Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248

Transkript

1 Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248 M o d e r n í b i o l o g i e reg. č.: CZ.1.07/1.1.32/ TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY Přehled OB03 TYPY VÝŽIVY Učební přehled pro čtyřletá gymnázia a vyšší ročníky osmiletých gymnázií Zhotovil: Mgr. Tomáš Hasík G a SOŠPg Čáslav

2 TYPY VÝŽIVY ZÁKLADNÍ POJMY 1. Autotrofie Typ výživy, kdy jsou zdrojem stavebních látek (zejména uhlíku, dusíku a síry) látky anorganické. Heterotrofie Typ výživy, kdy jsou zdrojem stavebních látek (zejména uhlíku, dusíku a síry) látky organické. Mixotrofie Typ výživy, kdy je autotrofie doplněna specifickým přísunem látek organického původu, čímž nabývá rysů heterotrofie. Chemolitotrofie Typ výživy, kde jsou zdrojem elektronů pro tvorbu ATP anorganické látky. Chemoorganotrofie Typ výživy, kde jsou zdrojem elektronů pro tvorbu ATP organické látky. Fotolitotrofie, fotoorganotrofie Typy výživy fotosyntetizujících organismů. Zdrojem energie pro fotosyntézu je světlo. Fotosyntéza Pro současný život klíčový komplex biochemických reakcí. Podstatou fotosyntézy je tvorba organických látek z látek anorganických. Zdrojem energie pro tuto přeměnu je světlo (tzv. rostlinný typ fotosyntézy) či oxidace anorganických látek např. H 2 S (tzv. bakteriální typ fotosyntézy). Organické látky vzniklé při fotosyntéze jsou energetickým zdrojem pro tvorbu ATP v procesu dýchání či fermentace.

3 TYPY VÝŽIVY ZÁKLADNÍ POJMY 2. Aerobní dýchání Biochemický komplex reakcí vedoucí k tvorbě ATP za účasti molekulárního kyslíku, který je v dýchacím řetězci akceptorem elektronů. Anaerobní dýchání Biochemický komplex reakcí vedoucí k tvorbě ATP bez využití molekulárního kyslíku. Akceptorem elektronů v dýchacím řetězci je anorganická látka, jejíž součástí je kyslík. Fermentace (kvašení) Biochemický komplex reakcí vedoucí k tvorbě ATP bez využití molekulárního kyslíku. Akceptorem elektronů v celém procesu je jeden z meziproduktů, které vznikají při rozpadu organického substrátu. Holoparazitické rostliny Nefotosyntetizující rostlinní parazité závislí na příjmu asimilátů z hostitele. Hemiparazitické rostliny Fotosyntetizující rostlinní parazité přijímající z hostitele vodu s anorganickými látkami, v některých případech i asimiláty. Endoparazit Vnitřní parazit, zpravidla živočich. Parazituje v hostiteli, např. v jeho trávicí soustavě. Hostitel je zdrojem stavebních i energetických látek. Ektoparazit Vnější parazit, zpravidla živočich. Parazituje na povrchu hostitele. Hostitel je zdrojem stavebních i energetických látek. Saprofyt Organismus čerpající stavební látky a energii z odumřelých organismů.

4 TYPY VÝŽIVY ZÁKLADNÍ POJMY 3. Nitrifikační bakterie Bakterie mající schopnost převádět NH 4 + na NO 2 - či NO 2 - na NO 3 -. Významné pro koloběh dusíku. Denitrifikační bakterie Bakterie mající schopnost převádět nitráty NO 3 - na nitrity NO 2 - či až na molekulární dusík N 2. Významné pro koloběh dusíku. Hlízkové bakterie Bakterie mající schopnost poutat molekulární dusík N2 a redukovat ho na NH 4 +. Významné pro koloběh dusíku a výživu rostlin. Spolu s nehlízkujícími fixátory N 2 symbionti s některými rostlinami. Proteolytické bakterie Bakterie odbourávající aminokyseliny na amoniak NH 4 +, oxid uhličitý a nižší mastné kyseliny. Desulfurikační bakterie 2- Bakterie převádějící sulfát SO 4 Významné pro koloběh síry. na sirovodík či sirné ionty. Octové bakterie Aerobní bakterie se schopností oxidovat ethanol na kyselinu octovou. Mykorhiza Symbiotické soužití mezi houbami a kořeny cévnatých rostlin. Houba do systému dodává vodu a minerální látky, rostlina asimiláty. Lichenismus Symbiotické soužití mezi heterotrofní houbou a autotrofním fotobiontem (řasou či sinicí). Houba do systému dodává vodu a minerální látky, fotobiont asimiláty.

