Хемосонтез. Базові принципи синтетичних процесів у клітинах та організмах

Про матеріал

Мета:дати загальне уявлення про процес хемосинтезу; розглянути різні види хемосинтезуючих організмів; розкрити особливості і основні принципи; розвивати вміння логічно мислити та аналізувати й узагальнювати інформацію, виховувати концепцію конструктивного екологічного лідерства та бережливе ставлення до власного здоров’я.

Перегляд файлу

Урок № 19

Дата 18.11.2019

Біологія 9 клас

Тема: Хемосонтез. Базові принципи синтетичних процесів у клітинах та організмах.

Мета:дати загальне уявлення про процес хемосинтезу; розглянути різні види хемосинтезуючих організмів; розкрити особливості і основні принципи; розвивати вміння логічно мислити та аналізувати й узагальнювати інформацію, виховувати концепцію конструктивного екологічного лідерства та бережливе ставлення до власного здоров’я.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід роботи

І. Організаційний етап

Привітання перевірка присутніх та готовності до уроку.

ІІ. Актуалізація та мотивація навчання

Перевірка домашнього завдання.

Сьогоднішня тема нашого уроку пов’язана з бактеріями. Так як вважається що перші організми які знаходилися на планеті це було Хемотрофи. Тому запишіть тему сьогоднішнього уроку. (Тема записана на дошці.)

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Давайте трішки поговоримо про історичний розвиток Хемосинтезу.

Процес хемосинтезу відкрив 1887 року видатний український мікробіолог С. М. Виноградський. Хемосинтезувальні мікроорганізми відіграють виняткову роль у процесах перетворення хімічних елементів у біогеохімічних циклах. Біогеохімічні цикли (біогеохімічний колообіг речовин) — це обмін речовинами та забезпечення потоку енергії між різними компонентами біосфери, внаслідок життєдіяльності різноманітних організмів, що має циклічний характер.

Слова учителя і складаня опорного конспекту:

Хемосинтез – процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки енергії, яка вивільняється під час перетворення неорганічних сполук.

У планетарному масштабі хемосинтез становить не більше 1 % фотосинтезу, проте він має велике значення для біологічного колообігу та геохімічних перетворень. Значення хемосинтетиків є важливим у природі, оскільки вони забезпечують колообіг речовин (наприклад, нітрифікуючі бактерії, які окиснюють амоніак до нітритів і нітратів), беруть участь в утворенні гірських порід (наприклад, сіркобактерії, які утворюють вільну сірку), спричинюють корозію металів (наприклад, залізобактерії). Хемоавтотрофні організми можуть жити в океанах на великих глибинах, де є отруйний сірководень. Вони окиснюють його і отримують органічні речовини для життєдіяльності. У результаті отруйний для інших живих організмів сірководень знешкоджується. Отруйним для живого є і амоніак, який утворюється при гнитті рослинних та тваринних решток і використовується нітрифікуючими бактеріями. Хемосинтезуючі бактерії, що окиснюють сполуки Феруму, Мангану, поширені й у прісних водоймах. Імовірно, що саме за їх участю впродовж мільйонів років на дні деяких боліт, озер утворилися поклади залізних і манганових руд.

Процес хемосинтезу здійснюють хемоавтотрофні бактерії:

нітрофікуючі бактерії (окиснюють аміак спочатку до нітритів (солі нітритної кислоти), а згодом — до нітратів (солі нітратної кислоти));
залізобактерії (окиснюють сполуки двовалентного Феруму до трьохвалентного);
сіркобактерії (окиснюють сірководень та інші сполуки Сульфуру до сульфатної кислоти).

Нітрифікуючі бактерії послідовно окиснюють аміак (NH₃) до нітритів (солі HNO₂), а потім — до нітратів (солі HNO₃). Залізобактерії одержують енергію за рахунок окиснення сполук двовалентного заліза до тривалентного. Вони беруть участь в утворенні покладів залізних руд. Безбарвні сіркобактерії окиснюють сірководень та інші сполуки сірки до сірчаної кислоти (H₂SO₄).

ЗАЛІЗОБАКТЕРІЇ, - це бактерії, здатні окиснювати сполуки двовалентного Феруму до сполук тривалентного Феруму, використовуючи звільнену при цьому енергію для засвоєння вуглецю з вуглекислого газу або карбонатів; до залізобактерій належать бактерії різних систематичних груп; вони представлені одно- і багатоклітинними нитчастими формами; більшість залізобактерій – гетеротрофи; залізобактерії відіграють важливу роль в утворенні залізо-марганцевих руд в озерах і конкрецій у морях; cпричинюють корозію залізних споруд, нафто- і газопроводів, водопровідних труб та ін.

Сіркобактерії — фенотипова група бактрій та архей, що спеціалізуються на отриманні енергії за рахунок сірчаного циклу, тобто окиснення або відновлення елементарної сірки та деяких її сполук до сульфідів та сульфатів з воднем або органічними сполуками. Вони включають представників кількох типів бактерій і багато не-неметоногенних архей. Деякі сіркобактерії використовують процес анаеробного дихання для засвоювання сірки та деяких її сполук, виробляючи газ сірководень. Загальні сполуки сірки, які використовують ці бактерії як джерело енергії, — сірководень (H₂S), сірка, і тіосульфат (S₂O₃^2-). Найзагальніший кінцевий продукт окиснення сірки — сульфат (SO₄^2-). Підкласом цих організмів є сульфат-відновлюючі мікроорганізми.

Наприклад, широко поширений в морських і наземних середовищах, окислює сірку, виробляючи сульфати, корисні для рослин, у глибоких донних опадах він виробляє сірчану кислоту, яка розчиняє метали в шахтах та пошкоджує бетон і сталь. відновлює сульфати в напівзатоплених ґрунтах і стічній воді до сірководню, газу з гнилим яєчним запахом, загальним до таких місць. Thiothrix, загальний в сірчаних джерелах і в стічній воді, як і обмежений багатими на сірку гарячими джерелами, перетворюють водневий сульфід до елементарної сірки. Багато видів зелених сіркобактерій (Chlorobiaceae) і пурпурних сіркобактерій використовують енергію від світла в безкисневому оточенні для перетворення сірки і її сполук на сульфати.