ХЕТЕРОТРОФИЈА И ХЕТЕРОТРОФИЈА И АУТОТРОФИЈААУТОТРОФИЈА

Примарни извор енергије за готово целокупан Примарни извор енергије за готово целокупан живот на планети Земљи је Сунце. живот на планети Земљи је Сунце.

Сунчева енергија доспева у биосферу Сунчева енергија доспева у биосферу захваљујући процесу познатом као захваљујући процесу познатом као фотосинтеза коју врше фотосинтетички фотосинтеза коју врше фотосинтетички организми више биљке, алге и цианобактерије организми више биљке, алге и цианобактерије (модрозелене алге). (модрозелене алге).

Живот на планети одржава се сталним Живот на планети одржава се сталним кружењем материје и протицањем енергије у кружењем материје и протицањем енергије у оквиру биолошких циклуса чији су чланови оквиру биолошких циклуса чији су чланови сви живи организми.сви живи организми.

Становници планете Земље се разликују по начину Становници планете Земље се разликују по начину на који обезбеђују енергију и материју за своје на који обезбеђују енергију и материју за своје животне процесе те их можемо поделити на:животне процесе те их можемо поделити на:

Аутотрофне организме:Аутотрофне организме: ФотоатотрофиФотоатотрофи Хемоаутотрофи Хемоаутотрофи

Хетеротрофне организмеХетеротрофне организме ХербивориХербивори КарнивориКарнивори ОмнивориОмнивори СапротрофиСапротрофи ПаразитиПаразити Декомпозитори Декомпозитори

АУТОТРОФИАУТОТРОФИ

Организми који самостално Организми који самостално производе органске материје. производе органске материје. Према извору енергије коју Према извору енергије коју користе деле се на:користе деле се на:

ФотоатотрофеФотоатотрофе ХемоаутотрофеХемоаутотрофе

ФОТОАУТОТРОФИФОТОАУТОТРОФИ енергију Сунчевог зрачења у енергију Сунчевог зрачења у

процесу фотосинтезе преводе у процесу фотосинтезе преводе у хемијску енергију органских хемијску енергију органских молекуламолекулаЗелене биљкеЗелене биљкеАлге Алге Цианобактерије (Цианобактерије (CyanobacteriaCyanobacteria))

ХЕМОАУТОТРОФИХЕМОАУТОТРОФИ енергију производе оксидацијом неорганске енергију производе оксидацијом неорганске

материје, а продукција органске материје материје, а продукција органске материје одвија се као у фотосинтези. То су одређене одвија се као у фотосинтези. То су одређене врсте бактерија тзв. врсте бактерија тзв. хемосинтетичне бактерије хемосинтетичне бактерије и према супстрату који оксидују могу бити:и према супстрату који оксидују могу бити:нитрификационенитрификационесумпорнесумпорневодоничневодоничнегвожђевитегвожђевитеметанскеметанске

ХЕТЕРОТРОФИХЕТЕРОТРОФИКористе готову органску материју Користе готову органску материју (животиње, гљиве, већина бактерија)(животиње, гљиве, већина бактерија)

• Хербивори -биљоједиХербивори -биљоједи• Карнивори - месоједиКарнивори - месоједи• Омнивори Омнивори –– сваштоједи сваштоједи • Сапротрофи Сапротрофи –– хране се угинулим деловима биљака и животиња хране се угинулим деловима биљака и животиња

(гљиве)(гљиве)• Паразити Паразити –– живе на рачун живих организама (бактерије и гљиве) живе на рачун живих организама (бактерије и гљиве)• Декомпозитори Декомпозитори –– разлагачи (бактерије и гљиве) разлагачи (бактерије и гљиве)

ЛИСТЛИСТКАО ФОТОСИНТЕТИЧКИ ОРГАНКАО ФОТОСИНТЕТИЧКИ ОРГАН

Грађа листа је на свим Грађа листа је на свим нивоима у потпуности нивоима у потпуности прилагођена функцији прилагођена функцији фотосинтезе. фотосинтезе.

