Az élő sejt energiája
A Nap Gyermekei
Az univerzum tele van energiával, de csak néhány faja alkalmas élő szervezetekre. A bolygónk biológiai folyamatainak túlnyomó többsége a napfény. A napsugárzás teljesítménye átlagosan 4 × 10 33 erg / s, ami évi 10-15 -10 -14 tömegű veszteséget jelent. Nagyobb teljesítményű radiátorok vannak. Például egy évszázad 1-2 alkalommal a galaxisunkban szupernóvák villanásai vannak, melyek mindegyikét több mint 10 41 erg / s erőteljes robbanás kísérte. A kvazár (a galaxisok magja, távolabb tőlünk több százmillió könnyű évig) még nagyobb hatalmat bocsátanak ki - 10 46 -10 47 erg / s.
Adenozin-trifoszfát molekula
Ez egy nagyon értékes evolúciós megszerzés: a külső forrásból kivont energiát a "foszfátcsoportok" nagy energiájú kötései tárolják. Az ATP nagyon szívesen ad foszfátcsoportjait akár vízhez, akár más molekulákhoz, ezért elengedhetetlen közvetítője a kémiai energia átadásához (fénykép: www.sciam.ru)
A sejt az élet alapegysége, folyamatosan működik a struktúra megőrzése érdekében, ezért folyamatosan szabad energiát igényel. Technológiailag nem könnyű megoldani egy ilyen problémát, mivel egy élő sejtnek híg vizes közegben állandónak (és meglehetősen alacsonynak) kell lennie és energiát kell használnia. Az evolúció folyamán több százmillió év alatt elegáns és tökéletes molekuláris mechanizmusok alakultak ki, amelyek nagyon kedvező körülmények között képesek rendkívül hatékonyan fellépni. Ennek eredményeként a hatékonyság a sejtek energiája sokkal magasabb, mint az ember által feltalált bármely mérnöki eszköz.
A sejtes energia transzformátorok a biológiai membránokba ágyazott speciális fehérjék komplexei. Nem számít, belép a sejtbe kívülről közvetlenül a szabad energia-kvantum fény (fotoszintézis), vagy az oxidációt az élelmiszerek által a levegő oxigénjének (légzés során), akkor megkezdi a mozgását elektronok. Ennek eredményeként, a molekulák keletkeznek adenozin-trifoszfát (ATP), és növeli a különbséget az elektrokémiai potenciálok a biológiai membránokon. Az ATP és a membránpotenciál két viszonylag állandó energiaforrás az összes intracelluláris munka számára.
A mozgalom anyagnak a sejtek és szervezetek könnyebben érzékeli a tudatban, mint szükség van az élelmiszer, a víz, a levegő és a hulladék ártalmatlanítása. Az energia mozgása szinte érzéketlen. A sejtek szintjén egyaránt koherens kölcsönhatásba áramlás, hogy rendkívül összetett hálózata kémiai reakciók, ami a celluláris metabolizmus. életfolyamatok minden szinten, a bioszféra, amíg egyetlen sejt, gyakorlatilag ugyanazt a feladatot alakítjuk tápanyagok, energia és információ a tömeges növekvő sejt életének és a hulladék hőt.
Az energia áramlása élő szervezeteken keresztül.
A zöld és piros vonalak a szén áramlása. Sárga - az energiaáramlás (fotó: www.sciam.ru)
Az a képesség, hogy megragadja az energiát és alkalmazkodik a különböző típusú munkák elvégzéséhez, úgy tűnik, hogy ugyanaz a létfontosságú erő, amely időről időre megrázta a filozófusokat. A XIX. Század közepén. a fizika megfogalmazta az energia megőrzésének törvényét, amely szerint az energiát egy elszigetelt rendszerben megőrzik; bizonyos folyamatok eredményeképpen átalakítható más formákká, de számuk mindig állandó lesz. Az élő szervezetek azonban nem zárt rendszerek. Minden élő sejt jól ismeri több száz millió évig, és folyamatosan feltölti energiatartalékait.
Az év föld és az óceán növény manipulálni hatalmas mennyiségű energia és az anyag nyelnek 1,5 × 10 11 tonna szén-dioxid lebomlik 1,2 × 10 11 tonna vizet, elszigetelt 2 × 10 11 tonna szabad oxigén és tárolni 6 × október 20 kalória a Nap energiája a fotoszintézis termékeinek kémiai energiája formájában. Sok organizmusok, mint például állatok, gombák és a legtöbb baktérium nem képes a fotoszintézis: képesek élni teljes mértékben függ a szerves anyag és oxigén, amelyek által termelt növények. Tehát nyugodtan mondhatjuk, hogy általában a Bioszféra támogatja a napenergia, valamint a régi bölcsek nem rossz, kijelentve, hogy a Nap - az élet alapja.
Kizárása heliocentrikus a globális energia áramlását néhány faj élő baktériumok rovására szervetlen folyamatok, mint például a szén-dioxid redukciója a metán és hidrogén-szulfid oxidációval. Néhány ilyen „kemolitotrof” Van egy jól tanulmányozott (pl metanogén baktériumok élnek a gyomorban tehenek), de a túlnyomó részük ismeretlen még a szakemberek, mikrobiológusok. A legtöbb hemolitotrofov választottuk rendkívül kényelmetlen környezetben, ami nagyon nehéz tanulmányozni - oxigénszegény túl savas vagy túl meleg. Sok ilyen szervezet nem képes tiszta kultúrában növekedni. Egészen a közelmúltig, úgy döntöttek hemolitotrofov tekinthető egyfajta egzotikus, érdekes biokémiai szempontból, de kevés jelentős energetikai költségvetésének a bolygón. Hosszú távon ez a helyzet két okból hibás lehet. Először is, a baktériumok egyre inkább megtalálhatók olyan helyeken, amelyeket előzőleg sterilnek tartanak: a földkéreg rendkívül mély és forró kőzetében. A mi korunkban, találtunk néhány élőhelyek képes organizmusok kitermelése energiát a geokémiai folyamatokra, hogy a lakosság is, jelentős az aránya a teljes biomassza a bolygón. Másodszor, okkal feltételezhető, hogy az első élőlények szervetlen energiaforrásoktól függtek. Ha ezek a feltevések indokoltak, akkor a globális energiaáramlás és az élet eredetével való kapcsolatunk is jelentősen megváltozhat.