Темновая фаза

Эта фаза протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ.

Первая реакция в этой цепочке — фиксация углекислого газа; акцептором углекислого газа является пятиуглеродный сахаррибулозобифосфат (РиБФ); катализирует реакцию фермент рибулозобифосфат-карбоксилаза (РиБФ-карбоксилаза). В результате карбоксилирования рибулозобисфосфата образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое сразу же распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Затем происходит цикл реакций, в которых через ряд промежуточных продуктов фосфоглицериновая кислота преобразуется в глюкозу. В этих реакциях используются энергии АТФ и НАДФ·Н₂, образованных в световую фазу; цикл этих реакций получил название «цикл Кальвина»:

6СО₂ + 24Н⁺ + АТФ → С₆Н₁₂О₆ + 6Н₂О.

Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды.

Значение фотосинтеза

Благодаря фотосинтезу, ежегодно из атмосферы поглощаются миллиарды тонн углекислого газа, выделяются миллиарды тонн кислорода; фотосинтез является основным источником образования органических веществ. Из кислорода образуется озоновый слой, защищающий живые организмы от коротковолновой ультрафиолетовой радиации.

При фотосинтезе зеленый лист использует лишь около 1% падающей на него солнечной энергии, продуктивность составляет около 1 г органического вещества на 1 м² поверхности в час.

Хемосинтез

Синтез органических соединений из углекислого газа и воды, осуществляемый не за счет энергии света, а за счет энергии окисления неорганических веществ, называется хемосинтезом. К хемосинтезирующим организмам относятся некоторые виды бактерий.

Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой, а затем до азотной кислоты (NH₃ → HNO₂ → HNO₃).

Железобактерии превращают закисное железо в окисное (Fe²⁺ → Fe³⁺).

Серобактерии окисляют сероводород до серы или серной кислоты (H₂S + ½O₂ → S + H₂O, H₂S + 2O₂ → H₂SO₄).

В результате реакций окисления неорганических веществ выделяется энергия, которая запасается бактериями в форме макроэргических связей АТФ. АТФ используется для синтеза органических веществ, который проходит аналогично реакциям темновой фазы фотосинтеза.

Хемосинтезирующие бактерии способствуют накоплению в почве минеральных веществ, улучшают плодородие почвы, способствуют очистке сточных вод и др.

2. Становление эволюционных взглядов. Теории эволюции Ламарка и Дарвина. Дарвинизм.

Эволюция – непрерывные  постепенные  изменения организмов  в  процессе приспособления  к  среде обитания. Эволюционное учение- наука о факторах, механизмах,  общих  закономерностях  последствиях  эволюции.

Идеи об историческом развитии живой ма­терии высказывали еще мыслители Древней Греции (Гераклит, Демокрит) и Древнего Рима (Лукреций), но попытки научно объяснить это явление появились только в начале XIX столетии

В додарвиновский период (до 1859 г.) в естествознании господствовали метафизические взгляды на природу, когда явления и тела природы рассматривались как раз и навсегда данные, неизменные, изолированные, не связанные между собой. Они были тесно связаны с креационизмом (лат. creatio — сотворение) и теологией (греч. teos — боги, logos — слово, учение, наука), согласно которым многообразие органического мира есть результат творения его Богом. Креационисты (К. Линней, Ж. Кювье) доказывали, что виды живой природы реальны и неизменны со времени своего появления, при этом К. Линней утверждал, что видов существует столько, сколько их было создано во время «сотворения мира».

К концу XVIII в. в биологии накопился огромный описательный материал, который позволял сделать следующие выводы: 1) даже внешне далекие виды по внутреннему строению обнаруживают определенные черты сходства; 2) современные виды отличаются от давно живших на Земле ископаемых; 3) внешний вид, строение и продуктивность сельскохозяйственных растений и животных могут существенно изменяться в зависимости от условий их выращивания и содержания.

Появившиеся сомнения в неизменности видов привели к возникновению трансформизма — системы взглядов об изменяемости и превращении форм растений и животных под влиянием естественных причин.

Эволюционное  учение Ж. Б. Ламарка.

Первую эволюционную гипотезу предложил выдающийся французский уче­ный Жан-Батист Ламарк.

Факторы эволюции по Ламарку.

1.Наследование всех признаков, возникших под влияни­ем внешних условий.  2.Внутреннее стремление организ­мов к прогрессу, не зависящее от внешних условий.

Ламарк считал, что организмы, у которых отсутствует нервная систе­ма, непосредственно изменяются под влиянием фак­торов окружающей среды. Например, листья водных растений лентовидные, так как вытягиваются под влиянием течения.У животных с нервной системой приспособления вырабатываются по схеме: изменение потребностей приводит к смене привычек, которая вызывает упражнение одних и неупражнение других органов. Упражняемые органы увели­чиваются, а неупражняемые — уменьшаются. Эти из­менения передаются по наследству. Например, жираф начал питаться листьями деревьев и постоянно тянул­ся, чтобы достать до кроны. Так у него удлинились шея и передние ноги.

Ламарк рассматривал эволюцию как процесс беспре­рывных изменений, в основе которых лежит услож­нение организации при переходе от низшей ступени развития к высшей. Такие ступени он назвал града­циями.

Ламарк единственный за всю историю биологии предложил считать человекообразных обезьян непос­редственными предками человека.

В первой половине XIX столетия в различ­ных областях биологии было сделано много открытий, которые  повлияли на  формирование эволюционных  взглядов:

1. Создание клеточной теории. Создание мощного микроскопа позволило изучить  клетки  различных  организмов. Схожесть  строения  клеток  растений,  животных,  бактерий  стала  основанием для  предположения о  единстве происхождения живого на Земле.

2.Зарождение эмбриологии. Открытие зародышевых  листков,  появление знаний о  схожих  этапах  эмбрионального развития позвоночных  животных наталкивало на мысль о едином предке  позвоночных. 

3.Развитие палеонтологии. Открытие  ископаемых  форм животных. Получены  данные  о  животном и растительном мире различных палеонтологических  эпох.

Французский ученый Ж. Кювье (1769-1832) установил, что каждой геологической эпохе со­ответствуют определенные ископаемые виды, отли­чающиеся от животных и растений предыдущих и последующих эпох. Для объяснения последовательных смен ископае­мых фауны и флоры Кювье предложилгипотезу ка­тастроф Он считал, что геологическая история Земли представля­ет собой чередование длительных стабильных перио­дов и сравнительно коротких с резкими изменениями ее поверхности - катастроф (опускание или подъем суши, активизация вулканической деятельности и т.п.). Это приводило к полному уничтожению жизни на определенных участках планеты, которые затем за­селялись видами, пришедшими из других местностей, либо на них возникали новые виды, не имеющие ни­чего общего с вымершими.

1.Доказано единство химического состава живой и неживой природы, а также возмож­ность синтеза органических веществ из неорганичес­ких. Немецкий химик Ю. Либих (1803-1873), изучая минеральное питание растений и биологическую при­роду процессов гниения и брожения, установил уча­стие живых организмов в круговороте веществ в природе.