作成者：CK-12/Christine Miller

これらの美しいそりの犬は代謝の驚異です。 160キロ（約99マイル）の日まで実行している間、彼らはそれぞれ約12千カロリーを消費し、燃焼します—約240キロ/ポンド/日、これは約24ビッグマックに相当します！ 人間の持久力の運動選手は、対照的に、普通ポンド（0.45kg）ごとの約100カロリーだけ毎日燃やす。 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？

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。

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移す生物です。 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を図4.9.2に示します。

	図4.9.2日光のエネルギーを利用して食物を作る光合成独立栄養生物には、植物（左）、藻類（中央）、および特定の細菌（右）が含まれる。

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、図4.9.3に示す食物連鎖のような独立栄養生物が食物連鎖の基礎を形成する理由です。

光合成の詳細については、TED–Edのビデオ”光合成と食べ物の簡単な物語-Amanda Ooten”を見てください：

光合成と食べ物の簡単な物語–Amanda Ooten、TED-Ed、2013。

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。 図4.9で。3つは、有機体すべて草およびphytoplankton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？

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の単純な炭水化物である。 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。 図4.9.4では、光合成が太陽からのエネルギーをグルコース分子にどのように蓄積し、細胞呼吸がグルコースの結合をどのように破壊してエネルギーを取

セクション3から覚えていれば。7核酸、ATP（アデノシン三リン酸）は、細胞がほとんどの細胞プロセスに電力を供給するために使用するエネルギーを運ぶ分子です（神経インパルス伝導、 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。 図4.9.5に示すように、ATPは三つのリン酸基（Pi）のいずれかを放棄し、ADP（二つのリン酸基を有するアデノシン二リン酸）に変化するとエネルギーを放出する。 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、生物はなぜ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。 これは図4.9.6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。