Grundlagen der Zellernährung und Photosynthese

Grundlagen der Zellernährung

Die Notwendigkeit der Zelle: Organische Stoffe werden für zwei Zwecke verwendet: Erstellen Sie Ihre eigenen Strukturen: den Wiederaufbau der Strukturen, um zu wachsen und sich zu reproduzieren. Holen Sie sich Energie, um Tätigkeiten durchzuführen, wie das Bewegen oder den Austausch von Stoffen mit der Umwelt. Das Leben existiert in zwei Formen der Ernährung:

Formen der Ernährung

• Autotrophe Ernährung: Die Fähigkeit, Energie aus dem Sonnenlicht zu sammeln und zu nutzen, um organische Stoffe aus anorganischen Stoffen zu produzieren. Diese Stoffe dienen als Rohstoffe, um die eigene Materie aufzubauen.
• Heterotrophe Ernährung: Diese Lebewesen sind nicht in der Lage, ihre eigene organische Substanz aus anorganischer Materie zu produzieren. Sie müssen organische Materie aufnehmen, die von anderen Lebewesen produziert wurde. Diese Lebensmittel sind sowohl Baumaterialien als auch ihre Energiequelle.

Der Prozess der Photosynthese

Die Photosynthese ist der Prozess, durch den Pflanzen Energie aus Sonnenlicht einfangen und nutzen, um anorganische Materie in organische Materie umzuwandeln. Ein Teil wird verwendet, um eigene Strukturen zu produzieren, ein anderer Teil zur Energiegewinnung für Vitalfunktionen, und der Rest wird als Reservesubstanz gespeichert. Die Pflanzen produzieren organische Substanz in Bereichen, die Chlorophyll besitzen und der Sonne ausgesetzt sind. Die ersten produzierten Stoffe sind Kohlenhydrate oder Zucker. Die Entwicklung der organischen Substanz bei der Photosynthese wird durch die Freisetzung von Sauerstoff an die Umwelt begleitet:

Ablauf der Nährstoffaufnahme bei Pflanzen

1. Wasser und im Wasser gelöste Salze (Rohsaft) zirkulieren in dünnen Röhren, den sogenannten Holzgefäßen (Xylem), bis zu den Blättern.
2. Wenn sie die Blätter erreichen, verdunstet ein Großteil des Wassers nach außen durch kleine Löcher, die Spaltöffnungen (Stomata) genannt werden. Dieser Prozess heißt Transpiration.
3. Pflanzen absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch die Spaltöffnungen der Blätter.
4. Die in den Blättern produzierte organische Substanz (Siebsaft) fließt von den Blättern zu anderen Teilen der Pflanze durch Kanäle, die Siebröhren (Phloem) genannt werden.

Ernährung bei Tieren

Die Art der Nahrung, die Tiere essen, wird als Ernährungsweise bezeichnet. Diese kann klassifiziert werden in: Pflanzenfresser, Fleischfresser (Raubtiere, Aasfresser und Superkarnivoren) und Allesfresser.

Die Ernährung liefert die Nährstoffe für das Wachstum, die Gewebeerneuerung und die Energiegewinnung durch vier Systeme:

• Verdauungssystem: Nahrung wird aufgenommen und über die Verdauung in lösliche kleine Moleküle umgewandelt. Diese überqueren die Darmwand, gelangen in das Blut und werden an alle Zellen weitergegeben.
• Atemwege: Nehmen den Sauerstoff aus der Luft auf und stoßen Kohlendioxid aus, das das Blut transportiert.
• Kreislaufsystem: Das Blut wird mit Nährstoffen und Sauerstoff beladen, um alle Zellen des Körpers zu versorgen. Zudem transportiert es Abfallstoffe und Kohlendioxid ab, um sie nach draußen zu befördern.
• Ausscheidungsorgane: Diese sind für die Beseitigung von Abfallstoffen verantwortlich, die von den Zellen produziert werden.

Atmung bei Tieren und Pflanzen

Atmung bei Tieren

Bei Tieren findet die Atmung statt, wenn ein Gasaustausch erfolgt: Sauerstoff wird aufgenommen und Kohlendioxid ausgestoßen.

• Eingeatmete Luft: 21 % Sauerstoff, 0,03 % Kohlendioxid, 78 % Stickstoff.
• Ausgeatmete Luft: 16 % Sauerstoff, 4,5 % Kohlendioxid, 78 % Stickstoff.

Atmung bei Pflanzen

Der Sauerstoff in der Luft oder gelöster Sauerstoff im Wasser kann in alle Teile der Pflanze eindringen, fundamentalerweise durch die Spaltöffnungen. Im Inneren geht die Luft durch die Zwischenräume zwischen den Zellen und ermöglicht den direkten Gasaustausch: Sauerstoff wird abgegeben und Kohlendioxid aufgenommen.

Zellatmung und Energiegewinnung

In den Mitochondrien aller Zellen findet ein Prozess namens Zellatmung statt, bei dem folgende Vorgänge ablaufen: Die organische Substanz wird abgebaut und in anorganische Stoffe umgewandelt. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Die freigesetzte Energie wird teilweise in Wärme umgewandelt, aber der Großteil wird für die Zellteilung, das Wachstum, den Aufbau großer Moleküle und die Muskelkontraktion genutzt. Zellen verwenden organische Substanzen, um ihre eigenen Strukturen aufzubauen und Energie für ihre Tätigkeit zu gewinnen.