Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248
Moderní biologie reg. č.: CZ.1.07/1.1.32/02.0048 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
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. H2S (tzv. bakteriální typ fotosyntézy). Organické látky vzniklé při fotosyntéze jsou energetickým zdrojem pro tvorbu ATP v procesu dýchání či fermentace.
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.
TYPY VÝŽIVY – ZÁKLADNÍ POJMY 3. Nitrifikační bakterie Bakterie mající schopnost převádět NH4+ na NO2- či NO2- na NO3-. Významné pro koloběh dusíku.
Denitrifikační bakterie Bakterie mající schopnost převádět nitráty NO3- na nitrity NO2- či až na molekulární dusík N2. Významné pro koloběh dusíku.
Hlízkové bakterie Bakterie mající schopnost poutat molekulární dusík N2 a redukovat ho na NH4+. Významné pro koloběh dusíku a výživu rostlin. Spolu s nehlízkujícími fixátory N2 symbionti s některými
rostlinami. Proteolytické bakterie Bakterie odbourávající aminokyseliny na amoniak NH4+, oxid uhličitý a nižší mastné kyseliny.
Desulfurikační bakterie Bakterie převádějící sulfát SO42- na sirovodík či sirné ionty. Významné pro koloběh síry.
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.
CHEMOTROFIE Chemolitotrofie
Chemoorganotrofie
Zdroj fixovaného uhlíku: CO2 Zdroj energie: Oxidace anorganických látek (H2S, S, sulfidy, H2, NH4+, NO2-, Fe2+, CH4,) Donor elektronů pro tvorbu ATP v procesu aerobní či anaerobní respirace: Anorganické látky výše uvedené
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: Akceptor elektronů: - při aerobní respiraci: - při aerobní respiraci: molekulární kyslík molekulární kyslík - při anaerobní respiraci: - při anaerobní respiraci: jiná anorganická látka, jiná anorganická látka, jejíž součástí je kyslík (dle jejíž součástí je kyslík (dle konkrétního typu bakterie konkrétního typu bakterie např. NO3-, CO2, HCO3-, např. SO42-, CO2, HCO3-, fumarát) 3+ Fe ) - při anaerobním kvašení (fermentaci): NAD+ Příklady: viz samostatná Příklady: viz samostatná tabulka tabulka
CHEMOTROFIE Chemolitotrofie
Chemoorganotrofie
Příklady:
Příklady:
Některé eubakterie, většina archebakterií
Bakterie s výhradně aerobní respirací: Octové bakterie (Acetobacter) Hlízkové bakterie (Rhizobium) Někteří nehlízkující fixátoři N2 (Azotobacter) Některé patogenní bakterie (Mycobacterium tuberculosis)
Bakterie s aerobní respirací (rozdělení dle oxidované látky): Vodík oxidující bakterie (Alcaligenes entrophus) donor e-: H2 akceptor e-: O2 produkt: H2O Některé bezbarvé sirné bakterie (někteří zástupci rodu Thiobacillus) donor e-: S2- akceptor e-: O2 produkt: SO42-
Bakterie aerobně respirující s možností anaerobní respirace: Některé denitrifikační bakterie (někteří zástupci rodů Bacillus a Pseudomonas)
Bakterie s výhradně anaerobní respirací: Nitrifikační bakterie oxidující NH4+ Acetogenní a sukcinogenní bakterie (Nitrosomonas) donor e-: NH4+ akceptor e-: O2 produkt: NO2- + Bakterie výhradně anaerobně fermentující: + H+ + H2O Některé bakterie mléčného kvašení (Lactobacillus bulgaricus) Nitrifikační bakterie oxidující NO2Bakterie máselného kvašení (Nitrobacter) (Clostridium butyricum) donor e-: NO2- akceptor e-: O2 produkt: NO3- Proteolytické bakterie (Clostridium histolyticum) Železité bakterie Některé patogenní bakterie (Siderocapsa, Gallionella) (Clostridium tetani) donor e-: Fe2+ akceptor e-: O2 + H+ produkt: Bakterie anaerobně fermentující s možností Fe3+ + H2O aerobní respirace: Methanotrofní bakterie* Některé střevní symbiotické bakterie (Methylomonas) (Escherichia coli) *) zdrojem C i donorem elektronů je methan Některé střevní patogenní bakterie (organická látka neobsahujícívazbu