Питание

Разбор темы

Типы питания

Автотрофы делятся на фототрофов (растения, цианобактерии) и хемотрофов (серобактерии, железобактерии, нитрифицирующие бактерии; хемосинтез открыл С. Н. Виноградский).

Гетеротрофы: животные, грибы, большинство бактерий. Сапротрофы разлагают мёртвые остатки, паразиты живут за счёт хозяина, симбионты получают пищу в обмен на пользу (микориза — гриб и корень дерева).

Фотосинтез: световая фаза

Идёт на мембранах тилакоидов хлоропласта и только на свету.

Хлорофилл поглощает свет (в основном красный и синий, зелёный отражает), электроны возбуждаются и передаются по цепи переносчиков.

Фотолиз воды: молекулы воды расщепляются, выделяется кислород как побочный продукт.

Итог световой фазы: синтез АТФ и восстановление НАДФ⁺ до НАДФ·H₂; выделение O₂.

Фотосинтез: темновая фаза (цикл Кальвина)

Идёт в строме хлоропласта, свет напрямую не нужен, но нужны АТФ и НАДФ·H₂ из световой фазы.

CO₂ присоединяется к пятиуглеродному сахару рибулозобисфосфату (фермент рубиско), затем восстанавливается до глюкозы.

Факторы, влияющие на скорость фотосинтеза: интенсивность света, концентрация CO₂, температура, вода. Тот, которого не хватает, — лимитирующий.

Значение: образование органики и кислорода, создание озонового слоя, накопление энергии в пищевых цепях и в ископаемом топливе.

Минеральное питание растений

Корень всасывает воду и минеральные соли корневыми волосками зоны всасывания.

Макроэлементы: азот (N — рост листьев, белки), фосфор (P — АТФ, нуклеиновые кислоты, корни, цветение), калий (K — водный баланс, устойчивость), а также Ca, Mg (в составе хлорофилла), S.

Микроэлементы нужны в малых количествах: Fe, Cu, Zn, Mn, B. Недостаток азота — бледные мелкие листья, магния или железа — хлороз (пожелтение).

Удобрения: органические (навоз, компост) и минеральные (азотные, фосфорные, калийные).

Пищеварительная система человека

Путь пищи: ротовая полость → глотка → пищевод → желудок → тонкая кишка (двенадцатиперстная, тощая, подвздошная) → толстая кишка → прямая кишка. Пищеварительные железы: слюнные, печень, поджелудочная железа.

Ротовая полость: зубы измельчают пищу, амилаза слюны начинает расщеплять крахмал (среда слабощелочная).

Желудок: соляная кислота (pH 1,5–2) убивает микробы и активирует пепсин, который расщепляет белки.

Двенадцатиперстная кишка: сюда поступают сок поджелудочной железы (трипсин — белки, липаза — жиры, амилаза — углеводы) и желчь из печени (эмульгирует жиры, ферментов не содержит).

Тонкая кишка: завершение переваривания и всасывание через ворсинки — аминокислоты и глюкоза в кровь, продукты расщепления жиров в лимфу.

Толстая кишка: всасывание воды, работа микрофлоры (синтез витаминов K и группы B), формирование каловых масс.

Печень: образует желчь, обезвреживает яды (барьерная функция), запасает гликоген. Работу желёз изучал И. П. Павлов (метод фистул).

Витамины и рациональное питание

Витамины — органические вещества, нужные в малых количествах; многие входят в состав ферментов. Жирорастворимые: A, D, E, K; водорастворимые: C, группа B.

Авитаминозы: A — куриная слепота; D — рахит; C — цинга; B₁ — бери-бери; B₁₂ — анемия; K — нарушение свёртывания крови.

Рациональное питание: баланс белков, жиров и углеводов (примерно 1 : 1 : 4 по массе), калорийность по затратам, регулярность.

Строение листа 7 класс

Кожица (эпидерма) с устьицами — через них идёт газообмен и испарение воды. Столбчатая ткань (много хлоропластов) — главное место фотосинтеза, губчатая — с межклетниками для газов. Жилки (проводящие пучки) — ксилема и флоэма.

