Výživové funkcie živých organizmov - bakalaureát

VÝŽIVOVÉ FUNKCIE ORGANIZMOV VII

FUNKCIE VÝŽIVY sú tie, ktoré zabezpečujú výmenu hmoty a energie medzi telom a jeho životným prostredím. Telo, či už rastlinné alebo živočíšne, berie z prostredia určité látky, ktoré transformuje na svoje vlastné látky, alebo ktoré ako také používa, bez toho, aby ich transformoval. Nepoužité alebo nadbytočné látky sa vylučujú z tela. Výmeny materiálu zahŕňajú aj premenu energie: ľahkú, chemickú, tepelnú, kalorickú atď.
Transformácie látok sa uskutočňujú dvoma základnými procesmi, ktoré tvoria

METABOLIZMUS: ASIMILÁCIA A DISASIMILÁCIA.
Asimilácia (anabolizmus) = sada reakcií syntézy vlastných látok v tele (uskutočňovaných so spotrebou energie).
DezasimilaЕЈia (Katabolizmus) = skupina degradačných reakcií niektorých látok v tele (prebieha s uvoľňovaním energie).

Výživové funkcie sú:
1. VIANOCE
2. DÝCHANIE
3. OBEH
4. VÝNIMKA

1.1 VÝŽIVA V ŽIVOM SVETE
Organizmy potrebujú energiu na svoje fungovanie a integráciu do životného prostredia. Energia sa získava spaľovaním organických látok. Organizmy môžu mať výživu:

AUTOTROFД, = "pripravovať si vlastné jedlo" (syntetizuje organické látky) pomocou svetelnej (slnečnej) alebo chemickej energie:
- FOTOSYNTÉZA;
- chemosyntéza.

HETOROTROFIA = organické látky sa získavajú zo životného prostredia (HOLOZOIC a SAPROFIT) alebo z hostiteľských organizmov (výživa PARASITE).
MIXOTROFICKÉ = kŕmia autotrofné aj heterotrofné (Euglena verde, poloparazitické a mäsožravé rastliny).

VIANOCE V EUKARYOTE

Výživa rastlín
Väčšina rastlín sa krmí AUTOTROFICKY prostredníctvom FOTOSYNTÉZY.
Existuje (málo) rastlín s MIXOTROFICKOU a HETEROROFICKOU výživou (parazitické rastliny).

I. Autotrofiu v rastlinách je možné dosiahnuť fotosyntézou.
Autotrofné kŕmenie = rastliny si pripravujú vlastné jedlo pomocou svetelnej energie (fotosyntéza).

DefiniЕЈie: Fotosyntéza je proces, ktorým zelené rastliny za prítomnosti svetla premieňajú anorganické látky na organické látky.
Je to jediný prirodzený proces, ktorým sa získava O2. Anorganické látky sú:
H2O, minerálne soli, CO2.

Voda a minerálne soli sú xylémom (drevené nádoby) transportované do listov. Svetlo je absorbované asimilačnými pigmentmi (chlorofyl a) a premieňa sa na chemickú energiu. CO2 sa dostane na list z atmosférického vzduchu. Výsledkom je O2, ktorý sa bude uvoľňovať do životného prostredia a organické látky. Niektoré z nich zostávajú v liste (škrob), iná časť tvorí komplikovanú šťavu (voda a glukóza) transportovanú floémom (libérijské cievy) do všetkých tkanív rastliny, kde ju možno konzumovať alebo uskladniť.
Prenos dvoch zúčastnených plynov (O2, CO2) sa uskutočňuje cez prieduchy.

výživové

Fotosyntéza prebieha v zelených orgánoch rastliny. Mechanizmus fotosyntézy:

1. svetelná fáza - sa odvíja v zrne
- prebieha kyslíková fotolýza na získanie kyslíka

- získava sa energia potrebná na syntézu organických látok; táto energia sa hromadí v makroergických látkach (ATP).

