какие живые организмы используют энергию

Какие живые организмы используют энергию

Подробное решение параграф § 23 по биологии для учащихся 5 класса, авторов Пасечник В. В., Суматохин С.В., Калинова Г.С., Гапонюк З.Г. 2016

Вопрос 1. Чем отличается живой организм от неживых тел?

Самое главное отличие живых организмов от элементов неживой природы — постоянный обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Вопрос 2. Что вам известно об энергии?

Энергия – удивительное явление. Ею пропитан наш мир. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии.

Вопрос 1. Что такое обмен веществ?

Обмен веществ — взаимосвязанные процессы образования и разрушения веществ, протекающие в организме и обеспечивающие его связь с окружающей средой.

Вопрос 2. Откуда организмы получают питательные вещества, необходимые для обмена веществ?

Растения вырабатывают органические вещества, а животные употребляют их в таком виде, какие они есть.

Вопрос 3. Как живые организмы используют энергию?

Энергия используется организмом на построение новых клеток, работу органов, поддержание температуры тела и осуществление всех процессов жизнедеятельности. Растения используют энергию на образование органических веществ, их передвижение, рост, развитие. Животные расходуют много энергии при активном передвижении (беге, прыжках, машущем полёте, плавании), ориентировании в пространстве.

Вопрос 4. Почему обмен веществ является основой жизни?

Обмен веществ — обязательное условие жизни любого организма. Обмен веществ обеспечивает взаимодействие живого организма с окружающей его средой, процессы жизнедеятельности, рост, развитие.

Вопрос 5. Чем отличается питание растений от питания грибов и животных?

Какая существует связь между обменом веществ и обменом энергии?

Составной частью обмена веществ является питание — потребление организмом необходимых веществ (органических и минеральных) и заключённой в них энергии. Благодаря питанию организмы получают вещества, которые используются на рост, процессы жизнедеятельности, воспроизведение. Различные процессы поступления, превращения и выделения веществ и энергии из организма тонко согласованы и в совокупности обозначаются как обмен веществ и энергии.

Источник

Энергия в клетке. Использование и хранение

Всем привет! Эту статью я хотел посвятить клеточному ядру и ДНК. Но перед этим нужно затронуть то, как клетка хранит и использует энергию (спасибо spidgorny). Мы будем касаться вопросов связанных с энергией почти везде. Давайте заранее в них разберемся.

Из чего можно получать энергию? Да из всего! Растения используют световую энергию. Некоторые бактерии тоже. То есть органические вещества синтезируются из неорганических за счет световой энергии. + Есть хемотрофы. Они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и др. веществ. А есть мы с вами. Мы — гетеротрофы. Кто это такие? Это те, кто не умеет синтезировать органические вещества из неорганических. То есть хемосинтез и фотосинтез, это не для нас. Мы берем готовую органику (съедаем). Разбираем ее на кусочки и либо используем, как строительный материал, либо разрушаем для получения энергии.
Что конкретно мы можем разбирать на энергию? Белки (сначала разбирая их на аминокислоты), жиры, углеводы и этиловый спирт (но это по желанию). То есть все эти вещества могут быть использованы, как источники энергии. Но для ее хранения мы используем жиры и углеводы. Обожаю углеводы! В нашем теле основным запасающим углеводом является гликоген.

Он состоит из остатков глюкозы. То есть это длинная, разветвленная цепочка, состоящая из одинаковых звеньев (глюкозы). При необходимости в энергии мы отщепляем по одному кусочку с конца цепи и окисляя его получаем энергию. Такой способ получения энергии характерен для всех клеток тела, но особенно много гликогена в клетках печени и мышечной ткани.

Теперь поговорим о жире. Он хранится в специальных клетках соединительной ткани. Имя им — адипоциты. По сути это клетки с огромной жировой каплей внутри.

При необходимости, организм достает жир из этих клеток, частично расщепляет и транспортирует. По месту доставки происходит окончательное расщепление с выделением и преобразованием энергии.

Довольно популярный вопрос: «Почему нельзя хранить всю энергию в виде жира, или гликогена?»
У этих источников энергии разное назначение. Из гликогена энергию можно получить довольно быстро. Его расщепление начинается почти сразу после начала мышечной работы, достигая пика к 1-2 минуте. Расщепление жиров протекает на несколько порядков медленней. То есть если вы спите, или медленно куда-то идете — у вас постоянный расход энергии, и его можно обеспечить расщепляя жиры. Но как только вы решите ускориться (упали сервера, побежали поднимать), резко потребуются много энергии и быстро ее получить расщепляя жиры не получится. Тут нам и нужен гликоген.

