кокосове масло, пальмове, какао-масло, до р≥дких Ч сон€шникове, бавовн€не, оливкове, льн€не; до твердих тваринних жир≥в Ч жир €ловичий, баран€чий, свин€чий, коров'€че масло, до р≥дких Ч жир риб ≥ морських тварин.

–≥дкий стан рослинних жир≥в по€снюЇтьс€ вм≥стом в них великоњ к≥лькост≥ ненасичених жирних кислот. ” продуктах Ї р≥зна к≥льк≥сть жир≥в. “ак, в рослинному масл≥ њх 99,6%, вершковому Ч 80Ч87, в молоц≥ Ч 3Ч4%. «агальною властив≥стю жир≥в Ї здатн≥сть розчин€тис€ в орган≥чних ≥ неорган≥чних розчинниках (с≥рковуглец≥, хлороформ≥, бензин≥), розчин€ти ароматичн≥ речовини, а у присутност≥ емульгатор≥в з водою утворювати ст≥йк≥ емульс≥њ типу майонезу щ≥льн≥сть жир≥в 0,92Ч0,95 г/см3 (т. Ї. вони легше води). ѕри нагр≥ванн≥ до 250Ч300∞— руйнуютьс€ з вид≥ленн€м летючих речовин. ∆ири здатн≥ г≥дрол≥зуватис€, окислюватис€, г≥дроген≥зуватис€, осалюватис€. ѕсуванн€ жир≥в упов≥льнюЇ додаванн€ антиоксидант≥в. ¬с≥ жири засвоюютьс€ по-р≥зному ≥ залежить це в≥д њх температури плавленн€. „им вона нижча за температури т≥ло людини, тим легше жир засвоюЇтьс€. “ак, температура плавленн€ коров'€чого масла 26Ч32∞—, €ловичого жиру Ч 42Ч52, свин€чого Ч 33Ч46, баран€чого Ч 44Ч55∞—.

ƒо речовин, супутн≥х жир≥в, в≥днос€тьс€ фосфатиди (у €Їчному жовтку њх до 10%), стерини (холестерин ≥ ергостерин) ≥ в≥ск. —терини п≥д д≥Їю ультраф≥олетових промен≥в перетворюютьс€ в орган≥зм≥ у в≥там≥н ¬. ¬оск покриваЇ поверхню плод≥в ≥ овоч≥в, обер≥гаючи њх в≥д проникненн€ м≥кроорган≥зм≥в ≥ в≥д випаровуванн€ вологи.

ќрган≥чн≥ кислоти. ’арчовим продуктам надають смаку ≥ покращують збер≥ганн€ орган≥чн≥ кислоти. Ќайчаст≥ше в продуктах зустр≥чаютьс€ €блучна, лимонна, молочна, уксусна, щавлева кислоти з переважанн€м одн≥Їњ з них. ¬ процес≥ переробки ≥ збер≥ганн€ продукт≥в кислотн≥сть зм≥нюЇтьс€. ЌакопичуЇтьс€ вона при молочнокислому ≥ уксуснокислому брод≥нн≥ (квашенн≥, отриманн≥ винного оцту), а п≥д час збер≥ганн€ зменшуЇтьс€ в плодах ≥ овочах. ѕ≥двищений вм≥ст кислот в молоц≥, соках, вин≥, пив≥ ≥ в ≥нших продуктах св≥дчить про њх несв≥ж≥сть.

ѕродукт≥ м≥ст€ть р≥зну к≥льк≥сть кислот: €блоки Ч 0,5Ч1,5%, лимони Ч 5Ч7, оцтова есенц≥€ Ч 80%. ” €блуках переважаЇ €блучна кислота, в лимонах ≥ картопл€ Ч лимонна. ” дикорослих €годах Ї сал≥цилова ≥ бензойна кислоти, що волод≥ють антисептичними властивост€ми.  ислот≥ використовують в кондитерськ≥й, безалкогольноњ ≥ л≥керо-гор≥лчан≥й промисловост≥ дл€ пол≥пшенн€ смаку продукту.

