Hrănirea

                                                        HRĂNIREA AUTOTROFĂ

FOTOSINTEZA

Este tipul de hrănire autotrofă caracteristic plantelor la care donorul de protoni este apa, iar sursa de energie este lumina. Procesul poate avea loc doar în prezența pigmenților asimilatori, substanțe chimice capabile să elibereze electroni atunci când sunt stimulați de lumină. Acești pigmenți sunt substanțe colorate și sunt de mai multe feluri:

1. pigmenți clorofilieni: au culoarea verde - clorofila a, clorofila b, clorofila c și bacterioclorofila;

2. pigmenți carotenoizi: carotenul (portocaliu) și xantofila (culoare brună);

3. pigmenți ficobilinici: ficoeritrina (roșu), ficocianina (albastru) și fucoxantina (roșcat).

Ecuația generală a procesului de fotosinteză este:

Locul unde se desfășoară fotosinteza este în interiorul cloroplastelor din celulele vegetale. Pentru a-ți reaminti structura unui cloroplast recitește structura cloroplastului. Procesul de fotosinteză se desfășoară în două etape, prima dependentă de lumină (motiv pentru care se mai numește și faza de lumină) și una independentă de acțiunea luminii (uneori numită, impropriu, faza de întuneric). Cele două faze sunt prezentate în cele ce urmează:

1. FOTOLIZA APEI (faza de lumină): se desfășoară în interiorul tilacoidelor cloroplastului unde lumina determină clorofila să elibereze un fascicul de electroni care lovesc moleculele de apă, rupându-le într-un proton (H+) și un ion hidroxil (HO-). Protonul este preluat de o substanță numită nicotin-namid-dinucleotid-fosfat ( prescurtat NADP) care se reduce la NADPH+. Cei doi ioni hidroxil refac molecula de apă. Rezidual rezultă și atomi de oxigen care se cuplează doi câte doi și devin rapid molecule de oxigen.

2. CICLUL CALVIN (faza de "întuneric"): se desfășoară în interiorul stromei cloroplastului, unde CO2 împreună cu NADPH+  intră într-un ciclu de reacții chimice succesive din care rezultă, în final, glucoza.  

Factorii care influențează fotosinteza:

• Lumina: fotosinteza se desfășoară la lumină, astfel încât plantele ținute la întuneric mor de "foame". Studiile au arătat că fotosinteza se desfășoară cel mai bine în lumina roșie, lungimea de undă a luminii care este cel mai bine absorbită;

• Concentrația CO2: bioxidul de carbon este indispensabil în desfășurarea cu succes a fotosintezei. O concentrație prea mare de CO2 duce, însă, la intoxicarea plantei;

• Apa: umiditatea joacă un rol important în desfășurarea fotolizei, deci apa este indispensabila pentru desfășurarea procesului de fotosinteză;

• Vârsta plantei: cu cât planta este mai tânară, cu atât intensitatea cu care se desfășoară în celule ei fotosinteza este mai mare;

• Temperatura: fotosinteza se desfășoară la temperaturi de este 10 grade Celsius, iar temperatura optimă este în jurul valorilor de 25-30 de grade Celsius;

• Sărurile minerale: sunt necesare atât pentru menținerea stării de sănătate a plantei cât și pentru realizarea presiunii osmotice necesare desfășurării metabolismului celular.

CHEMOSINTEZA

Se mai numește chimiosinteză și este caracteristică anumitor bacterii autotrofe. La acestea sursa de energie nu este lumina ci energia chimică rezultată din diverse reacții, iar donorul de protoni poate fi apa sau hidrogenul sulfurat (H2S)

                                              HRĂNIREA HETEROTROFĂ

HRĂNIREA ANIMALELOR

Animalele se caracterizează prin faptul ca au o mobilitate crescută față de plante și că se hrănesc exclusiv heterotrof. În acest scop animalele au dezvoltat un sistem de organe unde să se desfășoare digestia, numit sistem digestiv. În seria animală sistemul digestiv a suferit modificări și transformări după cum urmează:

• La celenterate: meduzele și polipii au un sistem de vase și conducte în interiorul corpului lor unde are loc și digestia și extragerea gazelor respiratorii și eliminarea substanțelor numit sistem gastro-vascular. Acesta comunică cu exteriorul prin orificiul buco-anal care îndeplinește și funcția de orificiu bucal și de orificiu anal. În interiorul sistemului gastro-vascular au loc toate procesele de digestie a prăzii prinsă cu tentaculele și introdusă în orificiul buco-anal. Tot prin orificiul buco-anal sunt eliminate resturile de la digestie.

