Случайные страницы:
|
27.11.2010 Обмен веществИ живые существа, и неживые предметы устойчивы и могут долго сохраняться неизменными. Но причины этой устойчивости разные. Автомобиль прочен, т. к. он состоит из металла. Мельчайшие частицы — атомы — «держатся» друг за друга и не дают автомобилю разрушиться. При этом и автомобиль, и камень, и все другие неживые предметы в продолжение своего существования состоят в основном из одних и тех же атомов. Иное дело — живой организм. Человеческий организм, как и организмы всех животных и растений, постоянно себя перестраивает. Из различных питательных веществ, содержащихся в пище, — белков, жиров и углеводов — живые существа строят свои клетки. Вещества, не нужные организму, он выделяет в окружающую среду. Эти явления и называются обменом веществ. За 8 лет состав атомов человека почти полностью меняется, но при этом каждый из конкретных людей, как мы знаем, остаётся самим собой. За всю жизнь человека через его организм проходит 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белков. Постоянная «лепка» организмом самого себя называется пластическим обменом (от греческого «пластикос» — лепной). Таким образом, живое существо правильнее было бы сравнивать не с предметом (например, камнем), а скорее с постоянным процессом — как, например, падение потока воды в водопаде. Чтобы автомобиль ехал, в нём сжигается бензин. Чтобы работали заводы, также нужно сжигать топливо. Устойчивость живых организмов основывается на постоянном «ремонте». Но и для ремонта нужна энергия. Откуда же организм берёт энергию? В любом организме тоже «сжигаются» сложные органические вещества пищи, только сжигаются без огня. В отличие от пластического это — энергетический обмен. При горении вещество соединяется с кислородом воздуха. В химии этот процесс называется окислением. Особые белки — ферменты (см. раздел «Белки»), которые есть в любом организме, могут окислять вещества без пламени, и около 40% выделяемой энергии используется на нужды организма. Для сравнения напомним: в паровом двигателе с пользой применяется около 10% энергии, а в двигателе автомобиля — около 30%. Организмы, которые «сжигают» запасы, созданные другими живыми организмами, называются гетеротрофными, т. е. поедающими других. Это все животные, грибы и большинство бактерий. Человек — тоже гетеротроф. Но если бы все организмы только «сжигали» органические вещества, эти вещества скоро кончились бы и жизнь стала бы невозможна. Таким образом, жизнь на нашей планете существует только потому, что некоторые организмы научились получать органические вещества из неорганических. Это — растения и часть бактерий. Они называются автотрофами. Каждый может провести несложный эксперимент: вырастить в горшке с землёй растение, а потом сравнить первоначальный вес земли, её вес в конце опыта и вес самого растения. Даже если растение весит несколько килограммов, получится, что вес земли изменился довольно мало. Откуда же взялся лишний вес растения? Оказывается, из воздуха и воды, которой поливали растение. С помощью фотосинтеза (см. ст. «Фотосинтез») зелёные растения производят «чудесное превращение»: соединяют углекислый газ воздуха и воду, а получают сахара, или, как их называют, углеводы (о которых рассказано ниже), и, кроме того, выделяют кислород. Для этого им нужен только солнечный свет. И всё же, если бы не гетеротрофы, жизнь на Земле тоже не смогла бы существовать. Представим себе, что бы произошло, если бы в какой-то момент в мире из живых организмов остались только автотрофы — зелёные растения. Умершие растения лежали бы веками, не разлагаясь: «переварить» их было бы некому. Очень скоро растения полностью израсходовали бы углекислый газ, содержащийся в атмосфере, превратив его в органические вещества. Солнце продолжало бы светить, но растениям уже не из чего было бы строить дальше свои организмы. И со смертью последнего из них жизнь на Земле прекратилась бы. К счастью, этого никогда не случается, т. к. обилие пищи тут же привлекает животных, грибы и бактерии. Благодаря им через некоторое время мёртвое органическое вещество снова превращается в воду и углекислый газ, а в землю поступают минеральные соли, так необходимые растениям. В итоге всех этих превращений растения снова создают пищу для всех, а животные, грибы и бактерии разлагают её снова до простых неорганических веществ. Весь углекислый газ атмосферы каждые 300 лет проходит через живые организмы. А «полный оборот» атмосферного кислорода длится 2 тыс. лет. Благодаря этому великому круговороту на Земле и поддерживается жизнь. Трудно себе представить какой-либо процесс на Земле, в котором не участвовали бы живые организмы. Их обмен веществ создал кислородную атмосферу, управлял климатом, формировал облик нашей планеты. |