Вироблення енергії в живих істотах - хімічна школа
Сьогодні на уроці хімії: | Необхідність та можливості виробництва енергії. Вироблення енергії за допомогою дихання. Прибуток енергії за рахунок бродіння.
123. Виробництво енергії у живих істот
Їжте і пийте - заряджайте свої батареї
Все тваринне і рослинне життя потребує енергії для всіх процесів життя. Цю необхідну енергію живі істоти отримують з їжею щодня. На відміну від рослин, люди і тварини не можуть створювати біологічні речовини за допомогою сонячного світла (фотосинтез). Люди та тварини здатні підтримувати біологічні процеси, такі як дихання, рух, травлення та ріст, лише об’їдаючи їжу.
Тіло спалює їжу, яку споживає в кожній окремій клітині. Ми, звичайно, знаємо, що це не горіння з появою вогню - це швидше повільне горіння, при якому їжа розщеплюється, а виділяється енергія частково зв’язується в хімічній формі, а частково виділяється у вигляді тепла. Цей викид енергії дозволяє живим істотам виробляти високомолекулярні клітинні компоненти, такі як білки, полісахариди та нуклеїнові кислоти.
Варіанти отримання енергії
У біології енерговиробничі процеси називаються дисиміляцією, процес, при якому високоенергетичні органічні сполуки розпадаються на простіші речовини з меншою енергією і в яких виділяється енергія. В основному розщеплюються вуглеводи, що потрапляють з їжею, але, звичайно, також жири, які сприяють виробництву енергії як запасні речовини. Коли запаси вуглеводів і жиру витрачаються, організм починає розщеплювати свій білок для виробництва енергії. Це часто трапляється у зв'язку з радикальними та односторонніми дієтами - потрібна найбільша обережність, оскільки зараз для організму стався загрозливий стан.
Вироблення енергії за допомогою дихання
Кисень необхідний для аеробного дихання. Як правило, такі органічні сполуки, як вуглеводи або жирні кислоти, окислюються і, нарешті, переносяться в O2 як акцептор електронів у дихальному ланцюзі. Загальний процес аеробного дихання - це складний етапний процес, в якому беруть участь численні ферменти. Клітини організму забирають глюкозу для свого енергозабезпечення. Це повністю окислюється еукаріотами в цитоплазмі та в мітохондріях до вуглекислого газу та води. Емпіричну формулу дихального процесу можна сформулювати так:
$ \ mathrm < C_6H_O_6 + 6 \ O_2 \ \ 6 \ CO_2 + 6 \ H_2O + 2824 \ kJ >$
Хімічне рівняння показує, що дихання являє собою повне окислення. Експерименти 1 і 2 можуть бути використані для виявлення утвореного вуглекислого газу. Енергія 2824 кДж на моль видихуваної глюкози виглядає лише незначною мірою як тепло. Більша частина енергії, яку жива істота отримує від дихання, використовується для побудови інших високоенергетичних зв’язків. Ця пов'язана енергія тепер доступна клітині для біохімічних процесів.