¬≥там≥н≥ Ч речовини, невелика к≥льк≥сть котрих здатна забезпечувати нормальний переб≥г ф≥з≥олог≥чних ≥ б≥ох≥м≥чних процес≥в в орган≥зм≥. ќрган≥зм людини не синтезуЇ великоњ к≥лькост≥ в≥там≥н≥в, тому рослинн≥ ≥ тваринницьк≥ продукти Ї основними джерелами. ѕри нестач≥ в≥там≥н≥в виникаЇ захворюванн€ Ч ав≥там≥ноз, при надлишку Ч г≥перв≥там≥ноз.

 

“ема 4: ’емосинтез.

’емосинтезуюч≥ орган≥зми (хемотрофи) дл€ синтезу орган≥чних сполук використовують енерг≥ю, €ка вив≥льнюЇтьс€ п≥д час перетворенн€ неорган≥чних сполук. ƒо цих орган≥зм≥в належать де€к≥ групи бактер≥й: н≥триф≥куюч≥, безбарвн≥ с≥ркобактер≥њ, зал≥зобактер≥њ тощо.

Ќ≥триф≥куюч≥ бактер≥њ посл≥довно окиснюють ам≥ак (NH3) до н≥трит≥в (сол≥ HNO2), а пот≥м Ч до н≥трат≥в (сол≥ HNќ3). «ал≥зобактер≥њ одержують енерг≥ю за рахунок окисненн€ сполук двовалентного зал≥за до тривалентного. ¬они беруть участь в утворенн≥ поклад≥в зал≥зних руд. Ѕезбарвн≥ с≥ркобактер≥њ окиснюють с≥рководень та ≥нш≥ сполуки с≥рки до с≥рчаноњ кислоти (H2SO4).

ѕроцес хемосинтезу в≥дкрив у 1887 роц≥ видатний рос≥йський м≥кроб≥олог —.ћ.¬иноградський. ’емосинтезуюч≥ м≥кроорган≥зми в≥д≥грають вин€ткову роль у процесах перетворенн€ х≥м≥чних елемент≥в у б≥огеох≥м≥чних циклах. Ѕ≥огеох≥м≥чн≥ цикли (б≥огеох≥м≥чний колооб≥г речовин) Ч це обм≥н речовинами та забезпеченн€ потоку енерг≥њ м≥ж р≥зними компонентами б≥осфери, внасл≥док життЇд≥€льност≥ р≥зноман≥тних орган≥зм≥в, що маЇ цикл≥чний характер.

“ема 5: ‘отосинтез

‘отоси́нтез (в≥д грец. φωτο- Ч св≥тло та грец. σύνθεσις Ч синтез, сукупн≥сть) Ч процес синтезу орган≥чних сполук з вуглекислого газу та води з використанн€м енерг≥њ св≥тла й за участю фотосинтетичних п≥гмент≥в: (хлороф≥л у рослин, хлороф≥л, бактер≥охлороф≥л ≥ бактер≥ородопсин у бактер≥й), часто з вид≥ленн€м кисню €к поб≥чного продукту. ÷е надзвичайно складний процес, що включаЇ довгу посл≥довн≥сть координованих б≥ох≥м≥чних реакц≥й. ¬≥н в≥дбуваЇтьс€ у вищих рослинах, водорост€х, багатьох бактер≥€х, де€ких архе€х ≥ найпрост≥ших Ч орган≥змах, в≥домих разом €к фототрофи. —ам процес в≥д≥граЇ важливу роль у кругооб≥гу вуглецю у природ≥.

”загальнене р≥вн€нн€ фотосинтезу (брутто-формула) маЇ вигл€д:

6—ќ2 + 6Ќ2ќ = —6Ќ12ќ6 + 6ќ2

“ипи фотосинтезу

–озр≥зн€ють оксигеннийаноксигенний типи фотосинтезу. ќксигенний найб≥льш поширений, його зд≥йснюють рослини, ц≥анобактер≥њ ≥ прохлороф≥ти. јноксигенний фотосинтез проходить у пурпурних, де€ких зелених бактер≥€х та гел≥обактер≥€х.