Лимитирующие факторы фотосинтеза и хемосинтез 11 класс

Скорость фотосинтеза ограничивает фактор, находящийся в недостатке: интенсивность света, концентрация $CO_2$ или температура. Так работают теплицы: добавляют свет, $CO_2$ и тепло.

Хемосинтез — образование органики за счёт энергии окисления неорганических веществ (без света): нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии. Открыт С. Н. Виноградским.

Питание животных и зубы человека 8 класс

Пищеварительная система усложняется: у гидры — кишечная полость с одним отверстием, у червей появляется сквозной кишечник, у позвоночных — специализированные отделы и железы.

У человека 20 молочных и 32 постоянных зуба: резцы, клыки, малые и большие коренные. Зуб: эмаль, дентин, пульпа с нервами и сосудами. Кариес вызывают бактерии, разрушающие эмаль кислотами.

Желчь и всасывание 9 класс

Желчь (вырабатывает печень, хранится в желчном пузыре) не фермент: она эмульгирует жиры — дробит на мелкие капли, увеличивая поверхность для липазы.

Всасывание в тонком кишечнике: ворсинки увеличивают поверхность; глюкоза и аминокислоты — в кровь, продукты расщепления жиров — в лимфу. В толстом кишечнике всасывается вода, бактерии синтезируют витамины K и группы B.

Болезни пищеварения и авитаминозы 8 класс

Гастрит, язва (бактерия Helicobacter pylori), пищевые отравления (сальмонеллёз, ботулизм), глистные инвазии. Профилактика — гигиена и правильное хранение продуктов.

Цинга — нехватка витамина C; рахит — D; куриная слепота — A; бери-бери — B₁; анемия — B₁₂. Гипервитаминоз — избыток (опасен для жирорастворимых A и D). Витамин C определяют реакцией с йодом: раствор обесцвечивается.

Пищеварение у беспозвоночных и жвачных 8 класс

У гидры пищеварение и полостное (ферменты выделяются в кишечную полость), и внутриклеточное (мелкие частицы захватывают клетки внутреннего слоя); непереваренные остатки выходят через рот — единственное отверстие. У планарии кишечник ветвистый и слепо замкнутый. У круглых и кольчатых червей кишечник сквозной; у дождевого червя: рот → глотка → пищевод → зоб (накопление пищи) → мускульный желудок (перетирание вместе с песчинками) → кишка → анальное отверстие.

Жвачные (корова, овца, коза, сайгак) питаются грубой растительной пищей, богатой целлюлозой, но собственного фермента для её расщепления у них нет. Желудок у них четырёхкамерный: рубец → сетка → книжка → сычуг. В рубце живут симбиотические бактерии и инфузории, которые сбраживают целлюлозу. Из рубца и сетки пищевой ком (жвачка) отрыгивается в рот, повторно пережёвывается и снова проглатывается, затем идёт в книжку (здесь отжимается вода) и в сычуг — настоящий желудок с желудочным соком. Сами микробы, переваренные в сычуге и кишечнике, — важный источник белка для животного.

У растительноядных кишечник длинный (у овцы — примерно в 25–30 раз длиннее тела), а у лошади и кролика целлюлозу переваривают бактерии большой слепой кишки. У хищников кишечник короткий, желудок однокамерный, хорошо развиты клыки; у растительноядных клыки часто отсутствуют, а коренные зубы имеют широкую плоскую жевательную поверхность.

Ферменты: что, где и до чего расщепляют 9 класс

Каждый фермент действует на свой субстрат. Крахмал расщепляет амилаза до мальтозы — в ротовой полости (амилаза слюны) и в двенадцатиперстной кишке (амилаза поджелудочного сока); мальтаза кишечного сока расщепляет мальтозу до глюкозы. Белки начинает расщеплять пепсин желудка (до пептидов), продолжает трипсин поджелудочного сока, а пептидазы кишечного сока доводят их до аминокислот. Жиры после эмульгирования желчью расщепляет липаза поджелудочного сока до глицерина и жирных кислот.