C-C) (Salmonella typhi, Shigella dysenteriae) Některé bakterie mléčného kvašení Bakterie s výhradně anaerobní respirací: (Streptococcus lactis) Desulfurikační bakterie (Desulfovibrio) donor e-: NADH akceptor e- : SO42- produkt: Eukaryotické organismy s aerobní respirací: Nezelené rostliny (hlístník, kokotice) H2S + H2O + OHNezelené části rostlin (kořen, květ, plod aj.) Živočichové (člověk) Methanogenní bakterie Houby (hřib smrkový) (Methanococcus) donor e-: H2 akceptor e- : CO2, HCO3Eukaryotické organismy anaerobně produkt: CH4 + H2O fermentující: Pletiva ponořená v bahně, někdy plody Někteří živočichové (tasemnice, škrkavka) Eukaryotické organismy anaerobně fermentující s možností aerobní respirace: Některé houby (kvasinky)
FOTOTROFIE Fotolitotrofie
Fotoorganotrofie
Zdroj fotosyntézou fixovaného uhlíku: CO2 Zdroj energie pro fotosyntézu: Světlo Donor elektronů pro „bakteriální“ fotosyntézu: H2S, H2
Zdroj fotosyntézou fixovaného uhlíku: Organické látky Zdroj energie pro fotosyntézu: Světlo Donor elektronů pro „bakteriální“ fotosyntézu: Uplatňuje se jen cirkulující elektron bakteriochlorofylu Donor elektronů pro (probíhá jen cyklická „rostlinnou“ fotosyntézu: H2O fotofosforylace) Donor vodíku pro „bakteriální“ Donor vodíku pro „bakteriální“ anoxygení fotosyntézu: H2S, H2 anoxygenní fotosyntézu: Organické látky (např. mastné Donor vodíku pro „rostlinnou“ kyseliny) oxygenní fotosyntézu: H2O Donor elektronů pro tvorbu Donor elektronů pro tvorbu ATP: ATP: Organické produkty fotosyntézy Organické produkty fotosyntézy Příklady: Příklady: 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.
MIXOTROFIE Způsob výživy, kdy je autotrofie doplněna specifickým přísunem látek organického původu, čímž nabývá rysů heterotrofie Příklady: 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)
SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY I. Saprofytismus Parazitismus Zdroj uhlíku: Zdroj uhlíku: Organické látky Organické, případně z odumřelých organismů anorganické látky z živých organismů Zdroj energie: Zdroj energie: Organické látky Organické látky z živých z odumřelých organismů organismů, u rostlinných hemiparazitů vždy alespoň částečně světlo Příklady: Příklady: Dekompoziční bakterie Saprofytické houby (např. většina Zygomycetes, v kombinaci s mykorhizou většina Basidiomycetes) Saprofytické rostliny (hnilák)
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)
SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY II. Symbiotická potravní soužití Mykorhiza Symbióza kořenů až 90% cévnatých rostlin s houbami
Ektotrofní mykorhiza
Endotrofní mykorhiza
Stavba: Stavba: - Houba tvoří kolem kořenů - Hyfy pronikají až do hyfový plášť, jež zasahuje buněk kořenového i do mezibuněčných parenchymu. prostorů v kořeni. - Kořenové vlášení je - Kořenové vlášení je zachováno. potlačeno a nahrazeno hyfovým pláštěm. 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 Příklady: Časté u lesních dřevin
Příklady: Vstavačovité rostliny a Rhizoctonia solani – houba dodává mj. i organické látky klíčícímu semeni
SPECIFICKÉ TYPY VÝŽIVY III. Symbiotická potravní soužití Lichenismus Symbióza mezi heterotrofní houbou a Autotrofní sinicí či řasou (tzv. fotobiontem)
Houba dodává: Fotobiont dodává: H2O, minerální látky Asimiláty Příklady: terčovka, provazovka, dutohlávka
Symbióza mezi kořeny rostlin a fixátory molekulárního dusíku Význam fixátora: Pomocí enzymu nitrogenázy převádějí molekulární dusík N2 na NH3, jež může rostlina využít. Jedná se o energeticky náročný děj. Význam rostliny: Poskytuje uhlíkaté asimiláty (zdroj uhlíku a energie). Příklady: 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.