• La platelmiți: Platelmiții sunt primii reprezentanți ai regnului animal care posedă un sistem digestiv rudimentar, format, în cea mai mare parte, dintr-un tub deschis la un singur capăt în care are loc digestia. La unii viermi lați tubul digestiv are și diverticuli, mici buzunărașe laterale cu rol deosebit de important în creșterea suprafeței de contact între alimente și tubul digestiv. Desigur, există platelmiți care nu au deloc tub digestiv, cum sunt cestodele (viermi plați paraziți cunoscuți și sub numele de tenii). Ei se hrănesc prin absorbție directă prin tegument, având în vedere ca trăiesc intr-un mediu foarte bogat în nutrienți (tubul digestiv al vertebratelor).

• La nematelmiți: Viermii cilindrici au, pentru prima dată în seria animală, tub digestiv deschis la ambele capete, adică au și orificiu bucal și orificiu anal. În funcție de tipul de hrană, saprofită sau parazită, tubul digestiv al viermilor cilindrici poate avea forme și dimensiuni diferite.

• La anelide: Anelidele au tubul digestiv dezvoltat, posedă inclusiv un început de segmentare a acestuia, astfel încât se poate vorbi de faringe, esofag și chiar un intestin în care se află o formațiune numită tiflosolis (la râme). La hirudinee (lipitori) sistemul digestiv este mai scurt datorită hrănirii cu sânge bogat în proteine.

• La moluște: Apare pentru prima dată o glandă anexă a tubului digestiv care îndeplinește atât rol de ficat cât și rol de pancreas și se numește hepatopancreas. Tubul digestiv prezintă segmentarea caracteristică, adică orificiu bucal, faringe, esofag, stomac, intestin care se deschide la exterior prin orificiul anal. Melcii au în orifiul bucal o piesă zgrunțuroasă numită radulă cu care răzuiesc suprafețele de pe care se hrănesc. Scoicile filtrează apa pentru a reține particulele hrănitoare, iar cefalopodele (caracatițele, sepiile și calmarii) posedă în jurul orificiului bucal niște piese cornoase asemănătoare fălcilor, ca un "cioc de papagal" cu care sparg cochiliile mai îndărătnice.

• La artropode: Sistemul digestiv este complex și depinde foarte mult de regimul de hrană al acestor animale. Pot fi carnivore sau ierbivore, pot fi parazite sau prădătoare. Crustaceele sunt, în general, carnivore. Cheliceratele au o caracteristică nemaîntâlnită la alte animale: au o pereche de apendici în jurul orificiului bucal numiți chelicere cu ajutorul cărora injecteaza venin în pradă. Veninul respectiv paralizează prada și îi lichefiază organele interne, transformându-le într-o pastă pe care apoi o suge paianjenul. Apare, așadar, o metodă de digestie extracorporală. Insectele, grupă extrem de diversă și de numeroasă a artropodelor, au diferite tipuri de hrănire, în funcție de mediul în care trăiesc. În jurul cavității bucale au apendici care formează aparatul bucal al insectei. Pot fi mai multe tipuri de astfel de aparate.

• La vertebrate: Sistemul digestiv al vertebratelor are același plan general, fiind alcătuit din tub digestiv și glande anexe. Tubul digestiv este un tub deschis la ambele capete cu segmente cu diametre diferite, comunică cu exteriorul prin orificiul bucal și prin orificiul anal (anus). Este alcătuit din următoarele segmente:

  • Cavitatea bucală: prevăzuta cu dinți și limbă, are rolul de a apuca, de a sfâșia și de a mărunți hrana;

  • Faringele: are formă de pâlnie, comunică cu cavitatea bucală, cu cavitatea nazală, cu urechea medie, cu esofagul și cu laringele. Este un organ muscular cu rol în transportul bolului alimentar spre esofag;

  • Esofagul: un tub care traversează cavitatea toracică cu rol în transportul bolului alimentar spre stomac. La păsări prezintă o dilatație numită gușă unde ele pot stoca hrana.