¬ид≥л€ють три етапи фотосинтезу: фотоф≥зичний, фотох≥м≥чний та х≥м≥чний. Ќа першому етап≥ в≥дбуваЇтьс€ поглинанн€ фотон≥в св≥тла п≥гментами, њх перех≥д в збуджений стан ≥ передача енерг≥њ до ≥нших молекул фотосистеми. Ќа другому етап≥ в≥дбуваЇтьс€ розд≥ленн€ зар€д≥в в реакц≥йному центр≥, перенесенн€ електрон≥в по фотосинтетичному електронотранспортному ланцюз≥, що зак≥нчуЇтьс€ синтезом ј“‘ ≥ Ќјƒ‘Ќ. ѕерш≥ два етапи разом називають св≥тлозалежною стад≥Їю фотосинтезу. “рет≥й етап в≥дбуваЇтьс€ вже без обов'€зковоњ участ≥ св≥тла ≥ включаЇ б≥ох≥м≥чн≥ реакц≥њ синтезу орган≥чних речовин з використанн€м енерг≥њ, накопиченоњ на св≥тлозалежн≥й стад≥њ. Ќайчаст≥ше в €кост≥ таких реакц≥й розгл€даЇтьс€ цикл  альв≥на ≥ глюконеогенез, утворенн€ цукр≥в ≥ крохмалю з вуглекислого газу пов≥тр€.

‘отосинтез рослин зд≥йснюЇтьс€ в хлоропластах, в≥дособлених двомембранних органелах кл≥тини. ’лоропласти можуть бути в кл≥тинах плод≥в, стебел, проте основним органом фотосинтезу, анатом≥чно пристосованим до його зд≥йсненн€, Ї лист€. ” листку найбагатша хлоропластами тканина Ч пал≥садна, або фотосинтезуюча/стовпчаста/хлороф≥лоносна, паренх≥ма. ” де€ких сукулент≥в з виродженим лист€м (наприклад, кактус≥в) основна фотосинтетична активн≥сть пов'€зана ≥з стеблом.

—в≥тло дл€ фотосинтезу захоплюЇтьс€ повн≥ше завд€ки плоск≥й форм≥ листка, що забезпечуЇ велике в≥дношенн€ поверхн≥ до об'Їму. ¬ода доставл€Їтьс€ з корен€ розвиненою мережею судин (прожилк≥в листка). ¬углекислий газ надходить частково за допомогою дифуз≥њ через кутикулу ≥ еп≥дерм≥с, проте велика його частина дифундуЇ в лист€ через продихи ≥ по листку через м≥жкл≥тинний прост≥р. –ослини, що зд≥йснюють —4 ≥ CAM фотосинтез, сформували особлив≥ механ≥зми дл€ активноњ асим≥л€ц≥њ вуглекислого газу.

¬нутр≥шн≥й прост≥р хлоропласта заповнений безбарвною речовиною (стромою) ≥ пронизаний мембранами (ламелами), €к≥, з'Їднуючись один з одним, утворюють тилакоњди, €к≥ у свою чергу групуютьс€ в стопки, так зван≥ грани. ¬нутр≥шньотилакоњдний прост≥р в≥докремлений ≥ не сполучаЇтьс€ з рештою строми, передбачаЇтьс€ також, що внутр≥шн≥й прост≥р вс≥х тилакоњдов сполучений м≥ж собою. —в≥тлов≥ стад≥њ фотосинтезу пов€зан≥ з мембранами, автотрофна ф≥ксац≥€ вуглекислого газу в≥дбуваЇтьс€ в стром≥.

” хлоропластах Ї своњ ƒЌ , –Ќ , рибосоми (70S типу), йде синтез б≥лка (хоча цей процес ≥ контролюЇтьс€ з €дра). ¬они не синтезуютьс€ знов щоразу, а утворюютьс€ шл€хом под≥лу попередн≥х. ¬се це дозволило вважати њх попередниками в≥льних ц≥анобактер≥й, що ув≥йшли до складу еукар≥отичноњ кл≥тини в процес≥ симб≥огенезу.

