การหายใจระดับเซลล์

การหายใจระดับเซลล์

การหายใจระดับเซลล์ ( Cellular Respiration ) จัดเป็น catabolism อย่างหนึ่ง คือกระบวนการสลายสารอาหารเพื่อเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีซึ่งอยู่ในรูปของพันธะเคมี ให้มาอยู่ในรูปของพลังงานเคมีในสารประกอบพลังงานสูงเช่น ATP ที่ใช้ใน Metabolism ต่างๆของเซลล์ โดยแบ่งออกเป็น 2 แบบ

1.      แบบใช้Oxygen ( Aerobic respiration )  

-          มี oxygen เป็นตัวรับอิเล็คตรอนตัวสุดท้าย

-          มีการสลายพันธะเคมี

-          พลังงานในพันธะเคมีที่อยู่ในรูปของอิเล็กตรอน จะถูกเก็บด้วยตัวนำอิเล็คตรอนสองชนิดคือ NAD+ และ FAD ให้กลายเป็น NADH และ FADH2

มี 4 ขั้นตอนย่อยคือ Glycolysis , การสร้าง Acetyl CoA , Kreb’s Cycle , Electron transport chain

Glycolysis

-          เกิดที่ Cytosol โดยสลายกลูโคส ( C 6 อะตอม ) ให้อยู่ในรูปของกรดไพรูวิก ( C 3 อะตอม ) 2 โมเลกุล โดยจะได้พลังงานทั้งในรูป ATP และ NADH (ซึ่งเก็บพลังงานเคมีไว้ในตัว) กระบวนการนี้เกิดขึ้นกับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ดังรูป

ปฏิกิริยาในไกลโคไลซิสแบ่งได้เป็นสองช่วงคือ

• ช่วงการเตรียมการ (preparation phase) เป็นขั้นตอนที่ต้องการ ATP และมีการแบ่งกลูโคสออกเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 ตัว 2 โมเลกุล ปฏิกิริยาในช่วงนี้ได้แก่
• เติมฟอสเฟตที่คาร์บอนตัวที่ 6 ของกลูโคสได้เป็นกลูโคส -6-ฟอสเฟต ใช้ไป 1 ATP
• เปลี่ยนกลูโคส – 6 – ฟอสเฟตไปเป็น ฟรุกโตส – 6 – ฟอสเฟต
• เพิ่มฟอสเฟตให้ ฟรุกโตส – 6 – ฟอสเฟต เป็นฟรุกโตส – 1,6- บิสฟอสเฟต ใช้ไป 1 ATP
• แตกโมเลกุลของ ฟรุกโตส – 1,6- บิสฟอสเฟต ไปเป็นไดไฮดรอกซีอะซีโตนฟอสเฟต (dihydroxyacetonephosphate) กับ กลีเซอรอลดีไฮด์- 3- ฟอสเฟต (glyceraldehydes – 3- phosphate)
• ไดไฮดรอกซีอะซีโตนฟอสเฟต เปลี่ยนมาเป็น กลีเซอรอลดีไฮด์- 3- ฟอสเฟต
• ช่วงที่ได้คืน (payoff phase) เกิดปฏิกิริยาดังต่อไปนี้
• เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เปลี่ยน กลีเซอรอลดีไฮด์- 3- ฟอสเฟตเป็น 1,3-บิสฟอสโฟกลีเซอเรต (1,3-bisphosphoglycerate) ได้ NADH + H+ 1 โมเลกุล
• ย้ายหมู่ฟอสเฟตจาก 1,3-บิสฟอสโฟกลีเซอเรต ไปยัง ADP ได้ ATP กับ 3-ฟอสโฟกลีเซอเรต (3-phosphoglycerate)
• เปลี่ยน 3-ฟอสโฟกลีเซอเรต เป็น 2-ฟอสโฟกลีเซอเรต
• เปลี่ยน 2-ฟอสโฟกลีเซอเรต ไปเป็น ฟอสโฟอีนอลไพรูเวต (phosphoenolpyruvate)
• ย้ายหมู่ฟอสเฟตจากฟอสโฟอีนอลไพรูเวตไปยัง ADP ได้ 1 ATP และไพรูเวต

สมการของขั้น Glycolysis คือ : กลูโคส + 2ADP + 2ฟอสเฟต - - - > 2 ไพรูวิก + 2ATP + 4H