  • Stomacul: are rol în depozitarea bolurilor alimentare și este locul unde începe digestia propriu-zisă la majoritatea animalelor. Poate avea forme diferite, dar întotdeauna este situat în abdomen, sub membrana diafragmatică. La păsări are două camere (pipota și stomacul glandular), la mamiferele ierbivore rumegătoare are chiar patru încăperi (rumen, reticulum, omassum și abomassum). În stomac hrana staționează de la câteva minute la câteva ore, este amestecată cu sucul gastric și rezultă chimul gastric. Stomacul comunică cu esofagul prin orificiul cardia și cu intestinul subțire prin orificiul pilor.

  • Intestinul subțire: mai lung la animalele ierbivore și mai scurt la cele carnivore, este un tub împachetat în interiorul abdomenului, alcătuit din mai multe segmente: duoden (care comunică cu stomacul prin orificiul pilor), jejunul și ileonul (care comunică cu intestinul gros prin orificiul ileo-cecal). În interiorul intestinului subțire sunt diverse tipuri de formațiuni care asigură creșterea suprafeței de contact a chimului gastric cu epiteliul mucoasei intestinale. În intestinul subțire are loc digestia propriu-zisă a hranei și tot aici are loc absorbția substanțelor rezultate (aminoacizi, monozaharide, acizi grași și glicerină) în sânge. Resturile rămase de la digestie formează chilul intestinal și pătrund în intestinul gros prin orificiul ileo-cecal;

  • Intestinul gros: Este o porțiune dilatată a tubului digestiv alcatuită din mai multe segmente: cecum, colon (cu porțiunile ascendentă, transversă, descendentă și sigmoidă) și rect (care comunică cu exteriorul prin orificiul anal). În interiorul intestinului gros resturile cuprinse în chilul intestinal suferă procese de putrefacție și fermentație sub influența bacteriilor care stau în acest loc. Este absorbită apa și rezultă materiile fecale care sunt eliminate prin anus în procesul de defecație.

• Glandele anexe sunt organe care secretă soluții cu rol digestiv numite sucuri digestive care conțin enzime și au rol în degradarea hidrolitică (hidroliza) a hranei. Există mai multe glande digestive:

  • Glandele salivare: așezate în jurul orificiului bucal și secretă saliva, un lichid semivâscos care conține o enzimă numită ptialină cu rol în degradarea amidonului preparat;

  • Glandele gastrice: situate în interiorul mucoasei gastrice (adică în stomac) și secretă sucul gastric. Acesta este un lichid limpede puternic acid (contine mult HCl - acid clorhidric) și enzime: pepsina (atacă proteinele), labfermentul (atacă substanțele din lapte), lipaza gastrică (atacă grăsimile);

  • Ficatul: cea mai mare glandă din corpul animal, secretă bila, un lichid galben lipsit de enzime cu rol în emulsionarea grăsimilor.

  • Pancreasul: este o glandă mixtă, deoarece, pe lânga hormonii pe care-i secretă (insulina și glucagonul) secretă și sucul pancreatic, foarte bogat în enzime. Aceste enzime sunt proteinaze, adică atacă proteinile ( tripsina, chemotripsina și carboxipeptidazele), amilaze, care atacă glucidele (amilaza pancreatică) și lipaze, care atacă grăsimile (lipaza pancreatică).

                                                  HRĂNIREA MIXOTROFĂ

Plante parazite

Nu sunt organisme care se hrănesc mixotrof, dar au caracteristici apropiate de acestea. Aceste plante dețin organe specializate (haustori) pe care le infig în vasele liberiene ale altor plante de unde extrag seva elaborată a acestora. Exemple:

Plante mixotrofe

Sunt plante care își asigură nutrienții atât autotrof cât și heterotrof. În această categorie intră plantele semiparazite și plantele carnivore. Exemple:

2. Plante carnivore: au frunze și rădăcini, fac fotosinteză, dar trăiesc în medii sărace în compuși ai azotului. Din acest motiv și-au dezvoltat capcane cu ajutorul cărora prind animale mici, în general insecte, din corpul cărora scot compușii cu azot.