Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
гимназия №3
Учебно – исследовательская работа
«Исследование биогенной трансформации серы и железа»
Выполнили учащиеся 10 класса
Станишевская Александра
Федерякина Дарья
Руководитель: учитель химии
В.
г. Грязи
2012 год
Содержание:
I. Введение стр.3
II. Теоретическая часть: стр.4 - 12
Глава 1Биологическая роль серы стр.4
Глава 2 Биологическая роль железа стр.4
Глава 3 Бактерии стр.5-12
III. Практическая часть: стр.10 - 14
Методика проведения исследований.
1.Трансформация серы
2.Трансформация железа
IV. Результаты исследований и их обсуждение стр.15
V Выводы стр.17
VI. Список использованной литературы стр.18
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы:
Бактерии – микроорганизмы с прокариотным типом строения клетки.
Физиология их по разнообразию превосходит физиологию всех остальных органических форм. Для получения энергии они используют различные органические и неорганические соединения (хемотрофы), солнечный свет (фототрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, каждая из этих групп бактерий подразделяется на органнотрофы (источник энергии – органическое вещество) и литотрофы, получающие энергию за счет окисления неорганических веществ. Бактерии участвуют в циклах всех биологически важных элементов и обеспечивают круговорот веществ в биосфере. Многие ключевые реакции круговорота веществ (например окисление восстановление соединений серы) осуществляются только бактериями. В следствии этого роль бактерий в процессах деструкции является определяющей. Бактерии относятся к космополитам. Их можно найти на всех материках, то есть почти повсеместно. Они приспособлены к самым разным экологическим условиям.[1]
Остатки морфологически дифференцированных прокариот обнаружены в породах возраста 3,5миллиарда лет, то есть бактерии функционировали на протяжении всей геологической истории Земли. Примерно 2 млрд. лет назад они сформировали биосферу сходную с современной. К тому же времени относится установление характерного для океанов цикла серы, включающего сульфаты.
Серобактерии широко распространены в воде и грунтах морей, озер, серных источников. Активно участвуют в круговороте серы в природе и предотвращают накопление в воде токсичного сероводорода.
Железобактерии – микроорганизмы, способные отлагать окисное железо на поверхности клетки. В этой работе рассматриваются процессы трансформации серы, железа в природе при участии бактерий. Выясняется позитивная и негативная роли серобактерий и железобактерий.[2]
В биосфере всё время совершаются круговорот воды и всех элементов, входящих в состав живых организмов. Процесс этот длится десятки миллионов лет.
«На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». (Вернадский)
В круговороте веществ планеты Земля живое вещество, или биомасса, выполняет биогеохимические функции: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и биохимическую.
Биохимическая функция связана: а) с питанием, дыханием и размножением и б) с разрушением и гниением отмерших организмов. В се эти функции проявляются в биогенной миграции атомов.
Особое место занимает функция человеческой деятельности и созданный ею круговорот выделяемых и поглощаемых промышленностью химических элементов.
Мы в своей работе остановились на биогенной трансформации серы и железа.
Цель исследования:
Практически выполнить лабораторные опыты, доказывающее роль микроорганизмов в химических превращениях как составной части круговорота веществ в природе.
Задачи:
1. Изучить литературу по данной теме.
2. Изучить качественные реакции на исследуемые соединения.
3. Осуществить опытно-экспериментальную работу по трансформации серы и железа.
4. Обсудить экологические проблемы.
Объект исследования:
Соединения серы и железа, автотрофные микроорганизмы.
Предмет исследования:
Настой сенной палочки (серобактерии), гетеротрофные микроорганизмы (железобактерии).
Гипотеза:
Бактериальные организмы, участвующие в трансформации серы и железа, способствуют образованию отложений известняков, бокситов, руды и др., но они оказывают отрицательное многоплановое влияние на окружающую среду, т. е. могут приносить как пользу, так и вред.
Теоретическая часть.
Глава 1 Биологическая роль серы..
Сера постоянно присутствует во всех живых организмах, являясь важным биогенным элементом. Ее содержание в растениях составляет 0,3-1,2 %, в животных 0,5-2 % (морские организмы содержат больше серы, чем наземные). Биологическое значение серы определяется прежде всего тем, что она входит в состав аминокислот метионина и цистеина и, следовательно, в состав пептидов и белков. Дисульфидные связи –S–S– в полипетидных цепях участвуют в формировании пространственной структуры белков, а сульфгидрильные группы (–SH) играют важную роль в активных центрах ферментов. Кроме того, сера входит в молекулы гормонов, важных веществ. Много серы содержится в кератине волос, костях, нервной ткани. Неорганические соединения серы необходимы для минерального питания растений. Они служат субстратами окислительных реакций, осуществляемых распространенными в природе серобактериями.