СПОЉАШЊА ГРАЂАСПОЉАШЊА ГРАЂА Облик је прилагођен примању што Облик је прилагођен примању што

веће количине светлости. веће количине светлости. Лист већине биљака је има велику Лист већине биљака је има велику

површину.површину. У зависности од услова средине У зависности од услова средине

јављају се одређене адаптацијејављају се одређене адаптацијеБиљке сушних или хладних станишта Биљке сушних или хладних станишта

смањују површину али повећавају број смањују површину али повећавају број листовалистова

УНУТРАШЊА ГРАЂАУНУТРАШЊА ГРАЂА

Прилагођена фотосинтетичкој Прилагођена фотосинтетичкој функцији диференцирањем функцији диференцирањем специјализованих ткивспецијализованих ткивa:a:

Стомин апаратСтомин апарат Палисадни паренхимПалисадни паренхим Сунђерасти паренхимСунђерасти паренхим Спроводни снопићиСпроводни снопићи

Размена гасова се Размена гасова се обавља контролисано обавља контролисано кроз кроз стомин апаратстомин апарат. .

Испод епидермиса лица листа Испод епидермиса лица листа налази се слој налази се слој палисадног ткивапалисадног ткива, , главног фотосинтетичког ткива. главног фотосинтетичког ткива. Ћелије палисадног ткива су Ћелије палисадног ткива су издужене, постављене управо на издужене, постављене управо на површину листа и густо збијене. површину листа и густо збијене. Ћелије су испуњене великим Ћелије су испуњене великим бројем хлоропласта.бројем хлоропласта.

Ближе епидермису наличја листа Ближе епидермису наличја листа налази се ткиво налази се ткиво сунђерастог сунђерастог паренхимапаренхима грађено од ћелија грађено од ћелија неправилног облика. Мноштво неправилног облика. Мноштво интерцелулара указује да је интерцелулара указује да је главна функција овог ткива главна функција овог ткива размена гасова са спољашњом размена гасова са спољашњом средином.средином.

Завршеци спроводних Завршеци спроводних снопићаснопића имају улогу да имају улогу да доносе воду и минералне доносе воду и минералне материје до палисадног материје до палисадног ткива и да одводе органске ткива и да одводе органске материје произведене у материје произведене у палисадном ткиву.палисадном ткиву.

ХЛОРОПЛАСТИХЛОРОПЛАСТИ

Хлоропласти су високо Хлоропласти су високо специјализоване органеле специјализоване органеле биљних ћелија у којима се биљних ћелија у којима се врши фотосинтеза. врши фотосинтеза.

ПОРЕКЛО ХЛОРОПЛАСТАПОРЕКЛО ХЛОРОПЛАСТА Сматра се да хлоропласти воде порекло од Сматра се да хлоропласти воде порекло од

фотосинтетичких бактерија које су ушле у фотосинтетичких бактерија које су ушле у симбиотски однос са прахетеротрофима. симбиотски однос са прахетеротрофима. Докази овог тумачења су што ове органеле садрже Докази овог тумачења су што ове органеле садрже

своје ДНК, РНК и рибозоме и способне су да своје ДНК, РНК и рибозоме и способне су да самостално синтетишу протеине. Оне садрже и самостално синтетишу протеине. Оне садрже и двоструку мембрану при чему је спољашња двоструку мембрану при чему је спољашња слична ћелијској, а унутрашња бактеријској.слична ћелијској, а унутрашња бактеријској.

Најпримитивнији фотосинтетички организми Најпримитивнији фотосинтетички организми ((Cyanophyta)Cyanophyta) немају организоване хлоропласте већ немају организоване хлоропласте већ се ламеле са тилакоидима налазе у периферном се ламеле са тилакоидима налазе у периферном делу цитоплазме, тзв. хроматоплазми. делу цитоплазме, тзв. хроматоплазми.

