เนื้อหา
การหายใจแบบแอโรบิคการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนและการหมักเป็นวิธีการที่เซลล์มีชีวิตสร้างพลังงานจากแหล่งอาหาร ในขณะที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดดำเนินการหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งของกระบวนการเหล่านี้เพียงสิ่งมีชีวิตที่เลือกมีความสามารถในกลุ่ม การสังเคราะห์แสง ซึ่งช่วยให้พวกเขาผลิตอาหารจากแสงแดด อย่างไรก็ตามแม้ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาหารที่ผลิตโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานเซลล์ผ่านการหายใจของเซลล์
คุณสมบัติที่โดดเด่นของการหายใจแบบใช้ออกซิเจนเมื่อเปรียบเทียบกับเส้นทางการหมักเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับออกซิเจนและให้พลังงานสูงกว่าต่อโมเลกุลกลูโคส
glycolysis
Glycolysis เป็นเส้นทางเริ่มต้นสากลที่ดำเนินการในไซโตพลาสซึมของเซลล์เพื่อสลายกลูโคสให้เป็นพลังงานเคมี พลังงานที่ปล่อยออกมาจากกลูโคสแต่ละโมเลกุลจะถูกใช้เพื่อเชื่อมฟอสเฟตกับแต่ละสี่โมเลกุลของ adenosine diphosphate (ADP) เพื่อสร้างสองโมเลกุลของ adenosine triphosphate (ATP) และโมเลกุลเพิ่มเติมของ NADH
พลังงานที่เก็บไว้ในพันธะฟอสเฟตนั้นถูกใช้ในปฏิกิริยาของเซลล์อื่น ๆ และมักถูกมองว่าเป็น "สกุลเงิน" ของเซลล์ อย่างไรก็ตามเนื่องจาก glycolysis ต้องการอินพุตของพลังงานจากสองโมเลกุลของ ATP ผลตอบแทนสุทธิจาก glycolysis เป็นเพียงสองโมเลกุลของ ATP ต่อโมเลกุลของกลูโคส กลูโคสเองจะถูกย่อยให้เป็นไพรูเวตระหว่าง glycolysis
แอโรบิกหายใจ
การหายใจแบบแอโรบิกเกิดขึ้นที่ไมโตคอนเดรียในที่ที่มีออกซิเจนและให้พลังงานส่วนใหญ่สำหรับสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในกระบวนการ Pyruvate ถูกย้ายไปที่ mitochondria และเปลี่ยนเป็น acetyl CoA ซึ่งรวมกับ oxaloacetate เพื่อผลิตกรดซิตริกในระยะแรกของวัฏจักรกรดซิตริก
ซีรีส์ที่ตามมาจะแปลงกรดซิตริกกลับไปเป็น oxaloacetate และผลิตโมเลกุลที่ให้พลังงานพร้อมกับวิธีที่เรียกว่า NADH และ FADH2.
การหมุนรอบของ Krebs แต่ละรอบนั้นมีความสามารถในการผลิตหนึ่งโมเลกุลของ ATP และอีก 17 โมเลกุลของ ATP ผ่านห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน เนื่องจาก glycolysis ให้ผลเป็นสองโมเลกุลของไพรูเวตเพื่อใช้ในวงจร Krebs ผลผลิตรวมของการหายใจแบบใช้ออกซิเจนคือ 36 ATP ต่อโมเลกุลของกลูโคสนอกเหนือจาก ATP ทั้งสองที่เกิดขึ้นระหว่าง glycolysis
ตัวรับเทอร์มินัลสำหรับอิเล็กตรอนระหว่างห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนคือออกซิเจน
การหมัก
เพื่อไม่ให้สับสนกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนการหมักจะเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนภายในเซลล์ของโปรโตปลาสซึมของเซลล์และแปลงไพรูเวตเป็นผลิตภัณฑ์ของเสียเพื่อผลิตพลังงานที่มีโมเลกุลที่จำเป็นในการดำเนินการไกลโคไลซิส เนื่องจากพลังงานเพียงอย่างเดียวที่เกิดขึ้นในระหว่างการหมักคือการผ่านไกลคอลฟิวชั่นผลผลิตทั้งหมดต่อโมเลกุลของกลูโคสคือสอง ATP
ในขณะที่การผลิตพลังงานนั้นน้อยกว่าการหายใจแบบแอโรบิคอย่างมากการหมักก็ช่วยให้การแปลงเชื้อเพลิงเป็นพลังงานยังคงดำเนินต่อไปในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ตัวอย่างของการหมักประกอบด้วยการหมักกรดแลคติกในคนและสัตว์อื่น ๆ และการหมักเอทานอลโดยยีสต์ ของเสียจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เมื่อสิ่งมีชีวิตกลับเข้าสู่สถานะแอโรบิกหรือถูกกำจัดออกจากสิ่งมีชีวิต
ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
พบในโปรคาริโอตที่เลือกการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้ห่วงโซ่การขนส่งของอิเล็กตรอนมากเท่ากับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน แต่แทนที่จะใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนแบบเทอร์มินัลจะใช้องค์ประกอบอื่น ๆ ตัวรับผลัดกันเหล่านี้ ได้แก่ ไนเตรต, ซัลเฟต, ซัลเฟอร์, คาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลอื่น ๆ
กระบวนการเหล่านี้มีส่วนสำคัญต่อการหมุนเวียนของสารอาหารในดินรวมถึงช่วยให้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถตั้งรกรากในพื้นที่ที่ไม่สามารถอาศัยอยู่ได้โดยสิ่งมีชีวิตอื่น
การสังเคราะห์แสง
การสังเคราะห์แสงถูกใช้โดยพืชสาหร่ายและแบคทีเรียบางชนิดเพื่อผลิตอาหารที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญ ในพืชการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในโครงสร้างเฉพาะที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์ในขณะที่แบคทีเรียสังเคราะห์แสงมักจะทำการสังเคราะห์ด้วยแสงตามส่วนขยายของเยื่อหุ้มเซลล์ของเยื่อหุ้มพลาสมา
การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ปฏิกิริยาขึ้นกับแสง และ ปฏิกิริยาที่ไม่ขึ้นกับแสง.
ในระหว่างปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงพลังงานแสงจะถูกใช้เพื่อเพิ่มพลังงานอิเล็กตรอนที่ถูกลบออกจากน้ำและสร้าง การไล่ระดับโปรตอน ในทางกลับกันจะสร้างโมเลกุลพลังงานสูงที่เชื้อเพลิงปฏิกิริยาแสงอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนถูกดึงออกจากโมเลกุลของน้ำโมเลกุลของน้ำจะถูกแยกย่อยเป็นออกซิเจนและโปรตอน
โปรตอนมีส่วนช่วยในการไล่ระดับสีของโปรตอน แต่มีการปล่อยออกซิเจน ในระหว่างการตอบสนองที่ไม่ขึ้นกับแสงพลังงานที่เกิดขึ้นในระหว่างการตอบสนองต่อแสงนั้นถูกใช้เพื่อสร้างโมเลกุลน้ำตาลจากคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวัลวินวงจร
วัฏจักรคาลวินสร้างน้ำตาลโมเลกุลหนึ่งหนึ่งต่อคาร์บอนมอนอกไซด์ทุกหกโมเลกุล เมื่อรวมกับโมเลกุลของน้ำที่ใช้ในปฏิกิริยาที่ขึ้นกับแสงสูตรทั่วไปสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ 6 ชม2O + 6 CO2 + แสง→ค6H12O6 + 6 O2.