Автотрофное питание

Существует два пути получения из внешней среды питательных веществ, необходимых для нормального обмена веществ. Организмы, способные самостоятельно синтезировать важные для жизни вещества, практикуют автотрофное питание и называются автотрофами.

Механизм

Автотрофный тип питания характерен для растений, цианобактерий и некоторых животных. Органические вещества, необходимые для строительства и функционирования организма, образуются в клетках из неорганических веществ (углекислый газ, вода, соли) под воздействием солнечных лучей. Этот процесс называется фотосинтезом.

Важнейшим источником энергии является солнце. Красный и синий спектры света улавливаются специальным зеленым пигментом – хлорофиллом. Без хлорофилла фотосинтез невозможен. В растительных клетках пигмент располагается в хлоропластах – полуавтономных органеллах, состоящих из следующих компонентов:

  • наружная и внутренняя мембраны;
  • строма;
  • тилакоиды.

Под чешуей (количество зависит от вида растения) находится строма — гелеобразное вещество, содержащее крахмальные зерна, ДНК, рибосомы и капельки жира.

Тилакоид состоит из пластинки и граны. Ламели представляют собой длинные перепонки, соединяющие граны — стопки перепонок, напоминающие монеты. В некоторых источниках тилакоиды и пластинки являются синонимами. Именно тилакоиды содержат хлорофилл, а также белок-носитель цитохром.

Автотрофное питание

Рис. 1. Строение хлоропласта.

Процесс фотосинтеза имеет две стадии:

  • светлый – встречается в тилакоидах;
  • теневой – возникает в строме.

В результате световой фазы генерируется энергия, которая расходуется в теневой фазе.
Световая фаза включает в себя два процесса:

  • фотофосфорилирование – синтез АТФ с использованием энергии света;
  • фотолиз воды – это расщепление воды под действием света.

Побочным продуктом легкой фазы является кислород.

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

Автотрофное питание

Рис. 2. Фазы света и тени.

Некоторые животные (элизия восточная изумрудная) включают хлоропласты в свои клетки, поедая растения. У цианобактерий фотосинтез происходит 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.

Автотрофное питание

Рис. 3. Фотосинтетические мембраны цианобактерий.

Значение

Автотрофный способ питания важен не только для самих автотрофов, но и для гетеротрофов, использующих готовые органические вещества. В каком-то смысле все живые организмы питаются за счет преобразованной энергии Солнца. Глюкоза накапливается в листьях, плодах и корнях растений в виде крахмала. Когда гетеротрофы поедают растения, крахмал расщепляется на глюкозу, которая расщепляется в ходе гликолиза с образованием молекул АТФ — универсального источника энергии.

Кроме того, побочный продукт фотосинтеза — кислород — является важным элементом процесса обмена веществ, осуществляющего 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 используют для питания неорганические вещества и солнечный свет. Процесс превращения неорганических соединений в органические вещества называется фотосинтезом. У растений фотосинтез происходит в особых органеллах — хлоропластах, у бактерий — в мембранах, содержащих хлорофилл. В результате фотосинтеза в атмосфере образуется кислород, а глюкоза является универсальным источником энергии для животных и человека.