อะไรคือผลิตภัณฑ์ของการหายใจระดับเซลล์?

เซลล์เป็นภาชนะอเนกประสงค์ที่มีขนาดเล็กมากซึ่งเป็นตัวแทนของหน่วยชีวิตที่เล็กที่สุดที่แบ่งแยกไม่ได้โดยที่พวกมันแสดงออกถึงการสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม และคุณสมบัติ "เหมือนจริง" อื่นๆ อันที่จริง เนื่องจากสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต (สมาชิกของโดเมนการจำแนกแบคทีเรียและอาร์เคีย) มักประกอบด้วยเซลล์เดียว เซลล์แบบสแตนด์อโลนจำนวนมากจึงมีชีวิตอย่างแท้จริง

เซลล์ใช้โมเลกุลที่เรียกว่าอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต หรือ ATP เป็นแหล่งเชื้อเพลิง โปรคาริโอต พึ่งพิง ไกลโคไลซิส – การสลายกลูโคสเป็นไพรูเวต – เป็นเส้นทางสู่การสังเคราะห์เอทีพี กระบวนการนี้ให้ผลรวม 2 ATP ต่อโมเลกุลของกลูโคส

ในทางตรงกันข้าม, ยูคาริโอต สัตว์ พืช และเชื้อรา ต่างก็มีขนาดใหญ่กว่ามากและอยู่ในความครอบครองของเซลล์แต่ละเซลล์ที่ซับซ้อนกว่าโปรคาริโอตมาก ทำให้ไกลโคลิซิสเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อความต้องการพลังงานของพวกมัน ที่นั่น การหายใจระดับเซลล์, การสลายกลูโคสอย่างสมบูรณ์เมื่อมีโมเลกุลออกซิเจน (O₂) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และน้ำ (H₂O) เพื่อสร้าง ATP เข้ามา

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการหายใจระดับเซลล์

กระบวนการหายใจระดับเซลล์เกิดขึ้นในยูคาริโอตและในทางเทคนิคครอบคลุมไกลโคไลซิส

เนื่องจากยูคาริโอตสามารถใช้ออกซิเจนได้ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลคาร์บอนของไพรูเวตจะเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ในรูปของอะเซทิล CoA และสุดท้ายปล่อยให้ ETC เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO)₂). ผลิตภัณฑ์การหายใจระดับเซลล์ที่น่าสนใจคือ 34 ถึง 36 ATP ที่สร้างขึ้นในวงจร Krebs และ ETC ร่วมกัน ซึ่งเป็นสองส่วนของการหายใจระดับเซลล์ที่นับเป็น แอโรบิก ("ด้วยออกซิเจน") การหายใจ.

ปฏิกิริยาที่สมบูรณ์และสมดุลของกระบวนการหายใจระดับเซลล์ทั้งหมดสามารถแสดงได้โดย:

ค₆โฮ₁₂โอ₆ + 6O₂ → 6 CO₂ + 6 ชั่วโมง₂O + ~38 ATP

Glycolysis เพียงอย่างเดียวซึ่งเป็นรูปแบบของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมประกอบด้วยปฏิกิริยา:

ค₆โฮ₁₂โอ₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_ผม → 2 CH₃(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H⁺ + 2 ชั่วโมง₂โอ

ในยูคาริโอต a ปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลง ในไมโตคอนเดรียจะสร้าง acetyl coenzyme A (acetyl CoA) สำหรับวงจร Krebs:

2 CH₃(C=O)COOH + 2 NAD⁺ + 2 โคเอ็นไซม์ A → 2 acetyl CoA + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 CO₂

CO₂ จากนั้นเข้าสู่วัฏจักรเครบส์โดยเข้าร่วมกับออกซาโลอะซิเตต

การหายใจระดับเซลล์เริ่มต้นด้วย glycolysis ซึ่งเป็นชุดของปฏิกิริยา 10 อย่างที่โมเลกุลของกลูโคสคือ phosphorylated สองครั้ง (นั่นคือ มันมีหมู่ฟอสเฟตสองกลุ่มติดอยู่ที่คาร์บอนต่างกัน) โดยใช้ 2 ATP แล้วแยกเป็นสารประกอบสามคาร์บอนสองชนิดที่ แต่ละ ให้ 2 ATP ระหว่างทางไปสู่การก่อตัวของไพรูเวต ดังนั้นไกลโคไลซิสจึงส่ง 2 ATP ต่อโมเลกุลกลูโคสโดยตรง เช่นเดียวกับโมเลกุลสองตัวของ NADH ตัวพาอิเล็กตรอน ซึ่งมีบทบาทอย่างมากที่ปลายน้ำใน ETC

ในวัฏจักรเครบส์ CO₂ และสารประกอบสี่คาร์บอน ออกซาโลอะซิเตต รวมกันเป็นโมเลกุล 6 คาร์บอน ซิเตรต. ซิเตรตจะค่อยๆ ลดลงอีกครั้งเป็นออกซาโลอะซิเตต โดยปั่น CO. หนึ่งคู่₂ โมเลกุลและยังสร้าง 2 ATP ต่อ CO₂ โมเลกุลเข้าสู่วัฏจักรหรือ 4 ATP ต่อกลูโคส โมเลกุลไกลต้นน้ำ ที่สำคัญกว่านั้น รวมเป็น 6 NADH และ 2 FADH₂ (พาหะอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่ง) ถูกสังเคราะห์

ในที่สุดอิเล็กตรอนของ NADH และ FADH₂ (ซึ่งก็คืออะตอมของไฮโดรเจนของพวกมัน) ถูกดึงออกไปโดยเอ็นไซม์ของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและใช้เพื่อขับเคลื่อนการยึดติดของฟอสเฟตเข้ากับ ADP ทำให้ได้ ATP จำนวนมาก - ทั้งหมดประมาณ 32 ตัว น้ำยังถูกปล่อยออกมาในขั้นตอนนี้ ดังนั้น ผลผลิต ATP สูงสุดของการหายใจระดับเซลล์จากไกลโคไลซิส วัฏจักร Krebs และ ETC คือ 2 + 4 + 32 = 38 ATP ต่อโมเลกุลของกลูโคส

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการหายใจระดับเซลล์สี่ขั้นตอน