Способ получения органических веществ у хемотрофов

Тема 3.2. Обмен веществ и превращение энергии – свойство живых организмов. — 10-11 класс, Пасечник (рабочая тетрадь).

1. Дайте определения понятий.
Гомеостаз – постоянство внутренней среды биологических систем.
Пластический обмен – совокупность реакций биосинтеза веществ и их последующая сборка в более крупные структуры.
Энергетический обмен – совокупность реакций распада веществ, сопровождающихся выделением и запасанием энергии.
Метаболизм – единый процесс обмена веществ и энергии в клетке, связывающий между собой процессы ассимиляции и диссимиляции.

2. Каково значение поддержания гомеостаза в организме?
Постоянство внутренней среды необходимо клетке и многоклеточному организму. Если гомеостаз нарушается, это ведет к тому, что клетки и организм в целом повреждаются или даже могут погибнуть.

3. Какую роль играют ферменты в метаболических процессах?
Ферменты – это вещества, ускоряющие протекание химических реакций в клетках организма. Без их участий процессы ассимиляции и диссимиляции или вообще бы не протекали, или протекали бы медленно.

4. Заполните таблицу.

Ферменты и их функции

5. Какое значение имеет сбалансированность и скоординированность процессов ассимиляции и диссимиляции в организме?
Ассимиляция и диссимиляция – составные части единого целого, процесса метаболизма. Нарушение баланса между ними всегда приводит к развитию какого-либо заболевания как отдельных клеток, так и целого организма или даже их гибели.

Особенности обмена веществ у растений, животных и бактерий

1. Дайте определения понятий.
Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.
Гетеротрофы – организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза и получающие их готовыми от автотрофов.
Фотосинтез – процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов.
Хемосинтез – способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений.

2. Заполните таблицу .

Сравнительная характеристика фаз фотосинтеза

3. Какие вещества необходимы хемотрофам для синтеза сложных органических соединений?
Неорганические вещества, такие как двухвалентное железо, сероводород, аммиак.

4. Приведите примеры процессов, обеспечивающих хемотрофов первичной энергией для хемосинтеза.
У нитрифицирующих бактерий – окисление аммиака до азотистой и азотной кислот. У железобактерий – окисление двухвалентного железа до трехвалентного. У серобактерий – окисление сероводорода до молекулярной серы или до солей серной кислоты.

5. Заполните таблицу.

Сравнительная характеристика процессов фотосинтеза и хемосинтеза

Источник

Способы получения органических веществ автотрофы и гетеротрофы.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Все живые организмы , обитающие на Земле, можно подразделить на две группы в зависимости от того, каким образом они получают необходимые им органические вещества. Бывают 2 группы: гетеротрофы и автотрофы.

Автотрофы — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.

Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротроф. Следует отметить, что иногда резкой границы между автотрофами и гетеротрофами провести не удаётся. Например, одноклеточная эвгенна на свету является автотрофом, а в темноте — гетеротрофом.

Фототрофы Организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет (фотоны, благодаря которым появляются доноры — источники электронов), называются фототрофами

Такой тип питания носит название фотосинтеза. К фотосинтезу способны зелёные растения и многоклеточные водоросли, а также цианобактерии, благодаря содержащемуся в их клетках пигменту — хлорофиллу

Хемотрофы Остальные организмы в качестве внешнего источника энергии используют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганических соединений — таких, как сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и др. Такие организмы называются хемотрофы.

Гетеротрофы. Гетеротрофы — живые организмы, существующие за счет потребления готовых органических веществ, создаваемых автотрофами. К гетеротрофам относятся все животные и человек, грибы, а также растения и микроорганизмы, не обладающие способностью к фотосинтезу или хемосинтезу. Все необходимые органические вещества гетеротрофы-животные получают в конечном счете из автотрофных организмов..

Сапрофиты. Любые микроорганизмы, питающиеся органическим веществом отмерших организмов. Разлагают трупы и выделения животных, растительные остатки. К сапрофитам относится большая часть бактерий. Широко распространены в природе, встречаются в почве, воде, воздухе.

Паразиты Паразит использует хозяина как источник питания, среду обитания. Попав во внутреннюю среду хозяина, паразит получает ряд преимуществ: легко доступную пищу, защищенность от непосредственного воздействия абиотических и биотических факторов внешней среды

Голозои Обладают сложной пищеварительной системой, которая позволяет употреблять пищу твердыми кусками, посредством их захвата внутрь тела организма, которые затем перевариваются и всасываются в пищеварительной системе. Характерен данный способ питания многим животным и насекомоядным растениям

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 812 человек из 76 регионов

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

• Курс добавлен 23.09.2021
• Сейчас обучается 48 человек из 23 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Методическая работа в онлайн-образовании

• Сейчас обучается 23 человека из 12 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Номер материала: ДБ-1222328

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

Студентам вузов могут разрешить проходить практику у ИП

Время чтения: 1 минута

Пензенские родители смогут попасть в школы и детсады только по QR-коду

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения будет стремиться к унификации школьных учебников в России

