เมื่อคุณได้ยินคำว่า การหายใจคุณอาจจะนึกถึงปอดของคุณโดยธรรมชาติ เพราะการหายใจหมายถึงการหายใจ อย่างไรก็ตาม การหายใจระดับเซลล์ เป็นวิธีที่เซลล์ของคุณผลิตพลังงานจากโมเลกุลของอาหารที่คุณกิน
กระบวนการนี้สามารถเป็นได้ทั้ง แอโรบิกหรือแอนแอโรบิก – ต้องการออกซิเจนหรือไม่ เมื่อพูดถึงยูคาริโอต ซึ่งทั้งหมดมีนิวเคลียสที่แตกต่างกันซึ่งมีข้อมูลทางพันธุกรรมของยูคาริโอต ประเภทของการหายใจของเซลล์จะแตกต่างกันไปตามสถานการณ์และแม้แต่สปีชีส์
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
เซลล์ยูคาริโอตส่วนใหญ่ใช้ การหายใจแบบแอโรบิกซึ่งอาศัยออกซิเจนและมีประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตพลังงาน อย่างไรก็ตาม เซลล์ยูคาริโอตบางชนิดกลับกลายเป็น การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อไม่มีออกซิเจน เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบยูคาริโอตที่น่าประหลาดใจสามตัวที่อาศัยอยู่ในส่วนหนึ่งของมหาสมุทรโดยไม่มีออกซิเจนดังนั้นจึงใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเสมอ
การหายใจระดับเซลล์คืออะไร?
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดต้องการพลังงาน อย่างไรก็ตาม กระบวนการลดพลังงานจะไม่สิ้นสุดเมื่อคุณกลืนเบอร์ริโตเข้าไป การหายใจระดับเซลล์คือ a วิถีทางชีวเคมี ที่ปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในพันธะเคมีที่ยึดโมเลกุลอาหารเหล่านั้นไว้ด้วยกัน
เซลล์ยูคาริโอตโดยทั่วไปมักใช้ การหายใจแบบแอโรบิก – ต้องการออกซิเจน – เพื่อผลิตพลังงานที่ใช้งานได้เรียกว่า ATP จากโมเลกุลกลูโคส รูปแบบทั่วไปสำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนในเซลล์ยูคาริโอตเกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่ซับซ้อนสามขั้นตอน: ไกลโคไลซิส, ที่ วงจรกรดซิตริก และ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ปฏิกิริยา การหายใจประเภทนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในอวัยวะเฉพาะที่เรียกว่า ไมโตคอนเดรีย.
ในทางกลับกัน เซลล์โปรคาริโอตมักใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน ไม่ต้องการออกซิเจน แม้ว่าพวกเขาจะสามารถใช้การหายใจแบบใช้ออกซิเจนได้ แต่ก็มักจะสามารถสร้างพลังงานเพียงพอผ่านการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน ขั้นตอนแรกของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนก็คือ glycolysis ซึ่งให้ ATP สองโมเลกุลจากกลูโคสหนึ่งตัว
นอกจากนี้ยัง ผลิตไพรูเวตซึ่งสามารถไปได้สองวิธี: การหมักหรือกรดแลคติก (ใช้โดยเซลล์สัตว์ในบางกรณี) การหายใจระดับเซลล์ประเภทนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน ไซโตพลาสซึม.
แอโรบิก vs การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ผลผลิตพลังงานจากการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนไม่ดีเท่ากับผลผลิตจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ด้วยเหตุนี้ ยูคาริโอตจึงใช้การหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิกเสมอเมื่อมีออกซิเจน อย่างไรก็ตาม บางครั้งเซลล์ยูคาริโอตกลับกลายเป็น การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อออกซิเจนหมดก็จำเป็นสำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
ตัวอย่างที่ดีที่สุดคือ isของคุณ เซลล์กล้ามเนื้อ. เมื่อคุณทำงานหนักจนเซลล์กล้ามเนื้อของคุณใช้ออกซิเจนที่มีอยู่จนหมด เซลล์ของคุณก็จะเปลี่ยนไปใช้ทางเดินแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อให้คุณก้าวต่อไปได้ นี้ผลิต กรดแลคติกซึ่งสามารถออกซิไดซ์ในหัวใจเพื่อเป็นพลังงานหรือเปลี่ยนกลับเป็นกลูโคสในตับได้ หากไม่จำเป็นอีกต่อไป
การค้นพบใหม่ (ish)
เป็นเวลานาน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตบางเซลล์หันไปใช้การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเมื่อจำเป็นจริงๆ และยูคาริโอตทั้งหมดอาศัยการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ลองนึกภาพความประหลาดใจของพวกเขาเมื่อพวกเขาค้นพบการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ไม่เคยแม้แต่จะพบกับออกซิเจน พวกมันใช้สำหรับกระบวนการเซลล์น้อยมาก
ในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ที่หวีพื้นของทะเลเมดิเตอร์เรเนียนพบว่ามีสามสายพันธุ์ดังกล่าวฝังอยู่ในตะกอน - ประมาณ 10,000 ฟุตใต้พื้นผิวมหาสมุทร อ่างนี้คือ This hypersalineหรือเค็มกว่าน้ำทะเลทั่วไปประมาณแปดเท่า ความหนาแน่นนี้หมายความว่าน้ำในแอ่งไม่สามารถผสมกับน้ำทะเลธรรมดาที่อยู่เหนือได้ ซึ่งทำให้ พิษหรือปราศจากออกซิเจนโดยสิ้นเชิง
นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มสิ่งมีชีวิตทั้งสามที่พวกเขาพบในกลุ่มสัตว์ที่มีชื่อล่าสุดที่เรียกว่า Loricifera; ตอนนี้พวกเขาถูกเรียกว่า Spinoloricus cinziae, รูจิโลริคัส พ.ย. sp. และ Pliciloricus พ.ย. sp. เนื่องจากสัตว์ทะเลตัวเล็ก ๆ เหล่านี้ใช้ชีวิตทั้งชีวิตโดยไม่ได้รับออกซิเจนเลย ไมโตคอนเดรีย ชอบมากกว่า ไฮโดรเจนโนโซมซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่ทำการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในปรสิตเซลล์เดียวจำนวนมาก