energibehov av levande saker

Mush!

dessa vackra slädhundar är ett metaboliskt underverk. Medan de kör upp till 100 mil om dagen, kommer de att konsumera och bränna cirka 12 tusen kalorier — cirka 240 kalorier per pund per dag, vilket motsvarar cirka 24 Big Mac! En mänsklig uthållighetsidrottare, däremot, bränner vanligtvis bara cirka 100 kalorier per pund varje dag. Forskare fascineras av den fantastiska metabolismen av slädhundar, även om de fortfarande inte har bestämt hur de använder så mycket energi. Men en sak är säker: alla levande saker behöver energi för allt de gör, oavsett om det kör en tävling eller blinkar ett öga. Faktum är att varje cell i din kropp ständigt behöver energi bara för att utföra grundläggande livsprocesser. Du vet säkert att du får energi från maten du äter, men var kommer maten ifrån? Hur kommer det att innehålla energi? Och hur får dina celler energi från mat?

Vad Är Energi?

i den vetenskapliga världen definieras energi som förmågan att göra arbete. Du kan ofta se energi på jobbet i levande saker-en fågel flyger genom luften, en eldfluga lyser i mörkret, en hund viftar på svansen. Det här är uppenbara sätt att levande saker använder energi, men levande saker använder ständigt energi på mindre uppenbara sätt också.

varför levande saker behöver energi

inuti varje cell i alla levande saker behövs energi för att utföra livsprocesser. Energi krävs för att bryta ner och bygga upp molekyler och för att transportera många molekyler över plasmamembran. Allt livets arbete behöver energi. Mycket energi förloras också helt enkelt för miljön som värme. Livets berättelse är en berättelse om energiflöde – dess fångst, dess formförändring, dess användning för arbete och dess förlust som värme. Energi (till skillnad från materia) kan inte återvinnas, så organismer kräver en konstant tillförsel av energi. Livet går på kemisk energi. Var får levande organismer denna kemiska energi?

hur organismer får energi

den kemiska energi som organismer behöver kommer från mat. Mat består av organiska molekyler som lagrar energi i sina kemiska bindningar. När det gäller att erhålla mat för energi finns det två typer av organismer: autotrofer och heterotrofer.

autotrofer

autotrofer är organismer som fångar energi från icke-levande källor och överför den energin till den levande delen av ekosystemet. De kan också göra sin egen mat. De flesta autotrofer använder energin i solljus för att göra mat i fotosyntesprocessen. Endast vissa organismer — som växter, alger och vissa bakterier-kan göra mat genom fotosyntes. Vissa fotosyntetiska organismer visas i figuren nedan.

autotrofer kallas också producenter. De producerar mat inte bara för sig själva utan också för alla andra levande saker (kända som konsumenter). Det är därför autotrofer utgör grunden för livsmedelskedjor, såsom livsmedelskedjan som visas nedan.

heterotrofer

heterotrofer är levande saker som inte kan göra sin egen mat. Istället får de maten genom att konsumera andra organismer, varför de också kallas konsumenter. De kan konsumera autotrofer eller andra heterotrofer. Heterotrofer inkluderar alla djur och svampar, liksom många encelliga organismer. I figuren ovan är alla organismer konsumenter förutom gräset. Vad tror du skulle hända med konsumenterna om alla producenter skulle försvinna från jorden?

energimolekyler: glukos och ATP

organismer använder huvudsakligen två typer av molekyler för kemisk energi: glukos och ATP. Båda molekylerna används som bränslen i hela den levande världen. Båda molekylerna är också nyckelaktörer i fotosyntesprocessen.

glukos

glukos är ett enkelt kolhydrat med kemisk formel C6H12O6. Den lagrar kemisk energi i en koncentrerad, stabil form. I din kropp är glukos den form av energi som bärs i ditt blod och tas upp av var och en av dina biljoner celler. Glukos är slutprodukten av fotosyntes, och det är den nästan universella maten för livet.

