Входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80% сухого вещества растений и около 20% животных. Растения синтезируют углеводы из неорганических соединений - углекислого газа и воды (СО 2 и Н 2 О) в процессе фотосинтеза:
6СО 2 + 6Н 2 О свет, хлорофилл → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Углеводы имеют общую формулу C n (H 2 O) m , откуда и возникло название этих природных соединений. Углеводы делятся на: моносахариды (важнейшие представители – глюкоза и фруктоза); дисахариды(сахароза); полисахариды (важнейшие представители – крахмал и целлюлоза).
Фруктоза C 6 H 12 O 6 является одним из самых распространенных углеводов фруктов, содержится в мёде. В отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных диабетом.
Сахароза С 12 Н 22 О 11 , образован молекулами глюкозы и фруктозы. Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли. Сахароза содержится в сахарном тростнике и сахарной свекле, а также в сладостях.
Сбор сахарного тростника . Фреска во дворце Кортеса в Куэрнаваке.
Крахмал и целлюлоза
Крахмал
(С 6 Н 10 О 5)
n
- природный полимер, он накапливается в виде
зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и
стеблях. Крахмал - белый порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде
он набухает и образует клейстер.
Крахмал чаще всего получают из картофеля. Для этого картофель измельчают,
промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание.
Полученный крахмал еще раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого
воздуха.
Крахмал - основная часть важнейших
продуктов питания: муки (75 - 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая
ценность около 16,8 кДж/г. Он является ценным питательным продуктом. Чтобы
облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой
температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит
частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде.
Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до
глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в
гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, - (C 6 H 10 O 5) n ,
но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в
печени (до 10%). В организме гликоген является резервным веществом, которое
превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках.
В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для
этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем
нейтрализуют мелом.
(С 6 Н 10 О 5) n + n H 2 O- H 2 SO 4, t ˚ C → n C 6 H 12 O 6
Образовавшийся осадок сульфата кальция отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу. Если гидролиз крахмала не доводить до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой - патока, которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые с помощью крахмала декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань. Крахмал применяют для накрахмаливания белья. Под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрязнения. Крахмал и его производные применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, в литейном и других производствах, в фармацевтической промышленности.
Обнаружение крахмала
Целлюлоза или клетчатка (С 6 Н 10 О 5) n , один из самых распространённых природных полимеров; главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных тканей. Так, содержание целлюлозы в волосках семян хлопчатника 97-98%, в стеблях лубяных растений (лён, рами, джут) 75-90%, в древесине 40-50%, камыше, злаках, подсолнечнике 30-40%. Обнаружена в организме некоторых низших беспозвоночных.
Целлюлоза используется
человеком с очень древних времен. Сначала
применяли древесину как горючий и строительный материал;
затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как
текстильное сырье. Первые промышленные способы химической
переработки древесины возникли в связи с развитием
бумажной промышленности.
Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных
для создания механической прочности,
гладкой поверхности, для предотвращения
растекания чернил. Первоначально для изготовления
бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически
можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так
называемая рисовая бумага), хлопка, использовали
также изношенные ткани. Однако по мере
развития книгопечатания перечисленных источников сырья
стало не хватать для удовлетворения
растущей потребности бумаги.
Особенно много бумаги расходуется для
печатания газет, причем вопрос о
качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги
значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50%
состоит из клетчатки, к бумажной массе
стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага
непрочна и быстро желтеет (особенно на свету).
Для улучшения качества древесных добавок к
бумажной массе были предложены различные способы
химической обработки древесины, позволяющие получить
из нее более или менее чистую
целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина,
смол и других. Для выделения целлюлозы было
предложено несколько способов, из которых мы рассмотрим сульфитный. По
сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с
гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества
растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу
отделяют фильтрованием. Отходы содержат способные к брожению
моносахариды, их используют как сырье для
получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт). Целлюлоза
используется для получения вискозного, ацетатного, медно-аммиачного волокон.
Задания для закрепления
№1.
Крахмал образуется в процессе фотосинтеза, причём сначала образуется глюкоза, а из неё крахмал:CO 2 -> C 6 H 12 O 6 -> (C 6 H 10 O 5) n
nC 6 H 12 O 6 - > (C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O
Решите задачу:
Вычислите
массу крахмала, который образуется в процессе фотосинтеза? Если
известно, что в процессе фотосинтеза участвуют 10 кг воды и 20 л
углекислого газа (н.у.).
№2. При взаимодействии сахарозы с водой образуется смесь глюкозы и сахарозы.
Решите задачу:
Вычислите
массу раствора сахарозы (массовая доля сахарозы 20%), который подвергли
гидролизу (взаимодействию с водой), если при этом выделилось 7,2 г
глюкозы.
№3. Заполните таблицу
ВАЖНЕЙШИЕ УГЛЕВОДЫ |
|||||
МОНОСАХАРИДЫ | ДИСАХАРИДЫ | ПОЛИСАХАРИДЫ |
|||
НАЗВАНИЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ | |||||
ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА | |||||
НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ | |||||
ПРИМЕНЕНИЕ | |||||
Животные, состоящие из единственной клетки, располагающей ядром, называются одноклеточными организмами.
В них сочетаются характерные особенности клетки и независимого организма.
Одноклеточные животные
Животные подцарства Одноклеточных или Простейших обитают в жидких средах. Внешние формы их разнообразны — от аморфных особей, не имеющих определенных очертаний, до представителей со сложными геометрическими формами.
Насчитывается около 40 тысяч видов одноклеточных животных. К наиболее известным относятся:
- амеба;
- зеленая эвглена;
- инфузория-туфелька.
Амеба
Принадлежит классу корненожки и отличается непостоянной формой.
Она состоит из оболочки, цитоплазмы, сократительной вакуоли и ядра.
Усвоение питательных веществ осуществляется с помощью пищеварительной вакуоли, а кормом служат другие простейшие, такие как водоросли и . Для респирации амебе необходим кислород, растворенный в воде и проникающий через поверхность тела.
Зеленая эвглена
Обладает вытянутой веерообразной формой. Питается за счет превращения углекислого газа и воды в кислород и продукты питания благодаря световой энергии, а также готовыми органическими веществами при отсутствии света.
Относится к классу жгутиковые.
Инфузория-туфелька
Класс инфузории, своими очертаниями напоминает туфельку.
Пищей служат бактерии.
Одноклеточные грибы
Грибы отнесены к низшим бесхлорофилльным эукариотам. Они отличаются наружным пищеварением и содержанием хитина в клеточной стенке. Тело образует грибницу, состоящую из гифов.
Одноклеточные грибы систематизированы в 4 основных классах:
- дейтеромицеты;
- хитридиомицеты;
- зигомицеты;
- аскомицеты.
Ярким примером аскомицетов служат дрожжи, широко распространенные в природе. Скорость их роста и размножения велика благодаря особенному строению. Дрожжи состоят из одиночной клетки округлой формы, размножающейся почкованием.
Одноклеточные растения
Типичным представителем низших одноклеточных растений, часто встречающихся в природе, являются водоросли:
- хламидомонада;
- хлорелла;
- спирогира;
- хлорококк;
- вольвокс.
Хламидомонада отличается от всех водорослей подвижностью и наличием светочувствительного глазка, определяющего места наибольшего скопления солнечной энергии для фотосинтеза .
Многочисленные хлоропласты заменены одним большим хроматофором. Роль насосов, откачивающих излишки жидкости, выполняют сократительные вакуоли. Передвижение осуществляется при помощи двух жгутиков.
Зеленые водоросли хлореллы, в отличие от хламидомонады, обладают типичными растительными клетками. Плотная оболочка защищает мембрану, а в цитоплазме расположено ядро и хроматофор. Функции хроматофора сходны с ролью хлоропласт наземных растений.
С хлореллой схожа водоросль шарообразной формы хлорококк. Местом ее обитания служит не только вода, но и суша, стволы деревьев, растущих во влажной среде.
Кто открыл одноклеточные организмы
Честь открытия микроорганизмов принадлежит голландскому ученому А. Левенгуку.
В 1675 году он разглядел их в микроскоп собственного изготовления. За мельчайшими существами закрепилось название инфузория, а с 1820 года их стали называть простейшими животными.
Зоологами Келлекером и Зибольдом в 1845 году одноклеточные были отнесены к особому типу животного царства и разделены на две группы:
- корненожки;
- инфузории.
Как выглядит клетка одноклеточного животного
Строение одноклеточных организмов возможно изучить лишь с помощью микроскопа. Тело простейших существ состоит из единственной клетки, выполняющей роль независимого организма.
В состав клетки входят:
- цитоплазма;
- органоиды;
- ядро.
Со временем, в результате приспособления к окружающей среде, у отдельных видов одноклеточных появились специальные органоиды движения, выделения и питания.
Кто такие простейшие
Современная биология относит простейших к парафилетической группе животноподобных протистов. Наличие в клетке ядра, в отличие от бактерий, включает их в список эукариотов.
Клеточные структуры разнятся с клетками многоклеточных. В живой системе простейших присутствуют пищеварительные и сократительные вакуоли, у некоторых наблюдаются схожие с ротовой полостью и анальным отверстием органеллы.
Классы простейших
В современной классификации по признакам отсутствует отдельный ранг и значение одноклеточных.
Лабиринтула
Их принято подразделять на следующие типы:
- саркомастигофоры;
- апикомплексы;
- миксоспоридии;
- инфузории;
- лабиринтулы;
- асцестоспородии.
