Copiii soarelui
Universul este plin de energie, dar numai câteva dintre speciile sale sunt potrivite pentru organismele vii. Principala sursă de energie pentru marea majoritate a proceselor biologice de pe planeta noastră este lumina soarelui. Puterea radiației solare este estimată în medie la 4 × 10 33 erg / s, care costă lumina noastră într-o pierdere anuală de 10 -15 -10 -14 masă. Există radiatoare mult mai puternice. De exemplu, de 1-2 ori pe secol în galaxia noastră există flash-uri de supernove, fiecare fiind însoțit de o explozie puternică de peste 10 41 erg / s. Un quasar (nucleul galaxiilor, departe de noi pentru sute de milioane de ani de lumină), emit puteri chiar mai mari - 10 46 -10 47 erg / s.
Molecule de adenozin trifosfat
Aceasta este o achiziție evolutivă foarte valoroasă: energia extrasă dintr-o sursă externă este stocată sub formă de "legături energetice înalte" între grupurile de fosfați. ATP este donează foarte ușor grupurile sale de fosfat, sau apa sau alte molecule, așa că este un intermediar indispensabil pentru transferul energiei chimice (Foto: www.sciam.ru)
Celula este unitatea de bază a vieții, funcționează continuu pentru a-și menține structura și, prin urmare, are nevoie de un flux constant de energie liberă. Din punct de vedere tehnologic, nu este ușor să rezolvăm o astfel de problemă, deoarece o celulă vie trebuie să aloce și să utilizeze energia la o temperatură constantă (și destul de scăzută) într-un mediu apos diluat. În cursul evoluției, timp de sute de milioane de ani s-au format mecanisme moleculare elegante și perfecte, capabile să acționeze remarcabil în condiții foarte ușoare. Ca rezultat, eficiența energia celulară este mult mai mare decât orice dispozitiv ingineresc inventat de om.
Transformatoarele de energie celulară sunt complexe de proteine speciale încorporate în membranele biologice. Indiferent intra in celula din exterior direct la cuantele de energie liberă a luminii (fotosinteză) sau prin oxidarea produselor alimentare prin oxigenul din aer (în timpul respirației), începe mișcarea electronilor. Ca rezultat, se produc molecule de adenozin trifosfat (ATP), iar diferența în potențialul electrochimic pe membranele biologice crește. ATP și potențialul membranei sunt două surse relativ staționare de energie pentru toate tipurile de lucrări intracelulare.
Mișcarea materiei prin celule și organisme este ușor de perceput de conștiința noastră ca fiind o necesitate pentru alimente, apă, aer și eliminarea deșeurilor. Mișcarea de energie este aproape insensibilă. La nivel celular, ambele fluxuri interacționează concertat în această rețea extrem de complexă de reacții chimice care constituie metabolismul celular. Procesele activității vitale la orice nivel, de la biosferă la o singură celulă, în realitate, îndeplinesc aceeași sarcină: transformă substanțele nutritive, energia și informațiile într-o masă tot mai mare de celule, risipă de viață și căldură.
Fluxul de energie prin intermediul organismelor vii.
Liniile verzi și roșii sunt fluxul de carbon. Galben - fluxul de energie (foto: www.sciam.ru)
Abilitatea de a profita de energie și de ao adapta pentru a efectua diferite tipuri de muncă pare a fi aceeași forță vitală care, de-a lungul timpului, a îngrijorat filosofii. La mijlocul secolului al XIX-lea. fizica a formulat legea conservării energiei, conform căreia energia este conservată într-un sistem izolat; ca rezultat al anumitor procese, poate fi transformat în alte forme, dar numărul său va fi întotdeauna constant. Cu toate acestea, organismele vii sunt sisteme necompletate. Fiecare celulă vie o cunoaște bine de sute de milioane de ani și își reînnoiește continuu rezervele de energie.
Pentru planta an și uscatului manipulează cantități uriașe de energie și materie ele absorb 1,5 x 10 11 tone de dioxid de carbon este descompusa 1,2 x 10 11 tone de apă, izolat prin 2 x 10 11 tone de oxigen liber și se păstrează 6 × 20 calorii octombrie energia Soarelui sub forma energiei chimice a produselor fotosintezei. Multe organisme, cum ar fi animalele, ciupercile și cele mai multe bacterii nu sunt capabile de fotosinteză: capacitatea lor de a trăi în întregime dependentă de materia organică și oxigenul care sunt produse de plante. Deci, putem spune cu siguranță că, în general, a Biosferei este susținută de energia solară, iar înțelepții antici nu au greșit, declarând că soarele - temelia vieții.
O excepție de la concepția heliocentrică a fluxului energetic global este reprezentată de unele specii de bacterii care trăiesc prin procese anorganice, cum ar fi reducerea dioxidului de carbon în metan sau oxidarea hidrogenului sulfurat. Unele dintre aceste creaturi "chimolitotrofice" sunt bine cercetate (de exemplu, bacteriile metanogene care trăiesc în stomacul vaciilor), dar un număr foarte mare dintre acestea nu sunt nici măcar cunoscute de microbiologi. Cele mai multe chimiolitotrofe au fost alese pentru habitate neobișnuit de inconfortabile, care sunt foarte dificil de investigat - lipsite de oxigen, prea acid sau prea fierbinte. Multe dintre aceste organisme nu pot crește în cultura pură. Până de curând, chemolitotrofele erau privite ca un fel de exotice, interesante din punct de vedere biochimic, dar nu semnificative pentru bugetul energetic al planetei. Pe termen lung, o astfel de poziție poate fi eronată din două motive. În primul rând, bacteriile se găsesc din ce în ce mai mult în locuri considerate anterior sterile: în roci de rocă extrem de adânci și calde ale crustei pământului. În prezent, au fost identificate o serie de habitate de organisme capabile să extragă energia din procesele geochimice, încât populația lor să reprezinte o fracțiune semnificativă din biomasa totală a planetei. În al doilea rând, există motive să se creadă că primele ființe vii depind de surse de energie anorganice. Dacă aceste ipoteze sunt justificate, opiniile noastre atât asupra fluxului global al energiei, cât și asupra legăturii sale cu originea vieții se pot schimba în mod semnificativ.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: