vytvořil: CK-12 / upravil Christine Miller

tyto krásné sáňkařské psy jsou metabolickým zázrakem. Při běhu až 160 kilometrů (asi 99 mil) denně každý spotřebuje a spálí asi 12 tisíc kalorií-asi 240 kalorií za libru denně, což je ekvivalent asi 24 Big Maců! Naproti tomu lidský vytrvalostní sportovec obvykle spaluje pouze asi 100 kalorií na libru (0, 45 kg) 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?

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.

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?

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 znázorněny na obrázku 4.9.2.

	obrázek 4.9.2 fotosyntetické autotrofy, které vytvářejí potravu využívající energii na slunci, zahrnují rostliny (vlevo), řasy (uprostřed) a určité bakterie (vpravo).

autotrofy se také nazývají producenti. Vyrábějí jídlo nejen pro sebe, ale i pro všechny ostatní živé věci(známé jako spotřebitelé). Proto autotrofy tvoří základ potravinových řetězců, jako je potravinový řetězec znázorněný na obrázku 4.9.3.

podívejte se na video „jednoduchý příběh fotosyntézy a jídla – Amanda Ooten“ od TED-Ed se dozvíte více o fotosyntéze:

jednoduchý příběh fotosyntézy a jídla-Amanda Ooten, TED-Ed, 2013.

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 4.9.3, všechny organismy jsou spotřebiteli s výjimkou trav a fytoplanktonu. Co by se podle vás stalo se spotřebiteli, kdyby všichni výrobci zmizeli ze země?

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. Na obrázku 4.9.4 můžete vidět, jak fotosyntéza ukládá energii ze slunce v molekule glukózy a jak buněčné dýchání rozbíjí vazby v glukóze, aby získala energii.

ATP

pokud si pamatujete ze sekce 3.7 nukleové kyseliny, ATP (adenosintrifosfát) je molekula nesoucí energii, kterou buňky používají k napájení většiny buněčných procesů(vedení nervových impulzů, syntéza proteinů a aktivní transport jsou dobrými příklady buněčných procesů, které se spoléhají na ATP jako zdroj energie). 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 4.9.5. 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 glukózu i ATP

proč živé věci potřebují glukózu, pokud ATP je 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.

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 4.9.6. 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.