สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ยกเว้นไวรัส พวกเขาให้กระบวนการทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับชีวิตของพืชหรือสัตว์ เซลล์เองอาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่แยกจากกัน และโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นนี้สามารถดำรงอยู่ได้อย่างไรโดยปราศจากพลังงาน ไม่แน่นอน ดังนั้นปริมาณของเซลล์ที่มีพลังงานเกิดขึ้นได้อย่างไร? มันขึ้นอยู่กับกระบวนการที่เราจะกล่าวถึงด้านล่าง
มีเซลล์เพียงไม่กี่แห่งที่ได้รับพลังงานจากภายนอกผลิตมันเอง เซลล์ยูคาริโอตมี "สถานี" อยู่หนึ่งชนิด และแหล่งพลังงานในเซลล์คือไมโตคอนเดรีย - ออร์กอยด์ที่สร้างมัน กระบวนการหายใจของเซลล์เกิดขึ้นในนั้น ด้วยเหตุนี้เซลล์จึงได้รับพลังงาน อย่างไรก็ตามพวกมันมีอยู่ในพืชสัตว์และเชื้อราเท่านั้น ในเซลล์ของแบคทีเรียไมโตคอนเดรียจะหายไป ดังนั้นเซลล์เหล่านี้จึงให้พลังงานส่วนใหญ่เนื่องจากกระบวนการหมักและไม่ใช่การหายใจ
นี่คือออการอยด์สองสมาชิกที่ปรากฏในเซลล์ยูคาริโอตในระหว่างวิวัฒนาการเนื่องจากการดูดซึมของเซลล์โปรคาริโอตที่เล็กกว่า สิ่งนี้สามารถอธิบายความจริงที่ว่าไมโทคอนเดรียมี DNA และ RNA ของตัวเองเช่นเดียวกับไรโบโซมยลที่สร้างโปรตีนที่จำเป็นสำหรับออร์การอยด์
เยื่อหุ้มชั้นในมีผลพลอยได้ที่เรียกว่า cristae หรือสันเขา บนคริสเตกระบวนการของการหายใจเซลล์จะเกิดขึ้น
สิ่งที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มสองชั้นเรียกว่าเมทริกซ์ มันมีโปรตีนเอนไซม์ที่จำเป็นในการเร่งปฏิกิริยาเคมีเช่นเดียวกับโมเลกุลอาร์เอ็นเอ DNA และไรโบโซม
มันเกิดขึ้นในสามขั้นตอน มาดูรายละเอียดของแต่ละคนกัน
ในช่วงระยะที่ซับซ้อนอินทรีย์นี้สารประกอบจะแบ่งออกเป็นสารที่ง่ายกว่า ดังนั้นโปรตีนจะแตกตัวเป็นกรดอะมิโนไขมันเป็นกรดคาร์บอกซิลิกและกลีเซอรอลกรดนิวคลีอิกจนถึงนิวคลีโอไทด์และคาร์โบไฮเดรตเป็นกลูโคส
นี่คือขั้นตอนที่ปราศจากออกซิเจนมันอยู่ในความจริงที่ว่าสารที่ได้รับในช่วงแรกจะถูกแยกออกไปอีก แหล่งพลังงานหลักที่เซลล์ใช้ในขั้นตอนนี้คือโมเลกุลของกลูโคส แต่ละโมเลกุลจะสลายตัวเป็นไพรูสองโมเลกุลระหว่าง glycolysis สิ่งนี้เกิดขึ้นในช่วงสิบปฏิกิริยาเคมีต่อเนื่อง อันเป็นผลมาจากห้าประการแรกกลูโคสจะถูกฟอสโฟรีเลชันแล้วแบ่งออกเป็นสอง phosphotrioses ในห้าปฏิกิริยาต่อไปนี้จะมีโมเลกุลของ ATP (กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก) สองโมเลกุลและสองโมเลกุลของ PVA (กรดไพรรูวิค) เกิดขึ้น พลังงานของเซลล์จะถูกเก็บไว้ในรูปแบบของ ATP
กระบวนการไกลโคไลซิสทั้งหมดสามารถทำให้ง่ายขึ้นได้ดังนี้:
2NAD + 2ADP + 2 ชม3RO4 + ค6H12โอ้6 → 2 ชม2O + 2 ขึ้นไป.H2 + 2C3H4โอ้3 + 2ATF
ดังนั้นการใช้กลูโคสโมเลกุลเดียวADP 2 โมเลกุลและกรดฟอสฟอริก 2 ตัวเซลล์จะได้รับ ATP 2 โมเลกุล (พลังงาน) และโมเลกุลของกรดไพรูวิก 2 โมเลกุลซึ่งจะใช้ในขั้นตอนต่อไป
ขั้นตอนนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีออกซิเจน ปฏิกิริยาทางเคมีของขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย นี่คือส่วนหลักของการหายใจระดับเซลล์ในช่วงที่พลังงานส่วนใหญ่ถูกปลดปล่อยออกมา ในขั้นตอนนี้กรดไพรูวิกที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะถูกแยกออกเป็นน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังเกิดโมเลกุล 36 ATP ดังนั้นเราสามารถสรุปได้ว่าแหล่งพลังงานหลักในเซลล์คือกลูโคสและกรดไพรูวิก
การสรุปปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดและการละเว้นรายละเอียดเราสามารถแสดงกระบวนการหายใจของเซลล์ทั้งหมดในสมการแบบง่ายเดียว:
6O2 + ค6H12โอ้6 + 38ADF + 38N3RO4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.
