2.2.3. Хімічна енергія переходить від рослин до тварин

Тварини і інші нефотосинтезуючі організми не здатні безпосередньо утилізувати енергію сонячного світла, тому вони вимушені існувати за рахунок енергії, що отримується "з других рук", тобто поїдаючи рослини, або навіть "з третіх рук" - поїдаючи інших тварин. Органічні молекули, що синтезуються рослинними клітинами, забезпечують ті, що живляться цими рослинами організми як будівельними білками, так і запасом "палива" Подібним цілям можуть служити рослинні молекули усіх типів - цукри, білки, полісахариди, ліпіди і багато інших . усі взаємодії між рослинами і тваринами так однонаправлены. Рослини, тварини і мікроорганізми так довго

Мал. 2-13. Кругообіг вуглецю. Окремі атоми вуглецю включаються в органічні молекули живої природи в результаті фотосинтетичної активності рослин, бактерій і морських водоростей. Ці атоми поступають в клітини тварин і мікроорганізмів а також в органічні сполуки грунту і океанів по циклічних шляхах. Коли органічні молекули окислюються клітинами або спалюються людьми в якостіприродного палива, С02 повертається в атмосферу.співіснували на нашій планеті, що багато хто став для інших організмів необхідним елементом довкілля. Кисень, що виділяється при фотосинтезі, споживається майже усіма організмами для окислення органічних молекул; частина молекул С02, яка сьогодні фіксується з утворенням більших органічних молекул в процесі фотосинтезу, здійснюваного в зеленому листі, ще учора була виділена в атмосферу при диханні тварини. Таким чином, утилізація вуглецю - циклічний процес, який охоплює усю біосферу і встановлює зв'язки між окремими організмами (мал. 2-13). Подібно до цього, атоми азоту, фосфору і сірки можуть переходити від однієї біологічної молекули до іншої в серії аналогічних циклів

2.2.4. Клітини отримують енергію в результаті окислення біологічних молекул [9]

Атоми вуглецю і водню в клітині знаходяться далеко не в найстабільнішому стані. Оскільки земна атмосфера містить величезну кількість кисню, енергетично найбільш стабільною формою існування вуглецю є С02, а кисню - Н20. Отже, клітина може отримувати енергію з молекул білків або глюкози, створюючи відповідні умови для того, щоб атоми вуглецю і водню цих молекул з'єднувалися з киснем, утворюючи відповідно С02 і Н20. Проте окислення молекул в клітині здійснюється не в одну стадію, як, наприклад, при горінні. Молекулам доводиться пройти через велике число реакцій, з яких лише дуже небагато включають безпосереднє приєднання кисню. Для того, щоб ми могли розглянути усі ці реакції і зрозуміти, які рушійні сили за ними ховаються, нам необхідно створити собі ясне уявлення про процес окислення.

Окислення у вищеописаному значенні цього слова не обмежується лише приєднанням атома кисню; цей термін носить швидше загальніший характер і застосуємо до будь-якої реакції, в якій електрони переходять від одного атома до іншого. У такому сенсі окисленням можна назвати видалення електронів, а відновленням (процесом, зворотним окисленню) - приєднання електронів. Так, Ре2+ окислюється, якщо втрачає електрон, і перетворюється на Ре3+ . а атом хлору відновлюється, якщо він отримує електрон і переходить в С1-. Та ж термінологія використовується, коли йдеться лише про часткове зміщення електронів у разі атомів, пов'язаних ковалентним зв'язком. Наприклад, коли атом вуглецю ковалентний зв'язує такий електронегативний атом, як кисень, хлор або сірка, він як би певною мірою поступається їм своїм електроном, придбаваючи частковий позитивний заряд, і може вважатися окисленим. І навпаки, в зв'язку С-Н електрони більшою мірою зміщені до атома вуглецю, тому можна вважати, що він відновлений (мал. 2-14).

При "згоранні" поживних вешеств в клітині атоми З і Н органічних молекул (що знаходяться в порівняно багатому електронами, або відновленому, стані) перетворюються на С02 і Н20, в яких вони віддають свої електрони кисню і тому сильно окислені. Перенесення електронів від вуглецю і водню до кисню дозволяє усім цим атомам досягти найбільш стабільного стану і є тому енергетично вигідним.