ATP

ATP (adenosintrifosfat) är den energibärande molekylen som celler använder för energi. Det används för energi av alla celler i de flesta cellulära processer. ATP görs under den första halvan av fotosyntesen och används sedan för energi under den andra halvan av fotosyntesen, när glukos görs. ATP frigör energi när det ger upp en av sina tre fosfatgrupper (Pi) och ändras till ADP (adenosindifosfat, som har två fosfatgrupper), som visas i figuren nedan. Således är nedbrytningen av ATP i ADP + Pi en katabolisk reaktion som frigör energi (exoterm). ATP är tillverkad av kombinationen av ADP och Pi, en anabolisk reaktion som tar in energi (endoterm).

varför organismer behöver både glukos och ATP

Varför behöver levande saker glukos om ATP är den molekyl som celler använder för energi? Varför gör inte autotrofer bara ATP och görs med det? Svaret finns i ” förpackningen.”En glukosmolekyl innehåller mer kemisk energi i ett mindre ”paket” än en molekyl av ATP. Glukos är också stabilare än ATP. Därför är glukos bättre för lagring och transport av energi. Glukos är dock för kraftfull för celler att använda. ATP, å andra sidan, innehåller precis rätt mängd energi för att driva livsprocesser i celler. Av dessa skäl behövs både glukos och ATP av levande saker.

hur energi flyter genom levande saker

energiflödet genom levande organismer börjar med fotosyntes. Denna process lagrar energi från solljus i glukosens kemiska bindningar. Genom att bryta de kemiska bindningarna i glukos frigör celler den lagrade energin och gör ATP de behöver. Processen där glukos bryts ner och ATP görs kallas cellulär andning.

fotosyntes och cellulär andning är som två sidor av samma mynt. Detta framgår av figuren nedan. Produkterna i en process är reaktanterna i den andra. Tillsammans lagrar och frigör de två processerna energi i levande organismer. De två processerna arbetar också tillsammans för att återvinna syre i jordens atmosfär.

sammanfattning

• energi är förmågan att göra arbete. Det behövs av alla levande saker och varje levande cell för att utföra livsprocesser, som att bryta ner och bygga upp molekyler och transportera många molekyler över cellmembran.
• den form av energi som levande saker behöver för dessa processer är kemisk energi, och den kommer från mat. Mat består av organiska molekyler som lagrar energi i sina kemiska bindningar.
• autotrofer gör sin egen mat. Växter, till exempel, gör mat genom fotosyntes. Autotrofer kallas också producenter.
• heterotrofer får mat genom att äta andra organismer. Heterotrofer är också kända som konsumenter.
• organismer använder huvudsakligen molekylerna glukos och ATP för energi. Glukos är en kompakt, stabil form av energi som bärs i blodet och tas upp av celler. ATP innehåller mindre energi och används för att driva cellprocesser.
• energiflödet genom levande saker börjar med fotosyntes, vilket skapar glukos. I en process som kallas cellulär andning bryter organismernas celler ner glukos och gör ATP de behöver.

granska

1. Definiera energi.

2. Varför behöver levande saker energi?

3. Jämför och kontrastera de två grundläggande sätten att organismer får energi.

4. Beskriv roller och relationer mellan energimolekylerna glukos och ATP.

5. Sammanfatta hur energi flyter genom levande saker.

6. Förklara varför den energi som används av människokroppen i slutändan kommer från solen.

7. Sant eller falskt: vissa människor (som vegetarianer) är autotrofer.

8. Sant eller falskt: glukos lagrar kemisk energi i sina bindningar.

9. Producenter kallas också ______________ .

10. Konsumenterna kallas också ______________ .

11. Vilket av följande lagrar kemisk energi?

a. ATP

b. glukos

c. inget av ovanstående

d. både A och B

12. Vilket av följande är inte heterotrofer?

a. svampar (svampar)

b. kor

c. majs

d. både A och C