oprettet af: CK-12/tilpasset af Christine Miller

disse smukke slædehunde er et metabolisk vidunder. Mens de løber op til 160 kilometer (ca. 99 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 Macs! En menneskelig udholdenhed atlet, derimod, typisk brænder kun omkring 100 kalorier per pund (0,45 kg) 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?

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.

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?

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 figur 4.9.2.

	figur 4.9.2 fotosyntetiske autotrofer, der fremstiller mad ved hjælp af energien i sollys, inkluderer planter (venstre), alger (midten) og visse bakterier (højre).

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 i figur 4.9.3.

se videoen “den enkle historie om fotosyntese og mad – Amanda Ooten” fra TED-Ed for at lære mere om fotosyntese:

den enkle historie om fotosyntese og mad – Amanda Ooten, TED-Ed, 2013.

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. Figur 4.9.3, alle organismer er forbrugere undtagen græs og fytoplankton. Hvad tror du ville ske med forbrugerne, hvis alle producenter skulle forsvinde fra jorden?

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. I figur 4.9.4 kan du se, hvordan fotosyntese lagrer energi fra solen i glukosemolekylet, og derefter hvordan cellulær respiration bryder bindingerne i glukose for at hente energien.

ATP

hvis du husker det fra afsnit 3.7 nukleinsyrer, ATP (adenosintrifosfat) er det energibærende molekyle, som celler bruger til at drive de fleste cellulære processer (nerveimpulsledning, proteinsyntese og aktiv transport er gode eksempler på celleprocesser, der er afhængige af ATP som deres energikilde). 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 figur 4.9.5. 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.

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 mønt. Dette fremgår af figur 4.9.6. 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.