Сравните процессы фотосинтеза и хемосинтеза выявите сходства и различия этих процессов кратко

Обновлено: 04.07.2024

К хемосинтетикам относятся нитрифицирующие и некоторые другие бактерии.

Вопросы

1. Откуда берётся кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза?

Кислород, который выделяется в процессе фотосинтеза в атмосферу, образуется в результате фотолиза. Это процесс разложения воды под действием энергии солнечного света.

2. В чём смысл световой фазы фотосинтеза; темновой фазы?

Во время световой фазы образуются богатые энергией молекулы и ионы водорода, необходимые для темновой фазы фотосинтеза.

В процессе темновой фазы поглощается углекислый газ и синтезируется глюкоза.

3. Почему для высших растений необходимо присутствие в почве хемосинтезирующих бактерий?

В ходе хемосинтеза нитрифицирующие бактерии образуют азотистую и азотную кислоты. Из них образуются соли, которые являются важнейшими компонентами минерального питания высших растений.

Под действием других видов бактерий в почве происходит образование фосфатов, также используемых высшими растениями.

Задания

1. Вычислите, сколько глюкозы, синтезируемой в процессе фотосинтеза, приходится на каждого из 6 млрд жителей Земли в год.

Растения Земли все вместе ежегодно производят 130 000 млн т сахаров.

130 000 млн т = 130 000 000 000 т

130 000 000 000 : 6 000 000 000 жителей = 21,7 т на одного человека в год

2. Сравните процессы фотосинтеза и хемосинтеза. Выявите сходство и различия этих процессов.

В результате каждого из этих процессов синтезируются необходимые организмам органические соединения из неорганических. Но фотосинтеза и хемосинтеза имеют и отличия:

1. Фотосинтез невозможен без энергии солнечного света, хемосинтез в нем не нуждается. В качестве источника энергии, клетки хемосинтезирующих организмов используют энергию химических реакций.

2. Фотосинтезируют растения и бактерии, хемосинтезируют – некоторые бактерии.

Фотосинтез – это процесс выработки органических веществ на свету при участии пигмента хлорофилла.

Хемосинтез – это процесс выработки органических веществ при участии энергии химических связей.

Фотосинтез и хемосинтез являются базовыми процессами, происходящими в живых организмах. Эти процессы позволяют сформировать источники жизнедеятельности для автотрофных живых существ, а именно растительных организмов и небольшой группы бактерий. Эти организмы служат основным источником питания и началом пищевой пирамиды для гетеротрофов и сапротрофов.

Характеристика фотосинтеза

С помощью фотосинтеза образуется несколько миллиардов тонн органического вещества, и 200 миллиардов тонн кислорода, который поступает в атмосферу и используется для процесса дыхания всех живых организмов.

Процесс фотосинтеза имеет несколько актуальных характеристик:

фотосинтез происходит в специализированных органах – пластидах, которые содержат пигмент – хлорофилл. В этих органоидах присутствуют граны, состоящие из тилакоидов, лежащих в строме;
в ходе окислительно-восстановительной реакции или фотосинтеза происходит потребление воды, некоторых групп неорганических веществ и углекислого газа;
этот процесс стимулируется поступающими в растение квантами света (молекулы хлорофилла при этом переходят в возбужденное состояние;
результатом реакции является выделение кислорода и создание органических веществ, чаще всего глюкозы и виноградного сахара.

Характеристика хемосинтеза

Что касается хемосинтеза, то он обеспечивает круговорот азота в природе. Также хемосинтез позволяет серобактериям создать базу для образования почв, способствуя их выветриванию. Водородные бактерии окисляют большие объемы водорода и позволяют многим группам микроорганизмов избавиться от него. Нитрифицирующие бактерии позволяют повысить плодородность грунта и участвуют в очищении сточных вод.

Готовые работы на аналогичную тему

Хемосинтез происходит в клетках бактерий и архей. Отличия хемосинтеза состоит в том, что синтез органических веществ происходит не прямо, а через образование энергии АТФ, которая в последствии тратится на синтез органики. При этом живые организмы используют углекислый газ, а также водород и кислород, образующиеся при окислении аммиака, оксида железа, водорода и сероводорода.

Хемосинтез происходит под землей, в глубинах Мирового океана и внутри других живых организмов. Он не привязан к световой энергии и не зависит от солнечного света.

Природную роль хемосинтеза достаточно трудно переоценить. Окисление неорганических веществ в природе является важнейшей составляющей общего круговорота веществ в природе. Относительная свобода хемотрофов от солнечного света делает их единственными обитателями труднодоступных мест: глубоководных впадин, различных рифтовых океанических зон. Аммиак и сероводород, которые перерабатываются данными прокариотами, по сути, являются ядовитыми веществами.

Еще одним примером действия хемосинтеза в природе можно назвать работу серобактерий. На исследовании этих процессов построено первичное исследование хемосинтеза. Такой вид бактерий в ходе окисления использует сульфиды, сульфаты, сероводород и другие вещества. Такая система превращений происходит в клетках и вне их пространства. Эта способность используется в решении проблемы дополнительной аэрации и закисления почв. Природной средой обитания серобактерий являются пресные и соленые водоемы. Известны случаи образования симбиозов этих организмов с трубчатыми червями и моллюсками, которые обитают в иле и придонной зоне.

Бактерии могут продуцировать азот, который обогащает корневую систему растений. Такой вид прокариот осуществляет два типа химических реакций. Первый тип заключается в превращении аммиака в нитраты, а второй тип заключается в превращении нитратов в свободный газообразный азот. Таким образом происходит в результате данных химических реакций происходит круговорот химического вещества в природе.

