生物のエネルギー需要

ドロドロ！

これらの美しいそり犬は代謝の驚異です。 100マイルまでの日を実行している間、彼らはそれぞれ消費し、約12千カロリーを燃やす—約240ビッグマックの同等である一日あたりのポンドあたりのカロリー、約24 人間の持久力の運動選手は、対照的に、普通毎日ポンドごとの約100カロリーだけ燃える。 科学者たちは、そり犬の驚くべき代謝に興味をそそられていますが、彼らはまだ彼らがそんなにエネルギーをどのように使用するかを決定していませ しかし、一つのことは確かです：すべての生き物は、それがレースを実行しているか、目を点滅しているかどうか、彼らが行うすべてのためのエネル 実際、あなたの体のすべての細胞は、基本的な生活プロセスを実行するためだけに常にエネルギーを必要とします。 あなたはおそらくあなたが食べる食べ物からエネルギーを得ることを知っていますが、食べ物はどこから来ますか？ それはどのようにエネルギーを含むようになるのですか？ そして、あなたの細胞はどのように食物からエネルギーを得るのですか？

エネルギーとは何ですか？

科学の世界では、エネルギーは仕事をする能力として定義されています。 あなたはしばしば生き物の仕事でエネルギーを見ることができます—鳥は空気を飛んで、ホタルは暗闇の中で輝き、犬はその尾を振る。 これらは生物がエネルギーを使用する明白な方法ですが、生物は常にあまり明白ではない方法でエネルギーを使用します。

生物がエネルギーを必要とする理由

すべての生物のすべての細胞の中で、生命プロセスを実行するためにエネルギーが必要です。 エネルギーは、分子を分解して構築し、原形質膜を横切って多くの分子を輸送するために必要とされる。 ライフワークのすべてはエネルギーを必要とします。 多くのエネルギーはまた熱として環境に単に失われます。 生命の物語は、エネルギーの流れの物語です-その捕獲、その形の変化、仕事のためのその使用、そして熱としてのその損失。 エネルギーは（物質とは異なり）リサイクルすることができないので、生物はエネルギーの一定の入力を必要とします。 生命は化学エネルギーで動く。 生きている生物はどこでこの化学エネルギーを得るのですか？

生物がエネルギーを得る方法

生物が必要とする化学エネルギーは食物から来ています。 食糧は化学結合でエネルギーを貯える有機性分子から成っている。 エネルギーのための食糧を得るという点では、独立栄養生物と従属栄養生物の2つのタイプがあります。

独立栄養生物

独立栄養生物は、非生物源からエネルギーを捕獲し、そのエネルギーを生態系の生きている部分に伝達する生物です。 彼らはまた、自分の食べ物を作ることができます。 ほとんどの独立栄養生物は、光合成の過程で食物を作るために日光のエネルギーを使用します。 植物、藻類、いくつかの細菌などの特定の生物だけが光合成によって食物を作ることができます。 いくつかの光合成生物は、下の図に示されています。

独立栄養生物は生産者とも呼ばれます。 彼らは自分自身のためだけでなく、他のすべての生き物（消費者として知られている）のためにも食べ物を生産しています。 これが、独立栄養生物が以下に示す食物連鎖のような食物連鎖の基礎を形成する理由である。

従属栄養生物

従属栄養生物は、自分の食べ物を作ることができない生き物です。 代わりに、彼らはまた、消費者と呼ばれている理由である、他の生物を消費することによって彼らの食べ物を取得します。 彼らは独立栄養または他の従属栄養を消費する可能性があります。 従属栄養生物には、すべての動物および真菌、ならびに多くの単細胞生物が含まれる。 上の図では、すべての生物は草を除いて消費者です。 すべての生産者が地球から消えることになった場合、消費者に何が起こると思いますか？

エネルギー分子：グルコースとATP

生物は主に化学エネルギーにグルコースとATPの二つのタイプの分子を使用しています。 両方の分子は、生きている世界全体で燃料として使用されています。 両方の分子はまた、光合成の過程における重要なプレーヤーでもあります。

グルコース

グルコースは化学式C6H12O6を持つ単純な炭水化物です。 それは集中された、安定した形態で化学エネルギーを貯えます。 あなたの体では、ブドウ糖はあなたの血で運ばれ、細胞のあなたの兆のそれぞれによって取られるエネルギーの形態である。 グルコースは光合成の最終産物であり、それは生活のためのほぼ普遍的な食品です。

