การหายใจระดับเซลล์ 1 (การหายใจแบบใช้ออกซิเจน) | Biology with JRItsme.
⌚เวลาที่ใช้ในการอ่าน 8 นาที
เห็นชื่อตอนนี้คงคิดว่ามันสูดลมหายใจได้ใช่ไหมครับ... ไม่ใช่อย่างที่เราคนทั่วไปเข้าใจกันแบบนั้นแน่นอน คำว่า “หายใจ” [Respiration] ในทางชีววิทยาหมายความว่า “การสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงาน” คนละเรื่องกันเลยใช่ไหม... แล้วที่เราหายใจเข้าพุทธ หายใจออกโธนี่คือผิดอย่างนั้นหรอ... ค่อย ๆ ตามผมมาครับ ผมจะอธิบายให้กกระจ่างเอง
“การหายใจระดับเซลล์” [Cell respiration] เป็นกระบวนการสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงาน โดยเฉพาะในรูป ATP เป็นหัวใจหลักสำคัญของกระบวนการเมตาบอลิซึมร่างกายด้วยประการทั้งปวง สามารถแบ่งได้เป็น การหายใจโดยใช้ออกซิเจน [Aerobic respiration] ที่ผมจะพูดถึงในตอนนี้ และการหายใจไม่ใช้ออกซิเจน [Anaerobic respiration] ที่จะว่ากันในตอนต่อไปครับ
ผมขอบอกไว้ตรงนี้ก่อนว่า... คนที่เรียนสายวิทย์-คณิตแทบร้องกับเรื่องนี้กันเลยทีเดียว เพราะมีรายละเอียดมากพอสมควร แต่ผมจะย่อยเฉพาะจุดสำคัญมาเล่าให้คนทั่วไปได้เข้าใจตามคอนเซ็ปต์ของซีรีส์เลยครับ
กระบวนการไกลโคไลซิสแบบเต็ม ๆ ที่มา: https://byjus.com/biology/glycolysis/
สารอาหารที่จะใช้สลายเป็น ATP ของกระบวนการนี้ จะเริ่มจากน้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุลในไซโตพลาสซึม ที่ได้จากการย่อยอาหาร หรือเมตาบอลิซึมอื่น ๆ นั่นเอง เริ่มจากการนำกลูโคสมาสลายให้เป็นไพรรูเวท [Pyruvate] ด้วยกระบวนการสลายกลูโคส หรือไกลโคไลซิส [Glycolysis] ครับ ซึ่งประกอบด้วย 10 ขั้นตอนย่อย แต่ท้ายที่สุดจะได้ผลออกเป็นไพรรูเวทไว้ใช้ในขั้นต่อไป พร้อมกับคาร์บอนไดออกไซด์ NADH และ ATP อีกเล็กน้อยครับ
ปฏิกิริยาสร้าง Acetyl-CoA ที่มา: https://www.toppr.com/ask/question/describe-the-formation-of-acetylcoenzyme-a/
ขั้นตอนต่อมา ไพรรูเวทจะย้ายเข้าสู่ไมโตคอนเรีย โรงไฟฟ้าแห่งอาณาจักรเซลล์นั่นเองค แล้วถูกเปลี่ยนเป็นอะซิติล โคเอนไซม์เอ [Acetyl-CoA]
วัฏจักรเครปส์แบบเต็ม ๆ ที่มา: https://byjus.com/neet/krebs-cycle/
Acetyl-CoA จะเข้าสู่วัฏจักรเครปส์ [Kreb’s cycle] เปลี่ยนสารวนไปมาดังรูปเลยครับ ท้ายที่สุดจะได้ ATP, CO2, NADH และ FADH2 ครับ
การถ่ายทอดอิเล็กตรอนในไมโตคอนเดรีย ที่มีการส่งอิเล็กตรอนของ NADH และ FADH2 (วงกลมแรก) มีออกซิเจนเป็นตัวรับตัวสุดท้าย (วงกลมสอง) ได้มาซึ่ง ATP (วงกลมสาม) ที่มา: https://www.mathwizurd.com/bio/2016/5/25/electron-transport-chain
ขั้นตอนสุดท้ายคือการถ่ายทอดอิเล็กตรอน [Electron transport chain] เพื่อแลก NADH กับ FADH2 ในขั้นตอนที่ผ่านมาทั้งหมด มาแลกเป็น ATP ครับ จะเห็นว่าขั้นตอนนี้มีการใช้แก๊สออกซิเจนตามรูปแบบการหายใจโดยใช้ออกซิเจนเลยครับ
โดย NADH, FADH2 จะถ่ายอิเล็กตรอนออกมาให้ระบบปั๊ม ATP ทำงาน แต่ว่าพอจบกระบวนการปั๊มแล้ว ไม่มีใครรับอิเล็กตรอนต่อ ถ้าปล่อยไว้อาจเกิดอนุมูลอิสระได้ ออกซิเจนจึงรับอิเล็กตรอนเป็นคนสุดท้ายแทน ทำปฏิกิริยาออกมาได้เป็นน้ำนั่นเองครับ (ตรงนี้มีรายละเอียดค่อนข้างยากมาก ที่ผมเล่าทั้งหมดเป็นแค่แนวคิดคร่าว ๆ มาก ๆ นะครับ)
การหายใจแบบใช้ออกซิเจน จะให้พลังงานในรูป ATP จำนวนมาก (จากขั้นตอนถ่ายทอดอิเล็กตรอน วัฏจักรเครปส์ และไกลโคไลซิส) นั่นจึงเป็นเหตุผลที่เราต้องหายใจเข้าเพื่อนำออกซิเจนมากใช้ในขั้นตอนนี้ และหายใจออกเพื่อนำคาร์บอนไดออกไซด์จากขั้นตอนที่ผ่านมาออกไปนั่นเองครับ จึงกล่าวได้ว่า การหายใจเข้าออกทำให้กระบวนการหายใจระดับเซลล์โดยใช้ออกซิเจนทำงาน เพื่อสร้างพลังงานจำนวนมากให้เพียงพอต่อการดำรงชีวิตนั่นเองครับ
ภาพรวมการหายใจโดยใช้ออกซิเจน ที่มา: https://socratic.org/biology/energy-in-organisms/aerobic-respiration
สรุปสั้น ๆ กลูโคสหนึ่งโมเลกุลเข้าสู่การสลายน้ำตาลหรือไกลโคไลซิสได้เป็นไพรูเวท ไพรูเวทเปลี่ยนเป็น Acetyl-CoA ย้ายเข้าสู่วัฏจักรเครปส์ในไมโตคอนเดรีย นำ NADH และ FADH มาแลกเป็น ATP ในขั้นตอนถ่ายทอดอิเล็กตรอน เนื่องจากไม่มีใครรับอิเล็กตรอนต่อ จึงใช้ออกซิเจนเป็นคนรับคนสุดท้ายนั่นเองครับ
และนี่คือทั้งหมดของหนึ่งในกระบวนการเมตาบอลิซึม ที่สำคัญที่สุดในสิ่งมีชีวิตนั่นเอง ในตอนต่อไป เป็นกระบวการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจน สาบานเลยว่าไม่ยากเท่านี้... อย่าลืมติดตามเพจ Mr.BlackCatz. Academy ไว้ในอ้อมอกอ้อมใจ เพื่อไม่พลาดเนื้อหาชีววิทยาฉบับคนทั่วไปเข้าใจง่ายนะครับ 😺
ภาพปกคือไมโตคอนเดรีย พระเอกของเราในตอนนี้ ถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ย้อมสีพิเศษ ที่มา: CNRI/Science Photo Library/Getty Images
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
