ทางเลือกในการหายใจของเซลล์

เนื้อหา

• การหมักกับการหายใจของเซลล์
• Glycolysis: การสลายของน้ำตาลก่อนการหมัก
• Glycolysis ไม่ต้องการออกซิเจน
• จาก Glycolysis ไปจนถึงการหมัก
• เอทีพีและการผลิตพลังงานผ่านการหมัก
• ใช้สำหรับการหมัก

การผลิตพลังงานจากสารประกอบอินทรีย์เช่นกลูโคสโดยการออกซิเดชั่นโดยใช้สารเคมี (โดยทั่วไปคือสารอินทรีย์) จากภายในเซลล์ในชื่อ "ตัวรับอิเล็กตรอน" การหมัก.

นี่คือทางเลือกหนึ่งในการหายใจของเซลล์ซึ่งอิเล็กตรอนจากกลูโคสและสารประกอบอื่น ๆ ที่ถูกออกซิไดซ์จะถูกถ่ายโอนไปยังตัวรับที่นำมาจากนอกเซลล์ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นออกซิเจน นี่เป็นทางเลือกทดแทนการหายใจของเซลล์ (โดยไม่ใช้ออกซิเจนการหายใจของเซลล์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้)

การหมักกับการหายใจของเซลล์

ในขณะที่การหมักสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน (ไร้ออกซิเจน) แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อออกซิเจนมีมากมายเช่นกัน

ตัวอย่างเช่นยีสต์ชอบการหมักเพื่อการหายใจของเซลล์หากมีกลูโคสเพียงพอที่จะสนับสนุนกระบวนการนี้แม้ว่าจะมีออกซิเจนจำนวนมากก็ตาม

Glycolysis: การสลายของน้ำตาลก่อนการหมัก

เมื่อน้ำตาลที่มีพลังงานสูง - โดยเฉพาะกลูโคสเข้าสู่เซลล์มันจะถูกย่อยสลายในกระบวนการที่เรียกว่า glycolysis Glycolysis เป็นขั้นตอนที่จำเป็นสำหรับการหายใจและการหมักเซลล์

มันเป็นเส้นทางที่พบบ่อยสำหรับการแยกน้ำตาลซึ่งสามารถนำไปสู่การหมักหรือการหายใจของเซลล์

Glycolysis ไม่ต้องการออกซิเจน

ไกลคอลไลซิสเป็นกระบวนการทางชีวเคมีโบราณที่เกิดขึ้นเร็วมากในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ ปฏิกิริยาหลักของ glycolysis นั้นถูก "ประดิษฐ์" โดยจุลินทรีย์ก่อนที่จะมีการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน แต่จะใช้เวลาประมาณ 1.5 พันล้านปีในการเติมเต็มทะเลและบรรยากาศด้วยออกซิเจน

ดังนั้นแม้แต่ยูคาริโอตที่ซับซ้อน (โดเมนทางชีววิทยาที่รวมถึงสัตว์พืชเชื้อราและอาณาจักรโปรติสต์) ก็สามารถผลิตพลังงานได้โดยไม่ต้องหายใจไม่ต้องใช้ออกซิเจนเป็นต้นในยีสต์ซึ่งเป็นอาณาจักรของเชื้อราผลิตภัณฑ์เคมีของ glycolysis มีการหมักเพื่อผลิตพลังงานสำหรับเซลล์

จาก Glycolysis ไปจนถึงการหมัก

ในตอนท้ายของ glycolysis โครงสร้างหกคาร์บอนของกลูโคสจะถูกแบ่งออกเป็นสองโมเลกุลของสารประกอบสามคาร์บอนที่เรียกว่า pyruvate ผลิตยังเป็นสารเคมี NADH จากสารเคมี "ออกซิไดซ์" ที่เรียกว่า NAD +

ในยีสต์ไพรูเวตจะผ่านการ "ลด" การได้รับอิเลคตรอนซึ่งจะถูกถ่ายโอนจาก NADH ที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้ใน glycolysis เพื่อให้ได้ acetaldehyde และคาร์บอนไดออกไซด์

อะซิตัลดีไฮด์นั้นจะถูกลดขนาดไปจนถึงเอทิลแอลกอฮอล์ ในสัตว์รวมถึงมนุษย์ไพรูเวตสามารถหมักได้เมื่อออกซิเจนมีน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์กล้ามเนื้อ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นแม้ว่าจะมีการผลิตแอลกอฮอล์เพียงเล็กน้อย แต่ pyruvate จาก glycolysis ส่วนใหญ่จะลดลงไม่ใช่แอลกอฮอล์ แต่เป็นกรดแลกติก

ในขณะที่กรดแลคติคสามารถออกจากเซลล์สัตว์และนำไปใช้ผลิตพลังงานในหัวใจ แต่ก็สามารถสร้างขึ้นภายในกล้ามเนื้อทำให้เกิดอาการปวดและประสิทธิภาพการกีฬาลดลง นี่คือ "การเผาไหม้" ความรู้สึกที่คุณรู้สึกหลังจากยกน้ำหนักวิ่งเป็นเวลานานร้องเพลงยกกล่องหนัก ฯลฯ

เอทีพีและการผลิตพลังงานผ่านการหมัก

ผู้ให้บริการพลังงานสากลในเซลล์เป็นสารเคมีที่เรียกว่า ATP (adenosine triphosphate) ถ้าใช้ออกซิเจนเซลล์สามารถผลิต ATP ผ่าน glycolysis ตามด้วยการหายใจของเซลล์ - เช่นโมเลกุลน้ำตาลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลให้ผล 36-38 โมเลกุลของ ATP ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

จาก 36-38 โมเลกุลของ ATP นั้นมีเพียงสองโมเลกุลเท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้นในช่วง glycolysis ดังนั้นหากใช้การหมักเป็นทางเลือกในการหายใจของเซลล์ทำให้เซลล์มีพลังงานน้อยลงกว่าที่ใช้ในการหายใจ อย่างไรก็ตามในสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำหรือไร้ออกซิเจนการหมักสามารถทำให้สิ่งมีชีวิตมีชีวิตและมีชีวิตรอดได้เนื่องจากจะไม่มีการหายใจหากไม่มีออกซิเจน

ใช้สำหรับการหมัก

มนุษย์ใช้กระบวนการหมักเพื่อประโยชน์ของเราเองโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงอาหารและเครื่องดื่ม การผลิตขนมปังการผลิตเบียร์และไวน์ผักดองโยเกิร์ตและ kombucha ล้วนใช้กระบวนการหมัก