Қуат алу тәсілдері


Тірі организмдердің тіршілік әрекетіне әруақытта қуат қажет. Оны алу тәсіліне орай, барлық организмдер екі топқа – автотрофты, гетеротрофты болып бөлінеді.

Автотрофтылар қуатты бейорганикалық қосындылар есебінен қоректенеді, яғни алады. Автотрофтыларға кейбір бактериялар, барлық жасыл өсімдіктер жатады. Олар органикалық қосындыларды қандай қуат көзін пайдаланып, алуына байланысты екі топқа: фототрофты және хемотрофты деп бөлінеді. Фототрофтылардың қуат көзі жарық болса, хемотрофтылар тотығу-қалпына келу реакцияларында бөлінетін қуат көзін пайдаланады. Сонымен тірі организмдер қуат алу үшін түрлі жолдардан өтеді, бірақ олардың бәрі органикалық қосындыларын көмірсу диоксиді мен судан түзілуге бағытталған.

Жасыл өсімдіктер фототрофты болып келеді. Хлоропласта сақталатын хлорофиллдердің көмегімен олар фотосинтезді іске асырады немесе күн сәулесі жарығынан қуатты химиялық байланыстағы қуатқа айналдырады.

Фотосинтез екі сатыдан (фазадан) – жарық және қараңғыдан тұрады. Жарық сатыда жарық (фотон) кванты хлорофилл молекулаларымен өзара іс-қимылға түседі. Нәтижесінде бұл молекулалар өте қысқа мезгілге қуатқа бай «қозу» күйіне ауымады. Одан соң «қозудағы» артық қуат бөлігі жылуға ауысады немесе жарық ретінде шығады. Оның басқа бөлігі әруақытта су ертіндісіндегі су ыдырауынан пайда болған сутегі иондарына беріледі. Құрылған сутегі атомдары органикалық молекулаларымен – сутегі тасымалдаушымен осал қосылады. Гидроксид иондары ОН- өз электрондарын басқа молекулаларға беріп, бос радикал ОН айналады. Бұл радикалдар бір-бірімен өзара іс-қимыл жасап, нәтижесінде су және оттегі молекуласын құрады.

Сонымен фотосинтез процесінде құрылған молекулалық оттегінің көзі атмосфераға шығаратын – фотолиз – судың жарық әсерінен ыдырауы болып келеді. Судың фотолизінен басқа күн шашырауынан пайда болған қуат жарық сатысында АТФ және АДФ, фосфат түзілуіне оттегінің қатысуынсыз пайдаланылады. Бұл өте тиімді процесс: сол өсімдіктің оттегі қатысуымен митохондрийіне қарағанда хлоропласта АТФ 30 есе көп құрылады. Сонымен фотосинтездің қараңғы фазасы процесіне қажет қуат жиналады.

Қараңғы фазаның химиялық реакциясының кешеніне жарықтың болуы міндетті емес, мұнда шешуші орынды СО2 байланысы алады. Бұл реакцияларға судың фотолиз процесінде түзіліп, тасымалдаушы-молекуламен байланысқан АТФ молекулалары қатысады.

Осылай күн жарығы қуаты күрделі органикалық қосылыстың химиялық байланыс қуатына айналады.

Хемосинтез. Кейбір хлорофиллдері жоқ бактерияларда күрделі органикалық қосылыстар түзуге қабылетті. Онда олар жасушаларда жүретін белгілі бейорганикалық қосылыстар тотығуынан СО2 және Н2О ассимиляциясы үшін, әрі оларды құру үшін химиялық реакция қуатын пайдаланады. Микроорганизмдердің органикалық қосындыларды бейорганикалықтан тотығу-қайта қалпына келу реакциясы есебінен құру процесі хемосинтез деп аталады.

Автотрофты-хемосинтетик (хемотрофтар) тобына нитрифицирциялаушы (азот сүйгіш) бактериялар жатады. Олардың біреуі аммиактың азот қышқылы тотығуындағы қуатты, басқалары – азот қышқылының азотқа тотығының қуатын пайдаланады. Екі валентті темірдің үш валенттігіне, күкірт сутегінің күкірт қышқылына (күкірт бактериялары) тотығуында пайда болатын қуатты алатын хемосинтетиктер де белгілі. Атмосферадан азот алып, оны ерімейтін өсімдіктер сіңіруіне қолайлы етіп, минерал түріне, ауыстыруда хемосинтездеуші бактериялар табиғат және пайдалы кендер құрылуындағы заттар айналымында маңызды рөл атқарады.

Органикалық қосындыларды бейорганикалықтан өздері түзілуіне қабілеттсіз организмдер оларды қоршаған ортадан алуға тәуелді болады. Ондай организмдер гетеротрофты деп аталады. Оларға көптеген бактериялар, саңырауқұлақтар және барлық жануарлар жатады.