Таким образом, хемосинтез и фотосинтез являются глобальными процессами обмена веществ, они позволяют обеспечить органическими веществами все живые организмы, которые используют их для выполнения собственных уникальных функций. Фотосинтез и хемосинтез основываются на процессе окислительно-восстановительных реакций, которые преобразуют энергию, полученную из различных источников.

Сходства и различия хемосинтеза и фотосинтеза

Таким образом, можно выделить следующие сходства хемосинтеза и фотосинтеза. Оба процесса являются типами автотрофного питания, в ходе которого организм образует органические вещества из неорганических. При этом энергия запасается в виде аденозинтрифосфорной кислоты и используется для синтеза органических веществ.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.

Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений

Обычно все организмы, способные из неорганических веществ синтезировать органические, т.е. организмы, способные к фотосинтезу и хемосинтезу, относят к автотрофам.

К автотрофам традиционно относят растения и некоторые микроорганизмы.

Кратко мы говорили о фотосинтезе в ходе рассматрения строения растительной клетки, давайте разберем весь процесс поподробнее.. .

Суть фотосинтеза

Основное вещество, участвующее в многоступенчатом процессе фотосинтеза — хлорофилл. Именно оно трансформирует солнечную энергию в химическую.

На рисунке указано схематическое изображение молекулы хлорофилла, кстати, молекула очень похожа на молекулу гемоглобина…

Хлорофилл встроен в граны хлоропластов:

Световая фаза фотосинтеза:

(осуществляется на мембранах тилакойдов)

Свет, попав на молекулу хлорофилла, поглощается им и приводит его в возбужденное состояние — электрон, входящий в состав молекулы, поглотив энергию света, переходит на более высокий энергетический уровень и участвует в процессах синтеза;
Под действием света так же происходит расщепление (фотолиз) воды:

НАДФ — это специфическое вещество, кофермент, т.е. катализатор, в данном случае — переносчик водорода.

происходит цикл реакций, в которых образуется С₆H₁₂O₆. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н₂, образованных в световую фазу; rроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды

Обратите внимание: темновой эта фаза называется не потому что идет ночью — синтез глюкозы происходит, в общем-то, круглосуточно, но для темновой фазы уже не нужна световая энергия.

“Фотосинтез — это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете”.

В результате фотосинтеза на Земле образуется около 150 млрд т органического вещества и выделяется около 200 млрд т свободного кислорода в год. Кроме того, растения вовлекают в круговорот миллиарды тонн азота, фосфора, серы, кальция, магния, калия и других элементов. Хотя зеленый лист использует лишь 1-2% падающего на него света, создаваемые растением органические вещества и кислород в целом обеспечивают существование всего живого на Земле.

Хемосинтез

Хемосинтез осуществляется за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и др.

Соответственно веществам, включенным в метаболизм бактерий, существуют:

серобактерии — микроорганизмы водоемов, содержащих H₂S — источники с очень характерным запахом,
железобактерии,
нитрифицирующие бактерии — окисляют аммиак и азотистую кислоту,
азотфиксирующие бактерии — обогащают почвы, чрезвычайно повышают урожайность,
водородокисляющие бактерии

Но суть остается та же — это тоже автотрофное питание , так же запасается энергия и это запас в виде молекул АТФ .

Этот тип синтеза используется ТОЛЬКО бактериями .

Хемосинтетики — единственные организмы на земле, не зависящие от энергии солнечного света.

Как видите, фотосинтез и хемосинтез — две формы пластического обмена, при котором из неорганических веществ образуются органические вещества.

Ускоренная подготовка к ЕГЭ с репетиторами Учи.Дома. Записывайтесь на бесплатное занятие!

-->

Задание 26 № 11120

В чем сходство и различие процессов фотосинтеза и хемосинтеза?

1) Сходство: в результате этих процессов синтезируется глюкоза.

2) Различия: фотосинтез происходит в клетках растений, в хлоропластах, а хемосинтез — в клетках хемосинтезирующих бактерий (азото-, серо-, железобактерий) на мембранных структурах.

3) В результате фотосинтеза выделяется кислород, а в результате хемосинтеза — нет.

Хемосинтез - способность синтезировать органические вещества за счет энергии окисления неорганических веществ (свойство некоторых бактерий - азотфиксирующих, нитрифицирующих и других). Ниже показана упрощенная схема процесса хемосинтеза водородных бактерий.

Таблица организмы хемосинтеза

В зависимости от окисляемого субстрата выделяют следующие виды организмов хемосинтеза (бактерий):

Бактерии и археи, окисляющие соединения серы.

Они способны окислять сероводород до молекулярной серы и далее до ионов SO₃ 2- и SO₄ 2- . Если окисление заканчивается молекулярной серой, то она откладывается вне клетки.

Эти бактерии используют энергию окисления Fе 2+ до Fе 3+ для усвоения СО 2 . В этом случае вне клетки откладывается оксид железа (3).

Бактерии, которые получают энергию за счет окисления восстановленных соединений азота (NH₃ и HNO₂):

Они получают энергию в результате окисления молекулярного водорода с участием кислорода:

Окисляют молекулярный водород, восстанавливая СО₂ без участия кислорода:

Таблица сравнение хемосинтеза и фотосинтеза

_______________

Источник информации: Общая биология / Левитин М. Г. — 2005.

Читайте также: