ОСОБЛИВОСТІ ОБМІНУ РЕЧОВИН У ГЕТЕРОТРОФНИХ ОРГАНІЗМІВ

ОСОБЛИВОСТІ ОБМІНУ РЕЧОВИН У ГЕТЕРОТРОФНИХ ОРГАНІЗМІВ

Чому розрізняють різні типи й види гетеротрофного живлення?

ГЕТЕРОТРОФНЕ ЖИВЛЕННЯ (від грец. гетерос — різний і трофос — їжа) — це процес надходження в організм готових органічних речовин, що слугують джерелом Карбону. Залежно від джерел енергії розрізняють фотогетеротрофне живлення (пурпурні несірчані бактерії, геліобактерії мають бактеріохлорофіли, що використовують зовнішню світлову енергію) та хемогетеротрофне живлення (археї, більшість бактерій, тварини, гриби, що використовують внутрішню хімічну енергію органічних сполук). У живій природі виокремлюють ще один тип живлення — міксотрофний. Мікстотрофне живлення (від грец. міксо — змішаний і їжа) — це процес надходження в організм за одних умов середовища неорганічних речовин для фотоавтотрофного живлення, а за інших умов — готових органічних речовин для хемогетеротрофного живлення. Іншими словами, це змішане живлення, що спостерігається в комахоїдних рослин, рослин-паразитів, евглени зеленої, діатомових водоростей, певних груп бактерій.

Найбільш поширеними є організми з хемогетеротрофним типом живлення — хемогетеротрофи. Саме вони демонструють різноманітність видів гетеротрофного живлення. За джерелом готових органічних речовин їх класифікують на хижаків (хижі тварини, хижі гриби, хижі рослини отримують готові органічні речовини з тіла своєї жертви), фітофагів (рослиноїдні тварини використовують органічні речовини зеленої маси), сапрофагів (жук-гнойовик, річкові раки, гієни, грифи споживають органічні речовини відмерлих організмів), паразитів (черви-гельмінти, блохи, воші живляться поживними речовинами живих організмів, чим завдають їм шкоди) та симбіотрофів (актинії, губани-чистильники, мікоризні гриби живляться поживними речовинами живих організмів, не завдаючи їм шкоди) (іл. 65).

Іл. 65. Тварини з різними видами хемогетеротрофного живлення: 1 — тигр (хижак); 2 — лань (фітофаг); 3 — жук-гнойовик (сапрофаг); 4 — блоха (ектопаразит); 5 — губан-чистильник (симбіотроф)

Способи здобування їжі в гетеротрофних організмів є дуже різноманітними, але шлях засвоєння поживних речовин у більшості з них подібний і складається з таких етапів: поглинання їжі — перетравлювання складних поживних речовин — всмоктування малих біомолекул — метаболізм — виділення.

Отже, типи й види гетеротрофного живлення розрізняють за джерелом енергії та джерелами отримання готових органічних речовин.

Які особливості метаболізму гетеротрофів?

Визначальними й переважаючими процесами метаболізму гетеротрофів є катаболічні реакції розщеплення складних органічних речовин. Завдяки їм відбуваються вивільнення хімічної енергії, перетворення її в енергію АТФ і використання для життєдіяльності та реакцій анаболізму. Катаболізм більшості гетеротрофів можна поділити на три етапи.

• Підготовчий етап — це специфічний для гетеротрофів етап перетравлювання й розщеплення біополімерів до малих молекул: білки — до амінокислот, жири — до жирних кислот і гліцеролу, полісахариди — до моносахаридів. Цей етап відбувається у травній системі, а також внутрішньоклітинно в лізосомах. У цих процесах не виділяється достатньої кількості енергії для синтезу АТФ, вся вона втрачається в тепловій формі.

• Безкисневий (анаеробний) етап — розщеплення мономерів до ще менших молекул, переважно ацетил-КоА; на цьому етапі в реакціях синтезується незначна кількість АТФ. За неповного розщеплення 1 моль глюкози вивільняється 200 кДж енергії. Одним із основних шляхів 2-го етапу аеробного дихання є гліколіз.

• Кисневий (аеробний) етап включає цикл Кребса та окиснювальне фосфорилювання, що відбуваються в мітохондріях. На цьому етапі органічні речовини окиснюються до вуглекислого газу, а всі відщеплені від них електрони та протони переносяться на кисень, внаслідок чого утворюється вода. На цьому етапі синтезується найбільша кількість АТФ. Так, з 1 моль глюкози вивільняється 2600 кДж енергії.

Вивільнена енергія й малі молекули беруть участь в анаболічних процесах утворення власних органічних речовин. Таку сукупність перетворень називають вторинним синтезом органічних речовин. Цей синтез здійснюється завдяки внутрішньоклітинній енергії окиснення речовин, а не зовнішній світловій енергії, як у автотрофів. Ще однією особливістю анаболізму гетеротрофів є потреба в незамінних амінокислотах й жирних кислотах, що не синтезуються в їхніх організмах і мають надходити з їжею. На відміну від автотрофів, здатних засвоювати Нітроген мінеральних сполук, гетеротрофні організми потребують Нітроген в органічній формі (амінокислоти, білки).

Отже, метаболізм гетеротрофних організмів має особливості, що визначаються використанням готових органічних речовин та їхньою здатністю до вторинного синтезу органічних речовин.

Як відбувається екскреція у гетеротрофних організмів?

У зв'язку з різноманіттям видів живлення й переважанням катаболічних реакцій розщеплення в організмі гетеротрофів утворюються й видаляються дуже різні речовини. Такими сполуками можуть бути: 1) кінцеві продукти окиснення (вуглекислий газ, вода); 2) надлишок води й солей; 3) отруйні сполуки, що надійшли до організму з їжею або утворилися під час реакцій (наприклад, токсини); 4) кінцеві продукти обміну білків (амоніак, сечовина); 5) чужорідні речовини (наприклад, отрутохімікати, радіонукліди).

Виділення з організму може здійснюватись шляхом дифузії (у грибів, твариноподібних організмів, бактерій) або за участі спеціальних видільних органів (протонефридії, метанефридії, зелені залози, видільні трубочки, нирки) (іл. 66).

Іл. 66. Органи виділення представників різних груп тварин

Своєрідним способом виділення є відкладання переведених у важкорозчинну форму продуктів обміну в клітинах тіла (наприклад, у клітинах жирового тіла комах).

Для гетеротрофів важливим видом обміну речовин є обмін білків. У ньому кінцевими продуктами є нітрогеновмісні сполуки — амоніак, сечовина, сечова кислота, що швидко видаляються з організму. Досить часто у зв'язку з потребами економії води легкорозчинні амоніак і сечовина замінюються на важкорозчинні речовини, якими є гуанін (наприклад, у павуків) або сечова кислота (наприклад, у комах, плазунів, птахів).

Отже, завершальний етап обміну речовин й енергії у гетеротрофів також має свої особливості, якими є наявність нітрогеновмісних кінцевих продуктів і спеціалізованих органів виділення.

ОБМІН РЕЧОВИН У ГЕТЕРОТРОФНИХ ОРГАНІЗМІВ — це обмін, що характеризується надходженням готових органічних речовин, які є джерелом вільної хімічної енергії, Карбону, Гідрогену й Нітрогену, переважанням у клітинах катаболічних реакцій розщеплення цих речовин, вторинним синтезом власних органічних сполук і видаленням із клітин кінцевих продуктів обміну, зокрема амоніаку.