Решебник по биологии 10 класс Беляев | Страница 60

Напишите схему реакции превращения азота в аммиак, затем в соли аммония, а затем в органические соединения (в схемах используйте химические формулы всех упомянутых веществ, кроме органических). Укажите условия протекания первых двух реакций в живых организмах и в промышленности.

Схема реакции превращения азота в аммиак:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Схема реакции превращения аммиака в соли аммония:

NH₃ + H₂O → NH₄+ + OH-

Первая реакция в живых организмах протекает при участии ферментов, которые называются азотфиксирующими бактериями, способными каталитически превращать азот газа в аммиак. В промышленности такая реакция протекает при условии высокого давления около 150 – 300 атмосфер и температуре около 400 – 500 градусов по Цельсию в присутствии катализатора, например, железа. Такой процесс широко применяется в производстве аммиака и называется процессом Габера-Боша.

Вторая реакция в живых организмах протекает в цитоплазме клеток под воздействием фермента аммония, который катализирует реакцию между аммиаком и водой, образуя в результате ион аммония. В промышленности для того, чтобы превратить аммиак в соли аммония, применяется реакция с участием кислоты, которая используется для производства удобрений. В результате реакции образуются ионы аммония и анионы кислоты.

Схема реакции превращения солей аммония в органические соединения:

NH₄+ + CO² + ATP + H₂O → органические соединения + ADP + Pi

Выделяют несколько групп реакций в обмене веществ, которые взаимосвязаны межу собой и обеспечивают нормальную жизнедеятельность клеток и организмов:

1. Гликолиз (является первым этапом аэробного и анаэробного дыхания);

2. Дыхание (может быть аэробным и анаэробным);

3. Фотосинтез (преобразование световой энергии в химическую);

4. Катаболизм жиров (расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты);

5. Аминокислотный обмен (важен для поддержания структуры тканей и синтеза необходимых белков);

6. Обмен липидов (синтез или расщепление липидов для использования их в клетке).

Существует два основных типа обмена веществ: анаболизм и катаболизм. Анаболизм (ассимиляция или пластический обмен) представляет собой процесс синтеза из простых компонентов более сложных молекул, который требует много энергии. Например, синтез гликогена из глюкозы, синтез жиров из глицина и жирных кислот или синтез белков из аминокислот.

Катаболизм (диссимиляция иди энергетический обмен) – это процесс расщепления более сложных молекул на простые компоненты с выделением энергии. Например, расщепление жиров до глицерина и ацильных кислот в результате жирового распада.

Также выделяют еще один тип обмена веществ – трансформация, который подразумевает процесс изменения одних химических соединений в другие без синтеза или существенного расщепления. Он является основой для обмена веществ в тканях. Например, изменение одного аминокислотного остатка в белке на другой.

Первые клетки, которые были способными использовать энергию солнечного света, появились на нашей планете более 3,5 млрд. лет назад, в архейскую эру. Чуть более миллиарда лет потребовалось и на то, чтобы атмосфера достаточно насытилась выделяемым кислородом. Все это произошло благодаря «великому окислительному событию», в ходе которого организмы, например, цианобактерии, способные к фотосинтезу, смогли производить в процессе своей жизнедеятельности кислород.

Фотоавтотрофы – это организмы, которые способны использовать энергию солнца для синтеза из неорганических веществ – воды и углекислого газа – органические соединения. Их планетарная роль заключается, прежде всего, в том, что они являются главными производителями органических веществ во всех экосистемах Земли. Они поглощают огромное количество углекислого газа из атмосферы и в процессе фотосинтеза преобразуют его в кислород. Благодаря этому уменьшается концентрация углекислого газа.

Также фотоавтотрофы являются источником питания для большинства других организмов, включая даже гетеротрофов – потребителей органических соединений, произведенных фотоавтотрофами.

Таким образом, планетарная роль фотоавтотрофов в том, что они обеспечивают основу для жизни на Земле, оказывают важное влияние на глобальный климат, поддерживают экосистемы.