ความรู้ เกร็ดความรู้ สารานุกรม สารานุกรมออนไลน์ ความรู้รอบตัว ความรู้ทั่วไป พจนานุกรม เกมส์ เพลงใหม่ เพลง

ขบวนการหายใจภายในเซลล์, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ หมายถึง, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ คือ, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ ความหมาย, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ คืออะไร
| เปิดอ่าน 0 | ความคิดเห็น 0
ขบวนการหายใจภายในเซลล์

           สิ่งที่มีชีวิตชั้นสูงทั้งพืชและสัตว์ มีความจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานในการดำรงชีพในอัตราที่สูงมาก สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงมีการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ให้ออกซิเจนสันดาปกับโมเลกุลของอาหารภายในเซลล์ได้พลังงานออกมาใช้ในการดำรงชีพเกิดขึ้น การสันดาปโดยใช้ออกซิเจนภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แตกต่างกับการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในอากาศมาก ในเซลล์การเปลี่ยนแปลงจะค่อยๆ เกิดขึ้นทีละน้อย เป็นขั้นๆ ไปอย่างสลับซับซ้อน และพลังงานที่ได้จากการสันดาปโมเลกุลของอาหารน้อยกว่าที่เกิดจากภายนอกร่างกายมาก

           หลังจากอาหารถูกย่อยแล้ว เส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองบริเวณลำไส้ก็จะดูดอาหารที่ย่อยแล้วซึ่งมีโมเลกุลเล็กมาก   คือ กรดอะมิโน น้ำตาลกลูโคส กรดมัน และกลีเซอรัลไปสู่เซลล์ ในระยะนี้ออกซิเจนยังไม่ทำปฏิกิริยากับอาหารเหล่านี้      เซลล์ต้องอาศัยพลังงานที่ซ่อนอยู่ภายในเซลล์เป็นตัวจุดชนวนให้เริ่มเกิดการหายใจขึ้น นักวิทยาศาสตร์พบว่าในไซโตปลาสซึมของเซลล์ที่มีชีวิตจะมีสารเคมีชนิดหนึ่งมีชื่อว่า อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต(adenosine  triphosphate) (เรียกย่อๆ ว่า ATP) ทำหน้าที่เก็บพลังงานที่เหลือใช้ไว้ในโมเลกุล  ATP ประกอบไปด้วยอะดีนีน(adenine) น้ำตาลไรโบส (ribose  sugar) และอนุมูลฟอสเฟต ๓ อนุมูล อนุมูลฟอสเฟตสองตัวหลัง (P2,P3) ในโมเลกุลของ ATP มีพลังงานสูงแฝงอยู่ที่แขนของมัน  เมื่อเกิดมีการสลายตัวก็จะสามารถปล่อยพลังงานออกมาได้นับได้ว่า  ATP เป็นสารเคมีที่คอยให้พลังงานจลน์ในรูปของงาน (wrok) ทุกๆ ชนิดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิต เช่น
           งานกล  (mechanical  work) ได้แก่  การออกกำลังกาย  การเคลื่อนไหว    
           งานออสโมซิส  (osmocis  work)  ได้แก่  งานที่เกี่ยวกับการรักษาความดันออสโมซิสในเซลล์ให้อยู่ในสภาวะสมดุล 
           งานเคมี (emical  work)  ได้แก่  งานที่เกี่ยวกับการสร้าง และหลั่งสารเคมี  เช่นน้ำย่อยอาหาร  หรือ  ฮอร์โมน  เป็นต้น
           งานไฟฟ้า  (electrical  work)  ได้แก่  การสั่งงานของประสาทรับความรู้สึก เป็นต้น

           สำหรับการหายใจซึ่งเกิดขึ้นภายในเซลล์นั้น ขั้นแรก  ATP  ในไซโตปลาสซึมจะเป็นผู้เริ่มต้นจุดชนวน  โดยจะปล่อยแขนสุดท้ายของอนุมูลฟอสเฟตเพื่อให้แก่โมเลกุลของอาหาร  เช่น  กลูโคส  (glucose) เพื่อทำให้มีพลังงานภายในเพิ่มมากขึ้น แล้ว ATP ก็จะกลายเป็นอะดีโนซีน  ไดฟอสเฟต  (adinosine diphosphate  ADP) เราเรียกปฏิกิริยาที่ใส่ฟอสเฟตเข้าไปในโมเลกุลของน้ำตาลนี้ว่าฟอสฟอริเรชั่น (phosphorylation) ผลที่สุดจะมีการใส่แขนฟอสเฟตให้น้ำตาลกลูโคสถึง  ๒  แขนพร้อมๆ กับมีการจัดระเบียบของอะตอมในโมเลกุลของน้ำตาลขึ้นใหม่  ได้เป็นน้ำตาลฟรักโทส  ซึ่งมีฟอสเฟตประกอบอยู่ ๒  แขนเรียกว่า ฟรักโทส ไดฟอสเฟต (fructose diphosphate) ปฏิกิริยารวมอย่างง่ายที่สุดมีดังนี้
            