БРОЈ ХЛОРОПЛАСТАБРОЈ ХЛОРОПЛАСТА палисадне ћелије пасуља палисадне ћелије пасуља ((Phaseolus vulgarisPhaseolus vulgaris)) 4545 палисадне ћелије спанаћапалисадне ћелије спанаћа ( (Spinacia oleraceaSpinacia oleracea)) 300- 300-

400400 ОБЛИК ХЛОРОПЛАСТАОБЛИК ХЛОРОПЛАСТА

Хлоропласти виших биљака су сочивастог облика, Хлоропласти виших биљака су сочивастог облика, пречника 3-10μпречника 3-10μmm и дебљине 1-2μ и дебљине 1-2μmm..

Код алги, хлоропласти имају различиту форму, Код алги, хлоропласти имају различиту форму, број и величину. Код већине је то један крупан број и величину. Код већине је то један крупан хлоропласт назван хлоропласт назван хроматофорхроматофор. Хроматофори . Хроматофори могу имати различит облик:могу имати различит облик:

SpirogyrSpirogyra sp.a sp. спирално увијен хроматофорспирално увијен хроматофор

Mougeotia sp.Mougeotia sp. Плочаст хроматофорПлочаст хроматофор

ChlamydomonasChlamydomonas sp.sp. Пехараст хроматофорПехараст хроматофор

UlotrixUlotrix sp. sp. прстенаст хроматофорпрстенаст хроматофор

ZygnemaZygnema звездаст хроматофорзвездаст хроматофор

CharaChara sp. sp. сочиваст хроматофорсочиваст хроматофор

УНУТРАШЊА ГРАЂАУНУТРАШЊА ГРАЂА Двојна мембранаДвојна мембрана

Спољашња мембрана је слична плазмамембрани, Спољашња мембрана је слична плазмамембрани, док унутрашња формира сложен мембрански док унутрашња формира сложен мембрански систем увлачећи се у унутрашњост хлоропласта. систем увлачећи се у унутрашњост хлоропласта. Унуташњи мембрански систем у својој Унуташњи мембрански систем у својој липопротеинској структури садржи липопротеинској структури садржи фотосинтетичке пигменте и ензиме електрон-фотосинтетичке пигменте и ензиме електрон-транспортног ланца.транспортног ланца.

СтромаСтрома Садржи ензиме тамне фазе фотосинтезе и Садржи ензиме тамне фазе фотосинтезе и

продукте фотосинтезе од којих се скроб запажа у продукте фотосинтезе од којих се скроб запажа у облику гранула.облику гранула.

МЕМБРАНСКИ СИСТЕМ МЕМБРАНСКИ СИСТЕМ ХЛОРОПЛАСТАХЛОРОПЛАСТА

ТилакоидиТилакоиди - систем спљоштених кесица - систем спљоштених кесица које се пружају паралелно са дужом осом које се пружају паралелно са дужом осом хлоропласта.хлоропласта.

ГранГранaa ( (jed granum, mn granae) jed granum, mn granae) –– скупина скупина тилакоида густо наслаганих једних на друге у тилакоида густо наслаганих једних на друге у облику стубића.облику стубића.

Строма ламелеСтрома ламеле –– издужене кесице које се издужене кесице које се пружају дуж строме и повезују гранепружају дуж строме и повезују гране

ФОТОСИНТЕТИЧКИ ФОТОСИНТЕТИЧКИ ПИГМЕНТИПИГМЕНТИ

У фотосинтези учествују У фотосинтези учествују три групе пигмената:три групе пигмената:хлорофили, хлорофили, каротеноиди и каротеноиди и фикобилини.фикобилини.

Пигменти су једињења Пигменти су једињења цикличне грађе са цикличне грађе са наизменичним системом наизменичним системом једногубих и двогубих веза које једногубих и двогубих веза које омогућавају апсорпцију омогућавају апсорпцију одређених таласних дужина одређених таласних дужина видљивог дела спектра између видљивог дела спектра између 380 и 760 380 и 760 nmnm..

