เธ การหายใจระดับเซลล์ มันเป็นกระบวนการที่โมเลกุลอินทรีย์ถูกออกซิไดซ์และผลิต ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) ซึ่งสิ่งมีชีวิตใช้เพื่อจัดหาพลังงานที่ต้องการ การหายใจเกิดขึ้นในสามขั้นตอนพื้นฐาน: ไกลโคไลซิส เครบส์ ไซเคิล และออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น
ไกลโคไลซิส
เธไกลโคไลซิส มันเป็นขั้นตอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนของการหายใจระดับเซลล์ที่เกิดขึ้นในไซโตซอลและเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีสิบอย่างที่แตกต่างกัน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีหน้าที่ในการทำลายโมเลกุลของ กลูโคส (ค6โฮ12โอ6) ในกรดไพรูวิก 2 โมเลกุล (C3โฮ4โอ3).
กระบวนการไกลโคไลซิสเริ่มต้นด้วยการเติมฟอสเฟต 2 ตัว จากโมเลกุล ATP สองโมเลกุล ไปจนถึงโมเลกุลกลูโคส เพื่อกระตุ้นการทำงานของมัน โมเลกุลนี้จะไม่เสถียรและแตกตัวเป็นกรดไพรูวิกได้ง่าย เมื่อมีการแยกย่อยจะมีการผลิตโมเลกุล ATP สี่ตัว แต่เมื่อมีการใช้โมเลกุลสองตัวในขั้นต้นสำหรับการกระตุ้นกลูโคส ความสมดุลเชิงบวกคือโมเลกุล ATP สองตัว
ในระหว่างการไกลโคไลซิส อิเล็กตรอนสี่ตัวก็ถูกปล่อยออกมาเช่นกัน (และ-) และไอออน H สี่ตัว+. สองโฮ+ และสี่และ- ถูกจับโดยโมเลกุล NAD สองตัว+ (นิโคตินาไมด์-อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์) ซึ่งสร้างโมเลกุล NADH
ดังนั้นเราจึงมีสมการต่อไปนี้ที่สรุป glycolysis:
ค6โฮ12โอ6+ 2ADP + 2Pผม + 2NAD+ → 2C3โฮ4โอ3 + 2ATP + 2NADH + 2H+
Mind Map: การหายใจของเซลล์
*ในการดาวน์โหลดแผนที่ความคิดในรูปแบบ PDF คลิกที่นี่!
เครบส์ไซเคิล
หลังจาก glycolysis ขั้นตอนแอโรบิกเริ่มต้นขึ้น ซึ่งรวมถึง เครบส์ ไซเคิลเรียกอีกอย่างว่า วัฏจักรกรดซิตริกหรือวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก. ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นภายในเซลล์ออร์แกเนลล์ที่เรียกว่า ไมโตคอนเดรีย และเริ่มต้นด้วยการขนส่งกรดไพรูวิกไปยังเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย
ในเมทริกซ์ กรดไพรูวิกทำปฏิกิริยากับโคเอ็นไซม์ A (CoA) ที่นั่น ทำให้เกิดโมเลกุลของอะซิติลโคเอ็นไซม์ A (acetyl-CoA) และโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ ในระหว่างกระบวนการนี้ โมเลกุล NAD+ จะถูกแปลงเป็นหนึ่งใน NADH เนื่องจากการดักจับของ 2 และ- และ 1 จาก 2 H+ ที่ถูกปล่อยออกมาในปฏิกิริยา
โมเลกุลอะซิติล-CoA ผ่านกระบวนการออกซิเดชันและก่อให้เกิดโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์สองโมเลกุลและโมเลกุลโคเอ็นไซม์ A ที่ไม่บุบสลาย กระบวนการนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างเรียกว่า เครบส์ ไซเคิล. ดูแผนภาพด้านล่าง:
วัฏจักรนี้เริ่มต้นเมื่อโมเลกุลอะซิติล-CoA และกรดออกซาอะซิติกทำปฏิกิริยาเพื่อผลิตโมเลกุลกรดซิตริก โดยปล่อยโมเลกุล CoA ปฏิกิริยาแปดอย่างเกิดขึ้นตามลำดับโดยปล่อยโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์สองตัวคืออิเล็กตรอนและ H ออก are+. เมื่อสิ้นสุดกระบวนการนี้ กรดออกซาอะซิติกจะกลับคืนมาและสามารถเริ่มวงจรได้อีกครั้ง อิเล็กตรอนและไอออน H+ ถูกจับโดย NAD+ และแปรสภาพเป็น NADH พวกมันถูกจับโดย FAD (flavin adenine dinucleotide) ซึ่งถูกเปลี่ยนเป็น FADH2. วงจร Krebs ส่งผลให้ 3 NADH และ 1 FADH2.
