Автотрофное питание

Существует два способа получения питательных веществ из внешней среды, необходимых для нормального протекания метаболизма. Организмы, способные самостоятельно синтезировать важные для жизнедеятельности вещества, практикуют автотрофное питание и называются автотрофами.

Механизм

Автотрофный тип питания характерен для растений, цианобактерий, некоторых животных. Органические вещества для постройки и жизнедеятельности организма образуются в клетках из неорганических веществ (углекислого газа, воды, солей) под действием солнечного света. Такой процесс называется фотосинтезом.

Главным источником энергии является Солнце. Красные и синие спектры света улавливает специальный зелёный пигмент – хлорофилл. Без хлорофилла фотосинтез невозможен. В клетках растений пигмент расположен в хлоропластах – полуавтономных органоидах, состоящих из следующих компонентов:

  • наружных и внутренних мембран;
  • стромы;
  • тилакоидов.

Под оболочками (количество зависит от вида растений) находится строма – гелеобразное вещество, содержащее зёрна крахмала, ДНК, рибосомы, капельки жира.

Тилакоид состоит из ламеллы и гран. Ламеллы – длинные мембраны, соединяющие граны – мембранные стопки, напоминающие монетки. В некоторых источниках тилакоиды и ламеллы являются синонимами. Именно тилакоиды содержат хлорофилл, а также белок-переносчик – цитохром.

Строение хлоропласта

Рис. 1. Строение хлоропласта.

Процесс фотосинтеза имеет две стадии:

  • световую – происходит в тилакоидах;
  • теневую – происходит в строме.

В результате световой фазы образуется энергия, расходуемая в теневой фазе.
Световая фаза включает два процесса:

  • фотофосфорилирование – синтез АТФ за счёт энергии света;
  • фотолиз воды – расщепление воды в присутствии света.

Побочным продуктом световой фазы является кислород.

Теневая фаза направлена на синтез глюкозы из углекислого газа с затратой энергии (АТФ). Этот процесс назван циклом Кальвина. Глюкоза – моносахарид, являющийся источником энергии всех живых организмов.

Световая и теневая фазы

Рис. 2. Световая и теневая фазы.

Некоторые животные (восточная изумрудная элизия) встраивают в свои клетки хлоропласты, поедая растения. У цианобактерий фотосинтез осуществляется через фотосинтетические мембраны, содержащие хлорофилл, а не через хлоропласты.

Фотосинтез способствовал насыщению атмосферы свободным кислородом. Первыми «производителями» кислорода были цианобактерии, появившиеся более 2,5 млрд. лет назад.

Рис. 3. Фотосинтетические мембраны цианобактерий.

Значение

Автотрофный способ питания имеет значение не только для самих автотрофов, но и гетеротрофов, потребляющих готовые органические вещества. В каком-то смысле все живые организмы питаются преобразованной энергией Солнца. Глюкоза накапливается в листьях, плодах, корнях растений в виде крахмала. При поедании гетеротрофами растений крахмал расщепляется до глюкозы, которая расщепляется в процессе гликолиза с образованием молекул АТФ – универсального источника энергии.

Кроме того, побочный продукт фотосинтеза – кислород – является важным элементом в процессе метаболизма, осуществляя окисление веществ.

Учёные выяснили, в каких условиях возник автотрофный способ питания. Появление автотрофов связано с недостатком органических соединений и дефицитом пищевых ресурсов.

Что мы узнали?

Автотрофы для питания используют неорганические вещества и солнечный свет. Процесс преобразования неорганических соединений в органические вещества называется фотосинтезом. У растений фотосинтез происходит в специальных органоидах – хлоропластах, у бактерий – в мембранах, содержащих хлорофилл. В результате фотосинтеза образуется кислород, поступающий в атмосферу, и глюкоза – универсальный источник энергии для животных и человека.

Тест по теме

Предметы