ХЛОРОФИЛИХЛОРОФИЛИ Постоје више врста хлорофила:Постоје више врста хлорофила:

Хлорофил аХлорофил а –– код свих фотосинтетичких код свих фотосинтетичких организамаорганизама

Хлорофил Хлорофил bb –– више биљке, више алге, више биљке, више алге, маховинемаховине

Хлорофил Хлорофил cc –– мрке алге, силикатне алге мрке алге, силикатне алге Хлорофил Хлорофил dd –– црвене алге црвене алге БактериохлорофилиБактериохлорофили –– фотосинтетичке фотосинтетичке

бактеријебактерије

ХЛОРОФИЛХЛОРОФИЛСложен молекул који се састоји Сложен молекул који се састоји

од:од:Порфиринског прстена са Порфиринског прстена са

атомом атомом MgMg у центру у центруАлкохола метанолаАлкохола метанолаФитола Фитола

Порфирински прстен хлорофилаПорфирински прстен хлорофила

Молекул хлорофилаМолекул хлорофила

КАРОТЕНОИДИКАРОТЕНОИДИ

Помоћни пигментиПомоћни пигментиКаротениКаротени––деривати витамина Адеривати витамина АКсантофилиКсантофили

ββ- каротен- каротен

ФИКОБИЛИНИФИКОБИЛИНИ

Помоћни фотосинтетички Помоћни фотосинтетички пигменти неких алги:пигменти неких алги:ФикоцијанинФикоцијанин - цианобактерије - цианобактерије

((CyanoCyanobacteriabacteria) ) ФикоеритринФикоеритрин –– црвене алге црвене алге

((RodophytaRodophyta))

АПСОРПЦИОНИ АПСОРПЦИОНИ СПЕКТАРСПЕКТАР

Пигменти имају боју одбијене или Пигменти имају боју одбијене или пропуштене светлости. Зато су пропуштене светлости. Зато су хлорофили зелене а каротеноиди хлорофили зелене а каротеноиди наранџасто-црвене боје. Скуп свих наранџасто-црвене боје. Скуп свих таласних дужина које апсорбују таласних дужина које апсорбују пигменти чине њихов пигменти чине њихов апсорпциони апсорпциони спектар. спектар.

Хлорофили апсорбују у Хлорофили апсорбују у плавомплавом и и црвеномцрвеном делу спектра, а зелену делу спектра, а зелену светлост не пропуштајусветлост не пропуштају

Каротеноиди апсорбују у Каротеноиди апсорбују у љубичастомљубичастом и и плавомплавом делу делу спектраспектра

Фикобилини апсорбују Фикобилини апсорбују зеленузелену, , жуту и жуту и наранџастунаранџасту светлост светлост

АКЦИОНИАКЦИОНИ СПЕКТАР СПЕКТАР ФОТОСИНТЕЗЕФОТОСИНТЕЗЕ

Скуп таласних дужина које су Скуп таласних дужина које су активне у фотосинтези чини активне у фотосинтези чини акциони спектар фотосинтезеакциони спектар фотосинтезе. Он . Он се поклапа са апсорпционим се поклапа са апсорпционим спектром хлорофила и спектром хлорофила и каротеноида. каротеноида.

ATPATPаденозин-трифосфатаденозин-трифосфат

Или КАКО ЋЕЛИЈА Или КАКО ЋЕЛИЈА ОБЕЗБЕЂУЈЕ ЕНЕРГИЈУОБЕЗБЕЂУЈЕ ЕНЕРГИЈУ

ATP (ATP (аденозин-трифосфат) је аденозин-трифосфат) је главни носилац енергије у ћелијиглавни носилац енергије у ћелији

Настаје у следећим процесима:Настаје у следећим процесима:Фотосинтетичкој фосфорилацији Фотосинтетичкој фосфорилацији

(биљке, хлоропласти)(биљке, хлоропласти)Оксидативној фосфорилацији (сви Оксидативној фосфорилацији (сви

организми, митохондрије)организми, митохондрије)

Енергија ослобођена у току Енергија ослобођена у току светле фазе фотосинтезе или у светле фазе фотосинтезе или у процесу ћелијског дисања процесу ћелијског дисања омогућава везивање омогућава везивање неорганског фосфата неорганског фосфата PiPi за за молекул молекул ADP ADP –– a a који се при који се при томе фосфорилује и претвара у томе фосфорилује и претвара у ATPATP

Везе између фосфорних група Везе између фосфорних група су богате енергијом и служе су богате енергијом и служе као депо енергије у ћелијикао депо енергије у ћелији

Њиховим раскидањем се Њиховим раскидањем се ослобађа енергија која се ослобађа енергија која се користи за обављање неког користи за обављање неког рада (формирање хемијских рада (формирање хемијских веза, животне активности...)веза, животне активности...)