В организме среднего человека (масса кг) содержится около 1402 г серы. Суточная потребность взрослого человека в сере — около 4.
Однако по своему отрицательному воздействию на окружающую среду и человека сера (точнее, ее соединения) стоит на одном из первых мест. Основной источник загрязнения серой — сжигание каменного угля и других видов топлива, содержащих серу. При этом около 96% серы, содержащейся в топливе, попадает в атмосферу в виде сернистого газа SO2.
В атмосфере сернистый газ постепенно окисляется до оксида серы (VI). Оба оксида — и оксид серы (IV), и оксид серы (VI) — взаимодействуют с парами воды с образованием кислотного раствора. Затем эти растворы выпадают в виде кислотных дождей. Оказавшись в почве, кислотные воды угнетают развитие почвенной фауны и растений. В результате создаются неблагоприятные условия для развития растительности, особенно в северных регионах, где к суровому климату добавляется химическое загрязнение. В результате гибнут леса, нарушается травяной покров, ухудшается состояние водоемов. Кислотные дожди разрушают изготовленные из мрамора и других материалов памятники, более того, они вызывают разрушение даже каменных зданий и изделий из металлов. Поэтому приходится принимать разнообразные меры по предотвращению попадания соединений серы из топлива в атмосферу. Для этого подвергают очистке от соединений серы нефть и нефтепродукты, очищают образующиеся при сжигании топлива газы.[1]
Глава 2 Биологическая роль железа.
Железо присутствует в организмах всех растений и животных как микроэлемент, то есть в очень малых количествах (в среднем около 0,02%). Однако железобактерии, использующие энергию окисления железа(II) в железо(III) для хемосинтеза, могут накапливать в своих клетках до 17-20% железа. Основная биологическая функция железа — участие в транспорте кислорода и окислительных процессах. Эту функцию железа выполняет в составе сложных белков — гемопротеидов, простетической группой которых является железопорфириновый комплекс — гем. Среди важнейших гемопротеидов дыхательные пигменты гемоглобин и миоглобин, универсальные переносчики электронов в реакциях клеточного дыхания, окисления и фотосинеза цитохромы, ферменты каталоза и пероксида, и других. У некоторых беспозвоночных железосодержащие дыхательные пигменты гелоэритрин и хлорокруорин имеют отличное от гемоглобинов строение. При биосинтезе гемопротеидов железо переходит к ним от белка ферритина, осуществляющего запасание и транспорт железа. Этот белок, одна молекула которого включает около 4 500 атомов железа, крнцентрируется в печени, селезенке, костном мозге и слизистой кишечника млекопитающих и человека. Суточная потребность человека в железе (6-20 мг) с избытком покрывается пищей (железом богаты мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат, свекла и другие). В организме среднего человека (масса кг) содержится 4,2 г железа, в 1 л крови — около 450 мг. При недостатке железа в организме развивается железистая анемия, которую лечат с помощью препаратов, содержащих железо. Препараты железа применяются и как общеукрепояющие средства. Избыточная доза железа (200 мг и выше) может оказывать токсичное действие. Железо также необходимо для нормального развития растений, поэтому существуют микроудобрения на основе препаратов железа.[1]
Глава 3 Бактерии.
Бактерии — это мельчайшие организмы, обладающие клеточным строением. Диаметр бактериальной клетки в среднем составляет 1 мкм. Размеры клеток варьируют в пределах от 0,1 до 10 мкм. Бактерии - одноклеточные организмы; их можно разглядеть только под микроскопом. Поэтому их и называют микробами или микроорганизмами. Изучением бактерий занимается наука бактериология - одна из дисциплин микробиологии. К микробиологии относятся также вирусология (изучение вирусов), микология (изучение грибов) и другие дисциплины, занимающиеся изучением остальных микроорганизмов. При исследовании самых разных микроорганизмов используют почти одни и те же методические приемы.
Бактерии освоили самые разнообразные среды обитания: они живут в почве, пыли, воде, воздухе, на внешних покровах животных и растений и внутри организма. Их можно обнаружить даже в горячих источниках, где они живут при температуре около 60°С или выше. Численность бактерий трудно оценить: в 1 г плодородной почвы может находиться до 100 млн., а в 1 см3 парного молока - свыше 3000 млн. бактерий. Жизнедеятельность микроорганизмов имеет важное значение для всех остальных живых существ, так как бактерии и грибы разрушают органическое вещество и участвуют в круговороте веществ в природе. К тому же бактерии приобретают все большее значение в жизни людей, и не потому, что они вызывают различные заболевания, а потому, что их можно использовать для получения многих необходимых продуктов.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
Основные порталы (построено редакторами)