Жизнь зародилась и поддерживается благодаря химическим реакциям. Согласно гипотезе «первичного бульона», около 3,5 миллиарда лет назад в древних океанах Земли в результате взаимодействия молекул появились первые клетки. Химические реакции позволили клеткам расти, размножаться и за миллиарды лет развиться в современные организмы.
Химические реакции как неотъемлемая часть жизни на Земле
Без химических реакций жизнь на Земле была бы невозможна. В человеческом организме, как в гигантской химической лаборатории, ежеминутно происходят миллионы и миллионы химических реакций. Процессы дыхания, пищеварения, роста, сопротивления болезням и даже мышления – все, что происходит в организме человека, основано на химических реакциях.
Для жизни нужна энергия
Все живые существа состоят из клеток, каждая из которых непрерывно работает для поддержания жизнедеятельности организма, но это невозможно без энергии. На обеспечение жизнедеятельности постоянно расходуется энергия, поэтому организмы должны получать энергию из внешней среды, преобразовывать ее и накапливать внутри себя.
В растениях, водорослях и множествах бактерий протекают химические реакции, в ходе которых солнечная (световая) энергия преобразуется в химическую энергию – энергию, заключенную в межатомных связях. Этот процесс называется фотосинтезом (греч. phōs – свет и synthesis – соединение). Под воздействием световой энергии углекислый газ и вода соединяются в более сложные молекулы, которые впоследствии распадаются, выделяя энергию. Таким образом энергия света превращается в химическую энергию, которую могут использовать клетки. Поэтому фотосинтез можно рассматривать как реакцию, где происходит процесс передачи энергии из неживой среды живым организмам.
световая энергия
Подумай!
- Объясни важность фотосинтеза.
Кислород способствует получению энергии из глюкозы
Помимо глюкозы продуктом фотосинтеза является кислород. Однако первостепенной целью фотосинтеза является получение глюкозы, а не кислорода. Кислород выделяется в качестве побочного продукта. До появления фотосинтезирующих живых организмов в атмосфере было крайне мало кислорода, но с распространением фотосинтеза он стал накапливаться. Может показаться невероятным, но вначале даже небольшое количество кислорода в воздухе оказывало вредное воздействие на живые организмы. Впоследствии появилось больше живых организмов, способных использовать кислород для производства энергии. Реакции с использованием кислорода оказались настолько эффективными, что на сегодняшний день их используют почти все живые существа, за исключением бактерий, живущих в бедной кислородом среде. Клетки используют кислород для преобразования питательных веществ (например, глюкозы) обратно в воду и углекислый газ и используют высвободившуюся в ходе реакций энергию для жизнедеятельности. Это явление называется клеточным, или тканевым дыханием.
энергия, используемая клетками
Горение и клеточное дыхание достаточно похожие реакции: в ходе этих реакций высвобождается энергия и в качестве исходного вещества используется кислород. Но в чем отличие этих процессов?
- Клеточное дыхание происходит внутри клетки, а горение – нет.
- Для клеточного дыхания нужны молекулы, регулирующие данный процесс в клетках, а для горения – нет.
- Клеточное дыхание происходит при температуре тела организма, а горение происходит, как правило, при значительно более высокой температуре.
- В отличие от клеточного дыхания, при горении происходит излучение света.
Подумай!
- Опиши процесс клеточного дыхания.
- Исходные вещества – глюкоза и кислород
- Энергия высвобождается
- Происходит только на свету
- Происходит постоянно
- Энергия поглощается
- Продукты реакции – углекислый газ и вода
- Продукты реакции – глюкоза и кислород
- Исходные вещества – углекислый газ и вода
- Не происходит в организмах животных
Энергия отмерших организмов возвращается в окружающую среду
Когда организмы погибают, начинаются процессы разложения, то есть цепь химических реакций, в результате которых содержавшиеся в организмах вещества и энергия переносятся обратно в неживую среду. Разложение – это процесс, в ходе которого бактерии и грибы разлагают компоненты отмерших организмов и высвобождается или преобразуется энергия. Часть этой энергии используется бактериями и грибами для жизнедеятельности, а остальная часть выделяется в виде тепловой энергии или остаточных веществ.
Основные понятия
- Фотосинтез – совокупность биохимических реакций, в результате которых энергия света преобразуется в химическую энергию.
- Клеточное, или тканевое дыхание – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых клетки с помощью кислорода расщепляют питательные вещества (например, глюкозу) для получения энергии.
- Разложение – совокупность биохимических реакций, в ходе которых бактерии и грибы разрушают сложные молекулы отмерших организмов на более простые и высвобождается или преобразуется энергия.
