creat de: CK-12/adaptat de Christine Miller

acești câini frumoși de sanie sunt o minune metabolică. În timp ce rulează până la 160 de kilometri (aproximativ 99 de mile) pe zi, fiecare va consuma și arde aproximativ 12 mii de calorii — aproximativ 240 de calorii pe kilogram pe zi, ceea ce este echivalentul a aproximativ 24 de Big Mac-uri! Un atlet de anduranță uman, în schimb, arde de obicei doar aproximativ 100 de calorii pe kilogram (0,45 kg) în fiecare zi. Oamenii de știință sunt intrigați de metabolismul uimitor al câinilor de sanie, deși încă nu au stabilit cum consumă atât de multă energie. Dar un lucru este sigur: toate ființele vii au nevoie de energie pentru tot ceea ce fac, indiferent dacă aleargă o cursă sau clipește un ochi. De fapt, fiecare celulă a corpului tău are nevoie în mod constant de energie doar pentru a efectua procese de viață de bază. Probabil știți că obțineți energie din alimentele pe care le consumați, dar de unde provin alimentele? Cum ajunge să conțină energie? Și cum obțin celulele energia din alimente?

în lumea științifică, energia este definită ca fiind capacitatea de a lucra. Puteți vedea adesea energie la locul de muncă în lucrurile vii — o pasăre zboară prin aer, un licurici strălucește în întuneric, un câine dă din coadă. Acestea sunt moduri evidente în care ființele vii folosesc energia, dar lucrurile vii folosesc în mod constant energia și în moduri mai puțin evidente.

în interiorul fiecărei celule a tuturor lucrurilor vii, energia este necesară pentru a efectua procesele vieții. Energia este necesară pentru a descompune și a construi molecule și pentru a transporta multe molecule prin membranele plasmatice. Toată munca vieții are nevoie de energie. O mulțime de energie este, de asemenea, pur și simplu pierdută în mediul înconjurător ca căldură. Povestea vieții este o poveste a fluxului de energie — captarea, schimbarea formei, utilizarea sa pentru muncă și pierderea ei ca căldură. Energia (spre deosebire de materie) nu poate fi reciclată, astfel încât organismele necesită un aport constant de energie. Viața funcționează cu energie chimică. De unde obțin organismele vii această energie chimică?

energia chimică de care au nevoie organismele provine din alimente. Alimentele constau din molecule organice care stochează energie în legăturile lor chimice. În ceea ce privește obținerea hranei pentru energie, există două tipuri de organisme: autotrofe și heterotrofe.

autotrofii

autotrofii sunt organisme care captează energia din surse nevii și transferă acea energie în partea vie a ecosistemului. De asemenea, sunt capabili să-și facă propria mâncare. Majoritatea autotrofelor folosesc energia din lumina soarelui pentru a face alimente în procesul de fotosinteză. Numai anumite organisme — cum ar fi plantele, algele și unele bacterii — pot produce alimente prin fotosinteză. Unele organisme fotosintetice sunt prezentate în figura 4.9.2.

	figura 4.9.2 autotrofii fotosintetici, care produc alimente folosind energia din lumina soarelui, includ plante (stânga), alge (mijloc) și anumite bacterii (dreapta).

autotrofii sunt numiți și producători. Ei produc hrană nu numai pentru ei înșiși, ci și pentru toate celelalte lucruri vii (cunoscute sub numele de consumatori). Acesta este motivul pentru care autotrofele formează baza lanțurilor alimentare, cum ar fi lanțul alimentar prezentat în figura 4.9.3.

Urmăriți videoclipul „povestea simplă a fotosintezei și alimentelor – Amanda Ooten” de la TED-Ed pentru a afla mai multe despre fotosinteză:

povestea simplă a fotosintezei și alimentelor – Amanda ooten, TED-Ed, 2013.

heterotrofii

heterotrofii sunt ființe vii care nu își pot face propria hrană. În schimb, își obțin mâncarea consumând alte organisme, motiv pentru care sunt numiți și consumatori. Pot consuma autotrofe sau alte heterotrofe. Heterotrofele includ toate animalele și ciupercile, precum și multe organisme unicelulare. În Figura 4.9.3, toate organismele sunt consumatori, cu excepția ierburilor și fitoplanctonului. Ce credeți că s-ar întâmpla cu consumatorii dacă toți producătorii ar dispărea de pe Pământ?

organismele folosesc în principal două tipuri de molecule pentru energia chimică: glucoză și ATP. Ambele molecule sunt folosite ca combustibili în întreaga lume vie. Ambele molecule sunt, de asemenea, actori cheie în procesul de fotosinteză.

glucoză

glucoza este un carbohidrat simplu cu formula chimică C6H12O6. Stochează energia chimică într-o formă concentrată și stabilă. În corpul tău, glucoza este forma de energie care este transportată în sângele tău și preluată de fiecare dintre trilioanele tale de celule. Glucoza este produsul final al fotosintezei și este hrana aproape universală pentru viață. În figura 4.9.4, puteți vedea cum fotosinteza stochează energia de la soare în molecula de glucoză și apoi cum respirația celulară rupe legăturile din glucoză pentru a prelua energia.

ATP

dacă vă amintiți din secțiunea 3.7 acizi nucleici, ATP (adenozin trifosfat) este molecula purtătoare de energie pe care celulele o folosesc pentru a alimenta majoritatea proceselor celulare (conducerea impulsului nervos, sinteza proteinelor și transportul activ sunt exemple bune de procese celulare care se bazează pe ATP ca sursă de energie). ATP se face în prima jumătate a fotosintezei și apoi utilizat pentru energie în a doua jumătate a fotosintezei, când se produce glucoză. ATP eliberează energie atunci când renunță la una dintre cele trei grupări fosfat (Pi) și trece la ADP (adenozin difosfat, care are două grupări fosfat), așa cum se arată în figura 4.9.5. Astfel, defalcarea ATP în ADP + Pi este o reacție catabolică care eliberează energie (exotermă). ATP este fabricat din combinația dintre ADP și Pi, o reacție anabolică care preia energie (endotermică).

de ce organismele au nevoie atât de glucoză, cât și de ATP

de ce ființele vii au nevoie de glucoză dacă ATP este molecula pe care celulele o folosesc pentru energie? De ce autotrofii nu fac doar ATP și nu se termină cu el? Răspunsul este în ” ambalaj.”O moleculă de glucoză conține mai multă energie chimică într-un „pachet” mai mic decât o moleculă de ATP. Glucoza este, de asemenea, mai stabilă decât ATP. Prin urmare, glucoza este mai bună pentru stocarea și transportul energiei. Cu toate acestea, glucoza este prea puternică pentru a fi utilizată de celule. ATP, pe de altă parte, conține doar cantitatea potrivită de energie pentru a alimenta procesele de viață din celule. Din aceste motive, atât glucoza, cât și ATP sunt necesare de lucrurile vii.

fluxul de energie prin organismele vii începe cu fotosinteza. Acest proces stochează energia din lumina soarelui în legăturile chimice ale glucozei. Prin ruperea legăturilor chimice din glucoză, celulele eliberează energia stocată și fac ATP-ul de care au nevoie. Procesul în care glucoza este descompusă și se produce ATP se numește respirație celulară.

fotosinteza și respirația celulară sunt ca două fețe ale aceleiași monede. Acest lucru este evident în figura 4.9.6. Produsele unui proces sunt reactanții celuilalt. Împreună, cele două procese stochează și eliberează energie în organismele vii. Cele două procese lucrează, de asemenea, împreună pentru a recicla oxigenul din atmosfera Pământului.