5 Chemolitotrofie Zdroj fixovaného uhlíku: CO 2 Zdroj energie: Oxidace anorganických látek (H 2 S, S, sulfidy, H 2, NH + 4, NO - 2, Fe 2+, CH 4,) Donor elektronů pro tvorbu ATP v procesu aerobní či anaerobní respirace: Anorganické látky výše uvedené Akceptor elektronů: - při aerobní respiraci: molekulární kyslík - při anaerobní respiraci: jiná anorganická látka, jejíž součástí je kyslík (dle konkrétního typu bakterie např. SO 4 2-, CO 2, HCO 3 -, Fe 3+ ) viz samostatná tabulka CHEMOTROFIE Chemoorganotrofie Zdroj fixovaného uhlíku: Organické látky Zdroj energie: Oxidace organických látek Donor elektronů pro tvorbu ATP v procesu aerobní či anaerobní respirace: Organické látky nebo při anaerobním kvašení (fermentaci): Uhlíkatý meziprodukt rozpadu organického substrátu Akceptor elektronů: - při aerobní respiraci: molekulární kyslík - při anaerobní respiraci: jiná anorganická látka, jejíž součástí je kyslík (dle konkrétního typu bakterie např. NO - 3, CO 2, HCO - 3, fumarát) - při anaerobním kvašení (fermentaci): NAD + viz samostatná tabulka

6 Chemolitotrofie Některé eubakterie, většina archebakterií Bakterie s aerobní respirací (rozdělení dle oxidované látky): Vodík oxidující bakterie (Alcaligenes entrophus) donor e - : H 2 akceptor e - : O 2 produkt: H 2 O Některé bezbarvé sirné bakterie (někteří zástupci rodu Thiobacillus) donor e - : S 2- akceptor e - : O 2 produkt: SO 4 2- Nitrifikační bakterie oxidující NH 4 + (Nitrosomonas) donor e - : NH 4 + akceptor e - : O 2 produkt: NO H + + H 2 O - Nitrifikační bakterie oxidující NO 2 (Nitrobacter) donor e - - : NO 2 akceptor e - - : O 2 produkt: NO 3 Železité bakterie (Siderocapsa, Gallionella) donor e - : Fe 2+ akceptor e - : O 2 + H + produkt: Fe 3+ + H 2 O Methanotrofní bakterie* (Methylomonas) *) zdrojem C i donorem elektronů je methan (organická látka neobsahujícívazbu C-C) Bakterie s výhradně anaerobní respirací: Desulfurikační bakterie (Desulfovibrio) donor e - : NADH akceptor e - 2- : SO 4 produkt: H 2 S + H 2 O + OH - Methanogenní bakterie (Methanococcus) donor e - : H 2 akceptor e - : CO 2, HCO 3 - produkt: CH 4 + H 2 O CHEMOTROFIE Chemoorganotrofie Bakterie s výhradně aerobní respirací: Octové bakterie (Acetobacter) Hlízkové bakterie (Rhizobium) Někteří nehlízkující fixátoři N 2 (Azotobacter) Některé patogenní bakterie (Mycobacterium tuberculosis) Bakterie aerobně respirující s možností anaerobní respirace: Některé denitrifikační bakterie (někteří zástupci rodů Bacillus a Pseudomonas) Bakterie s výhradně anaerobní respirací: Acetogenní a sukcinogenní bakterie Bakterie výhradně anaerobně fermentující: Některé bakterie mléčného kvašení (Lactobacillus bulgaricus) Bakterie máselného kvašení (Clostridium butyricum) Proteolytické bakterie (Clostridium histolyticum) Některé patogenní bakterie (Clostridium tetani) Bakterie anaerobně fermentující s možností aerobní respirace: Některé střevní symbiotické bakterie (Escherichia coli) Některé střevní patogenní bakterie (Salmonella typhi, Shigella dysenteriae) Některé bakterie mléčného kvašení (Streptococcus lactis) Eukaryotické organismy s aerobní respirací: Nezelené rostliny (hlístník, kokotice) Nezelené části rostlin (kořen, květ, plod aj.) Živočichové (člověk) Houby (hřib smrkový) Eukaryotické organismy anaerobně fermentující: Pletiva ponořená v bahně, někdy plody Někteří živočichové (tasemnice, škrkavka) Eukaryotické organismy anaerobně fermentující s možností aerobní respirace: Některé houby (kvasinky)