Есть еще одно важное различие. Гликоген связывает много воды. Примерно 3 г воды на 1 г гликогена. То есть, для 1 кг гликогена это уже 3 кг воды. Не оптимально… С жиром проще. Молекулы липидов (жиры=липиды), в которых запасается энергия не заряжены, в отличие от молекул воды и гликогена. Такие молекулы называется гидрофобными (дословно, боящимися воды). Молекулы воды же поляризованы. Примерно так это выглядит.

По сути, положительно заряженные атомы водорода взаимодействуют с отрицательно заряженными атомами кислорода. Получается стабильное и энергетически выгодное состояние.
Теперь представим молекулы липидов. Они не заряжены и не могут нормально взаимодействовать с поляризованными молекулами воды. Поэтому смесь липидов с водой энергетически невыгодна. Молекулы липидов не способны адсорбировать воду, как это делает гликоген. Они «кучкуются» в так называемые липидные капли, окружаются мембраной из фосфолипидов (одна их сторона заряжена и обращена к воде снаружи, вторая — не заряжена и смотрит на липиды капли). В итоге, у нас есть стабильная система, эффективно хранящая липиды и ничего лишнего.

Окей, мы разобрались с тем, в каких формах хранится энергия. А что с ней происходит дальше? Вот отщепили мы молекулу глюкозы от гликогена. Превратили ее в энергию. Что это значит?
Сделаем небольшое отступление.

Так вот в организме есть специальные соединения, макроэрги, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакции. В их составе есть одна, или несколько химических связей, в которых и накапливается эта энергия. Теперь можно вернуться к глюкозе. Энергия выделившаяся при ее распаде запасется в связях этих макроэргов.

Разберем на примере.

Самым распространенным макроэргом (энергетической валютой) клетки является АТФ (Аденозинтрифосфат).

Выглядит примерно так.

В его состав входит азотистое основание аденин (одно из 4, используемых для кодирования информации в ДНК), сахар рибоза и три остатка фосфорной кислоты (поэтому и АденозинТРИфосфат). Именно в связях между остатками фосфорной кислоты накапливается энергия. При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (АденозинДИфосфат). АДФ может выделять энергию, отрывая еще один остаток и превращаясь в АМФ (АденозинМОНОфосфат). Но эффективность отщепленная второго остатка намного ниже. Поэтому, обычно, организм стремится из АДФ снова получить АТФ. Происходит это примерно так. При распаде глюкозы, выделяющаяся энергия тратится на образование связи между двумя остатками фосфорной кислоты и образование ATP. Процесс многостадийный и пока мы его опустим.

Получившийся АТФ является универсальным источником энергии. Он используется везде, начиная от синтеза белка (для соединения аминокислот нужна энергия), заканчивая мышечной работой. Моторные белки, осуществляющие мышечное сокращение используют энергию, запасенную в АТФ, для изменения своей конформации. Изменение конформации это переориентация одной части большой молекулы относительно другой. Выглядит примерно так.

То есть химическая энергия связи переходит в механическую энергию. Вот реальные примеры белков, использующих АТФ для осуществления работы.

Знакомьтесь, это миозин. Моторный белок. Он осуществляет перемещение крупных внутриклеточных образований и участвует в сокращении мышц. Обратите внимание, у него имеется две «ножки». Используя энергию запасенную в 1 молекуле АТФ он осуществляет одно конформационное изменение, по сути один шаг. Самый наглядный пример перехода химической энергии АТФ в механическую.

Второй пример — Na/K насос. На первом этапе он связывает три молекулы Na и одну АТФ. Используя энергию АТФ, он меняет конформацию, выбрасывая Na из клетки. Затем он связывает две молекулы калия и, возвращаясь к исходной конформации, переносит калий в клетку. Штука крайне важная, позволяет поддерживать уровень внутриклеточного Na в норме.

А если серьезно, то:

Пауза. Зачем нам АТФ? Почему мы не можем использовать запасенную в глюкозе энергию напрямую? Банально, если окислить глюкозу до CO2 за один раз, мгновенно выделится экстремально много энергии. И большая ее часть рассеется в виде тепла. Поэтому реакция разбивается на стадии. На каждой выделяется немного энергии, она запасается, и реакция продолжается пока вещество полностью не окислиться.

Подитожу. Запасается энергия в жирах и углеводах. Из углеводов ее можно извлечь быстрее, но в жирах можно запасти больше. Для проведения реакций клетка использует высокоэнергетические соединения, в которых запасается энергия распада жиров, углеводов и тд… АТФ — основное такое соединение в клетке. По сути, бери и используй. Однако не единственное. Но об этом позже.