Время чтения: 1 минута

В Тюменской области продлили на неделю дистанционный режим для школьников

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Способ получения органических веществ у хемотрофов

Получение органических соединений, относящихся к различным классам, является основной задачей органического синтеза, как основного, так и тонкого. В основе многих методов получения лежат именные реакции, условия проведения которых необходимо запомнить, поскольку в органической химии именно условия определяют образующийся продукт реакции. В целом все реакции, лежащие в основе получения органических веществ, можно условно разделить на следующие типы:

1. Реакции, направленные на удлинение цепи (конструктивные реакции), например, алкилирование, полимеризация, (поли)конденсация

2. Реакции, направленные на укорочение углеродной цепи (реакции расщепления)

3. Реакции введения, удаления или взаимопревращения функциональных групп

4. Реакции образования кратных связей

5. Реакции циклизации и ароматизации

Далее, в виде справочного материала представлены основные методы получения углеводородов и их основных производных — спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, аминов, нитро- и галогенпроизводных. Подробно методы получения будут рассматриваться по классам соединений в отдельных темах.

Методы получения алканов

1. Синтез симметричных насыщенных углеводородов (наращивание углеводородной цепи) действием металлического натрия на алкилгалогениды (Реакция Вюрца)

2. Восстановление непредельных углеводородов (гидрирование двойной кратной связи) :

3. Получение метана сплавлением солей карбоновых кислот с твердой щелочью :

4. Получение метана — гидролиз карбида алюминия (взаимодействием карбида алюминия с водой):

5. Ректификация (прямая перегонка) нефти подробно разбирается в теме «Принципы переработки и применение горючих ископаемых»

Методы получения алкенов

1. Дегидрогалогенирование (действие спиртовых растворов щелочей на моногалогенпроизводные УВ)

2. Дегидратация спиртов (действие на спирты водоотнимающих средств):

3. Дегалогенирование (действие металлического Zn или Mg на дигалогенпроизводные с двумя атомами галогена у соседних атомов):

4. Гидрирование ацетиленовых углеводородов над катализаторами с пониженной активностью ( Fe)

5. Пиролиз (дегидрирование) алканов (этана) ( см. п. 2 «Методы получения алкинов»)

Методы получения алкинов

1. Пиролиз метана — межмолекулярное дегидрирование (промышленный метод):

H − CH ₃ + H ₃ C − H → H − C ≡ C − H + 2 H ₂

2. Пиролиз (дегидрирование) этана или этилена (промышленный метод)

3. Гидролиз карбида кальция (взаимодействие карбида кальция с водой):

CaC ₂ + 2 H ₂ O → HC ≡ CH + Ca ( OH )₂

Получение гомологов ацетилена

1. Дегидрогалогенирование (действие спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы (щелочь и спирт берутся в избытке):

2. Удлинение цепи (алкилирование ацетиленидов) при действии на ацетилениды алкилгалогенидами:

Методы получения алкадиенов

Общие способы получения диенов аналогичны способам получения алкенов.

1. Каталитическое двухстадийное дегидрирование алканов (через стадию образования алкенов). Этим путем получают в промышленности дивинил из бутана, содержащегося в газах нефтепереработки и в попутных газах:

В промышленности каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана) получают изопрен:

2. Синтез бутадиена (дивинила) из этилового спирта (реакция Лебедева):

3. Дегидратация гликолей (двухатомных спиртов, или алкандиолов):

4. Дегидрогалогенирование вицинальных дигалогенпроизводных в присутствии спиртового раствора щелочи:

Методы получения Бензола и его гомологов (ароматических УВ)

Основные методы получения ароматических углеводородов основаны либо на процессах циклизации с последующим дегидрированием, при наличии в УВ-цепи более шести атомов углерода, образуются гомологи безола с боковой цепью. Процесс тримеризации ацетилена используется при синтезе бензола и, тем самым, подтверждает его структуру.

1. Дегидрирование циклогексана (получение бензола)

2. Тримеризация ацетилена (получение бензола) реакция Зелинского

3.Риформинг (ароматизация нефти)

4. Коксование каменного угля — нагрев без доступа воздуха до 1000°С. Образуется смесь летучих веществ, каменноугольной смолы и твердый остаток – кокс. Смола – жидкая смесь органических веществ, из которой выделяют многие органические соединения, в том числе и арены.

Методы получения спиртов:

предельных одноатомных, гликолей, фенолов

1. Щелочной гидролиз моногалогенпроизводных алканов (нуклеофильное замещение)

2. Гидратация этилена и несимметричных алкенов (электрофильное присоединение) по правилу Марковникова

3. Восстановление (гидрирование) альдегидов (первичные спирты) и кетонов (вторичные спирты)

4.Спиртовое брожение растительного сырья, содержащего углеводы:

Получение гликолей (двухатомных предельных спиртов)

1. Окисление двойной кратной связи (только мягкое окисление!) реакция Вагнера:

Обратите внимание, что при действии жестких окислителей (подкисленного раствора пераманганата калия или озона) образуются карбонильные соединения (карбоновые кислоты и альдегиды), поскольку реакция протекает с разрывом и σ — π -связей.

