Контрольная работа по дисциплине "Биология"

Содержание

Введение

1. Морфологическая характеристика плесневых грибов и способы их размножения.

 

2. Особенности энергетических процессов  в мире микроорганизмов. Полное  и неполное окисление. Примеры .

 

Библиографический  список

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Морфологическая характеристика  плесневых грибов и способы  их размножения.

 

  Плесневые грибы относятся к низшим растительным организмам и представляют собой широко распространенную в природе группу микроорганизмов. Их относят к растительным гетеротрофным организмам - эукариотам, лишенным хлорофилла. Тип грибов (Fungi s. Mycetes) насчитывает свыше 100 000 видов.

  Микроскопические грибы развиваются обычно на поверхности субстрата В виде пушистых, паутинообразных и ватообразных образований, а некоторые - в виде тонких налетов и пленок. Одни грибы являются активными возбудителями порчи пищевых продуктов, товаров и материалов органического происхождения (бумага, древесина, ткани, кожевенные товары), другие используются в промышленности для изготовления сыров, получения органических кислот, ферментных препаратов, антибиотиков и т. д. Некоторые вызывают заболевания растений, человека и животных.

  По строению клетки плесневые грибы принципиально не отличаются от клеток бактерий и дрожжей, но имеют одно, а иногда и несколько дифференцированных ядер. Клетки имеют сильно вытянутую форму и поэтому напоминают нити - гифы. Толщина их 1-15 мкм. Они сильно ветвятся, образуя переплетающуюся массу - мицелий(см.рис.3), или грибницу. Мицелий является телом плесневых грибов. Большая часть гиф развивается над поверхностью субстрата (воздушный мицелий), на которой располагаются органы размножения, а часть - в толще субстрата (субстратный мицелий). Гифы у большинства мицелиальных грибов многоклеточные, в их клетках имеются поперечные перегородки - септы. Мицелиальные грибы не имеют жгутиков и относятся к неподвижным организмам.

  Характерной является способность плесневых грибов развиваться при низкой влажности субстрата - около 15%, в связи с чем они могут поражать сухофрукты, сухари, а непродовольственных товаров - бумагу, кожу, пряжу и ткани, прочность которых при этом значительно снижается. Плесневые грибы могут развиваться и при минусовых температурах (до -8°С), поэтому при длительном хранении мяса и рыбы температура не должна превышать (-20°С). Они активно поражают также товары, имеющие кислую среду (фрукты, квашеные овощи, сыры и др.). Отличительной особенностью плесневых грибов является большое разнообразие у них способов и органов размножения. Они размножаются бесполым и половым путем.

  Вегетативное (бесполое) размножение происходит без образования каких-либо специализированных органов частями мицелия (любой кусочек или обрывок мицелия, попадая на питательный субстрат, может разрастаться и дать начало новой грибнице) или отдельными клетками оидия, образующимися в результате расчленения гиф на отдельные клетки, каждая из которых может развиться в новый мицелий. Наиболее типично для грибов размножение посредством спор. Споры образуются бесполым и половым путем. Один и тот же гриб часто имеет не одну, а несколько форм спороношения, иногда чередующихся в определенной последовательности.

  При бесполом способе размножения споры чаще образуются на особых гифах, отличающихся от других гиф строением и положением мицелия. У одних грибов такие споры образуются на вершине гиф, снаружи их (экзоспоры). Такие споры принято называть конидиями, а гифы, несущие на себе конидии, - конидиеносцами. Конидии располагаются на конидиеносцах поодиночке, группами, цепочками и т. п.

  У других грибов споры образуются внутри особых клеток, развивающихся на концах гиф. Эти клетки, обычно округлой формы и довольно крупных размеров (до несколько микрон), называют спорангиями. От несущей гифы спорангии отделены перегородкой (колонкой), врастающей внутрь спорангия. Образующиеся в спорангиях в большом количестве споры (эндоспоры) называются спорангиоспорами, а гифы, несущие спорангии, - спорангиеносцами. Спорангиоспоры образуются путем распадения многоядерной цитоплазмы молодого спорангия на множество отдельных участков, которые постепенно обособляются, покрываются оболочкой и превращаются в споры.

  При половом размножении вначале происходит слияние двух многоядерных гиф мицелия, которые представляют собой обычно короткие образования с небольшим утолщением на концах. Затем происходит попарное слияние ядер. Заканчивается половое размножение обязательным образованием особых плодовых тел.

