Как особенности метаболизма живых организмов используются в сельском хозяйстве медицине кратко
Обновлено: 08.07.2024
Молодые побеги после обрезки тополя развиваются из СПЯЩИХ ПОЧЕК.
Из спящих почек побеги могут не вырастать в течение многих лет. При этом они остаются живыми, способными при определённых условиях(!) развиться в листовой или цветоносный побег.
В нашем случае фактором для "пробуждения" спящих почек послужила обрезка тополя.
Когда проводят обрезку, спящие почки трогаются в рост, и из них вырастают облиственные побеги. То есть, спящие почки – это резерв для отрастания новых побегов. Часто они спят в течение всей жизни растения.
Десять злых бактерий решили пообедать,
Всем не хватило пищи - и их осталось девять.
Девять злых бактерий на человека бросились,
Одна вдруг промахнулась - и их осталось восемь.
Восемь злых бактерий на коже оказались,
Одна на коже скисла - и семь их вдруг осталось.
Семь злобненьких бактерий пытались кожу съесть,
Одна из них упала - и их осталось шесть.
Шесть микроорганизмов порез нашли на пальце,
Одну из них лизнули - и их осталось пять.
Пять злобных патогенов под кожу ход прорыли,
Но в тканях - мактофаги. И стало их четыре.
Четыре патогена по кровотоку плыли,
Антитела им встретились -и вот их не четыре.
Три злобных патогена в крови ещё остались,
Но комплемент не дремлет - всего их две осталось.
Две злобные бактерии осесть хотели где-то,
Но нейтрофила встретили - одной из них уж нету.
Последняя бактерия вздохнула тут устало,
Поела, поделилась - и 10 000 их стало.
Но тут антибиотик настиг проклятых тварей.
И нет уж тех бактерий, их в клочья разорвало.
Космическая роль растений. Растения – автотрофы. Автотрофы использую световую энергию, с помощью энергии солнца, хлорофилла клеток и углерода углекислого газа синтезирует в своих организмах собственные органические вещества. Солнце – это космическое тело (звезда), которая дает энергию для жизни растений – для синтеза питательных веществ растений на планете Земля. А затем уже все остальные организмы используют растения для своего питания. То есть растения с помощью энергии солнца дают пищу всем остальным организмам на планете.
В каких органоидах клетки осуществляется фотосинтез?
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое ассимиляция?
2. Опишите известные вам типы питания. Какой критерий лежит в разделении организмов на автотрофные и гетеротрофные?
Гетеротрофы – организмы, не способны самостоятельно синтезировать органические вещества, это организмы, питающиеся готовыми органическими веществами.
Гетеротрофы делятся на:
Автотрофы – это организмы, которые самостоятельно синтезируют органические вещества.
Автотрофы делятся на:
Миксотрофы – организмы, по типу питания занимающие промежуточное положение между автотрофами и гетеротрофами. К М. относятся некоторые автотрофные растения, одновременно усваивающие и готовые органические вещества (напр., некоторые зеленые одноклеточные и синезеленые водоросли).
3. Какие организмы называют автотрофными?
Автотрофы – это организмы, которые самостоятельно синтезируют органические вещества.
4. Почему у зелёных растений в результате фотосинтеза выделяется в атмосферу свободный кислород?
5. Каковы признаки гетеротрофного типа питания? Приведите примеры гетеротрофных организмов.
Гетеротрофы, организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества (обычно ткани растений или животных) через процесс, известный как гетеротрофное питание. Все животные и грибы - гетеротрофы. В результате пищеварительного процесса (как и у людей) происходит расщепление тканей, обеспечивая организм материалом, из которого он может синтезировать необходимые питательные вещества, такие как углеводы, белки, жиры, витамины и минералы.
Так как роль растений называют космической. Растения – автотрофы. Автотрофы использую световую энергию, с помощью энергии солнца, хлорофилла клеток и углерода углекислого газа синтезирует в своих организмах собственные органические вещества. Солнце – это космическое тело (звезда), которая дает энергию для жизни растений – для синтеза питательных веществ растений на планете Земля. А затем уже все остальные организмы используют растения для своего питания. То есть растения с помощью энергии солнца дают пищу всем остальным организмам на планете.
В природе органическое вещество создают не только зеленые растения, но и бактерии, не содержащие хлорофилл. Этот автотрофный процесс называется хемосинтезом. Хемосинтез открыл в 1889-1890 гг. знаменитый русский микробиолог С.Н.Виноградский. Хемосинтез осуществляется благодаря энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: водорода, сероводорода, аммиака, оксида железа (II) и других. Энергия, образовавшаяся в реакциях окислении, запасается в бактериальных клетках в форме АТФ.