ดังนั้นในระหว่างการหายใจจากโมเลกุลเดียวกลูโคสออกซิเจนหกโมเลกุล ADP สามสิบแปดโมเลกุลและกรดฟอสฟอริกในปริมาณเท่ากันเซลล์จะได้รับ 38 ATP โมเลกุลในรูปแบบของพลังงานที่ถูกเก็บไว้
เซลล์ได้รับพลังงานสำหรับการทำงานที่สำคัญสำหรับบัญชีของการหายใจ - ออกซิเดชั่นของกลูโคสและกรดไพรูวิก ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีเอนไซม์ - ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ลองดูพวกมันที่พบในไมโทคอนเดรีย - ออร์แกเนลล์ที่รับผิดชอบการหายใจระดับเซลล์ ทั้งหมดนี้เรียกว่าออกซิโดรีดักเตสเนื่องจากจำเป็นต่อการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์
oxidoreductases ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
ในทางกลับกัน Dehydrogenases จะแบ่งออกเป็นแอโรบิคและไม่ใช้ออกซิเจน แอโรบิคประกอบด้วยโคเอนไซม์ไรโบฟลาวินซึ่งร่างกายได้รับจากวิตามินบี 2 แอโรบิคดีไฮโดรจีเนสประกอบด้วยโมเลกุล NAD และ NADP เป็นโคเอนไซม์
ออกซิเดสมีความหลากหลายมากขึ้น ก่อนอื่นพวกเขาแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:
ในอดีต ได้แก่ โพลีฟีนอลออกซิเดส, แอสคอร์เบตออกซิเดส, คาตาเลส, เปอร์ออกซิเดส, ไซโตโครเมส ในทางกลับกันแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม:
Cytochromes a ประกอบด้วย iron-formylporphyrin, cytochromes b - iron protoporphyrin, c - ทดแทนเหล็ก mesoporphyrin, d - iron dihydroporphyrin
แม้ว่าเซลล์ส่วนใหญ่จะได้รับก็ตามอันเป็นผลมาจากการหายใจของเซลล์นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่ไม่ต้องการออกซิเจน พวกมันสร้างพลังงานที่จำเป็นผ่านการหมัก นี่เป็นกระบวนการที่ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์คาร์โบไฮเดรตจะถูกย่อยสลายโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของออกซิเจนอันเป็นผลมาจากการที่เซลล์ได้รับพลังงาน การหมักมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาทางเคมี อาจเป็นกรดแลคติกแอลกอฮอล์กรดบิวทิริกอะซิโตน - บิวเทนกรดซิตริก
ตัวอย่างเช่นพิจารณาการหมักแอลกอฮอล์ สามารถแสดงได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
หลังจาก6H12โอ้6 → หลังจาก2H5OH + 2CO2
นั่นคือแบคทีเรียจะแยกกลูโคสหนึ่งโมเลกุลออกเป็นเอทิลแอลกอฮอล์หนึ่งโมเลกุลและคาร์บอน (IV) ออกไซด์สองโมเลกุล
