Enerji, bir sistemin iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilir. Yapmış olduğumuz bu enerji tanımı makineler için geçerli olduğu kadar, biyolojik sistemler içinde geçerlidir. Her canlı iş yapabilme yeteneğine sahiptir. Aksi taktirde canlı olma özelliğini kaybetmiş olur. Canlı varlıklar milyonlarca atom ve molekülü belirli bir düzende tutarak varlığını sürdürebilir. Bu işlem ise yalnız enerji harcanarak gerçekleşebilir. Canlılardaki enerji üretimi ve dönüşümünü biyoenerjetik adı verilen bilim dalı incelemektedir.
Yeryüzünde bulunan tüm canlı türlerinin temel enerji kaynağı güneştir. Biyoloji dünyasında 3 ana tip enerji dönüşümü bulunmaktadır. Bunlar;
Birincil Tip Enerji Dönüşümünde; Güneş ışınlarında yer alan enerjinin fotosentez olayı ile organik bileşiklerin bağlarındaki kimyasal enerjiye dönüşür.
İkincil Tip Enerji Dönüşümünde; Organik bileşiklerin kimyasal bağ enerjisi, hücresel solunum sırasında biyolojik olarak kullanışlı enerjiye dönüşür. Buna bir örnek vercek olursak, ATP’nin enerji bakımından zengin fosfat bağları örnek verilebilir.
Üçüncü Tip Enerji Dönüşümünde; enerji bakımından oldukça zengin olan fosfat bağlarının kimyasal enerjisi; kas kasılması, sinir uyarılarının iletilmesi, yeni moleküllerin sentezi gibi işlede kullanılır.
Bu dönüşümlerin her birinde bir miktar enerji ısı olarak kaybedilir. Bitki ve hayvan hücrelerinde, ileri derecede etkin olan enerji dönüştürücü organeller bulunur. Bu organeller kloroplast ve mitokondrilerdir.
Enerji korunum yasasına göre, enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir. Ancak bir formdan diğerine dönüştürülebilir. Aşağıdaki tabloda canlılardaki bazı hücrelerde görülen enerji dönüşümleri yer almaktadır.
Yeryüzünde görülen başlıca enerji kaynakları; mekanik enerji, kimyasal enerji, ışık enerjisi, ısı enerjisi, elektrik enerjisi ve nükleer enerjidir. Biyosferdeki canlılar, nükleer enerji dışındaki diğer tüm enerji çeşitlerini kullanabilmekte ve üretebilmektedir. Canlıların yapısında yer aalan sistemlerde en fazla; ısı enerjisi, ışık enerjisi ve kimyasal enerji kullanılır.
ENERJİ ÇEŞİTLERİ

ISI ENERJİSİ

Canlı hücreler enerji dönüşümünü meydana getirirken enerjinin bir kısmını ısı şeklinde çevreye yayar. Canlının çevreye verdiği ısı enerjisi, çevrede kullanılamayan ve geri dönüştürülemeyen bir enerji şeklinin artmasına neden olur. Enerjinin bu formuna entropi denilmektedir. Entropi bir anlamda düzensizlik ölçüsüdür. Canlı bir hücre düzensizliği kabullenmiyeceği için entropiyi düşük tutmaya çalışır. Bu düşük entropi durumunu çevrelerinin entropisini arttırarak sağlarlar. Bunu bir örnek ile açıklayacak olursak; bir şeker yenildiğinde, şekerin glikozu karbondioksit ve suya dönüştürülerek çevreye geri verilirse, çevrenin entropisi artmış olur. Böylece hücre içerisinde entropi miktarı çevresi ile eşit bir duruma gelmiş olur.
Hücre tarafından kullanılabilen enerji, işe dönüşen enerji yani serbest enerjidir. Entropi ve serbest enerji ters ilişkilidir. Çünkü serbest enerji hücresel faaliyetler için kullanılabilen enerjiyken, entropi ise işe yaramayan enerjidir.
IŞIK ENERJİSİ

Yukarıda sizlere bahsettiğimiz gibi güneşin ışınım enerjisi fotosentez olayı ile organik maddelerin kimyasal bağlarındaki enerjiye çevrilir. Bir hayvan bir bitkiyi yediği zaman veya bir bakteri onu parçalayınca enerjinin bir kısmı ısı nerjisine dönüştürülür ve bu yararlı bir enerji değildir. Bitkiyi yiyen bu hayvan, daha sonra başka bir hayvan tarafından yenilirse, yararlı enerjide biraz daha azalma olur. Sonunda fotosentezle bitkiler tarafından yakalanan bütün enerji ısıya dönüşür ve uzaya dağılır. Bu bilgilerden de anlaşılacağı gibi güneş enerjisi tek yönlü bir akış gösterir.
Güneşten gelen radyasyon bir enerji şeklidir ve kapsadığı enerji, radrasyonun dalga boyu ile ters orantılıdır. Dalga boyu bakımından radrasyon enerjisi büyük bir çeşitlilik gösterir. Bunlar gama ve kozmik ışınlar gibi kısa dalga boylu olanlardan, radyo dalgaları gibi en uzun dalga boylu olanlara kadar sıralanabilir. Dalga boylarına göre yapılan sıralama ve dağılıma elektromagnetik spektrum denilmektedir. İnsan gözü dalga boyu 400 nanometre ile 700 nanometre arasında olan ışınları görebilmektedir. Bu aralıktaki ışık bandı mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı ışınlardan oluşur.
KİMYASAL BAĞ ENERJİSİ

Canlı sistemlerde en fazla kullanılan enerji çeşidi kimyasl bağ enerjisidir. Kimyasal enerji, bir molekülün atomları arasındaki bağlarda depo edilmiştir. İkim atom arasında kurulan bağ ne kadar kuvvetli ise, yıkıldığında açığa çıkan enerji o derece fazla olur. Kimysal bağ oluşurken açığa çıkan enerji, bu bağları yyıkmak için moleküle verilmesi gereken enerjiye eşittir. kimysal bağ enerjisinin ölçü birimi kaloridir.
Şeker ve yağ gibi temel besin maddelerindeki enerji kimyasal enerjidir. Yeşil bitkiler fotosentezle güneş enerjisini kimyasal bağ enerjisi olarak besin moleküllerinde depo eder. Bu besin moleküllei bitki ve hayvan hücreleri tarafından hücrelerin kullanabileceği bir enerji şekli olan adenozin tri fosfat yani ATP‘ye dönüştürülür. Adenozin tri fosfat olarak adalandırılan ATPise bir tür kimyasal enerjidir.