В водоемах, вода которых содержит сероводород, живут бесцветные серобактерии. Колоссальное количество серобактерий имеется в Черном море, в котором глубже 200 м вода насыщена сероводородом. Энергию, необходимую для синтеза органических соединений эти бактерии получают, окисляя сероводород:
Реакция окисления сероводорода относится к окислительно-восстановительным реакциям. Путь движения электронов от S к О показан стрелками.
Какие элементы выполняют роли окислителя и восстановителя?
Выделяющаяся в результате свободная сера накапливается в бактериальных клетках в виде множества крупинок. При недостатке сероводорода бесцветные серобактерии производят дальнейшее окисление находящейся в них свободной серы до серной кислоты:
Высчитайте, чему равен энергетический эффект окисления сероводорода до серной кислоты?
Обе реакции сопровождаются выделением энергии - экзотермические реакции. Количество энергии, выделившееся в процессе окисления серводорода до серной кислоты равно сумме энергий, выделившейся в каждой реакции. Значит энергетический эффект реакции окисления сероводорода до серной кислоты равен 908 кДж.
Чрезвычайно широко распространены в почве и в различных водоемах нитрифицирующие бактерии. Они добывают энергию путем окисления аммиака и азотистой кислоты, поэтому играют очень важную роль в круговороте азота в природе. Аммиак, образующийся при гниении белков в почве или в водоемах. Окисляется нитрифицирующими бактериями (Nitrosomonas). Этот процесс отражает уравнение:
Дальнейшее окисление образовавшейся азотистой кислоты осуществляется другой группой нитрифицирующих микроорганизмов - Nitrobacter - нитробактером:
Энергетический эффект реакций окисления аммиака до азотной кислоты равен 763 кДж.
Процесс нитрификации происходит в почве в огромных масштабах и служит для растений источником нитратов. Жизнедеятельность бактерий представляет собой один из важнейших факторов плодородия почв.
В почве обитают бактерии, окисляющие водород:
Энергетический эффект реакций окисления водорода равен 235 кДж.Водородные бактерии окисляют водород, постоянно образующийся при анаэробном (бескислородном) разложении различных органических остатков микроорганизмами почвы.
Хемосинтезирующие бактерии, окисляющие соединения железа и марганца, обитают как в пресных, так и в морских водоемах. Благодаря их жизнедеятельности на дне болот и морей образуется огромное количество отложенных руд железа и марганца. Академик В.И.Вернадский - основатель биогеохимии говорил о залежах железных и марганцевых руд как о результате жизнедеятельности этих бактерий в древние геологические периоды.
Энергетический эффект реакций окисления железа (II) в железо (III) равен 324 кДж.
Подумайте! Вспомните!
1. Как связаны между собой фотосинтез и проблема обеспечения продовольствием населения Земли?
Растения являются важным источником питания для населения всех стран, поэтому, чем больше фотосинтезируют растения, тем больше этих растений, их форм (травы, кустарников, деревьев) их плодов, тем самым население будет обеспечено всеми растительными продуктами питания.
2. Можно ли считать, что фотосинтез включает в себя одновременно два процесса — ассимиляцию и диссимиляцию? Объясните свою точку зрения.
Да. Ассимиляция – это пластический обмен – синтез сложных органических веществ с затратами энергии, а диссимиляция – это энергетический обмен – разрушение сложных органических веществ с выделение энергии и запасанием АТФ. В процессе фотосинтеза одновременно идет синтез углеводов в растениях, и в световую фазу синтез молекул АТФ, которые идут в темновую фазу.
3. Приведите примеры использования особенностей метаболизма живых организмов в медицине, сельском хозяйстве и других отраслях.
Организация тепличного хозяйства (получение большого выхода растительных организмов нужных для питания человека за счет интенсивного процесса фотосинтеза при постоянном действии света на растения), эксперименты на грызунах по исследованию лекарств (у грызунов быстрый обмен веществ, короткий срок полового созревания, большое количество потомства).
Достаточно ли знать, что организм способен выделять кислород, чтобы отнести его к автотрофам. Да,с уточнением на фотоавтотрофы, так как кислород выделяется при фотолизе воды, это этап фотосинтеза. К автотрофам относят две категории организмов: хемоавтотрофы и фотоавтотрофы.