  Половые споры располагаются на пластинках или во вместилищах - сумках. Грибы, способные размножаться половым путем, называют совершенными. Некоторые грибы вообще не размножаются половым путем. Их относят к несовершенным. Многие грибы при наступлении неблагоприятных условий способны образовывать покоящиеся стадии в виде так называемых склероциев и хламидоспор .

  Склероции представляют собой твердые, обычно темные образования из плотно переплетенных гиф; они бывают различной формы. Хламидоспоры (от греч. "хламидо" - плащ, защитное покрывало) представляют собой уплотненные за счет обезвоживания, покрытые толстой оболочкой отдельные участки гиф. Они устойчивы к неблагоприятным условиям внешней среды, содержат мало воды, богаты запасными питательными веществами. Попадая в благоприятные для развития условия, они прорастают и образуют новый мицелий или органы спороношения.

 

 

 

 

 

 

 

2. Особенности энергетических  процессов в мире микроорганизмов. Полное и неполное окисление. Примеры .

 

 Общие понятия об обмене веществ и энергии

  Все живые организмы могут использовать только химически связанную энергию. Каждое вещество обладает определенным запасом потенциальной энергии. Главные материальные носители ее химические связи, разрыв или преобразование которых приводит к освобождению энергии.

  Энергетический уровень химических связей неодинаков. Для одних он имеет величину порядка 8—10 кДж. Такие связи называют нормальными. В других связях заключена значительно большая энергия - 25—40 кДж. Это так называемые макроэргические связи. Почти все известные соединения, обладающие такими связями, включают атомы фосфора и серы, участвующие в образовании этих связей.

  Важнейшую роль в жизнедеятельности клетки играет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В состав ее молекулы входят аденин, рибоза и три остатка фосфорной кислоты: АТФ занимает центральное место в энергетическом обмене клетки. Макроэргические связи в молекуле АТФ очень непрочны. Гидролиз этих связей приводит к освобождению значительного количества свободной энергии:

 

АТФ + Н20→АДФ + Н3Р04- 30,56 кДж

 

  Гидролиз протекает с участием специфических ферментов, обеспечивая энергией биохимические процессы, идущие с поглощением энергии. В этом случае АТФ играет роль поставщика энергии. Имея малый размер, молекула АТФ и диффундирует в различные участки клетки. Запас АТФ в клетках непрерывно возобновляется за счет реакций присоединения остатка фосфорной кислоты к молекуле аденозиндифосфорной кислоты (АДФ):

АДФ + Н3Р04 → АТФ + Н20

  Синтез АТФ, как и гидролиз, идет при участии ферментов но сопровождается поглощением энергии, способы получения которой у микроорганизмов хотя и разнообразны, но могут быть сведены к двум типам:

 

1) использование энергии света;

 

2) использование энергии химических  реакций.

 

  При этом тот и другой виды энергии трансформируются в энергию химических связей АТФ. Таким образом, АТФ выполняет в клетке роль трансформатора.

  Анаболизм и катаболизм неразрывно связаны, составляя единое целое, поскольку продукты энергетического обмена (АТФ и некоторые низкомолекулярные соединения) непосредственно используются в конструктивном обмене клетки .

  В клетках микроорганизмов соотношение между энергетическими и конструктивными процессами зависит от ряда конкретных условий, в частности от характера питательных веществ. Тем не менее по объему катаболические реакции обычно превосходят биосинтетические процессы. Взаимосвязь и сопряженность этих двух видов метаболизма проявляется прежде всего в том, что суммарный объем конструктивных процессов полностью зависит от количества доступной энергии, получаемой в ходе энергетического обмена.

  Для полной характеристики микроорганизмов используют понятие тип метаболизма. Различия в типах метаболизма определенных групп микроорганизмов обусловлены особенностями конструктивного и спецификой энергетического обменов. В зависимости от используемого источника энергии для получения АТФ микроорганизмы делят на фототрофов (используют энергию света) и хемотрофов (используют энергию химических реакций).

  Процесс образования АТФ называется фосфорилированием; он осуществляется в митохондриях (у эукариот) и ферментных системах, локализованных на цитоплазмаческой мембране (у прокариот). Механизм образования, АТФ у разных групп микроорганизмов неодинаков. Различают субстратное, окислительное и фотофосфорилирование. Любой тип фосфорилирования обязательно сопряжен с переносом электронов в ходе окислительно-восстановительных реакций энергитического обмена. При этом одни микроорганизмы в качестве доноров электронов (водорода) используют неорганические, другие - органические соединения. Соответственно первые называются литотрофами, вторые - органотрофами.

