Mush!
tyto krásné sáňkařské psy jsou metabolickým zázrakem. Při běhu až 100 mil denně každý spotřebuje a spálí asi 12 tisíc kalorií-asi 240 kalorií za libru denně, což je ekvivalent asi 24 Big Maců! Člověk vytrvalostní sportovec, v porovnání, obvykle spaluje jen asi 100 kalorií za libru každý den. Vědci jsou fascinováni úžasným metabolismem sáňkových psů, i když stále nezjistili, jak spotřebovávají tolik energie. Ale jedna věc je jistá: všechny živé věci potřebují energii pro všechno, co dělají, ať už je to běh závodu nebo mrknutí oka. Ve skutečnosti každá buňka vašeho těla neustále potřebuje energii jen k provádění základních životních procesů. Pravděpodobně víte, že získáváte energii z jídla, které jíte, ale odkud pochází jídlo? Jak to, že obsahuje energii? A jak vaše buňky získávají energii z jídla?
Co Je To Energie?
ve vědeckém světě je energie definována jako schopnost pracovat. Často můžete vidět energii při práci v živých věcech — pták letí vzduchem,světluška svítí ve tmě, pes vrtí ocasem. To jsou zřejmé způsoby, jak živé věci využívají energii, ale živé věci neustále používají energii méně zřejmými způsoby, také.
proč živé věci potřebují energii
uvnitř každé buňky všech živých věcí je energie potřebná k provádění životních procesů. Energie je nutná k rozpadu a budování molekul a k transportu mnoha molekul přes plazmatické membrány. Veškerá životní práce potřebuje energii. Spousta energie je také jednoduše ztracena pro životní prostředí jako teplo. Příběh života je příběhem toku energie – jeho zachycení — jeho změna formy, jeho využití pro práci a jeho ztráta tepla. Energie (na rozdíl od hmoty) nemůže být recyklována, takže organismy vyžadují konstantní vstup energie. Život běží na chemické energii. Kde živé organismy získávají tuto chemickou energii?
jak organismy získávají energii
chemická energie, kterou organismy potřebují, pochází z potravy. Potraviny se skládají z organických molekul, které ukládají energii do svých chemických vazeb. Pokud jde o získávání potravy pro energii, existují dva typy organismů: autotrofy a heterotrofy.
autotrofy
autotrofy jsou organismy, které zachycují energii z neživých zdrojů a přenášejí tuto energii do živé části ekosystému. Jsou také schopni vyrobit si vlastní jídlo. Většina autotrofů využívá energii na slunci k výrobě jídla v procesu fotosyntézy. Pouze určité organismy — jako jsou rostliny, řasy a některé bakterie — mohou vyrábět potravu fotosyntézou. Některé fotosyntetické organismy jsou uvedeny na obrázku níže.
fotosyntetické autotrofy, které vytvářejí potravu využívající energii na slunci, zahrnují (a) rostliny, (b) řasy a (c) určité bakterie.
autotrofy se také nazývají producenti. Vyrábějí jídlo nejen pro sebe, ale i pro všechny ostatní živé věci(známé jako spotřebitelé). To je důvod, proč autotrofy tvoří základ potravinových řetězců, jako je potravinový řetězec uvedený níže.
potravinový řetězec ukazuje, jak energie a hmota proudí od výrobců ke spotřebitelům. Hmota se recykluje, ale energie musí do systému stále proudit. Odkud pochází tato energie? (I když jsou rozkladače zobrazeny jako poslední krok v tomto potravinovém řetězci, tyto organismy rozkládají materiál z každého kroku potravinového řetězce. Další informace naleznete v koncepcích ekologie.)
heterotrofy
heterotrofy jsou živé věci, které si nemohou vyrobit vlastní jídlo. Místo toho získávají jídlo konzumací jiných organismů, a proto se také nazývají spotřebiteli. Mohou konzumovat autotrofy nebo jiné heterotrofy. Heterotrofy zahrnují všechna zvířata a houby, stejně jako mnoho jednobuněčných organismů. Na obrázku výše jsou všechny organismy spotřebiteli kromě trávy. Co by se podle vás stalo se spotřebiteli, kdyby všichni výrobci zmizeli ze země?
molekuly energie: glukóza a ATP
organismy používají hlavně dva typy molekul pro chemickou energii: glukózu a ATP. Obě molekuly se používají jako paliva v celém živém světě. Obě molekuly jsou také klíčovými hráči v procesu fotosyntézy.
glukóza
glukóza je jednoduchý sacharid s chemickým vzorcem C6H12O6. Ukládá chemickou energii v koncentrované, stabilní formě. Ve vašem těle je glukóza formou energie, která se přenáší ve vaší krvi a přijímá každou z vašich bilionů buněk. Glukóza je konečným produktem fotosyntézy a je to téměř univerzální potravina pro život.