2. tmavá fáza - rozvinie sa v stróme
- prebieha syntéza jednoduchých organických látok (s 3 alebo 4 atómami uhlíka)
uhlík), po ktorom nasleduje postupnosť syntetických reakcií, ktoré vedú k produkcii sacharidov, bielkovín, lipidov - cyklus CALVIN

ZDÔRAZŇOVANIE FOTOSYNTÉZOVÉHO PROCESU
Metódy zvýraznenia procesu fotosyntézy sú založené na stanovení množstva absorbovaného CO2, uvoľneného O2 alebo syntetických organických látok, celkovej sušiny (biomasy) alebo iba akumulovaného uhlíka. Pretože dýchanie sa vyskytuje súčasne s fotosyntézou, experimentálne získané údaje naznačujú zjavnú fotosyntézu. Na získanie skutočnej fotosyntézy sa spotreba organickej látky dýchaním pripočíta k hodnote zdanlivej.

Experimentálne v biologickom laboratóriu, zvýraznenie vyprodukovaného O2 a absorbovaného CO2 v procese fotosyntézy je možné postupovať nasledovne: fragment Elodea sp. alebo inej vodnej rastliny a vložte ju rezanou časťou nahor, do skúmavky s vodou z vodovodu. Skúmavka je blízko svetelného zdroja. Po 2 - 3 minútach sa v časti uvoľnia plynové bubliny.
Vyrobeným plynom je O2, čo sa dá preukázať zdvihnutím trubice a rýchlym vložením hrotu žiarovky, ktorá sa znovu zapáli (O2 je plyn, ktorý podporuje spaľovanie).

Ak dáme fragment Elodea sp. V skúmavke s prevarenou a ochladenou vodou a pri vystavení svetlu si všimneme, že sa už neuvoľňujú žiadne plynové bubliny (O2), pretože varom sa odstránil CO2 rozpustený vo vode. Ak sa do prevarenej a ochladenej vody pridá malé množstvo NaHC03 (hydrogenuhličitan sodný), rastlina znova uvoľní bubliny.
O2, pretože NaHCO3 po reakcii uvoľňuje CO2 potrebný na fotosyntézu:

Metódy založené na zvýraznení vyprodukovaných organických látok
Experimentálne možno v biologickom laboratóriu zvýrazniť organickú látku produkovanú fotosyntézou nasledovne: list čiastočne zakryte kúskom fólie a nechajte niekoľko hodín pôsobiť na svetlo. Potom list z rastliny polámte, povarte ju niekoľko minút vo vode, potom niekoľko minút v alkohole. List sfarbený varom sa vloží do roztoku jódu v jodide draselnom. Všimnete si modré sfarbenie oblastí obsahujúcich škrob, kde nebola žiadna fólia a kde sa uskutočňovala fotosyntéza (jód dáva modré svetlo v prítomnosti škrobu). V časti, ktorá bola pokrytá fóliou, fotosyntéza neprebehla, škrob sa nevyrobil a v dôsledku toho zostane zafarbený.

ÚLOHA ASIMILAČNÝCH PIGMENTOV (chlorofyl a a chlorofyl b)
Fotosyntéza prebieha v chloroplastoch na úrovni zrna. Tylakoidná membrána sa skladá z dvoch fosfolipidových vrstiev (rovnako ako membrána chloroplastu, mitochondrie a bunka). Tieto tylakoidné membrány predstavujú miesto svetelne závislých reakcií fotosyntézy. Majú na povrchu alebo zabudované molekuly chlorofylu, súvisiace pigmenty, elektrónové transportné systémy a enzýmy. Molekuly absorbujúce svetlo sú usporiadané vo fotosystémoch.

Typy asimilačných pigmentov:
- chlorofyl a, je prítomný vo všetkých fotosyntetizujúcich organizmoch;
- chlorofyl b, sa nachádza v zelených riasach, machoch a kormofiloch (u vyšších rastlín je hodnotový pomer medzi chlorofylom a/chlorofylom b 3/1);
- chlorofyl c (hnedé riasy, rozsievky, dinoflageláty);
- chlorofyl d (červené riasy);
- chlorofyl e (žlto-zlaté riasy);
- fykoerytrín (červené riasy);
- fykocyanín (sinice)

Úlohy:
Asimilačné pigmenty majú úlohu absorbovať, v závislosti od zvláštností ich absorpčného spektra, svetelné žiarenie, ktorého energia sa používa pri syntéze organických látok. Absorpčná kapacita svetla je spôsobená možnosťou tvorby energizujúcich elektrónov. Svetlo absorbované chlorofylom určuje uvoľnenie elektrónu s veľmi vysokým energetickým potenciálom, elektrónu, ktorý sa nakoniec vráti k chlorofylu, ale s oveľa nižším energetickým potenciálom. V tejto reakcii hrá chlorofyl úlohu katalyzátora, oxidovanej molekuly chlorofylu, ktorý sa vracia späť do svojej pôvodnej formy (opätovným) zachytením elektrónu.