Устаревшей классификацией считается деление простейших на жгутиковых, саркодовых, ресничных и споровиков.
В каких средах обитают одноклеточные
Средой обитания простейших одноклеточных служит любая влажная среда. Амеба обыкновенная, эвглена зеленая и инфузория-туфелька являются типичными обитателями загрязненных пресных водных источников.
Наука долгое время относила опалин к инфузориям, благодаря внешнему сходству жгутиков с ресничками и наличию двух ядер. В результате тщательных исследований родство было опровергнуто. Половое размножение опалин происходит в результате копуляции, ядра одинаковые, а ресничный аппарат отсутствует.
Заключение
Биологическую систему невозможно представить без одноклеточных организмов, являющихся источником питания других животных.
Простейшие организмы способствуют образованию горных пород, служат показателями загрязненности водоемов, участвуют в круговороте углерода . Широкое применение микроорганизмы нашли в биотехнологиях.
Бактерии и простейшие являются самыми древними организмами, при этом их численность в разы превышает численность всех других видов живых существ на планете Земля. Несмотря на некоторую схожесть этих форм жизни, между ними все же есть различия. Чем же отличаются бактерии от простейших? Чтобы это понять, нужно подробно рассмотреть особенности строения и развития каждой из этих форм жизни.
Основное, что объединяет эти две группы живых существ – это то, что они являются . Однако различий между ними гораздо больше.
Прокариоты и эукариоты: кто они?
Бактерии (прокариоты) являются первыми живыми организмами, благодаря которым и появились другие формы жизни на планете Земля. На данный момент наука изучила более десяти тысяч их видов, однако предполагается, что Землю населяют более миллиона видов этих существ. Они просто поражают разнообразием своих форм. Спирохеты и вибрионы холеры визуально напоминают спирали, а кокки имеют форму шара. Также они могут быть звездчатой, палочковидной и тетраэдрической формы.
Простейшие (эукариоты) – это первые существа на планете, в клетках которых в процессе эволюции сформировалось ядро. Именно они являются предками всех видов животных, которые существуют либо когда-либо существовали на планете. Эти одноклеточные могут существовать как обособленно, так и объединяться с другими одноклеточными и жить как единый организм.
Основные отличия
От простейших бактерии отличаются:
- клеточным строением;
- способом размножения;
- способом получения энергии для своего существования;
- размерами.
Клеточное строение
Большинство из прокариотов состоят только из одной клетки, в состав которой входит нуклеоид, цитоплазматическая мембрана и рибосомы, которые являются синтезаторами белка. Ядро в данном случае отсутствует, поэтому их принято относить к Надцарству безъядерных.
Клетки эукариотов содержат в себе элементарное ядро, цитоплазму, а также вакуоли, которые выполняют пищеварительную и выделительную функции.
Именно тем, что в клетках прокариотов нет сформированного ядра, они и отличаются от эукариотов. Эти существа различны еще и тем, что ДНК баткерий находится прямо в содержимом клетки.
Способы размножения
Способы размножения простейших животных могут различаться в зависимости от условий, в которых они находятся. Эти существа отличаются от прокариотов еще и тем, что они могут размножаться как половым, так и бесполым, а также смешанным путем. При половом размножении образуются гаметы.
Способы получения энергии
Бактерии от простейших животных различаются еще и тем, что они являются автотрофными организмами и способны добывать энергию самостоятельно.
Очень интенсивно, поэтому им постоянно нужно искать новые источники питания. Это вынуждает их быстро приспосабливаться к любым условиям и искать новые источники питания. На данный момент энергию для существования они могут получать тремя основными способами:
- при брожении;
- с помощью фотосинтеза;
- при дыхании.
Одноклеточные организмы просто поражают тем, насколько они жизнеспособны даже в экстремальных условиях. Некоторые из них способны питаться даже антибиотиками, то есть веществами, которые разработаны специально для их уничтожения.
Простейшие не способны самостоятельно вырабатывать энергию для своего существования, поэтому простейшие животные вынуждены охотиться на бактерий и даже на других эукариотов. Исключением можно считать эвглену зеленую, которая от остальных одноклеточных этого вида отличается тем, что самостоятельно способна добывать энергию с помощью углекислого газа и солнечного света. Дышат простейшие всей поверхностью тела.
Бактерии и простейшие ещё с древних времён заселяют нашу планету, но их значение во всей биосфере до сих пор имеет огромную ценность. Впервые их увидели ещё в XVII веке с помощью микроскопа.
К подцарству Простейшие (также их называют Одноклеточные) относится около 30 тысыч видов
. Живут повсеместно, но преимущественно во влажной среде: в водоёмах и почве, в щелях, которые заполнены влагой. Их тело имеет одноклеточное строение, но несмотря на это одна клетка способна функционировать как целый организм. Чаще имеет постоянную, иногда — непостоянную форму тела. Простейшие могут самостоятельно питаться, передвигаться с помощью специфических органелл, защищаться от врагов и неблагоприятных факторов внешней среды. Они способны дышать кислородом не только на суше, простейшие также способны поглощать растворённый в воде кислород всей поверхностью своего тела.
