การหายใจของเซลล์ในมนุษย์

คำนิยาม

การหายใจระดับเซลล์หรือที่เรียกว่าการหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิค (จากภาษากรีกโบราณ "aer" - air) อธิบายถึงการสลายสารอาหารเช่นกลูโคสหรือกรดไขมันในมนุษย์ด้วยการใช้ออกซิเจน (O2) ในการผลิตพลังงานซึ่งจำเป็นสำหรับ การอยู่รอดของเซลล์ ในระหว่างกระบวนการนี้สารอาหารจะถูกออกซิไดซ์กล่าวคือพวกมันให้อิเล็กตรอนในขณะที่ออกซิเจนจะลดลงซึ่งหมายความว่าต้องใช้อิเล็กตรอน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เกิดจากออกซิเจนและสารอาหารคือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ (H2O)

หน้าที่และงานของการหายใจระดับเซลล์

กระบวนการทั้งหมดในร่างกายมนุษย์ต้องการพลังงาน การเคลื่อนไหวทางกายภาพ สมอง ฟังก์ชันการตีของ หัวใจการผลิตของ น้ำลาย or ผม และแม้กระทั่งการย่อยอาหารก็ต้องใช้พลังงาน นอกจากนี้ร่างกายยังต้องการออกซิเจนเพื่อความอยู่รอด

ที่นี่การหายใจระดับเซลล์มีความสำคัญเป็นพิเศษ ด้วยความช่วยเหลือของสิ่งนี้และก๊าซออกซิเจนร่างกายสามารถเผาผลาญสารที่มีพลังงานสูงและผลิตพลังงานที่ต้องการได้ ออกซิเจนเองไม่ได้ให้พลังงานแก่เรา แต่จำเป็นในการดำเนินกระบวนการเผาไหม้ทางเคมีในร่างกายดังนั้นจึงจำเป็นต่อการอยู่รอดของเรา

ร่างกายรู้จักแหล่งพลังงานหลายประเภท:

• กลูโคส (น้ำตาล) เป็นแหล่งพลังงานหลักและส่วนประกอบพื้นฐานรวมทั้งผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่แยกออกจากอาหารจำพวกแป้งทั้งหมด
• กรดไขมันและกลีเซอรีนเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการแยกไขมันและยังสามารถใช้ในการผลิตพลังงาน
• แหล่งพลังงานกลุ่มสุดท้ายคือกรดอะมิโนซึ่งเป็นผลมาจากการแยกโปรตีน หลังจากการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในร่างกายแล้วสิ่งเหล่านี้ยังสามารถใช้ในการหายใจของเซลล์และทำให้เกิดพลังงาน

แหล่งพลังงานที่ร่างกายมนุษย์ใช้มากที่สุดคือกลูโคส มีปฏิกิริยาเป็นลูกโซ่ซึ่งในที่สุดการใช้ออกซิเจนจะนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ CO2 และ H2O

กระบวนการนี้รวมถึงไกลโคไลซิสคือการแยกกลูโคสและการเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์ ไพรู ผ่านขั้นตอนกลางของ acetyl-CoA เข้าสู่วงจรซิเตรต (คำเหมือน: วงจรกรดซิตริกหรือด้วย โรคมะเร็ง วงจร). วงจรนี้ยังรวมถึงผลิตภัณฑ์ความแตกแยกของสารอาหารอื่น ๆ เช่นกรดอะมิโนหรือกรดไขมัน กระบวนการที่กรดไขมันถูก "บด" เพื่อให้สามารถไหลเข้าสู่วัฏจักรของซิเตรตเรียกว่าเบต้าออกซิเดชั่น

วัฏจักรซิเตรตจึงเป็นจุดจ่ายชนิดหนึ่งที่สามารถจ่ายแหล่งพลังงานทั้งหมดให้กับการเผาผลาญพลังงานได้ วงจรจะเกิดขึ้นใน mitochondria“ สถานีพลังงานพลังงาน” ของเซลล์มนุษย์ ในระหว่างกระบวนการทั้งหมดนี้พลังงานในรูปแบบของ ATP จะถูกใช้ไปบางส่วน แต่ผลิตไปแล้วเช่นในกรณีของไกลโคไลซิสเป็นต้น

นอกจากนี้ยังมีการสร้างที่เก็บพลังงานระดับกลางอื่น ๆ (เช่น NADH, FADH2) ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บพลังงานระดับกลางในระหว่างการผลิตพลังงานเท่านั้น จากนั้นโมเลกุลกักเก็บระดับกลางเหล่านี้จะไหลเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของการหายใจของเซลล์นั่นคือขั้นตอนของการออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชันหรือเรียกอีกอย่างว่าห่วงโซ่ทางเดินหายใจ นี่เป็นขั้นตอนที่กระบวนการทั้งหมดดำเนินไปจนถึงตอนนี้

ห่วงโซ่ทางเดินหายใจซึ่งเกิดขึ้นใน mitochondriaอีกครั้งประกอบด้วยหลายขั้นตอนซึ่งใช้โมเลกุลกักเก็บระดับกลางที่อุดมด้วยพลังงานเพื่อผลิต ATP ผู้ให้บริการพลังงานอเนกประสงค์ โดยรวมแล้วการย่อยสลายของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลส่งผลให้มีโมเลกุล ATP ทั้งหมด 32 โมเลกุล ห่วงโซ่ทางเดินหายใจประกอบด้วยโปรตีนเชิงซ้อนหลายชนิดซึ่งมีบทบาทที่น่าสนใจมากที่นี่

พวกมันทำหน้าที่เป็นปั๊มซึ่งเมื่อโมเลกุลของสารกักเก็บระดับกลางถูกใช้ไปปั๊มโปรตอน (H + ไอออน) เข้าไปในโพรงของเยื่อหุ้มเซลล์ไมโทคอนเดรียเพื่อให้มีโปรตอนที่มีความเข้มข้นสูง สิ่งนี้ทำให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นระหว่างปริภูมิระหว่างเมมเบรนและเมทริกซ์ไมโทคอนเดรีย ด้วยความช่วยเหลือของการไล่ระดับสีนี้ในที่สุดโมเลกุลของโปรตีนจะถูกสร้างขึ้นซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับกังหันน้ำชนิดหนึ่ง ด้วยการไล่ระดับของโปรตอนนี้โปรตีนจะสังเคราะห์โมเลกุล ATP จาก ADP และหมู่ฟอสเฟต