5. Как особенности метаболизма живых организмов используются в сельском хозяйстве, медицине, микробиологии, биотехнологии? Найдите необходимую информацию, используя дополнительные источники (литература, ресурсы Интернета). Обобщите информацию и представьте её в виде стенда.
Любой живой организм — открытая динамичная система, в которой постоянно осуществляются разнообразные процессы. В ходе жизнедеятельности клетки накапливают питательные вещества, образуют новые органоиды, растут, делятся, выполняют свои специфические функции, осуществляя при этом активный синтез органических веществ — пластический обмен и расходуя энергию, запасённую в процессе энергетического обмена. Особенно активно ассимиляция происходит в период роста организма. Но для осуществления процессов биосинтеза наличия одной энергии мало. Нужен ещё материал, из которого организм сможет синтезировать свои органические соединения. Самым важным элементом, необходимым всем живым организмам, является углерод.
Например, особенности метаболизма у бактерий состоят в том, что:
– его интенсивность имеет достаточно высокий уровень, что возможно обусловлено гораздо большим соотношением поверхности к единице массы, чем у многоклеточных;
– процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции;
– субстратный спектр потребляемых бактериями веществ очень широк — от углекислого газа, азота, нитритов, нитратов до органических соединений, включая антропогенные вещества — загрязнители окружающей среды (обеспечивая тем самым процессы ее самоочищения);
– бактерии имеют очень широкий набор различных ферментов — это также способствует высокой интенсивности метаболических процессов и широте субстратного спектра.
Ферменты бактерий по локализации делятся на 2 группы:
– экзоферменты — ферменты бактерий, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне клетки (например, протеазы, полисахариды, олигосахаридазы);
– эндоферменты — ферменты бактерий, действующие на субстраты внутри клетки (например, ферменты, расщепляющие аминокислоты, моносахара, синтетазы).
Синтез ферментов генетически детерминирован, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних — репрессируется, а для других — индуцируется субстратом. Ферменты, синтез которых зависит от наличия соответствующего субстрата в среде (например, бета-галактозидаза, бета-лактамаза), называются индуцибельными.
Другая группа ферментов, синтез которых не зависит от наличия субстрата в среде, называется конститутивными (например, ферменты гликолиза). Их синтез имеет место всегда, и они всегда содержатся в микробных клетках в определенных концентрациях.
Изучают метаболизм бактерий с помощью физико-химических и биохимических методов исследования в процессе культивирования бактерий в определенных условиях на специальных питательных средах, содержащих то или иное соединение в качестве субстрата для трансформации. Такой подход позволяет судить об обмене веществ путем более детального изучения процессов различных видов обмена (белков, углеводов) у микроорганизмов. На основании этих особенностей бактерии имеют широко применение.
Обмен веществ — это совокупность двух диаметрально противоположных, гармонически сочетающихся процессов — синтеза (анаболизма) и разложения (катаболизма) веществ. Метаболизм лежит в основе логических представлений о развитии живой материи, подчеркивает огромнейшую разницу между живой и неживой природой; обусловливает непрерывную связь живого организма с внешней средой. В живую клетку поступают вещества, которые затем опосредуются ею в собственные, преемственные для нее соединения; последние разрушаются и выводятся в окружающую среду.
Обмен веществ в живой клетке не отделим от обмена энергии. Синтез веществ живого организма, сложность его структуры не возможны без затраты химической энергии. Эту энергию организм черпает из окружающей среды вместе с питательными веществами. Свободная энергия этих веществ в живой клетке преобразуется в энергию химических связей веществ самой клетки; последняя при разложении этих веществ вновь возвращается в окружающую среду в форме тепла или других бесполезных для клетки форм энергии.
Как самостоятельная область научных знаний биохимия начала развиваться около ста лет назад. С осознанием того факта, что процессы, протекающие в живой клетке, могут быть объяснены с позиций точных наук — химии и физики. Термин “биохимия” был предложен Нейбергом в 1903 году. В течение последних 50 лет биохимия преобразовалась в крупную науку. Ее развитие происходило и вширь, и вглубь. Возникли такие направления, как биохимия человека, биохимия животных, биохимия растений, энзимология — наука о биологических катализаторах — ферментах, техническая биохимия.
