Energija yra gyvybiškai svarbi visoms gyvybės formoms Žemėje. Ji leidžia organizmams augti, judėti, mąstyti ir atlikti visus gyvybinius procesus. Tačiau iš kur ši energija atsiranda ir kaip ji juda organizmuose? Šiame straipsnyje mes, vaikai, kartu supažindinsime su nuostabiais energijos virsmais, kurie vyksta gyvuose organizmuose, nuo saulės šviesos iki molekulių viduje slypinčios energijos.
Iš kur energija atsiranda gyvuose organizmuose?
Remiantis fizikos dėsniais, energija savaime neatsiranda ir neišnyksta, ji tiktai virsta iš vienos rūšies į kitą. Gyvuose organizmuose energijos atsiradimas ir virsmas yra glaudžiai susijęs su dviem pagrindiniais procesais: fotosinteze ir kvėpavimu.
Gyvuose organizmuose energijos atsiradimas susijęs su dviem procesais - fotosinteze ir kvėpavimu.
Fotosintezė: Augalų Energijos Gamykla
Fotosintezė yra nuostabus procesas, kurio metu augalai, dumbliai ir kai kurios bakterijos geba paversti šviesos energiją maistinėmis medžiagomis. Tai tarsi augalo energijos gamykla!
Kokie organizmai vykdo fotosintezę?
Fotosintezę vykdo gamintojai - organizmai, kurie patys geba pasigaminti maisto. Pagrindiniai fotosintezės vykdytojai yra augalai, dumbliai ir melsvabakterės.
Fotosintezei vykti reikia
Kad fotosintezė įvyktų, reikia kelių svarbių ingredientų:
- Šviesos energijos: Dažniausiai tai būna saulės šviesa.
- Anglies dioksido (CO2): Augalai jį sugeria iš oro per lapuose esančias mažytes skylutes, vadinamas stomomis.
- Vandens (H2O): Augalai vandenį įsiurbia šaknimis iš dirvožemio.
- Chlorofilo: Tai specialus žalias pigmentas, esantis augalų lapuose (chloroplastuose), kuris sugeria šviesos energiją. Būtent chlorofilas suteikia augalams jų žalią spalvą.
Spalva priklauso nuo to, kokius spindulius daiktas sugeria, o kokius atspindi. Augalo lapo ląstelių chloroplastuose esantis pigmentas chlorofilas sugeria mėlynuosius ir raudonuosius Saulės spindulius, o žaliuosius tiesiog atspindi arba praleidžia, todėl lapas yra žalios spalvos.
Fotosintezės lygtis
Fotosintezės procesą galima trumpai apibūdinti cheminiu lygtimi:
6CO2 (anglies dioksidas) + 6H2O (vanduo) + Šviesos energija → C6H12O6 (gliukozė) + 6O2 (deguonis)
Tai reiškia, kad iš anglies dioksido ir vandens, panaudojant šviesos energiją, susidaro gliukozė (cukrus) ir deguonis.
Kur būna fotosintezės metu susidariusios medžiagos?
Fotosintezės metu susidariusi gliukozė yra augalo maistas. Augalai ją naudoja kaip energijos šaltinį augimui, vystymuisi ir visoms savo gyvybinėms funkcijoms atlikti. Gliukozė gali būti saugoma augalo įvairiose dalyse, pavyzdžiui, šaknyse, stiebuose ar vaisiuose, dažnai krakmolo pavidalu.
Kaip išlaisvinama organinėse molekulėse esanti energija? Ląstelinis kvėpavimas
Fotosintezės metu augalai pagamina gliukozę, kurioje yra sukaupta energija. Tačiau kaip ši energija tampa prieinama gyvam organizmui? Tam reikalingas kitas svarbus procesas - ląstelinis kvėpavimas.
Ląstelinis kvėpavimas yra procesas, kurio metu organizmai (tiek augalai, tiek gyvūnai) skaido organines molekules (dažniausiai gliukozę) ir išlaisvina sukauptą energiją, kad galėtų atlikti gyvybines funkcijas. Šis procesas vyksta beveik visose organizmo ląstelėse.
Ląstelinio kvėpavimo lygtis
Ląstelinio kvėpavimo pagrindinę lygtį, kai deguonis naudojamas gliukozės skaidymui, galima apibūdinti taip:
C6H12O6 (gliukozė) + 6O2 (deguonis) → 6CO2 (anglies dioksidas) + 6H2O (vanduo) + Energija (ATP pavidalu)
Ši lygtis panaši į fotosintezės lygtį, bet vyksta atvirkštine kryptimi. Ląstelinio kvėpavimo metu gliukozė reaguoja su deguonimi, išskirdama anglies dioksidą, vandenį ir svarbiausia - energiją. Ši energija organizme naudojama ATP (adenozintrifosfato) molekulių pavidalu, kurios yra tarsi "energetiniai pinigai" ląstelėms.
Ląstelinio kvėpavimo ir degimo reakcijų palyginimas
Nors ląstelinio kvėpavimo lygtis panaši į degimo reakcijos lygtį (pvz., medienos deginimas), tarp jų yra esminių skirtumų:
- Ląstelinis kvėpavimas yra kontroliuojamas, daug pakopų procesas, vykstantis gyvose ląstelėse. Energija išlaisvinama palaipsniui ir panaudojama ATP gamybai.
- Degimas yra greita, nekontroliuojama reakcija, kurios metu energija išlaisvinama staigiai šilumos ir šviesos pavidalu, dažnai sunaikinant medžiagą.
Atlikite užduotį
Dabar, kai supratote pagrindinius energijos virsmus, pabandykite apibūdinti, kaip energija keliauja nuo saulės iki jūsų kūno. Pagalvokite:
- Kaip saulės energija patenka į augalą?
- Kaip augalas panaudoja tą energiją?
- Kaip jūs gaunate energijos iš augalų (pvz., valgydami vaisius ar daržoves)?
- Koks procesas jūsų kūne paverčia maistą energija?
Namie
Namie galite pabandyti atlikti paprastą eksperimentą. Paimkite kelis augalų lapus ir sudėkite juos į sandarų maišelį. Palikite maišelį saulėtoje vietoje kelioms valandoms. Vėliau atidarykite maišelį ir pabandykite užuosti. Galite pajusti švelnų, gaivų kvapą - tai dalis deguonies, kurį augalas išskyrė fotosintezės metu!