Получение фенола (ароматического спирта)

1. Кумольный способ (основной промышленный способ)

2. Щелочной гидролиз хлорбензола

3. Выделение из каменноугольной смолы — продукта коксования каменного угля.

Методы получения альдегидов и кетонов

В классе кислородсодержащих углеводородов альдегиды занимают промежуточное положение в генетической цепочке: спирты — альдегиды — кислоты. Поэтому основные методы получения основаны на восстановлении кислот или на окислении спиртов.

1. Восстановление (дегидрирование) спиртов: первичных — до альдегидов, вторичных — до кетонов

пропанол-2 пропанон-2 (ацетон)

2. Окисление спиртов (условный окислитель — CuO , KMnO ₄ , кислород воздуха в присутствии катализатора — Pt, Cu): первичных — до альдегидов, вторичных — до кетонов

3. Избирательное восстановление карбоновых кислот

4. Восстановление (гидрирование) хлорангидридов кислот по Розенмунду (катализатор — платиновая чернь, палладий)

5. Сухая перегонка кальциевых и бариевых солей одноосновных кислот: для всех кислот — кетоны; для муравьиной кислоты — альдегид.

В промышленности альдегиды получают следующими способами:

а) каталитическим окислением алканов (метана):

б) каталитическим окислением этилена кислородом воздуха (Вакер-процесс):

в) гидратацией ацетилена в присутствии солей ртути (реакция Кучерова):

Методы получения карбоновых кислот

Карбоновые кислоты являются последним звеном окислительной цепочки «спирты — альдегиды — кислоты», поэтому методы их получения основаны на реакциях окисления.

В промышленности карбоновые кислоты получают мягким каталитическим окислением кислородом воздуха алканов, спиртов и альдегидов. В качестве катализатора используют платину, палладий, соли олова и др., реакции проводят при нормальном давлении и 200 0 C . Окисление альдегидов происходит наиболее легко без дополнительного нагревания.

1. Окисление алканов:

2. Окисление спиртов:

3. Окисление альдегидов:

Специфическими методами синтеза простейших карбоновых кислот (муравьиной и уксусной) являются:

1. Синтез уксусной кислоты каталитическим формилированием метанола (катализатор оксид вольфрама, температура 400 ∘ C давление

2. Синтез муравьиной кислоты из окиси углерода и гидроксида натрия при нагревании с последующей обменной реакцией с серной кислотой:

3. Синтез муравьиной кислоты из окиси углерода и паров воды (катализатор соли меди, серная или фосфорная кислота):

CO + H ₂ O → HCOOH

4. Получение карбоновых кислот из цианидов (нитрилов) проводится в две стадии и позволяет наращивать углеродную цепь:

Методы получения аминов и анилина

1. Взаимодействие аммиака с алкилгалогенидами (RX):

2. Взаимодействие аммиака со спиртами (катализатор — Al ₂ O ₃, SiO ₂; t =300−500 ∘ C )

3. Восстановление азотсодержащих органических соединений (получение анилина):

В общем виде восстановление нитропроизводных до аминов происходит следующим образом:

где [H] — условный восстановитель: H ₂ в присутствии катализатора (Cu, Ni, Pt, Pd); металл (Fe, Zn, Sn) и кислота; соли металлов в низших степенях окисления ( SnCl ₂, TiCl ₃ )

4. Восстановление нитрилов:

где [H] — восстановитель: H ₂/ Ni ; LiAlH ₄

5. Восстановление амидов карбоновых кислот:

6. Перегруппировка Гоффмана:

RC ( O ) NH ₂ + Br ₂ + 2 NaOH → RNH ₂ + 2 NaBr + CO ₂+ H ₂ O

Методы получения нитропроизводных углеводородов: нитроалканов, ароматических нитросоединений

1. Синтез первичных нитроалканов из галогенпроизводных (реакция Мейера):

где Х= Br или I. Условия: абсолютный эфир, t = 0−200 C

2. Реакция Коновалова — нитрование алифатических, алициклических и жирноароматических соединений разбавленной Н N О ₃ при повышенном или нормальном давлении (свободнорадикальный механизм) и при температуре 140—150 °C.

2. Нитрование ароматических углеводородов нитрующей смесью — электрофильное замещение:

Реакция электрофильного нитрования лежит в основе синтеза взрывчатых веществ, в том числе тринитротолуола (тротила):

Методы получения галоидпроизводных углеводородов

1. Свободнорадикальное (гомолитическое) галогенирование предельных УВ: замещение атомов водорода, преимущественно у наименее гидрогенизированного атома углерода:

R − H + X ₂ → R − X + HX

и далее продолжение цепи до полного замещения. Реакционная способность галогенов по отношению к алканам уменьшается в ряду:

2. Гидрогалогенирование непредельных УВ: присоединение по кратным связям. Для получения дигалогенпроизводных — галогенирование

H ₂ C = CH − CH ₃ + HCl → H ₃ C − CH ( Cl )− CH ₃

Источник