ATP

ATP（アデノシン三リン酸）は、細胞がエネルギーに使用するエネルギーを運ぶ分子です。 それはほとんどの細胞プロセスですべての細胞によってエネルギーのために使用されます。 ATPは光合成の前半の間に作られ、グルコースが作られる光合成の後半の間にエネルギーに使用されます。 ATPは、次の図に示すように、3つのリン酸基（Pi）のうちの1つを失い、ADP（2つのリン酸基を持つアデノシン二リン酸）に変化するとエネルギーを放出します。 したがって、ATPのADP+Piへの分解は、エネルギーを放出する異化反応（発熱）である。 ATPは、ADPとPiの組み合わせ、エネルギー（吸熱）を取り込む同化反応から作られています。

なぜ生物はグルコースとATPの両方を必要とするのか

ATPが細胞がエネルギーに使う分子であるならば、なぜ生物はグルコースを必要とするのか？ なぜautotrophsはちょうどATPを作り、それとされないか。 答えは”包装”にあります。”グルコースの分子は、ATPの分子よりも小さな”パッケージ”に多くの化学エネルギーを含んでいます。 ブドウ糖はまたATPより安定しています。 従って、ブドウ糖はエネルギーを貯え、運ぶためによりよいです。 しかしブドウ糖は細胞が使用するにはには余りにも強力です。 一方、ATPには、細胞内の生命プロセスに電力を供給するための適切な量のエネルギーが含まれています。 これらの理由から、グルコースとATPの両方が生き物によって必要とされています。

生物を通るエネルギーの流れ

生物を通るエネルギーの流れは光合成から始まります。 このプロセスは、グルコースの化学結合に太陽光からのエネルギーを貯蔵する。 グルコース中の化学結合を破壊することによって、細胞は蓄積されたエネルギーを放出し、必要なATPを作る。 グルコースが分解され、ATPが作られるプロセスは、細胞呼吸と呼ばれています。

光合成と細胞呼吸は、同じコインの両側のようなものです。 これは下の図で明らかです。 一方のプロセスの生成物は、他方のプロセスの反応物である。 一緒に、二つのプロセスは、生きている生物にエネルギーを蓄積し、放出します。 この2つのプロセスは、地球の大気中の酸素をリサイクルするためにも協力しています。

要約

• エネルギーは仕事をする能力です。 すべての生き物とすべての生きている細胞が、分子を分解して構築し、細胞膜を横切って多くの分子を輸送するなどの生命過程を実行するために必
• 生物がこれらのプロセスに必要とするエネルギーの形は化学エネルギーであり、それは食物から来ています。 食糧は化学結合でエネルギーを貯える有機性分子から成っている。
• 独立栄養生物は自分たちの食べ物を作る。 例えば、植物は光合成によって食物を作る。 独立栄養生物は生産者とも呼ばれます。
• 従属栄養生物は他の生物を食べることによって食物を得る。 従属栄養生物は消費者としても知られています。
• 生物は主にグルコースとATPの分子をエネルギーに使用しています。 グルコースは、血液中に運ばれ、細胞によって取り込まれるコンパクトで安定した形のエネルギーです。 ATPはより少ないエネルギーを含み、細胞プロセスに動力を与えるのに使用されています。
• 生物を通るエネルギーの流れは、グルコースを作り出す光合成から始まります。 細胞呼吸と呼ばれるプロセスでは、生物の細胞はグルコースを分解し、必要なATPを作ります。

レビュー

1. エネルギーを定義する。

2. なぜ生き物はエネルギーを必要とするのですか？

3. 生物がエネルギーを得る2つの基本的な方法を比較し、対比します。

4. エネルギー分子グルコースとATPの役割と関係を記述します。

5. エネルギーが生きているものをどのように流れるかを要約します。

6. 人間の体によって使用されるエネルギーは、最終的に太陽から来る理由を説明します。

7. 真または偽：一部の人間（菜食主義者など）は独立栄養です。

8. 真または偽：グルコースは、その結合に化学エネルギーを貯蔵する。

9. 生産者とも呼ばれます______________ .

10. 消費者はまた呼ばれます______________ .

11. 次のどれが化学エネルギーを貯蔵しますか？

A.ATP

b. グルコース

c.上記のいずれも

d.AおよびBの両方

12. 従属栄養生物ではないのは次のどれですか？

a.キノコ（真菌）

b.牛

c.トウモロコシ

d.AとCの両方