  Таким образом, принимая во внимание тип питания (авто- или гетеротрофное), природу донора электронов источник энергии (свет или химическая реакция), возможные сочетания вариантов конструктивного и энергетического обменов.

  Каждый из представленных вариантов характеризует определенный тип метаболизма.

 

 Энергетический метаболизм фототрофов

Все указанные в табл. 1 фотосинтезирующие микроорганизмы приспособлены к использованию света видимого (длинна волны 400—700 нм) и ближней инфракрасной части спектра (700—1100 нм). Эта способность существовать за счет энергии света обусловлена присутствием в клетках органоидов со специфическими светочувствительными пигментами. Каждому виду микроорганизмов свойствен характерный и постоянный набор пигментов.

Тип метаболизма  Представители

1) Фотолитоавтотрофия Водоросли, цианобактерии, большинство пурпурных бактерий и зеленых серобактерий.

2) Фотолитогетеротрофия Частично цианобактерии пурпурные и зеленые серобактерии

3) Фотоорганоавтотрофия Некоторые пурпурные бактерии

4) Фотоорганогетеротрофия Большинство несерных пурпурных бактерий

5) Хемолитоавтотрофия Нитрифицирующие, тионовые, некторые железобатерии.

6) Хемолитогетеротрофия Бесцветные серобактерии

7) Хемоорганоавтотрофия Некоторые бактерии окисляющие муравьиную кислоту

8) Хемоорганогетеротрофия Простейшие, грибы, большинство бактерий.

 

  Для некоторых представителей группы цианобактерий наряду с фотолитоавтотрофией показана способность к фотолито- или хемоорганогетеротрофии. Ряд хемолитоавтотрофных видов Thiobacillus способы существовать за счет использования в качестве источников энергии и углерода органических соединений, т. е. хемоорганогетеротрофно.

  Некоторые прокариоты могут существовать только на базе одного какого-нибудь способа питания. Например, одноклеточная цианобактерия Synechococcus elongatus может использовать в качестве источника энергии только свет, а как основной источник углерода в конструктивном метаболизме — углекислоту. Характеризуя способ существования (образ жизни, тип метаболизма) этого организма, мы говорим, что он облигатный фотолитоавтотроф. Многие бактерии, относящиеся к роду Thiobacillus, — облигатные хемолитоавтотрофы, т. е. источником энергии для них служат процессы окисления различных соединений серы, а источником углерода для построения веществ тела, — углерод углекислоты. Подавляющее большинство бактерий — облигатные хемоорганогетеротрофы, использующие в качестве источника углерода и энергии органические соединения.

  Световая энергия улавливается системой поглощающих пигментов и передается в реакционный центр, который возбуждает молекулы хлорофилла. В темноте молекула хлорофилла находится в стабильном невозбужденном состоянии, когда свет падает на эту молекулу, она возбуждается и один из электронов на более высокий энергитический уровень. Молекулы хлорофилла тесно связаны с системой транспорта электронов. Каждый квант поглощенного света обеспечивает отрыв от молекулы хлорофилла одного электрона, который, проходя по цепи переноса электронов, отдает свою энергию системе АДФ-АТФ, в результате чего энергия света трансформируется в энергию макроэргической связи молекулы АТФ. Такой способ образования АТФ называется фотосинтетическим фосфорилированием.

  Однако для осуществления биосинтетических процессов продуктивного обмена микроорганизмам кроме энергии необходим восстановитель - донор водорода (электронов). Для водорослей и цианобактерий таким экзогенным донором водорода служит вода. Восстановление диоксида углерода в процессе фотосинтеза и превращение его в структурные компоненты клетки у этих видов микроорганизмов протекает аналогично фотосинтезу высших растений:

 

СО2+Н2О→(СН2О)+О2

 

 Формула СН2О символизирует  образование органического соединения, в котором уровень окисленности углерода примерно соответствует окисленности углерода в органических веществах клетки.

  У фотосинтезирующих бактерий донорами водорода реакций синтеза могут быть как неорганические, так органические вещества. Большинство пурпурных и зеленых серобактерий, относящихся к группе фотолитоавтоавтотрофов восстанавливает СО2, используя Н2S как донор водорода:

 

СО2+2Н2S→(CH2O)+H2O+2S

  Такой тип фотосинтеза получил название фоторедукцищ Основное отличие бактериальной фоторедукции от фотосинтеза и зеленых растений и водорослей заключается в том, что донором водорода служит не вода, а другие соединения и фоторедукция не сопровождается выделением кислорода.