Nach meinem (begrenzten) Verständnis beziehen Tiere Energie aus der Nahrung, indem sie chemische Bindungen zwischen Molekülen aufbrechen.
Es gibt hier viel Wasser [ Zitieren erforderlich ] , also scheint es, als würde die natürliche Auslese jeden Organismus bevorzugen, der davon leben könnte. Warum ist in der Geschichte des Lebens auf der Erde kein Organismus aufgetaucht, der Wasser frisst?
Gleiches gilt für Schmutz, Steine - (obwohl Flechten vielleicht Steine fressen? Ich bin unscharf bei Flechten.)
Oder Luft?
Warum sind Menschen und andere Tiere wie wir nur in der Lage, bestimmte Arten von Molekülen zu essen, wenn andere so viel reichlicher vorhanden sind?
Sie erhalten keine Energie aus dem Aufbrechen chemischer Bindungen, Sie erhalten nur Energie aus dem Herstellen chemischer Bindungen, während das Aufbrechen chemischer Bindungen die Zufuhr von Energie erfordert. In der Praxis werden chemische Bindungen jedoch immer aufgebrochen, wenn andere gebildet werden, und die Nettozahl der Bindungen ist im Allgemeinen konstant. Andernfalls würden Sie mit freien Radikalen enden, die hochreaktiv sind und versuchen, mit dem nächsten Gegenstand, den sie berühren, eine chemische Bindung einzugehen.
Beispielsweise beinhaltet die Verbrennung von Glukose bei der Atmung das Aufbrechen von CC-, CH-, CO- und OH-Bindungen in Glukose und O=O-Bindungen in Sauerstoff bei gleichzeitiger Bildung von C=O-Bindungen in CO2 und OH-Bindungen in Wasser. Aber die C=O-Bindungen in CO2 und OH-Bindungen in Wasser enthalten viel weniger Energie als die Bindungen, die wir in Glucose aufbrechen. Der Schlüssel ist also, dass die gebildeten Bindungen weniger Energie enthalten als die gebrochenen Bindungen, und dass insgesamt Energie freigesetzt wird.
Und eigentlich ist es ein bisschen komplizierter, weil man auch die Entropie berücksichtigen muss, also wie ungeordnet das System ist. Im Allgemeinen ist die Entropie umso größer, je mehr Moleküle in einem System vorhanden sind. Wenn Sie also ein paar große Moleküle in viele kleine Moleküle zerlegen, wird durch die Erhöhung der Entropie tendenziell Energie freigesetzt.
Um Ihre Frage zu beantworten: "Nahrung" ist das, woraus wir nützliche Energie ziehen können, um sie in etwas anderes umzuwandeln, wenn wir chemische Bindungen eingehen und auflösen. Wir können dies nicht mit Wasser oder sogar mit Steinen tun, weil ihre chemischen Bindungen mehr Energie erfordern würden, um zu brechen, als die Energie, die wir durch die Bildung alternativer Bindungen mit irgendetwas anderem zurückbekommen würden.
Pflanzen verwenden sowohl Wasser als auch Luft als Nahrung, indem sie Photosynthese betreiben, bei der Wasser gespalten und mit Kohlendioxid aus der Luft rekombiniert wird, um Glukose herzustellen.
Insgesamt sieht die chemische Reaktion der Photosynthese wie folgt aus:
Lichtenergie + Pflanzenenzyme 6CO2 + 12H2O ------------------------------------------ ------> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
...was bedeutet, dass es dauert
six molecules of carbon dioxide plus
12 molecules of water
in Gegenwart von Licht und den richtigen Enzymen in der Zelle, zu machen
one molecule of glucose
6 molecules of oxygen
6 molecules of water
Beim Verbrennen von Glukose wird Energie freigesetzt
etwa 16 enzymatische rxns C6H12O6 + 6O2 + 6H2O ------------------------------------> 6CO2 + 12H2O + ENERGIE
...was bedeutet, dass
one molecule of glucose in the presence of
six molecules of oxygen and
six molecules of water
kann "verbrannt" werden, um gespeicherte Energie sowie die "Abfall"-Produkte freizusetzen
6 molecules of carbon dioxide and
12 molecules of water
jamesqf
Anton X