สิ่งที่ไม่ถูกรีไซเคิลในการหายใจของเซลล์?

รูปแบบที่โดดเด่นของสิ่งมีชีวิตที่มองเห็นได้บนโลก พืช และสัตว์ ทำงานในลักษณะที่เสริมกัน ซึ่งไม่มีเหตุบังเอิญอย่างแน่นอน

สารที่มีความสำคัญต่อการบำรุงพืชไม่ได้เป็นเพียงของเสียในมนุษย์และสัตว์อื่นๆ และ สัตว์ต้องการสารที่ทิ้งเป็นขยะโดยพืช (และส่วนต่าง ๆ ของเซลล์พืชเดียวกัน) สำหรับแอโรบิก การหายใจ โมเลกุลอื่นๆ จะถูก "อนุรักษ์" ในลักษณะนี้เช่นกัน

สารสี่ชนิดที่รีไซเคิลระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂)ซึ่งถูกปล่อยออกมาเป็นของเสียในการหายใจระดับเซลล์ และพืชใช้เพื่อสร้างกลูโคส ออกซิเจน (O₂)ซึ่งถูกพืชปล่อยเป็นของเสียโดยพืชและสัตว์นำเข้ามาเพื่อให้การหายใจของเซลล์ดำเนินไป กลูโคส (C₆โฮ₁₂อู๋₆)ซึ่งบริโภคในการหายใจระดับเซลล์และทำจากCO₂ ในการสังเคราะห์แสงและ น้ำ(H₂อ)ซึ่งเป็นของเสียจากการหายใจระดับเซลล์ แต่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงและปฏิกิริยาอื่นๆ อีกจำนวนมาก

ในบางรูปแบบของ การหายใจระดับเซลล์ถึงแม้ว่าสารคือ ไม่ รีไซเคิลในปฏิกิริยาและถือว่าเป็นของเสีย แม้ว่าจะไม่ได้หมายความว่ามนุษย์จะไม่พบการใช้วัสดุที่ "ใช้แล้วทิ้ง" นี้เสมอไป

การสังเคราะห์ด้วยแสง คือวิธีการที่พืช ขาดปาก และระบบย่อยอาหารโดยทั่วไปได้รับอาหาร โดยการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปผ่านช่องเปิดในใบที่เรียกว่าปากใบ พวกมันรวมเอาวัตถุดิบที่จำเป็นในการสร้างกลูโคสเข้าไว้ด้วยกัน พืชใช้กลูโคสบางส่วนในการหายใจระดับเซลล์ ในขณะที่ส่วนที่เหลืออาจกลายเป็นอาหารสำหรับสัตว์

ส่วนแรกของการสังเคราะห์ด้วยแสงประกอบด้วย ปฏิกิริยาแสง และต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงเพื่อดำเนินการต่อ แสงกระทบโครงสร้างภายในเซลล์พืชที่เรียกว่า คลอโรพลาสต์ซึ่งมีไทลาคอยด์ซึ่งมีกลุ่มของเม็ดสีที่เรียกว่า pigment คลอโรฟิลล์. ผลลัพธ์ที่ได้คือการเก็บเกี่ยวพลังงานสำหรับส่วนที่สองของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการปล่อยก๊าซออกซิเจนเป็นของเสีย

ใน ปฏิกิริยาที่มืด ซึ่งไม่ต้องการแสงแดด (แต่ไม่กระทบกับแสงแดด) คาร์บอนไดออกไซด์รวมกันเป็น 5 คาร์บอน สารประกอบที่เรียกว่าไรบูโลส-1,5-ไบฟอสเฟตเพื่อสร้างสารกลางคาร์บอน 6 ตัว ซึ่งบางส่วนจะกลายเป็นกลูโคสในที่สุด พลังงานสำหรับเฟสนี้มาจาก ATP และ NADPH ที่ทำขึ้นจากปฏิกิริยาแสง

สมการการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ:

6 CO₂ + 6 ชั่วโมง₂O + พลังงานแสง → C₆โฮ₁₂อู๋₆ + 6 โอ₂

การหายใจระดับเซลล์คือการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคสในเซลล์ยูคาริโอต

ประกอบด้วยสี่ขั้นตอน: ไกลโคไลซิส, การแปลงกลูโคสเป็นไพรูเวตโดยไม่ใช้ออกซิเจน; ปฏิกิริยาสะพานซึ่งเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชันของไพรูเวตกับอะซิติลโคเอ็นไซม์เอ วงจรเครบส์ซึ่งรวม acetyl CoA กับ oxaloacetate เพื่อสร้างสารประกอบ 6 คาร์บอนที่ในที่สุดก็ถูกแปลงเป็น oxaloacetate อีกครั้ง ให้อิเล็กตรอนและ ATP และ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนซึ่งเป็นที่ที่ ATP ส่วนใหญ่ของการหายใจระดับเซลล์สร้างขึ้น

สามขั้นตอนสุดท้ายเหล่านี้ ซึ่งประกอบด้วยการหายใจแบบใช้ออกซิเจน เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย ในขณะที่ไกลโคไลซิสเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยคือพืชได้รับการสังเคราะห์ด้วยแสง แทน การหายใจระดับเซลล์ อันที่จริงพวกเขาใช้ทั้งสองอย่างโดยใช้กระบวนการเดิมเพื่อสร้างกลูโคสเป็นข้อมูลสำหรับกระบวนการหลัง

สมการที่สมบูรณ์สำหรับการหายใจระดับเซลล์คือ

ค₆โฮ₁₂อู๋₆ + 6 โอ₂→6 CO₂ + 6 ชั่วโมง₂O + 36 (หรือ 38) ATP

เมื่อไพรูเวตไม่สามารถประมวลผลผ่านปฏิกิริยาแอโรบิกของการหายใจระดับเซลล์ได้ เนื่องจากออกซิเจนไม่เพียงพอหรือร่างกายขาดเอนไซม์ที่จะใช้ได้ การหมัก เป็นทางเลือกหนึ่ง นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อคุณวิ่งเต็มกำลังหรือยกเวทหนักๆ และเข้าสู่ "หนี้ออกซิเจน" จากการออกกำลังกายแบบไม่ใช้ออกซิเจนนี้

ในกระบวนการนี้ของ การหมักกรดแลคติกซึ่งเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมด้วย ไพรูเวตจะถูกแปลงเป็นกรดแลคติกในปฏิกิริยารีดักชันที่สร้าง NAD⁺ จาก NADH. ทำให้ NAD. มากขึ้น⁺ มีให้สำหรับไกลโคไลซิส ซึ่งควบคู่ไปกับการกำจัดไพรูเวตออกจากสิ่งแวดล้อม มีแนวโน้มที่จะขับเคลื่อนไกลโคไลซิสไปข้างหน้า แลคเตทสามารถใช้ได้กับเซลล์สัตว์บางชนิด แต่โดยทั่วไปถือว่าเป็นของเสีย

ในยีสต์ การหมักจะผลิตเอธานอลที่เป็นผลิตภัณฑ์คาร์บอนสองชนิดแทนแลคเตท ในขณะที่ยังคงมีขยะอยู่ ปฏิเสธไม่ได้ว่าสังคมมนุษย์จะดูแตกต่างอย่างมากหากไม่มีเอธานอล ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ทั่วโลก