Každý typ asimilačného pigmentu má schopnosť absorbovať a používať pri fotosyntéze určité svetelné žiarenie, ktoré dopĺňa ich farbu. Zelené riasy a vyššie rastliny najlepšie vykonávajú fotosyntézu v červenom svetle a červené riasy v zelenom svetle. Zelené žiarenie má vyššiu frekvenciu ako červené žiarenie a preniká hlbšie do vodného útvaru. Výsledkom je, že červené riasy žijú vo väčších hĺbkach na rozdiel od zelených.

Dôležitosť fotosyntézy:
- Je to jediný prirodzený proces, pri ktorom sa získava kyslík. Používa sa pri dýchacích cestách rastlín a zvierat (aeróbne dýchanie). Je to plyn, ktorý udržuje spaľovanie a podieľa sa na oxidačno-redukčných procesoch organického substrátu. Výmenou O2 a CO2 zasahuje fotosyntéza do udržania relatívne konštantného zloženia atmosférického vzduchu.
- Fotosyntézou sa získala ozónová vrstva (O3), ktorá chráni Zem pred škodlivými účinkami slnečného žiarenia.
- Prostredníctvom tohto procesu pracujú všetky ekosystémy: vodné (vďaka fotosyntéze rias) a suchozemské (vďaka fotosyntéze iných rastlín, najmä gymnospermov a angiospermov). V ekosystéme sú hlavnými medzidruhovými vzťahmi trofické vzťahy. Sú založené na výžive. Rastliny sú zdrojom potravy pre fytofágne zvieratá, ktoré sú potravou pre zoofágne zvieratá. Rastliny sa vďaka fotosyntéze nazývajú prvovýrobcovia (P) - produkujú O2 a organické látky.

Fotosyntéza zaisťuje ekologickú rovnováhu.

Vplyv faktorov prostredia:
Intenzitu fotosyntézy ovplyvňuje množstvo faktorov v životnom prostredí:

SVETLO - intenzitou a vlnovou dĺžkou (zložením). Je to hlavný faktor, od ktorého závisí fotosyntéza. Intenzita svetla sa líši v závislosti od ročného obdobia a hmloviny. Začína sa to od niekoľkých desiatok svetiel až po 50 000 svetiel. Intenzita fotosyntézy závisí od typu rastlín (u rastlín milujúcich svetlo sa intenzita fotosyntézy zvyšuje úmerne s intenzitou svetla na rozdiel od umbrofilných rastlín, v ktorých sa intenzita fotosyntézy znižuje.

Zloženie svetla - zistilo sa, že intenzita fotosyntézy sa zvyšuje v červenom svetle a klesá v zelenom svetle.
TEPLOTA - fotosyntéza sa zvyčajne vykonáva od teplôt 0 ° C (okrem ihličnanov alebo pšenice, ktorá vykonáva fotosyntézu pri - 4 ° - -6 ° C) do teplôt 25 - 30 ° C (v rastlinách v miernom podnebí) alebo +35 - + 40 ° C (v stredomorských rastlinách), keď sa zaznamená maximálna intenzita fotosyntézy.

OXID UHLIČITÝ (CO2) - v atmosférickom vzduchu je CO2 v koncentrácii 0,03% a O2 v percentách 21%. Zvyšovanie koncentrácie CO2 z 0,03% na 2 - 5% spôsobuje zvýšenie intenzity fotosyntézy (praktizuje sa v skleníkoch na zvýšenie produktivity). Zmeny v koncentrácii CO2 sa vyskytujú často v dôsledku pomeru fotosyntézy/dýchania a priemyselnej aktivity.

VODA je základným faktorom pri dosahovaní fotosyntézy a predstavuje surovinu spolu s minerálnymi soľami a oxidom uhličitým. Je to tiež podpora surovej a spracovanej miazgy.

MINERÁLNE SOLI - ovplyvňuje intenzitu fotosyntézy, pretože ich prítomnosť v pôde určuje uskutočnenie fotosyntézy, zvýšenie ich koncentrácie v pôde vedie k zvýšeniu intenzity fotosyntézy.

Obsah: Prípravné hodiny na bakalársku skúšku z biológie rastlín a živočíchov