Источник

ГДЗ биология 6 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 28 Обмен веществ – гласный признак жизни

стр. 118. Вспомните

№ 1. Чем отличается живой организм от неживых тел?

Живой организм отличается от неживых тел, прежде всего клеточным строением (белки, нуклеиновые кислоты). Тогда как у неживых тел атомы и элементарные единицы. Также все живые организмы активны, деятельны, способны к воспроизведению себе подобных путем размножения. Они дышат, питаются, растут и развиваются, могут реагировать на раздражители. Живым организмом свойственен обмен веществ и энергией как внутри клеток, так и с окружающей средой.

№ 2. Что вам известно об энергии?

Энергия является скалярной физической величиной. Это единая мера различных форм движения и взаимодействия материи. С фундаментальной точки зрения энергия – это один из трех аддитивных интегралов движения. Выживание любого организма на нашей планете зависит напрямую от постоянного притока энергии. А черпается она из веществ, служащих пищей.

Используется энергия в результате определенных химических реакций для построения и поддержания структуры и функций клеток в организме. В таком процессе молекулы пищи используются не только для извлечения энергии, но и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичный источник энергии почти для 99% всех земных существ – это световая энергия, в основном солнечная. Она при помощи фотосинтеза преобразуется растениями в присутствии воды и некоторых минералов в химическую. Часть такой энергии затрачивается на наращивание биомассы (рост, вес), а часть утрачивается в виде тепла и отходом жизнедеятельности.

Стр. 119. Вопросы после параграфа

№ 1. Что такое обмен веществ?

Обмен веществ – это взаимосвязанные химические реакции по образованию и разрушению веществ, которые возникают и протекают в живом организме и необходимы для поддержания его жизни и связи с окружающей средой.

№ 2. Откуда организмы получают питательные веществ, необходимые для обмена веществ?

Источником поступления питательных веществ для растений служит почва, из которой они получают вместе с водой азотистые и минеральные вещества, а также углекислый газ из воздуха. В процессе фотосинтеза они могут вырабатывать органические вещества – кислород, необходимых для жизни всех живых организмов на планете, в том числе, и для растений. Животные употребляют питательные вещества в том виде, в котором они есть.

№ 3. Как живые организмы используют энергию?

Полученная энергия используется живыми организмами для построения новых клеток в его строении, для роста и работы органов и тканей, а также для поддержания оптимальной температуры тела и осуществления всех своих процессов жизнедеятельности. При этом растения могут использовать полученную энергию еще и на преобразование органических веществ из неорганических. А животные тратят много полученной энергии на ориентацию в пространстве и активное передвижение своего тела в нем (пряжки, бег, плаванье, полет и т.д.).

№ 4. Почему обмен веществ является основой жизни?

Потому что обмен веществ – это совокупность химических реакций, которые возникают в любом живом организме для поддержания его жизнедеятельности, а значит, является обязательным условием существования. Именно благодаря обмену веществ не только осуществляется рост, развитие, движение, размножение организмов, но происходит их взаимодействие с окружающей средой.

№ 5. Чем отличается питание растений от питания грибов и животных?

Растения по типу питания относятся к автотрофам, потому что могут синтезировать необходимые для своей жизнедеятельности органические вещества под воздействием солнечного света из воды, углекислого газа и минеральных соединений.

Стр. 119. Подумайте

Какая существует связь между обменом веществ и превращением энергии?

Питание является важнейшей составной частью обмена веществ. Благодаря питанию происходит поглощение живыми организмами питательных веществ (минеральных и органических), которые нужны для поддержания их жизни. Вместе с ними поглощается и содержащаяся в них энергия в виде белков, углеводов, жиров и т.д., которые необходимы для роста, развития, движения, воспроизведения и прочих процессов жизнедеятельности организмов.

Таким образом, можно сделать вывод, что все процессы, включая поступление питательных веществ, их превращение в энергию и выведение ее излишков между собой взаимосвязаны и согласованы.

Источник

§ 23. Обмен веществ — главный признак жизни

1. Чем отличается живой организм от неживых тел? 2. Что вам известно об энергии?

Организмы растут, развиваются, размножаются, если получают из окружающей среды воздух, воду, свет, тепло, пищу. В окружающую среду организмы выделяют ненужные продукты жизнедеятельности. В результате между организмом и средой непрерывно происходит обмен веществ.