÷≥анобактер≥њ та ≥нш≥ фотосинтетизуюч≥ бактер≥њ та архењ, таким чином, сам≥ виконють функц≥њ хлоропласт≥в рослин, ≥ фотосинтетичний апарат њх кл≥тин не винесений в особливу органелу. ѓхн≥ тилакоњди, проте, не утворюють стопок, а формують р≥зн≥ складчаст≥ структури (у одн≥Їњ ц≥анобактер≥њ Gloeobacter violaceus тилакоњди в≥дсутн≥ зовс≥м, а весь фотосинтетичний апарат знаходитьс€ на цитоплазматичн≥й мембран≥, що не створюЇ заглибин). ” них ≥ в рослин також Ї в≥дм≥нност≥ в св≥тлозбираючому комплекс≥ (див. нижче) ≥ в склад≥ п≥гмент≥в.

¬ ход≥ св≥тловоњ стад≥њ фотосинтезу утворюютьс€ високоенергетичн≥ продукти: аденозинтрифосфат, що служить в кл≥тин≥ джерелом енерг≥њ, ≥ Ќјƒ‘Ќ, що використовуЇтьс€ €к в≥дновник. як поб≥чний продукт вид≥л€Їтьс€ кисень.

” темнов≥й стад≥њ за участю ј“‘ ≥ Ќјƒ‘Ќ в≥дбуваЇтьс€ в≥дновленн€ CO2 до глюкози. ’оча св≥тло не потр≥бне дл€ зд≥йсненн€ даного процесу, воно бере участь у його регул€ц≥њ.

јноксигенний фотосинтез

јноксигенний фотосинтез властивий де€ким бактер≥€м та архе€м (наприклад, пурпурним, де€ким зеленим бактер≥€м та гел≥обактер≥€м тощо). ÷≥ орган≥зми не використовують води у €кост≥ в≥дновника, тому кисень (O2) не Ї поб≥чним продуктом синтезу. «ам≥сть води використовуютьс€ €к с≥рководень (H2S) (див≥тьс€ малюнок 2) або йони двовалентного зал≥за (Fe++), унасл≥док чого на виход≥ виникають елементарна с≥рка (S) ≥ тривалентн≥ ≥они зал≥за (Fe+++) в≥дпов≥дно, або молекул€рний водень (H2). Ќаприклад, фотосинтез з використанн€м H2S у €кост≥ в≥дновника проходить так≥ стад≥њ:

CO2 + 2 H2S → (CH2O) + 2 S + H2O

“ут першим продуктом фотосинтезу виступаЇ ф≥ктивна х≥м≥чна сполука CH2O.

«наченн€ фотосинтезу

‘отосинтез Ї основним джерелом б≥олог≥чноњ енерг≥њ, фотосинтезуюч≥ автотрофи використовують њњ дл€ утворенн€ орган≥чних речовин з неорган≥чних, гетеротрофи ≥снують за рахунок енерг≥њ х≥м≥чних зв'€зк≥в, запасеноњ автотрофами, вив≥льн€ючи њњ в процесах аеробного та анаеробного диханн€. ≈нерг≥€, отримувана людством при спалюванн≥ викопного палива (вуг≥лл€, нафта, природний газ, торф), також Ї запасеною в процес≥ фотосинтезу.

‘отосинтез Ї головним методом залученн€ неорган≥чного вуглецю в б≥олог≥чний цикл. ¬есь кисень атмосфери б≥огенного походженн€ ≥ Ї поб≥чним продуктом фотосинтезу. ‘ормуванн€ окиснювальноњ атмосфери повн≥стю зм≥нило стан земноњ поверхн≥, зробило можливою по€ву диханн€, а надал≥, п≥сл€ утворенн€ озонового шару, дозволило життю вийти на сушу.