         ขั้นต่อไปฟรักโทส  ไดฟอสเฟต จะสลายตัวได้  ฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์ (phosphoglyceraldehyde)  หรือเรียกสั้นๆ ว่า PGAL ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอนเพียง ๓ อะตอม  และมีอนุมูลฟอสเฟตจับอยู่ด้วยกัน ๑ แขน
      
           หลังจากนั้น NAD  นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์  (nicotinamide adeninedinucleotide) ซึ่งเป็นสารที่พบประกอบอยู่ในไซโตปลาสซึมของเซลล์จะลดไฮโดรเจนจากPGAL และพร้อมๆ กันนั้น  ATP จะสลายตัวให้แขนฟอสเฟตแก่ PGAL อีก ๑ แขนเกิดเป็นสารใหม่  คือ กรดไดฟอสโฟกลีเซอริค (diphosphoglyceric acid)  และได้  ADP และริดิวส์   นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์  (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) (NADH2) เกิดขึ้นดังนี้
 
           ต่อจากนี้ก็จะมีการคายพลังงานออกจากแขนของอนุมูลฟอสเฟตกลับคืนให้  ADPพร้อมทั้งสูญเสียน้ำออกไปจากโมเลกุล ได้เป็นกรดไพรูวิค (pyruvic)  ดังนี้
 
           ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทั้งหมดยังอยู่ในระยะที่ไม่มีออกซิเจนมาสันดาป  พลังงานที่ได้ก็จะไม่มากนัก  เพราะการสันดาปยังไม่ได้เป็นไปจนถึงขั้นสุดท้าย คือ ได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำออกมา พบว่าในสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่มีใช้ออกซิเจนในการหายใจ กรดไพรูวิคจะได้รับไฮโดรเจนคืนมาจาก  NADH2 เพื่อให้มี NAD  กลับคืนเข้าสู่ไซโตปลาสซึมเพื่อเอาไว้ใช้จับไฮโดรเจนต่อไปอีก กรดไพรูวิคก็จะเปลี่ยนไปเป็นกรดนมหรือกรดแล็กติก(lactic acid) หรือ เอธิลอัลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์  ดังนี้

           ในสัตว์ชั้นสูง  กรดแล็กติกอาจเกิดขึ้นขณะที่ออกกำลังกายมากๆ ปอดหายใจอาออกซิเจนไปให้ไม่ทัน   ทำให้กล้ามเนื้อเปลี้ย (fatigue) ไม่มีแรงที่จะออกกำลังหรือทำงานต่อไปได้จนกว่าจะได้พักผ่อนชั่วระยะเวลาหนึ่ง และมีออกซิเจนเข้าไปสันดาปเพียงพอเปลี่ยนกรดนมให้หมดไปจากกล้ามเนื้อ

           ปฏิกิริยาทั้งหมดที่กล่าวมานี้เรียกว่าไกลโคไลซิส    (glycolysis) ซึ่งเป็นการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน

           เมื่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูงได้รับออกซิเจนกรดไพรูวิคก็จะไม่ทำหน้าที่รับไฮโดรเจนคืนจาก  NADH2  อีกต่อไป   ส่วนหนึ่งอาจจะกลับมาทำหน้าที่สร้างโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรต (พวกแป้ง)  ขึ้นมาใหม่  ในกรณีที่มีมากเกินพอส่วนที่เหลือก็จะถูกนำไปสันดาปต่อภายในหน่วยย่อย  (organelles) เล็กๆ  ที่พบอยู่มากมายในไซโตปลาสซึมเรียกไมโตคอนเดรีย (mitochondria) ขั้นแรกกรดไพรูวิคจะสันดาปได้เป็นกรดน้ำส้มและคาร์บอนไดออกไซด์ กรดน้ำส้มนี้จะเข้าไปจับตัวกับโคเอนไซม์ A (Co.A) ในทันทีทันใดได้เป็นอซิติล  โค.เอ (acetyl  Co.A) ซึ่งจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กับการปล่อยไฮโดรเจนอะตอมให้กับ NAD ซึ่งเข้ามาอยู่ในไมโตคอนเดรียด้วย ดังนี้
 
          จากนี้การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นกับ อซิติล โค.เอ เป็นขั้นๆ ไปไม่ต่ำกว่า  ๑๐ ขั้นและผลที่สุดก็จะกลับมาเป็นสารเดิมได้อีก  หมุนเวียนอยู่เช่นนี้เรื่อยๆ  ไป เราเรียกว่าวงของการสันดาปอาหารช่วงนี้ว่าเครปส์ไซเคิล (kreb's cycle)  หรือซิตริคแอซิดไซเคิล  (citricacid  cycle) ในระหว่างเครปส์ไซเคิล  ก็จะพบมีการลดเอาไฮโดรเจนอะตอมออกมาจากขบวนการมากมาย  ไฮโดรเจนเหล่านี้ไม่ได้รวมตัวกับออกซิเจนในทันทีทันใด  แต่จะถูกNAD นำออกจากไซเคิล  เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในระยะก่อนที่จะเข้าเครปส์ไซเคิล และจะอยู่ในสภาพของ NADH2 เมื่อนำสารนี้เข้าไปอยู่ในไมโตคอนเดรียก็จะส่งต่อไปให้สารที่ทำหน้าที่ลำเลียงไฮโดรเจนตัวอื่นๆ ที่อยู่ในไมโตคอนเดรีย  ต่อเนื่องกันไปเป็นทอดๆเราเรียกสารที่ร่วมกันนำไฮโดรเจนไปให้ออกซิเจน ซึ่งพบอยู่ในไมโตคอนเดรียนี้ว่า ไซโตโครม อิเล็กตรอน ทรานสปอร์ต ซิสเต็ม (cytochrome  electron  transport  system)