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
ในระหว่างวงจร โมเลกุล GTP (กัวโนซีนไตรฟอสเฟต) ยังผลิตจาก GDP (กัวนีนไดฟอสเฟต) และ Pi ที่ โมเลกุล GTP นั้นคล้ายกับ ATP และยังมีหน้าที่ในการให้พลังงานเพื่อดำเนินกระบวนการบางอย่างภายใน เซลล์
Phosphorylation ออกซิเดชัน
ขั้นตอนสุดท้ายของการหายใจของเซลล์ยังเกิดขึ้นภายในไมโตคอนเดรีย อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นในยอดยล ขั้นตอนนี้เรียกว่า ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่นเนื่องจากหมายถึงการผลิต ATP จากการเติมฟอสเฟตเป็น ADP (phosphorylation) การผลิต ATP ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในขั้นตอนนี้ ซึ่งเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของโมเลกุล NADH และ FADH2.
ในยอดไมโตคอนเดรียจะพบโปรตีนที่เรียงตามลำดับที่เรียกว่า โซ่ขนส่งอิเล็กตรอนหรือโซ่ทางเดินหายใจ respiratory. ในสายโซ่เหล่านี้ การนำอิเล็กตรอนที่มีอยู่ใน NADH และ FADH เกิดขึ้น2 แม้กระทั่งออกซิเจน โปรตีนที่ทำหน้าที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนเรียกว่า ไซโตโครม.
อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานเมื่อผ่านห่วงโซ่การหายใจและรวมเข้ากับก๊าซออกซิเจนในที่สุดปฏิกิริยาสุดท้ายจะกลายเป็นน้ำ แม้จะมีส่วนร่วมเฉพาะที่ส่วนท้ายของห่วงโซ่ แต่การขาดออกซิเจนทำให้กระบวนการหยุดชะงัก
พลังงานที่ปล่อยออกมาทางสายโซ่ทางเดินหายใจทำให้เกิดไอออน H+ เน้นที่ช่องว่างระหว่างสันไมโตคอนเดรีย กลับไปยังเมทริกซ์ ในการกลับคืนสู่ภายในของไมโตคอนเดรีย จำเป็นต้องผ่านคอมเพล็กซ์โปรตีนที่เรียกว่า a เอทีพีสังเคราะห์ที่ซึ่งการผลิต ATP เกิดขึ้น ในกระบวนการนี้ จะเกิดโมเลกุลเอทีพีประมาณ 26 หรือ 28 โมเลกุลขึ้น
การหายใจเกิดขึ้นในสามขั้นตอนพื้นฐาน: glycolysis, Krebs cycle และ oxidative phosphorylation
เมื่อสิ้นสุดการหายใจระดับเซลล์ จะมี สมดุลบวกทั้งหมด 30 หรือ 32 ATP โมเลกุล: 2 ATP จาก glycolysis, 2 ATP จากวงจร Krebs และ 26 หรือ 28 จาก oxidative phosphorylation
สำคัญ:ในโปรคาริโอต กระบวนการทั้งหมดของการหายใจระดับเซลล์เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมและเยื่อหุ้มเซลล์
โดย ม.วาเนสซ่า ดอส ซานโตส
คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:
ซานโตส, วาเนสซ่า ซาร์ดินยา ดอส. "การหายใจระดับเซลล์"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/biologia/respiracao-celular.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.