¬ивченн€ фотосинтезу

ƒжозеф ѕр≥стл≥ Ч в≥дкривач кисню та вуглецю, перший досл≥дник фотосинтезу, портрет роботи ќза€са √амфр≥

ѕерш≥ досл≥ди по фотосинтезу були проведен≥ ƒжозефом ѕр≥стл≥ в 1770Ч1780-их роках, коли в≥н звернув увагу на Ђпсуванн€ї пов≥тр€ в герметичн≥й посудин≥ св≥чкою (пов≥тр€ переставало бути здатним п≥дтримувати гор≥нн€, пом≥щен≥ в нього тварини задихалис€), що гор≥ла, ≥ Ђвиправленн€ї його рослинами. ѕр≥стл≥ зробив висновок, що рослини вид≥л€ють кисень, необх≥дний дл€ диханн€ ≥ гор≥нн€, проте не в≥дзначив, що дл€ цього рослинам потр≥бне св≥тло. ÷е показав незабаром ян ≤нгенхауз.

ѕ≥зн≥ше було встановлено, що, кр≥м вид≥ленн€ кисню, рослини поглинають вуглекислий газ ≥ за участю води синтезують на св≥тл≥ орган≥чну речовину. ” 1842 –оберт ћайер на п≥дстав≥ закону збереженн€ енерг≥њ постулював, що рослини перетворюють енерг≥ю сон€чного св≥тла в енерг≥ю х≥м≥чних зв'€зк≥в. ” 1877 ¬≥льгельм ѕфеффер назвав цей процес фотосинтезом.

’лороф≥л був вперше вид≥лений в 1818 роц≥ ѕ. ∆. ѕелетьЇ ≥ ∆озефом  аванту. –озд≥лити п≥гменти ≥ вивчити њх окремо вдалос€ ћ. —. ÷вЇту за допомогою створеного ним методу хроматограф≥њ. —пектри поглинанн€ хлороф≥лу були вивчен≥  . ј. “≥м≥р€зЇвим, в≥н же, розвиваючи положенн€ ћайера, показав, що саме поглинен≥ дозвол€ють п≥двищити енерг≥ю системи, створивши зам≥сть слабких зв'€зк≥в —-ќ ≥ ќ-Ќ високоенергетичн≥ —-— (до цього вважалос€, що у фотосинтез≥ використовуютьс€ жовт≥ промен≥, що не поглинаютьс€ п≥гментами листка). «роблено це було завд€ки створеному ним методу обл≥ку фотосинтезу по поглиненому CO2, в ход≥ експеримент≥в по осв≥тленню рослини св≥тлом р≥зних довжин хвиль (р≥зного кольору) ви€вилос€, що ≥нтенсивн≥сть фотосинтезу зб≥гаЇтьс€ ≥з спектром поглинанн€ хлороф≥лу.

ќкислювально-в≥дновну суть фотосинтезу (€к оксигенного, так ≥ аноксигенного) постулював  орнел≥с ван Ќ≥ль. ÷е означало, що кисень у фотосинтез≥ утворюЇтьс€ повн≥стю з води, що експериментально п≥дтвердив в 1941 ќ. ѕ. ¬иноградов в досл≥дах з ≥зотопною м≥ткою. ” 1937 –оберт ’≥лл встановив, що процес окисненн€ води (≥ вид≥ленн€ кисню), а також асим≥л€ц≥њ CO2, можна роз'Їднати. ” 1954Ч1958 ƒен≥ел ≤. јрнон встановив механ≥зм св≥тлових стад≥й фотосинтезу, а суть процесу асим≥л€ц≥њ CO2 була розкрита ћельв≥ном  альв≥ном з використанн€м ≥зотоп≥в вуглецю в к≥нц≥ 1940-х, за цю роботу в 1961 йому була присуджена Ќобел≥вська прем≥€.

” 1955 була вид≥лена ≥ очищена Rubisco. —4 фотосинтез був описаний ё. —.  арпиловим в 1960 ≥ ћ. ƒ. ’етчем и  . –. —леком в 1966.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 617 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќаука Ч это организованные знани€, мудрость Ч это организованна€ жизнь. © »ммануил  ант
==> читать все изречени€...

529 - | 454 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.029 с.