Mos!
disse smukke slædehunde er et metabolisk vidunder. Mens de løber op til 100 miles om dagen, vil de hver forbruge og forbrænde omkring 12 tusind kalorier — omkring 240 kalorier pr. pund pr. dag, hvilket svarer til omkring 24 Big Mac ‘ er! En menneskelig udholdenhed atlet, derimod, typisk brænder kun omkring 100 kalorier per pund hver dag. Forskere er fascineret af slædehundens fantastiske metabolisme, selvom de stadig ikke har bestemt, hvordan de bruger så meget energi. Men en ting er sikkert: alle levende ting har brug for energi til alt, hvad de gør, hvad enten det kører et løb eller blinker et øje. Faktisk har hver celle i din krop konstant brug for energi bare for at udføre grundlæggende livsprocesser. Du ved sikkert, at du får energi fra den mad, du spiser, men hvor kommer mad fra? Hvordan kommer det til at indeholde energi? Og hvordan får dine celler energien fra mad?
Hvad Er Energi?
i den videnskabelige verden defineres energi som evnen til at udføre arbejde. Du kan ofte se energi på arbejde i levende ting — en fugl flyver gennem luften, en ildflue lyser i mørket, en hund vifter med halen. Dette er åbenlyse måder, hvorpå levende ting bruger energi, men levende ting bruger konstant energi på mindre åbenlyse måder, såvel.
hvorfor levende ting har brug for energi
inde i hver celle i alle levende ting er der brug for energi til at udføre livsprocesser. Der kræves energi for at nedbryde og opbygge molekyler og transportere mange molekyler over plasmamembraner. Alt livets arbejde har brug for energi. Meget energi går også simpelthen tabt for miljøet som varme. Historien om livet er en historie om energistrøm — dens fangst, dens formændring, dens anvendelse til arbejde og dens tab som varme. Energi (i modsætning til stof) kan ikke genbruges, så organismer kræver en konstant tilførsel af energi. Livet kører på kemisk energi. Hvor får levende organismer denne kemiske energi?
Hvordan Organismer får energi
den kemiske energi, som organismer har brug for, kommer fra mad. Fødevarer består af organiske molekyler, der lagrer energi i deres kemiske bindinger. Med hensyn til at opnå mad til energi er der to typer organismer: autotrofer og heterotrofer.
autotrofer
autotrofer er organismer, der fanger energi fra ikke-levende kilder og overfører denne energi til den levende del af økosystemet. De kan også lave deres egen mad. De fleste autotrofer bruger energien i sollys til at lave mad i processen med fotosyntese. Kun visse organismer — såsom planter, alger og nogle bakterier — kan lave mad gennem fotosyntese. Nogle fotosyntetiske organismer er vist i nedenstående figur.
fotosyntetiske autotrofer, der fremstiller mad ved hjælp af energien i sollys, inkluderer (A) planter, (B) alger og (c) visse bakterier.
autotrofer kaldes også producenter. De producerer mad ikke kun for sig selv, men også for alle andre levende ting (kendt som forbrugere). Derfor danner autotrofer grundlaget for fødekæder, såsom fødekæden vist nedenfor.
en fødekæde viser, hvordan energi og stof flyder fra producenter til forbrugere. Materie genanvendes, men energi skal fortsætte med at strømme ind i systemet. Hvor kommer denne energi fra? (Selvom nedbryderne vises som det sidste trin i denne fødekæde, nedbrydes disse organismer materiale fra hvert trin i fødekæden. Se Økologikoncepterne for yderligere information.)
heterotrofer
heterotrofer er levende ting, der ikke kan lave deres egen mad. I stedet får de deres mad ved at indtage andre organismer, hvorfor de også kaldes forbrugere. De kan forbruge autotrofer eller andre heterotrofer. Heterotrofer omfatter alle dyr og svampe, såvel som mange enkeltcellede organismer. I figuren ovenfor er alle organismer forbrugere undtagen græsset. Hvad tror du ville ske med forbrugerne, hvis alle producenter skulle forsvinde fra jorden?
energimolekyler: glukose og ATP
organismer bruger hovedsageligt to typer molekyler til kemisk energi: glukose og ATP. Begge molekyler bruges som brændstoffer i hele den levende verden. Begge molekyler er også nøgleaktører i processen med fotosyntese.
Glucose
Glucose er et simpelt kulhydrat med den kemiske formel C6H12O6. Det lagrer kemisk energi i en koncentreret, stabil form. I din krop er glukose den form for energi, der bæres i dit blod og optages af hver af dine billioner af celler. Glukose er slutproduktet af fotosyntese, og det er den næsten universelle mad til livet.
