Mush!
deze prachtige sledehonden zijn een metabolisch wonder. Terwijl ze tot 100 mijl per dag lopen, zullen ze elk ongeveer 12 duizend calorieën verbruiken en verbranden – ongeveer 240 calorieën per pond per dag, wat het equivalent is van ongeveer 24 Big Macs! Een menselijke duursporter daarentegen verbrandt gewoonlijk slechts ongeveer 100 calorieën per pond per dag. Wetenschappers zijn geïntrigeerd door de verbazingwekkende stofwisseling van sledehonden, hoewel ze nog steeds niet weten hoe ze zoveel energie verbruiken. Maar één ding is zeker: alle levende dingen hebben energie nodig voor alles wat ze doen, of het nu gaat om het rennen van een race of het knipperen met een oog. In feite heeft elke cel van je lichaam voortdurend energie nodig alleen maar om fundamentele levensprocessen uit te voeren. Je weet waarschijnlijk dat je energie haalt uit het voedsel dat je eet, maar waar komt voedsel vandaan? Hoe kan het energie bevatten? En hoe halen je cellen de energie uit voedsel?
Wat Is Energie?
in de wetenschappelijke wereld wordt energie gedefinieerd als het vermogen om te werken. Je ziet vaak energie aan het werk in levende dingen – een vogel vliegt door de lucht, een vuurvlieg gloeit in het donker, een hond kwispelt met zijn staart. Dit zijn voor de hand liggende manieren waarop levende dingen energie gebruiken, maar levende dingen gebruiken voortdurend energie op minder voor de hand liggende manieren, ook.
waarom levende dingen energie nodig hebben
in elke cel van alle levende dingen is energie nodig om levensprocessen uit te voeren. Energie is nodig om moleculen af te breken en op te bouwen, en om vele moleculen door plasmamembranen te transporteren. Al het levenswerk heeft energie nodig. Veel energie gaat ook gewoon verloren aan de omgeving als warmte. Het verhaal van het leven is een verhaal van energiestroom – de vangst, de verandering van vorm, het gebruik ervan voor het werk en het verlies ervan als warmte. Energie (in tegenstelling tot materie) kan niet worden gerecycled, dus organismen vereisen een constante input van energie. Het leven draait op chemische energie. Waar halen levende organismen deze chemische energie vandaan?
hoe krijgen organismen energie
De chemische energie die organismen nodig hebben komt uit voedsel. Voedsel bestaat uit organische moleculen die energie opslaan in hun chemische bindingen. In termen van het verkrijgen van voedsel voor energie, zijn er twee soorten organismen: autotrophs en heterotrophs.
autotrofen
autotrofen zijn organismen die energie uit niet-levende bronnen opvangen en die energie overbrengen naar het levende deel van het ecosysteem. Ze zijn ook in staat om hun eigen voedsel te maken. De meeste autotrophs gebruiken de energie in zonlicht om voedsel te maken in het proces van fotosynthese. Alleen bepaalde organismen — zoals planten, algen en sommige bacteriën — kunnen voedsel maken door middel van fotosynthese. Enkele fotosynthetische organismen zijn weergegeven in de onderstaande figuur.
fotosynthetische autotrophs, die voedsel maken met behulp van de energie in zonlicht, omvatten (A) planten, (B) algen, en (c) bepaalde bacteriën.
autotrofen worden ook producenten genoemd. Ze produceren voedsel niet alleen voor zichzelf, maar ook voor alle andere levende dingen (bekend als consumenten). Dit is de reden waarom autotrophs de basis van voedselketens vormen, zoals de voedselketen hieronder getoond.
een voedselketen laat zien hoe energie en materie van producenten naar consumenten stromen. Materie wordt gerecycled, maar energie moet in het systeem blijven stromen. Waar komt deze energie vandaan? (Hoewel de decomposers worden weergegeven als de laatste stap in deze voedselketen, ontbinden deze organismen materiaal uit elke stap van de voedselketen. Zie de ecologie concepten voor aanvullende informatie.)
heterotrofen
heterotrofen zijn levende wezens die hun eigen voedsel niet kunnen maken. In plaats daarvan krijgen ze hun voedsel door andere organismen te consumeren, daarom worden ze ook consumenten genoemd. Zij kunnen autotrophs of andere heterotrophs consumeren. Heterotrophs omvatten alle dieren en schimmels, evenals vele eencellige organismen. In de bovenstaande figuur zijn alle organismen consumenten, behalve het gras. Wat zou er volgens u met de consumenten gebeuren als alle producenten van de aarde zouden verdwijnen?
energiemoleculen: Glucose en ATP
organismen gebruiken hoofdzakelijk twee soorten moleculen voor chemische energie: glucose en ATP. Beide moleculen worden gebruikt als brandstof in de hele levende wereld. Beide moleculen zijn ook belangrijke spelers in het proces van fotosynthese.
