Всички живи същества се нуждаят от енергия, за да оцелеят и да осъществят жизнените процеси. Някои от най-фундаменталните разлики между живите организми включват как и какво се хранят.
Независимо дали организмът прави собствена храна или яде друг организъм за храна, той използва процеса на клетъчно дишане, за да превърне храната си в използваема енергия.
Клетъчно дишане: определение
Всички живи същества използват клетъчно дишане, за да превърнат органичните молекули в енергия. Клетъчно дишане е химическият процес на разграждане на хранителните молекули с цел да се създаде енергия под формата на аденозин трифосфат (АТФ). Този процес прави енергията от хранителните молекули достъпна за организма за осъществяване на жизнените процеси.
Клетъчното дишане обикновено се случва в присъствието на кислород. Това се казва аеробно дишане. Когато кислородът не присъства или присъства в много ниски количества, анаеробно дишане се провежда.
За някои организми, включително много бактерии, анаеробното дишане е начин на живот.
Ферментация е специфичен вид анаеробно дишане, което се използва от дрожди и някои бактерии.Клетъчно дишане: Уравнение
Клетъчното дишане може да бъде представено чрез уравнението:
° С6Н12О6 + 6O2 → 6CO2 + 6Н2O + ATP
The уравнение на клетъчното дишане представлява процесът, чрез който молекулите на глюкозата реагират с кислород, създавайки енергия под формата на АТФ, както и въглероден диоксид и вода като странични продукти.
Клетъчното дишане е поредица от по-малки химични реакции, които могат да варират в зависимост от вида на организма; обаче уравнението на клетъчното дишане представлява основните компоненти на този процес, които са често срещани сред повечето организми.
Видове клетки, подложени на клетъчно дишане
Живите организми могат да бъдат групирани в две категории: еукариоти и прокариоти. Еукариоти са организми, чиито клетки имат ядро и мембранно свързани органели. Прокариоти са организми, на чиито клетки липсва ядро.
Еукариотите извършват клетъчно дишане с помощта на митохондрии. Митохондрии са органели, които произвеждат ензимите, необходими за катализиране на поредицата от реакции, които произвеждат АТФ. Митохондриите са длъжни да извършват клетъчно дишане при еукариотни организми. Видовете организми с еукариотни клетки включват животни, растения, гъби и протести.
Прокариотите нямат митохондрии и произвеждат ензимите за клетъчно дишане, използвайки клетъчната си мембрана. Въпреки че им липсват митохондриите, тези видове клетки все още могат да претърпят форма на клетъчно дишане, за да превърнат хранителните си молекули в използваема енергия под формата на АТФ.
Два вида организми
Има два основни типа организми, които използват клетъчно дишане: автотрофи и хетеротрофи.
Автотрофи са организми, които могат сами да си произвеждат храна. Видовете организми, които са автотрофи, включват растения, както и някои бактерии и протести (като водорасли).
Хетеротрофи са организми, които не могат сами да си направят храна. Видовете организми, които са хетеротрофи, включват животни, гъби, някои протести и бактерии.
Автотрофи: организми, които могат сами да си произвеждат храна
Автотрофи, известни също като производители, могат да бъдат групирани в две основни категории: фотоавтотрофи и хемоавтотрофи.
По-голямата част от автотрофите са фотоавтотрофи, които са организми, които използват слънчевата светлина, за да правят фотосинтеза. Фотосинтезата е процес на трансформиране на слънчевата енергия, за да се образуват глюкозни молекули.
Видове организми, които използват фотосинтеза, са растения, някои бактерии и растителни протести.
Пример за клетъчно дишане: Фотоавтотрофи
По-голямата част от растенията са автотрофи и разчитат на фотосинтеза, за да направят храната си. Когато растенията не са подложени на фотосинтеза, те използват клетъчно дишане, за да трансформират произведените от тях глюкозни молекули в енергия, която могат да използват за осъществяване на жизнените процеси.
Растенията "дишат" с кислород по време на фотосинтеза и издишват въглероден диоксид по време на клетъчно дишане. Този пример за клетъчно дишане има голям ефект върху състава на земната атмосфера.
Пример за клетъчно дишане: хемоавтотрофи
Хемоавтотрофите са бактерии, които могат да си произвеждат храна, но използват химикали за този процес вместо слънчева светлина. Хемоавтотрофите се подлагат на клетъчно дишане, за да трансформират неорганичните молекули в енергия, която могат да използват.
Това е пример за клетъчно дишане, който се среща в екстремни условия които обикновено са лишени от светлина и кислород. Тези видове организми трансформират неорганични молекули като сероводород, метан или амоняк в органични молекули, които могат да използват за храна.
Хетеротрофи: организми, които не могат сами да си направят храна
Наричат се организми, които не могат сами да си направят храна хетеротрофи.
Друга дума за хетеротрофите е потребителите. Тези организми трябва да консумират органични молекули, създадени от други организми за храна. Хетеротрофите ще ядат автотрофи или други хетеротрофи.
Пример за клетъчно дишане: Хетеротрофи
Хетеротрофите са длъжни да консумират други организми или части от организми, за да получат хранителните си молекули. Те се подлагат на клетъчно дишане, за да превърнат храната, която ядат, в енергия, която могат да използват.
Хетеротрофите разчитат на автотрофи, които съхраняват енергия от слънцето като биомаса че хетеротрофите могат да консумират. Автотрофите, които използват фотосинтеза, осигуряват над 99 процента от енергията, използвана за поддържане на целия живот на Земята.