ATP
ATP (adenosintrifosfat) er det energibærende molekyle, som celler bruger til energi. Det bruges til energi af alle celler i de fleste cellulære processer. ATP fremstilles i første halvdel af fotosyntesen og bruges derefter til energi i anden halvdel af fotosyntesen, når glukose fremstilles. ATP frigiver energi, når den opgiver en af sine tre fosfatgrupper (Pi) og ændrer sig til ADP (adenosindiphosphat, som har to fosfatgrupper), som vist i nedenstående figur. Således er nedbrydningen af ATP i ADP + Pi en katabolisk reaktion, der frigiver energi (eksoterm). ATP er lavet af kombinationen af ADP og Pi, en anabolsk reaktion, der optager energi (endoterm).
hvorfor organismer har brug for både glukose og ATP
Hvorfor har levende ting brug for glukose, hvis ATP er det molekyle, som celler bruger til energi? Hvorfor laver autotrofer ikke bare ATP og gøres med det? Svaret er i ” emballage.”Et glukosemolekyle indeholder mere kemisk energi i en mindre “pakke” end et molekyle af ATP. Glukose er også mere stabil end ATP. Derfor er glukose bedre til opbevaring og transport af energi. Glukose er imidlertid for kraftig til, at celler kan bruge. ATP indeholder på den anden side lige den rigtige mængde energi til at drive livsprocesser i celler. Af disse grunde er både glukose og ATP nødvendige af levende ting.
hvordan energi strømmer gennem levende ting
strømmen af energi gennem levende organismer begynder med fotosyntese. Denne proces lagrer energi fra sollys i de kemiske bindinger af glukose. Ved at bryde de kemiske bindinger i glukose frigiver celler den lagrede energi og fremstiller den ATP, de har brug for. Processen, hvor glukose nedbrydes og ATP fremstilles, kaldes cellulær respiration.
fotosyntese og cellulær respiration er som to sider af samme sag. Dette fremgår af nedenstående figur. Produkterne fra en proces er reaktanterne fra den anden. Sammen lagrer og frigiver de to processer energi i levende organismer. De to processer arbejder også sammen om at genbruge ilt i Jordens atmosfære.
dette diagram sammenligner og kontrasterer fotosyntese og cellulær respiration. Det viser også, hvordan de to processer er relateret.
Resume
- energi er evnen til at udføre arbejde. Det er nødvendigt af alle levende ting og enhver levende celle at udføre livsprocesser, såsom nedbrydning og opbygning af molekyler og transport af mange molekyler på tværs af cellemembraner.
- den form for energi, som levende ting har brug for til disse processer, er kemisk energi, og den kommer fra mad. Fødevarer består af organiske molekyler, der lagrer energi i deres kemiske bindinger.
- autotrofer laver deres egen mad. Planter fremstiller for eksempel mad ved fotosyntese. Autotrofer kaldes også producenter.
- heterotrofer får mad ved at spise andre organismer. Heterotrofer er også kendt som forbrugere.
- organismer bruger hovedsageligt molekylerne glukose og ATP til energi. Glukose er en kompakt, stabil form for energi, der bæres i blodet og optages af celler. ATP indeholder mindre energi og bruges til at drive celleprocesser.
- strømmen af energi gennem levende ting begynder med fotosyntese, som skaber glukose. I en proces kaldet cellulær respiration nedbryder organismernes celler glukose og fremstiller den ATP, de har brug for.
anmeldelse
1. Definer energi.
2. Hvorfor har levende ting brug for energi?
3. Sammenlign og kontrast de to grundlæggende måder, hvorpå organismer får energi.
4. Beskrive roller og relationer mellem energimolekylerne glucose og ATP.
5. Opsummer, hvordan energi strømmer gennem levende ting.
6. Forklar, hvorfor den energi, som den menneskelige krop bruger, i sidste ende kommer fra solen.
7. Sandt eller falsk: nogle mennesker (såsom vegetarer) er autotrofer.
8. Sandt eller falsk: glukose lagrer kemisk energi i sine bindinger.
9. Producenter kaldes også______________ .
10. Forbrugerne kaldes også______________ .
11. Hvilket af følgende lagrer kemisk energi?
a. ATP
B. glucose
c. ingen af ovenstående
d. både A og B
12. Hvilke af følgende er ikke heterotrofer?
a. svampe (svampe)
B. køer
C. majs
d. både A og C