Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/5/1

Материал из Викиучебника — открытых книг для открытого мира
Перейти к навигации Перейти к поиску
Глава 5.1
Основные способы питания и получения энергии

Все живые организмы с точки зрения физики — открытые системы. Они обмениваются с окружающей средой веществами, энергией и информацией.

Внешние источники энергии нужны живым системам, чтобы

  • получать из внешней среды и использовать вещества для роста и размножения,
  • двигаться, выбирая лучшие условия для жизни,
  • поддерживать высокую упорядоченность (например, синтезировать сложные веществ из простых и доставлять определенные вещества в разные части клеток, создавая из сложную структуру).

При любых процессах превращения энергии, которые происходят в живых системах (и в неживых тоже!) часть энергии рассеивается в виде тепла, и её невозможно повторно использовать для совершения полезной работы. «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии) — одна из формулировок второго начала термодинамики — в применении к живым системам означает. что без притока энергии извне невозможно поддерживать сложную структуру. Поэтому все живые системы относятся к диссипативным.

Внешние источники веществ нужны, так как в ходе обмена веществ образуются ядовитые «осколки» молекул. Например, при превращении аминокислот в глюкозу выделяется ядовитый аммиак — NH3. Эти вещества выводятся из организма, а новые атомы азота должны поступать с пищей. На выведение ядовитых отходов расходуется вода, в которой они растворяются, так что её запасы тоже приходится восполнять. Наконец, часть органики используется организмами для получения энергии в ходе гликолиза, клеточного дыхания и других процессов. При этом органические молекулы расщепляются, и конечными продуктами могут быть такие вещества, как углекислый газ или водород, которые также выводятся и которые данный организм не может использовать для повторного синтеза органических веществ.

Способы питания и получения энергии живыми организмами, как и все биологические явления и процессы, можно классифицировать по-разному.

Первая классификация основана на том, какой внешний источник энергии использует живой организм. Таких источников для основных процессов жизнедеятельности всего два - свет и энергия химических связей молекул. Если организм использует в качестве источника энергии свет, то это фототроф. Если же источник энергии для организма - энергия химических связей (не важно. органических или неорганических молекул) - это хемотроф.