ATP
ATP (adenosintrifosfát) je molekula nesoucí energii, kterou buňky používají pro energii. Používá se pro energii všemi buňkami ve většině buněčných procesů. ATP se vyrábí během první poloviny fotosyntézy a poté se používá pro energii během druhé poloviny fotosyntézy, když se vyrábí glukóza. ATP uvolňuje energii, když se vzdá jedné ze svých tří fosfátových skupin (Pi) a změní se na ADP (adenosin difosfát, který má dvě fosfátové skupiny), jak je znázorněno na obrázku níže. Rozpad ATP na ADP + Pi je tedy katabolická reakce, která uvolňuje energii (exotermní). ATP je vyroben z kombinace ADP a Pi, anabolické reakce, která nabírá energii (endotermickou).
proč organismy potřebují jak glukózu, tak ATP
proč živé věci potřebují glukózu, pokud je ATP molekula, kterou buňky používají pro energii? Proč autotrofy prostě neudělají ATP a neskončí s tím? Odpověď je v “ balení.“Molekula glukózy obsahuje více chemické energie v menším „balení“ než molekula ATP. Glukóza je také stabilnější než ATP. Proto je glukóza lepší pro skladování a přepravu energie. Glukóza je však příliš silná pro použití buněk. ATP, na druhé straně, obsahuje správné množství energie pro napájení životních procesů v buňkách. Z těchto důvodů potřebují živé věci glukózu i ATP.
jak energie protéká živými věcmi
tok energie živými organismy začíná fotosyntézou. Tento proces ukládá energii ze slunečního světla v chemických vazbách glukózy. Rozbitím chemických vazeb v glukóze buňky uvolňují uloženou energii a vytvářejí ATP, které potřebují. Proces, při kterém se rozkládá glukóza a vytváří se ATP, se nazývá buněčné dýchání.
fotosyntéza a buněčné dýchání jsou jako dvě strany stejné mince. To je patrné na obrázku níže. Produkty jednoho procesu jsou reaktanty druhého. Společně tyto dva procesy ukládají a uvolňují energii v živých organismech. Oba procesy také spolupracují na recyklaci kyslíku v zemské atmosféře.
tento diagram porovnává a kontrastuje fotosyntézu a buněčné dýchání. Ukazuje také, jak spolu oba procesy souvisejí.
shrnutí
- energie je schopnost dělat práci. Všechny živé věci a každá živá buňka potřebují k provádění životních procesů, jako je rozklad a budování molekul a transport mnoha molekul přes buněčné membrány.
- forma energie, kterou živé věci potřebují pro tyto procesy, je chemická energie a pochází z jídla. Potraviny se skládají z organických molekul, které ukládají energii do svých chemických vazeb.
- autotrofy vyrábějí vlastní jídlo. Rostliny například vyrábějí jídlo fotosyntézou. Autotrofy se také nazývají producenti.
- heterotrofy získávají potravu konzumací jiných organismů. Heterotrofy jsou také známé jako spotřebitelé.
- organismy používají hlavně molekuly glukózy a ATP pro energii. Glukóza je kompaktní, stabilní forma energie, která je nesena v krvi a přijímána buňkami. ATP obsahuje méně energie a používá se k napájení buněčných procesů.
- tok energie živými věcmi začíná fotosyntézou, která vytváří glukózu. V procesu zvaném buněčné dýchání buňky organismů rozkládají glukózu a vytvářejí ATP, které potřebují.
recenze
1. Definujte energii.
2. Proč živé věci potřebují energii?
3. Porovnejte a porovnejte dva základní způsoby, jak organismy získávají energii.
4. Popište role a vztahy energetických molekul glukózy a ATP.
5. Shrňte, jak energie protéká živými věcmi.
6. Vysvětlete, proč energie používaná lidským tělem nakonec pochází ze slunce.
7. Pravda nebo lež: někteří lidé (například vegetariáni) jsou autotrofy.
8. Pravda nebo nepravda: glukóza ukládá chemickou energii do svých vazeb.
9. Výrobci se také nazývají ______________ .
10. Spotřebitelé se také nazývají ______________ .
11. Který z následujících obchodů chemickou energii?
a. ATP
b. glukóza
c. žádné z výše uvedených
d. A i B
12. Které z následujících nejsou heterotrofy?
a. houby (houby)
b. krávy
c. kukuřice
d. A I C