Исключительно большая роль биохимии в технологии пищевых продуктов. Следует подчеркнуть, что любая технологическая операция при производстве продукта основана на биохимических или физико-химических процессах, либо обе эти категории процессов тесно взаимосвязаны между собой. Если у Вас появилось желание заниматься этой увлекательной деятельностью, запишитесь на курсы по химии, где подробно ответят на вопросы и предложат доступный к пониманию материал.
Итак, глубокое и всестороннее изучение обмена веществ живой клетки является одной из актуальных задач в познании сущности жизни. Однако это изучение имеет и важное прикладное значение для медицины, животноводства, растениеводства, биотехнологии, промышленной переработки сельскохозяйственного сырья.
Различные заболевания человека сопровождаются сдвигом в процессах обмена веществ, и важно выяснить причины этих сдвигов и возможности их устранения.
Цель возделывания сельскохозяйственных растений — получение определенных химических соединений: белков, жиров, крахмала, сахара, витаминов, которые используются в питании человека или служат сырьем для перерабатывающей промышленности. Но чтобы управлять развитием растений и оказывать влияние на биосинтез целевого вещества, надо глубоко изучить путь его биосинтеза и сопряженных с ним процессов, иными словами, нужно хорошо представлять тип обмена веществ данного растения. Так, например, особое внимание заслуживает глубокое изучение и влияние различных факторов на синтез и биологическое качество белков пшеницы, на синтез сахарозы в сахарной свекле, крахмала в картофеле, жира — в подсолнечнике. То же самое можно сказать и о увеличении продуктивности животноводства.
По А.И.Опарину, большинство отраслей пищевой промышленности имеют три основных стадии:
- хранение сырья
- механическая или любая иная физическая обработка сырья
- ферментация
Основным биохимическим процессом при хранении сырья является дыхание . Семена хлебных культур, клубни картофеля, корни сахарной свеклы — это живые организмы. Интенсивность дыхания тесно связана с состоянием хранящегося объекта, с условиями окружающей среды. При дыхании происходит трата ценных питательных веществ, достигающих внушительных размеров, снижение качества сырья. Достаточно привести пример по хранению корней сахарной свеклы. Известно, что в результате гидролиза сахарозы и биополимеров в конце сезона сахароварения существенно снижается выход сахара из перерабатываемой свеклы. В соответствующем разделе учебника об этом будет более подробно сказано. Аналогичную картину можно нарисовать при хранении картофеля, семян хлебных злаков, муки, круп.
На практике при хранении стремятся создать такие условия, при которых хранящееся сельскохозяйственное сырье оставалось бы живым, а обмен веществ в нем подавлен. Такое состояние известно под название анабиоз. С технологической точки зрения это наиболее рациональный метод хранения, поскольку он ведет к сокращению потерь ценных питательных веществ и к подавлению деструктивных процессов. Важными факторами, с помощью которых живой объект переводят в состояние анабиоза, являются температура и влажность хранящегося объекта.
Механическая или любая иная физическая обработка сырья включает его дробление, измельчение, размалывание, тепловое воздействие. Если при хранении сырье имеет внутреннюю регуляцию биохимических реакций, то после такой обработки нарушается взаимосвязь и действие саморегулирующих систем, создается новое соотношение биохимических процессов; эти процессы протекают разрозненно, несогласованно, и главное — резко возрастает действие гидролитических ферментов.
Таким образом, роль биохимии в технологии пищевых продуктов исключительно велика. Она имеет определенное значение в совершенствовании технологических процессов, в создании новых схем и принципов переработки сырья.
3 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов
Ответы 3
Любой живой организм — открытая динамичная система, в которой постоянно осуществляются разнообразные процессы. В ходе жизнедеятельности клетки накапливают питательные вещества, образуют новые органоиды, растут, делятся, выполняют свои специфические функции, осуществляя при этом активный синтез органических веществ — пластический обмен и расходуя энергию, запасённую в процессе энергетического обмена. Особенно активно ассимиляция происходит в период роста организма. Но для осуществления процессов биосинтеза наличия одной энергии мало. Нужен ещё материал, из которого организм сможет синтезировать свои органические соединения. Самым важным элементом, необходимым всем живым организмам, является углерод.
Например, особенности метаболизма у бактерий состоят в том, что:
– его интенсивность имеет достаточно высокий уровень, что возможно обусловлено гораздо большим соотношением поверхности к единице массы, чем у многоклеточных;
– процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции;
– субстратный спектр потребляемых бактериями веществ очень широк — от углекислого газа, азота, нитритов, нитратов до органических соединений, включая антропогенные вещества — загрязнители окружающей среды (обеспечивая тем самым процессы ее самоочищения);
– бактерии имеют очень широкий набор различных ферментов — это также высокой интенсивности метаболических процессов и широте субстратного спектра.