Glucose
Glucose is een enkelvoudige koolhydraat met de chemische formule C6H12O6. Het slaat chemische energie op in een geconcentreerde, stabiele vorm. In je lichaam is glucose de vorm van energie die in je bloed wordt gedragen en door elk van je biljoenen cellen wordt opgenomen. Glucose is het eindproduct van fotosynthese, en het is het bijna universele voedsel voor het leven.
ATP
ATP (adenosinetrifosfaat) is het energiedragende molecuul dat cellen gebruiken voor energie. Het wordt gebruikt voor energie door alle cellen in de meeste cellulaire processen. ATP wordt gemaakt tijdens de eerste helft van fotosynthese en dan gebruikt voor energie tijdens de tweede helft van fotosynthese, wanneer glucose wordt gemaakt. ATP geeft energie vrij wanneer het één van zijn drie fosfaatgroepen (Pi) en veranderingen in ADP (adenosinedifosfaat, dat twee fosfaatgroepen heeft) opgeeft, zoals getoond in de figuur hieronder. Aldus, is de verdeling van ATP in ADP + Pi een katabole reactie die energie (exotherm) vrijgeeft. ATP wordt gemaakt van de combinatie van ADP en Pi, een anabole reactie die energie (endotherm) opneemt.
Waarom hebben organismen zowel Glucose als ATP
nodig? waarom hebben levende wezens glucose nodig als ATP het molecuul is dat cellen gebruiken voor energie? Waarom maken autotrophs niet gewoon ATP en zijn ze er klaar mee? Het antwoord is in de ” verpakking.”Een molecule van glucose bevat meer chemische energie in een kleinere “verpakking” dan een molecule van ATP. Glucose is ook stabieler dan ATP. Daarom is glucose beter voor het opslaan en transporteren van energie. Glucose is echter te krachtig voor cellen om te gebruiken. ATP, aan de andere kant, bevat precies de juiste hoeveelheid energie om het leven processen in cellen aan te drijven. Om deze redenen, zijn zowel glucose als ATP nodig door levende dingen.
hoe energie door levende wezens stroomt
De stroom van energie door levende organismen begint met fotosynthese. Dit proces slaat energie van zonlicht op in de chemische bindingen van glucose. Door de chemische bindingen in glucose te breken, geven de cellen de opgeslagen energie vrij en maken ze de ATP die ze nodig hebben. Het proces waarin glucose wordt afgebroken en ATP wordt gemaakt wordt genoemd cellulaire ademhaling.
fotosynthese en cellulaire ademhaling zijn twee zijden van dezelfde medaille. Dit blijkt uit de onderstaande figuur. De producten van het ene proces zijn de reactanten van het andere. Samen slaan de twee processen energie op en geven deze vrij in levende organismen. De twee processen werken ook samen om zuurstof te recyclen in de atmosfeer van de aarde.
dit diagram vergelijkt en contrasteert fotosynthese en cellulaire ademhaling. Het laat ook zien hoe de twee processen zijn gerelateerd.
samenvatting
- energie is het vermogen om te werken. Het is nodig door alle levende dingen en elke levende cel om levensprocessen uit te voeren, zoals het afbreken en opbouwen van moleculen, en het transporteren van vele moleculen door celmembranen.
- de vorm van energie die levende wezens nodig hebben voor deze processen is chemische energie, en het komt uit voedsel. Voedsel bestaat uit organische moleculen die energie opslaan in hun chemische bindingen.
- autotrofen maken hun eigen voedsel. Planten maken bijvoorbeeld voedsel door fotosynthese. Autotrophs worden ook wel producenten genoemd.
- heterotrofen verkrijgen voedsel door het eten van andere organismen. Heterotrophs zijn ook bekend als consumenten.
- organismen gebruiken voornamelijk de moleculen glucose en ATP voor energie. Glucose is een compacte, stabiele vorm van energie die in het bloed wordt gedragen en door cellen wordt opgenomen. ATP bevat minder energie en wordt gebruikt om celprocessen aan te drijven.
- de stroom van energie door levende dingen begint met fotosynthese, waardoor glucose ontstaat. In een proces dat cellulaire ademhaling wordt genoemd, breken de cellen van organismen glucose af en maken het ATP dat zij nodig hebben.
beoordeling
1. Definieer energie.
2. Waarom hebben levende dingen energie nodig?
3. Vergelijk en contrast de twee basis manieren waarop organismen energie krijgen.
4. Beschrijf de rollen en relaties van de energiemoleculen glucose en ATP.
5. Vat samen hoe energie door levende dingen stroomt.
6. Leg uit waarom de energie die het menselijk lichaam gebruikt uiteindelijk van de zon komt.
7. Waar of niet waar: sommige mensen (zoals vegetariërs) zijn autotrophs.
8. Waar of niet waar: Glucose slaat chemische energie op in zijn bindingen.
9. Producenten worden ook wel ______________ .
10. Consumenten worden ook wel ______________ .
11. Welke van de volgende opslag chemische energie?
a.ATP
b. glucose
c. geen van bovenstaande
d. zowel A als B
12. Welke van de volgende zijn geen heterotrofen?
a. paddenstoelen
B. koeien
C. maïs
d. zowel A als C