Elu algas ja kestab keemiliste reaktsioonide toimel. Ürgsupi hüpoteesi kohaselt moodustusid umbes miljardit aastat tagasi Maa ürgsetes ookeanides molekulide omavahelistest reaktsioonidest esimesed rakud. Keemilised reaktsioonid võimaldasid rakkudel kasvada ja paljuneda ning miljardite aastatega areneda tänapäevasteks organismideks.
Keemilised reaktsioonid on elu lahutamatu osa
Ilma keemiliste reaktsioonideta oleks elu võimatu. Ka inimese keha on kui hiiglaslik keemialabor, kus igal hetkel leiavad aset miljonid ja miljonid keemilised reaktsioonid. Hingamine, seedimine, kasvamine, haigustega võitlemine, isegi mõtlemine – kõik, mis inimese kehas toimub, põhineb keemilistel reaktsioonidel.
Elu vajab energiat
Elusolendid koosnevad rakkudest, mis kõik organismi eluspüsimiseks katkematult töötavad. Seda ei saa aga teha ilma energiata. Elamiseks kulub pidevalt energiat, seega peavad organismid väliskeskkonnast energiat hankima, seda muundama ja enda sees salvestama.
Taimedes, vetikates ja paljudes bakterites toimuvad keemilised reaktsioonid, mille käigus Päikese valgusenergia muundatakse keemiliseks energiaks, st aatomitevahelistes sidemetes salvestunud energiaks. Seda reaktsiooni nimetatakse fotosünteesiks (kreeka keeles phōs – valgus ja synthesis – kokkupanemine). Valgusest saadava energia abil liidetakse süsihappegaas ja vesi kokku keerulisemateks molekulideks, mis hiljem energia saamiseks lagundatakse. Nii muundub valgusenergia keemiliseks energiaks, mida rakud saavad kasutada. Fotosünteesi võib seega vaadelda kui reaktsiooni, mis kannab energia eluta keskkonnast elusolenditesse.
Mõtle!
- Selgita fotosünteesi tähtsust.
valgusenergia →
Hapnik aitab glükoosist energia kätte saada
Peale glükoosi on fotosünteesi saaduseks ka hapnik. Fotosünteesi eesmärk pole aga mitte hapnikku toota, vaid kokku panna glükoos. Hapnik on kõrvalsaadus, mis fotosünteesi käigus eraldub. Enne fotosünteesivate elusolendite tekkimist oli hapnikku atmosfääris väga vähe, kui fotosüntees aga levis, hakkas hapnik atmosfääri kogunema. Võib tunduda uskumatu, kuid algul olid isegi väikesed hapnikukogused õhus elusolenditele kahjulikud. Peagi tekkis rohkem elusolendeid, kes oskasid hapnikku energia tootmiseks ära kasutada. See osutus nii tõhusaks keemiliseks reaktsiooniks, et tänapäevaks kasutavad seda peaaegu kõik elusolendid, erandiks on vaid hapnikuvaeses keskkonnas elavad bakterid. Rakud kasutavad hapnikku, et muundada toitained (nt glükoos) reaktsioonide käigus taas veeks ja süsihappegaasiks, ning tarvitavad vabanevat energiat raku elutegevuseks. Seda nähtust nimetatakse rakuhingamiseks.
Mõtle!
- Kirjelda rakuhindamist.
rakkude tööks kasutatav energia
Põlemine ja rakuhingamine on üpris ühesugused reaktsioonid: nende käigus vabaneb energia ja lähteaineks on hapnik. Kuid mille poolest need protsessid erinevad?
- Rakuhingamine toimub rakkude sees, põlemine mitte.
- Rakuhingamiseks on vaja molekule, mis seda protsessi rakkudes reguleerivad, põlemiseks mitte.
- Rakuhingamine toimub organismi kehatemperatuuril, põlemine enamasti palju kõrgemal temperatuuril.
- Erinevalt rakuhingamisest eraldub põlemisel valgus.
- Energia vabaneb
- Lähteained on glükoos ja hapnik
- Toimub kogu aeg
- Energia neeldub
- Saadusteks on süsihappegaas ja vesi
- Ei toimu loomades
- Lähteained on süsihappegaas ja vesi
- Saadusteks on glükoos ja hapnik
- Toimub ainult valguse käes
Surnud organismi energia läheb keskkonda tagasi
Kui organismid surevad, käivituvad lagunemisprotsessid, s.o keemiliste reaktsioonide jada, mille tulemusena organismides sisaldunud ained ja energia kanduvad tagasi eluta keskkonda. Kõdunemine on protsess, mille käigus bakterid ja seened lagundavad surnud organismi koostisained ja energia vabaneb või muundub. Osa sellest energiast kasutavad bakterid ja seened oma elutegevuseks, ülejäänu eraldub soojusenergia või jääkainetena.
Olulised mõisted
- Fotosüntees on keemiliste reaktsioonide kogum, mille tulemusena muudetakse valgusenergia keemiliseks energiaks.
- Rakuhingamine on keemiliste reaktsioonide kogum, mille käigus rakud lagundavad energia saamiseks hapniku abil toitaineid (nt glükoosi).
- Kõdunemine on keemiliste reaktsioonide kogum, mille käigus bakterid ja seened lõhuvad surnud organismide keerulised molekulid lihtsamaks ning energia vabaneb või muundub.
