1. Обмен веществ и энергии в клетке. Классификация организмов по способу питания: автотрофы (фототрофы и хемотрофы), гетеротрофы, миксотрофы.

Источником энергии почти для всех видов активности служат питательные вещества – органические молекулы (углеводы, белки, жиры), в которых содержится химическая энергия, запасенная в связях между их атомами. В клетке химическая энергия запасается в виде так называемых «высокоэнергетических» метаболитов. Наиболее важным таким метаболитом является нуклеотидный кофермент аденозитрифосфат - АТФ.

Метаболи́зм, или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Автотрофы — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.

При этом почти всегда источником углерода является углекислый газ (или другое неорг. соединение). При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца (фотосинтез), другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений (ОВР).

Гетеротрофы— организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются экзогенные органические вещества, т. е. произведённые другими организмами. Почти все животные и нек. растения – гетеротрофы. Гетеротрофы подразделяются на сапрофитов (потребляют орг. в-ва мертвых орг-мов) и паразитов (питаются орг. в-вами живых орг-мов).

Миксотрофы — это организмы, которые способны использовать различные источники углерода и энергии. Миксотрофы могут быть одновременно фототрофами и хемотрофами. Миксотрофами являются представители как прокариот, так и эукариот. Пример: венерина мухоловка.

Также организмы классифицируются по донору электронов на литотрофы (из неорг. соед.) и органотрофы (из орг. соед.).

2. Автотрофное питание: фотосинтез и хемосинтез.

Автотрофы — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями или археями.

Виды фотосинтеза:

а) оксигенный (вода – ист. ионов водорода и электронов, СО2 – ист. углерода, О2 – побочный продукт).

б) аноксигенный (без исп. воды, кислород не выделяется).

В обоих случаях фотосинтез идет на сложно организованных мембранах, где для синтеза АТФ используется энергия трансмембранного электрохимического градиента ионов водорода (DН+).

Этапы кислородного (оксигенного) фотосинтеза:

1) Световая стадия

а) фотофизический. Происходит поглощение квантов света пигментами, их переход в возбуждённое состояние и передача энергии к другим молекулам фотосистемы.

б) фотохимический. Происходит разделение зарядов в реакционном центре, перенос электронов по фотосинтетической электронтранспортной цепи, что заканчивается синтезом АТФ и НАДФН.

2) Темновая стадия (может идти без света).

а) химический. биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии.

Факторы, влияющие на интенсивность процесса фотосинтеза:

Свет

Температура

Вода

Минеральное питание

Бактериальный фотосинтез во многом отличается от фотосинтеза у растений.

1. бактерии - единственные из фотосинтезирующих организмов - не способны использовать в качестве конечного восстановителя воду. Они используют другие восстановители, которыми могут быть органические молекулы или неорганические соединения серы, и, следовательно, бактерии не выделяют кислород.

2. фиксация и метаболизм углерода у бактерий происходят не в цикле Кальвина, а иным путем.

3. аппарат первичного улавливания света и переноса электронов у них совершенно отличен от наблюдающихся в растительных клетках; в частности, у них протекает только одна световая реакция, правда, она во многом сходна с реакцией в фотосистеме I растений.

В цитоплазме этих бактерий, вблизи от плазматической мембраны, расположены стопки мембран, в которых находится светопоглощающий пигмент – бактериохлорофилл.