ОКСИДО-ОКСИДО-РЕДУКЦИОНИ РЕДУКЦИОНИ

ПРОЦЕСИПРОЦЕСИЕлектрон транспортни ланацЕлектрон транспортни ланац

Оксидо-редукциони процеси су главни Оксидо-редукциони процеси су главни пут за добијање енергије у ћелијипут за добијање енергије у ћелији

Оксидо-редукција Оксидо-редукција –– хемијска реакција хемијска реакција преноса електрона са молекула преноса електрона са молекула донорадонора на молекул на молекул акцептораакцептора Молекул који губи еМолекул који губи е -- је је оксидованоксидован, а , а

молекул који прима емолекул који прима е-- је је редукованредукован Оксидована и редукована форма Оксидована и редукована форма

молекула назива се молекула назива се редокс парредокс пар

ЕЛЕКТРОН-ЕЛЕКТРОН-ТАРНСПОРТНИ ТАРНСПОРТНИ

ЛАНЦИЛАНЦИ

Саставни делови биолошких Саставни делови биолошких мембранамембрана::Тилакоиди хлоропластаТилакоиди хлоропластаКристе митохондријаКристе митохондријаЋелијска мембрана прокариотаЋелијска мембрана прокариота

Серија једињења која лако одају и Серија једињења која лако одају и примају електронепримају електроне

Једињења електрон-Једињења електрон-транспортног ланца су транспортног ланца су уграђена у мембрану по уграђена у мембрану по специфичном распоредуспецифичном распореду

На почетку ланца су једињења са На почетку ланца су једињења са вишим негативним редокс вишим негативним редокс потенцијалом, а на крају потенцијалом, а на крају једињења са мање негативним једињења са мање негативним или електропозитивним редокс или електропозитивним редокс потенцијаломпотенцијалом

Електрони се крећу низ градијент Електрони се крећу низ градијент електрохемијског потенцијалаелектрохемијског потенцијала

Приликом протицања еПриликом протицања е - - низ градијент низ градијент електрохемијског потенцијала долази електрохемијског потенцијала долази до ослобађања енергиједо ослобађања енергије

Део ове енергије користи се у синтези Део ове енергије користи се у синтези ATP-aATP-a

Постепеним ослобађањем енергије Постепеним ослобађањем енергије кроз серију преносица ћелија енергију кроз серију преносица ћелија енергију користи ефикаснијекористи ефикасније

Оксидо-редукције током којих Оксидо-редукције током којих долази до одузимања два долази до одузимања два електрона и два протона (два електрона и два протона (два водоникова атома)водоникова атома)

ДЕХИДРОГЕНАЦИЈЕДЕХИДРОГЕНАЦИЈЕ

Ензими: дехидрогеназеЕнзими: дехидрогеназе Коензими:Коензими:

Никотинамид-аденин-динуклеотид Никотинамид-аденин-динуклеотид ((NADNAD))

Никотинамид-аденин-динуклеотид Никотинамид-аденин-динуклеотид фосфат (фосфат (NADNADР)Р)

Флавин-аденин-динуклеотид Флавин-аденин-динуклеотид (FAD)(FAD)

Преношењем протона Преношењем протона кроз мембрану ствара се кроз мембрану ствара се разлика у наелектрисању разлика у наелектрисању и разлика у и разлика у концентрацији протона с концентрацији протона с једне и друге стране једне и друге стране мембране тј. мембране тј. електрохемијски градијентелектрохемијски градијент

Успостављање разлике у Успостављање разлике у наелектрисању тј. тежња наелектрисању тј. тежња да се изједначе да се изједначе концентрације протона концентрације протона даје енергију за синтезу даје енергију за синтезу ATP-aATP-a