У каждого фермента свой оптимум pH. Амилаза слюны работает в почти нейтральной, слабощелочной среде (pH ≈ 7) и прекращает работу в кислом желудке. Пепсин активен только в сильнокислой среде (pH 1,5–2): он выделяется в неактивной форме — пепсиногена, — которую активирует соляная кислота. Трипсин и липаза работают в слабощелочной среде кишечника (pH ≈ 8). Конечные продукты — глюкоза, аминокислоты, глицерин и жирные кислоты — мелкие молекулы, способные всасываться.

Выделение соков регулируется нервно и гуморально. И. П. Павлов показал, что желудочный сок начинает выделяться ещё до того, как пища попадёт в желудок: при виде и запахе еды (условный рефлекс) и при раздражении рецепторов рта (безусловный рефлекс) — это «аппетитный» сок. Затем продукты переваривания и гормоны (гастрин в желудке, секретин в двенадцатиперстной кишке) усиливают выделение желудочного и поджелудочного сока.

Хлоропласт и пигменты фотосинтеза 11 класс

Хлоропласт окружён двумя мембранами. Внутри — строма (жидкая среда с ферментами цикла Кальвина, кольцевой ДНК, рибосомами и зёрнами крахмала) и система тилакоидов — плоских мембранных мешочков, сложенных в стопки-граны. В мембранах тилакоидов находятся пигменты, переносчики электронов и АТФ-синтаза; огромная площадь этих мембран позволяет улавливать много света.

Главный пигмент — хлорофилл a (сине-зелёный): только он находится в реакционных центрах и отдаёт возбуждённые электроны. Вспомогательные пигменты — хлорофилл b (жёлто-зелёный) и каротиноиды (оранжевые каротины и жёлтые ксантофиллы) — поглощают свет других длин волн, передают энергию хлорофиллу a и защищают его от избытка света. Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет и отражают зелёный; осенью хлорофилл разрушается, и становятся видны жёлтые и оранжевые каротиноиды. Спектр действия фотосинтеза близок к спектру поглощения хлорофилла (опыты К. А. Тимирязева и Т. Энгельмана).

Пигменты разделяют хроматографией на бумаге: вытяжку из листьев (в спирте или ацетоне) наносят точкой у края полоски, а край опускают в растворитель. Растворитель поднимается и несёт пигменты с разной скоростью: выше всех уходят каротины, затем ксантофиллы, хлорофилл a и ниже всех хлорофилл b. Для каждого пигмента вычисляют $R_f=\dfrac{\text{путь пигмента}}{\text{путь растворителя}}$; Rf всегда меньше 1 и в одинаковых условиях постоянен, поэтому по нему пигмент можно опознать.

Фотосистемы и фотофосфорилирование 11 класс

В мембране тилакоида работают две фотосистемы. При нециклическом фотофосфорилировании свет возбуждает электроны хлорофилла фотосистемы II; они уходят по цепи переносчиков к фотосистеме I, а оттуда — на НАДФ⁺, образуя НАДФ·H₂. Потерянные электроны фотосистема II получает от воды: идёт фотолиз ($2H_2O\to4H^++4e^-+O_2$), выделяется кислород. Итог: АТФ, НАДФ·H₂ и O₂.

При циклическом фотофосфорилировании работает только фотосистема I: электроны по кругу возвращаются к тому же хлорофиллу. Образуется только АТФ — без НАДФ·H₂ и без кислорода; так клетка добирает АТФ, которого не хватает для цикла Кальвина.

Как синтезируется АТФ (хемиосмос, П. Митчелл): при переносе электронов и фотолизе ионы H⁺ накапливаются внутри тилакоида; они выходят обратно в строму через канал фермента АТФ-синтазы, и энергия этого потока идёт на присоединение фосфата к АДФ. В цикле Кальвина на фиксацию одной молекулы CO₂ расходуется 3 АТФ и 2 НАДФ·H₂, значит, на одну молекулу глюкозы (6 CO₂) — 18 АТФ и 12 НАДФ·H₂.