7 Fotolitotrofie Zdroj fotosyntézou fixovaného uhlíku: CO 2 Zdroj energie pro fotosyntézu: Světlo Donor elektronů pro bakteriální fotosyntézu: H 2 S, H 2 Donor elektronů pro rostlinnou fotosyntézu: H 2 O Donor vodíku pro bakteriální anoxygení fotosyntézu: H 2 S, H 2 Donor vodíku pro rostlinnou oxygenní fotosyntézu: H 2 O Donor elektronů pro tvorbu ATP: Organické produkty fotosyntézy FOTOTROFIE Fotoorganotrofie Zdroj fotosyntézou fixovaného uhlíku: Organické látky Zdroj energie pro fotosyntézu: Světlo Donor elektronů pro bakteriální fotosyntézu: Uplatňuje se jen cirkulující elektron bakteriochlorofylu (probíhá jen cyklická fotofosforylace) Donor vodíku pro bakteriální anoxygenní fotosyntézu: Organické látky (např. mastné kyseliny) Donor elektronů pro tvorbu ATP: Organické produkty fotosyntézy Anaerobní provozovatelé bakteriální fotosyntézy : Purpurové sirné bakterie (Chromatiaceae) Zelené sirné bakterie (Chlorobiaceae) Aerobní provozovatelé rostlinné fotosyntézy : Sinice* Prochlorofyty Fotosyntetizující rostliny* *) některé uplatňují mixotrofii Anaerobní provozovatelé bakteriální fotosyntézy : Purpurové nesirné bakterie* (Rhodospirillaceae) *) za specifických podmínek se mohou chovat jako fotolitotrofové případně ve tmě jako aerobní chemoorganotrofové.

8 MIXOTROFIE Způsob výživy, kdy je autotrofie doplněna specifickým přísunem látek organického původu, čímž nabývá rysů heterotrofie Některé chemolitotrofní bakterie Masožravé rostliny (rosnatka) Některé hemiparazitické rostliny (černýš) Rostliny tvořící symbiózu s fixátory vzdušného dusíku (bobovité rostliny s hlízkovými bakteriemi, lipnicovité rostliny s fixátory žijícími volně v půdě) Hemisaprofyti (některé autotrofní bakterie, včetně sinic a některé řasy)* *) hemisaprofyty je v zásadě i většina vyšších zelených rostlin dokáží čerpat a zužitkovat jednoduché organické látky z odumřelých organismů, např. aminokyseliny)

9 SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY I. Saprofytismus Parazitismus Zdroj uhlíku: Organické látky z odumřelých organismů Zdroj energie: Organické látky z odumřelých organismů Dekompoziční bakterie Saprofytické houby (např. většina Zygomycetes, v kombinaci s mykorhizou většina Basidiomycetes) Saprofytické rostliny (hnilák) Zdroj uhlíku: Organické, případně anorganické látky z živých organismů Zdroj energie: Organické látky z živých organismů, u rostlinných hemiparazitů vždy alespoň částečně světlo Patogenní bakterie v době parazitace (Clostridium tetani) Parazitické houby (rzi, sněti) Endoparazitičtí živočichové (škrkavka) Ektoparazitičtí živočichové (blecha, veš) Rostlinní holoparaziti (kokotice) Rostlinní hemiparaziti (černýš, jmelí)

10 SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY II. Symbiotická potravní soužití Mykorhiza Symbióza kořenů až 90% cévnatých rostlin s houbami Ektotrofní mykorhiza Stavba: - Houba tvoří kolem kořenů hyfový plášť, jež zasahuje i do mezibuněčných prostorů v kořeni. - Kořenové vlášení je potlačeno a nahrazeno hyfovým pláštěm. Endotrofní mykorhiza Stavba: - Hyfy pronikají až do buněk kořenového parenchymu. - Kořenové vlášení je zachováno. Význam houby: - Dodává vodu, minerály (zejména P), fytohormony, vitaminy - Omezuje napadení rostliny patogeny - Kumuluje těžké kovy (Pb, Cd) a zamezuje jejich průniku z půdy do rostliny Význam rostliny: - Dodává uhlíkaté asimiláty (sacharidy)* *) jedná se až o 20% všech cukrů transportovaných do kořene Časté u lesních dřevin Vstavačovité rostliny a Rhizoctonia solani houba dodává mj. i organické látky klíčícímu semeni

11 SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY III. Symbiotická potravní soužití Lichenismus Symbióza mezi heterotrofní houbou a Autotrofní sinicí či řasou (tzv. fotobiontem) Houba dodává: H 2 O, minerální látky Fotobiont dodává: Asimiláty terčovka, provazovka, dutohlávka Symbióza mezi kořeny rostlin a fixátory molekulárního dusíku Význam fixátora: Pomocí enzymu nitrogenázy převádějí molekulární dusík N 2 na NH 3, jež může rostlina využít. Jedná se o energeticky náročný děj. Význam rostliny: Poskytuje uhlíkaté asimiláty (zdroj uhlíku a energie). 1. typ: hlízkové baktérie (Rhizobium, Frankia) dokáží fixovat molekulární dusík pouze poté, co na kořenech rostlin (zejména bobovitých) vyvolají tvorbu hlízek, které obývají. Než se vytvoří hlízky, bakterie v kořenech parazitují. 2. typ: baktérie netvořící hlízky žijí volně v půdě poblíž kořenů rostlin (např. čirok), kde se živí asimiláty vypouštěnými z kořenů. 3. typ: volně žijící sinice (Anabaena) tvoří symbiózu s kapraďorosty (Azolla) v rýžovištích. Mohou pokrývat až 75% nároků rýže na dusík.