Обмен веществ — взаимосвязанные процессы образования и разрушения веществ, протекающие в организме и обеспечивающие его связь с окружающей средой.

Процессы обмена веществ происходят в клетках организма. В них сложные органические вещества при участии кислорода расщепляются до более простых веществ. При этом освобождается энергия. Она необходима каждому живому организму, каждой живой клетке.

Энергия используется организмом на построение новых клеток, работу органов, поддержание температуры тела и осуществление всех процессов жизнедеятельности. Растения используют энергию на образование органических веществ, их передвижение, рост, развитие (рис. 54, а). Животные расходуют много энергии при активном передвижении (беге, прыжках, машущем полёте, плавании), ориентировании в пространстве. Птицы, например, тратят большое количество энергии на выкармливание своего потомства (рис. 54, б).

Составной частью обмена веществ является питание — потребление организмом необходимых веществ (органических и минеральных) и заключённой в них энергии. Благодаря питанию организмы получают вещества, которые используются на рост, процессы жизнедеятельности, воспроизведение. Различные процессы поступления, превращения и выделения веществ и энергии из организма тонко согласованы и в совокупности обозначаются как обмен веществ и энергии.

Обмен веществ. Образование веществ. Разрушение веществ. Использование энергии организмами

Ответьте на вопросы

1. Что такое обмен веществ?

2. Откуда организмы получают питательные вещества, необходимые для обмена веществ?

3. Как живые организмы используют энергию?

4. Почему обмен веществ является основой жизни?

5. Чем отличается питание растений от питания грибов и животных?

Какая существует связь между обменом веществ и обменом энергии?

Источник

Зачем живым организмам энергия? Откуда они это берут и как

Клетки не могут выжить сами по себе. Им нужна сила, чтобы остаться в живых. Им нужна энергия для выполнения таких функций, как рост, поддержание баланса, восстановление, размножение, движение и защита. Это означает, что все живые организмы должны получать и использовать энергию для жизни.

Хотя солнце является отличным источником энергии, не все формы жизни могут напрямую использовать солнечную энергию. В этом уроке рассказывается, как растения преобразуют солнечную энергию в потенциальную энергию, хранящуюся в сахаре, как живые организмы используют энергию сахара для выполнения работы и как взаимосвязь между фотосинтезом и клеточным дыханием необходима для жизни.

Энергия и жизнь

Организмы используют сахар как источник энергии для работы.

Сахар — это энергия

Все живые существа нуждаются в энергии для работы, необходимой для выживания и воспроизводства. Это верно для бактерий, растений и животных. Энергия — это просто способность выполнять работу, когда работа выполняется, когда сила перемещает объект. Давайте на мгновение рассмотрим ваши собственные потребности. Вам нужна энергия, чтобы включить и выключить компьютер. Вам нужна энергия, чтобы встать с постели по утрам. Вам даже нужна энергия, чтобы послушать этот урок и подумать о том, о чем он говорит. И да, вам нужна энергия для воспроизводства.

На Земле энергия в конечном итоге исходит от Солнца. Растения используют энергию солнца для производства сахара. Организмы, в свою очередь, используют сахар как источник энергии для работы.

Растения используют энергию солнечного света для производства сахара и кислорода из углекислого газа и воды. Процесс, при котором углекислый газ и вода превращаются в сахар и кислород с помощью солнечного света, называется фотосинтезом. Это эндергоническая реакция, то есть для реакции требуется энергия. В частности, для соединения двуокиси углерода и молекул воды с образованием сахара требуется энергия. Солнце обеспечивает энергию, необходимую для фотосинтеза, и часть энергии, используемой для производства сахара, хранится в молекуле сахара.

Солнце дает энергию, необходимую для фотосинтеза

Организмы расщепляют сахар, чтобы высвободить накопленную энергию. Энергия, выделяющаяся при расщеплении сахара, используется клетками для производства другого химического вещества, которое мы называем аденозинтрифосфатом или просто сокращенно АТФ. Синтез АТФ клетками называется клеточным дыханием. Это экзэргоническая реакция, поскольку в результате реакции выделяется энергия. Энергия высвобождается, когда сахар распадается на более мелкие части: углекислый газ и воду. Как вы можете видеть на экране, сахар и кислород являются реагентами, а углекислый газ и вода — продуктами клеточного дыхания.

Так и должно быть, потому что клеточное дыхание — это просто обратный процесс фотосинтеза. Фотосинтез и клеточное дыхание связаны, поскольку продукты одного становятся реагентами для другого. Фактически, клеточное дыхание и фотосинтез зависят друг от друга.

Источник