         ในที่สุดสารลำเลียงไฮโดรเจนตัวสุดท้ายก็จะนำไฮโดรเจนไปพบกับออกซิเจน แล้วทำปฏิกิริยากันได้น้ำเกิดขึ้น    ระหว่างที่มีการลำเลียงไฮโดรเจนไปให้ออกซิเจน มีการปล่อยพลังงานออกมาด้วยมากมายจนสามารถที่จะเปลี่ยน ADP ให้กลับมาเป็น ATP เก็บเอาไว้ในรูปของพลังงานเคมีสำหรับเริ่มต้น ขบวนการต่างๆ  ทุกชนิดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ดังที่กล่าวมาแล้ว นอกจากจะมีการสร้าง ATP เพิ่มขึ้นในระหว่างที่มีการนำไฮโดรเจน อะตอมไปให้ออกซิเจนในไซโตโครม อิเล็กตรอน  ทรานสปอร์ตซิสเต็มแล้ว การสันดาปที่เกิดในเครปส์ไซเคิลก็มีการสร้าง ATP เพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน แต่ไม่มากเท่า สำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะพบถูกขับออกมาจากขบวนการสันดาปในเครปส์ไซเคิล

          รายละเอียดของปฏิกิริยาทางเคมี  ที่เกิดจากการหายใจภายในเซลล์อาจหาดูได้จากตำราชีววิทยา สรีรวิทยา หรือชีวเคมีเบื้องต้นทั่วๆ ไป  โดยสรุปกล่าวได้ว่าในการสันดาปอาหารพวกน้ำตาลกลูโคสแต่ละโมเลกุลด้วยออกซิเจนจนถึงขั้นสุดท้ายจะมีการสร้าง  ATPทั้งหมดถึง ๓๖ โมเลกุล  คือ  สร้างมาจากไกลโคไลซิส  ๒  โมเลกุล และจากไซโตโครมอิเล็กตรอน ทรานสปอร์ตซิสเต็ม ๓๒ โมเลกุล โดยพบว่าทุกๆ  ๒ อะตอมของไฮโดรเจนที่ถูก  NAD นำไปให้ไซโตโครม  ซิสเต็ม จะสร้าง ATP ได้  ๓ โมเลกุลจะเห็นได้ว่าระบบไซโตโครมในไมโตคอนเดรียของเซลล์  เป็นหน่วยที่สำคัญอย่างยิ่งที่สิ่งมีชีวิตชั้นสูงที่ต้องใช้พลังงานมากๆ สำหรับดำรงชีวิตจะขาดเสียมิได้ ยาพิษต่างๆ เช่น ไซยาไนด์ก็พบว่ามีฤทธิ์ห้ามการทำงานของระบบไซโตโครมภายในไมโตคอนเดรีย จึงทำให้ผู้รับประทานสารนี้เข้าไปตายได้โดยง่าย เนื่องจากเซลล์ของร่างกายไม่สามารถที่จะหายใจและให้พลังงานออกมาได้เพียงพอ

           สำหรับการสันดาปของอาหารพวกโปรตีนและไขมันก็พบว่า จะมีการสลายโมเลกุลออกเป็นขั้นๆ เช่นเดียวกัน ก่อนที่จะมาเข้าเครปสไซเคิลนั้น โมเลกุลของอาหารพวกไขมันจะอยู่ในสภาพของ PGAL  และอซิติล โค.เอ  อาหารพวกโปรตีนก็จะมีการสลายเอาไฮโดรเจนออกมาจากโมเลกุลและเปลี่ยนไปเป็นได้ทั้งกรดไพรูวิค  และอซิติล โค.เอเนื่องจากอาหารพวกไขมันเป็นสารที่โมเลกุลถูกสันดาปได้มากกว่าอาหารพวกคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน เมื่อสันดาปโดยสมบูรณ์แล้วแต่ละหน่วยน้ำหนักของอาหารไขมันจะให้พลังงานได้มากกว่าอาหารพวกคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนประมาณ  ๒ เท่าเศษ (ดูเพิ่มเติมเรื่อง ความสมดุลของของเหลวในร่างกาย)

ขบวนการหายใจภายในเซลล์, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ หมายถึง, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ คือ, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ ความหมาย, ขบวนการหายใจภายในเซลล์ คืออะไร

ร่วมเป็นแฟนเพจเรา บน Facebook..ได้ที่นี่เลย!!

บทความอื่น ของสารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ เล่มที่ 4

สารานุกรมเล่มอื่นๆ

คำยอดฮิต

Sanook.commenu