Клетка способна образовывать цисту (временная форма существования), что очень помогает переносить простейшим неблагоприятные условия. В благоприятных условиях для существования циста разрушается я и простейшее начинает вести обычный образ жизни. Простейшие принимают участие в круговороте веществ в природе.
Бактерии — чаще одноклеточные организмы
, которые имеют разнообразную форму строения (форму шара, запятой, овала, спирали, завитка и т.п.). Бактерии имеют способность передвигаться, но и могут всю свою жизнь прожить на одном месте. Они очень широко распространены в нашей природе, могут встречаться абсолютно в любых условиях природной среды.
На Земле нет места, где не было бы этих микроорганизмов. В строении бактерии особенно следует уделить значение оболочке клетки. Как бы не отличались микробы друг от друга формой и размером, но их оболочка всегда плотная, толстостенная. Благодаря этому бактерии и выживают при любых климатических условиях и внешних факторах. Практически все имеют прозрачную окраску, их трудно увидеть под микроскопом, но микробиологи придумали различные методы окрашивания микроорганизмов.
Бактерии и Царство простейших — это наиболее древние, а также самые примитивные организмы, населяющие Землю. Число тех и других намного превышает количество иных представителей биосферы, а их изучение позволит предотвратить целый ряд заболеваний, а также манипулировать процессами, важными для представителей пищевой промышленности и агробизнеса.
Бактерии – это организмы, первыми появившиеся на нашей планете. Большинство бактерий – одноклеточные образования. Исключением являются нитчатые цианобактерии и актиномицеты. В состав самой обыкновенной одноклеточной бактерии входит элементарный нуклеоид, синтезаторы белка – рибосомы и цитоплазматическая мембрана, ограничивающая внутреннее содержимое клетки. Характерной особенностью бактерий является отсутствие ядра, поэтому они причисляются к Надцарству прокариотнов или безъядерных.
Необыкновенно интересно изучать многообразие форм этих организмов. Есть бактерии, которые имеют сферическую форму. Это – кокки. Есть бактерии завитые, закрученные в спиральки. Например, вибрионы холеры или спирохеты. Существует множество палочкообразных, звездчатых, тетраэдрических разновидностей этих безъядерных организмов. Размножение бактерий проходит чаще всего вегетативным способом – перетяжкой или почкованием. В определенных условиях бактерии могут стать участниками полового размножения. В этом случае происходит обмен генетическим материалом. Процесс именуется рекомбинацией.
Строение бактериальной клетки
Жизненную энергию бактерии могут получать в результате 3-х процессов – при брожении, при дыхании и в процессе фотосинтеза.
Простейшие – это первые организмы, клетки которых сформировали ядро в результате эволюции. Есть организмы одноклеточные. Есть те, которые живут колониями и действуют как единый, сплоченный организм.
Простейшие являются первыми гетеротропными организмами. Они не способны сами вырабатывать необходимые им питательные вещества, поэтому вынуждены «охотиться» на других простейших или на бактерий. Единственным исключением является эвглена зеленая, которая способна сама продуцировать органические вещества, используя солнечный свет и углекислый газ.
В состав организма типичного простейшего существа входит, окруженная оболочкой, цитоплазма. В нем находится ядро, пищевая и выделительная вакуоль, простейший рот, хлоропласт, один или множество жгутиков. У некоторых видов есть псевдоподы, которыми микроскопические организмы буквально обволакивают потенциальную добычу, а лишь затем поглощают ее.
Строение простейших (инфузория туфелька) Размножение может быть половым, бесполым, а также смешанным, в зависимости от условий, в которые попал данный организм.
Выводы сайт
- Главное отличие – это наличие или отсутствие ядра. Бактерии – безъядерные организмы. Простейшие – первые, кто сформировал в своем клетке-теле элементарное ядро.
- При размножении у бактерий предусмотрен обмен генетической информацией, но это происходит в результате рекомбинации генного материала. У простейших процесс усовершенствован – клетки сливаются, в результате чего образуются гаметы, имеющие обогащенный набор хромосом.
- По способу питания бактерии являются автотрофами. Они самостоятельно вырабатывают необходимые им питательные вещества. Простейшие, за редким исключением, вынуждены охотиться за источниками жизненной энергии, ведь они являются классическим гетеротрофами.
- Бактерии намного меньше простейших. Их можно рассмотреть лишь под мощным очень мощным оптическим или под электронным микроскопом. Простейшие в разы больше. Самые крупные – амебы, инфузории, радиолярии – хорошо видны при увеличении обычного недорогого микроскопа.