Ферменты бактерий по локализации делятся на 2 группы:
– экзоферменты — ферменты бактерий, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне клетки (например, протеазы, полисахариды, олигосахаридазы);
– эндоферменты — ферменты бактерий, действующие на субстраты внутри клетки (например, ферменты, расщепляющие аминокислоты, моносахара, синтетазы).
Синтез ферментов генетически детерминирован, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних — репрессируется, а для других — индуцируется субстратом. Ферменты, синтез которых зависит от наличия соответствующего субстрата в среде (например, бета-галактозидаза, бета-лактамаза), называются индуцибельными.
Другая группа ферментов, синтез которых не зависит от наличия субстрата в среде, называется конститутивными (например, ферменты гликолиза). Их синтез имеет место всегда, и они всегда содержатся в микробных клетках в определенных концентрациях.
Изучают метаболизм бактерий с физико-химических и биохимических методов исследования в процессе культивирования бактерий в определенных условиях на специальных питательных средах, содержащих то или иное соединение в качестве субстрата для трансформации. Такой подход позволяет судить об обмене веществ путем более детального изучения процессов различных видов обмена (белков, углеводов) у микроорганизмов. На основании этих особенностей бактерии имеют широко применение.
Любой живой организм — открытая динамичная система, в которой постоянно осуществляются разнообразные процессы. В ходе жизнедеятельности клетки накапливают питательные вещества, образуют новые органоиды, растут, делятся, выполняют свои специфические функции, осуществляя при этом активный синтез органических веществ — пластический обмен и расходуя энергию, запасённую в процессе энергетического обмена. Особенно активно ассимиляция происходит в период роста организма. Но для осуществления процессов биосинтеза наличия одной энергии мало. Нужен ещё материал, из которого организм сможет синтезировать свои органические соединения. Самым важным элементом, необходимым всем живым организмам, является углерод.
Например, особенности метаболизма у бактерий состоят в том, что:
– его интенсивность имеет достаточно высокий уровень, что возможно обусловлено гораздо большим соотношением поверхности к единице массы, чем у многоклеточных;
– процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции;
– субстратный спектр потребляемых бактериями веществ очень широк — от углекислого газа, азота, нитритов, нитратов до органических соединений, включая антропогенные вещества — загрязнители окружающей среды (обеспечивая тем самым процессы ее самоочищения);
– бактерии имеют очень широкий набор различных ферментов — это также способствует высокой интенсивности метаболических процессов и широте субстратного спектра.
Ферменты бактерий по локализации делятся на 2 группы:
– экзоферменты — ферменты бактерий, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне клетки (например, протеазы, полисахариды, олигосахаридазы);
– эндоферменты — ферменты бактерий, действующие на субстраты внутри клетки (например, ферменты, расщепляющие аминокислоты, моносахара, синтетазы).
Синтез ферментов генетически детерминирован, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних — репрессируется, а для других — индуцируется субстратом. Ферменты, синтез которых зависит от наличия соответствующего субстрата в среде (например, бета-галактозидаза, бета-лактамаза), называются индуцибельными.
Другая группа ферментов, синтез которых не зависит от наличия субстрата в среде, называется конститутивными (например, ферменты гликолиза). Их синтез имеет место всегда, и они всегда содержатся в микробных клетках в определенных концентрациях.
Изучают метаболизм бактерий с помощью физико-химических и биохимических методов исследования в процессе культивирования бактерий в определенных условиях на специальных питательных средах, содержащих то или иное соединение в качестве субстрата для трансформации. Такой подход позволяет судить об обмене веществ путем более детального изучения процессов различных видов обмена (белков, углеводов) у микроорганизмов. На основании этих особенностей бактерии имеют широко применение.
Другие вопросы по Биологии
Давно замечено,чем мягче питьевая вода,тем чаще встречаются сердечно-сосудистые заболевания.как вы можете объяснить этот факт.
Определите, какое кол-во углекислого газа в литрах поглотили растения, если известно, что в ходе фотосинтеза ими было образовано 1800 кг глюкозы.
1) почему у шимпанзе позвоночник имеет два изгиба, а у человека четыре? 2)почему затылочная кость шимпанзе имеет мощные гребни, а у человека их нет? 3)чем объяснить то, что разница.
Читайте также: