การเผาผลาญของเซลล์คืออะไร?

การเผาผลาญของเซลล์เป็นคำทั่วไปที่ครอบคลุมปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดที่แปลงพลังงานหรือใช้พลังงานภายในเซลล์ เซลล์ของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อื่น ๆ ใช้กระบวนการหายใจแบบใช้ออกซิเจนเพื่อเปลี่ยนอาหารให้เป็นพลังงาน พืชและจุลินทรีย์บางชนิดดำเนินกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งมีชีวิตอื่นใช้การหายใจหรือการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนประเภทของการเผาผลาญของเซลล์ซึ่งไม่ต้องการออกซิเจน

ปฏิกิริยาเคมีสองประเภทเกิดขึ้นในการเผาผลาญของเซลล์ปฏิกิริยา catabolic และปฏิกิริยา anabolic ปฏิกิริยา catabolic ผลิตพลังงานสำหรับเซลล์ที่จะใช้ในขณะที่ปฏิกิริยา anabolic ต้องการพลังงานเพื่อสร้างโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับเซลล์เพื่อทำงานต่อไป เซลล์เก็บพลังงานในรูปแบบของ adenosine triphosphate (ATP) ซึ่งสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยา catabolic และใช้โดยปฏิกิริยา anabolic

การหายใจแบบแอโรบิคจะทำลายแหล่งคาร์บอนอินทรีย์เช่นคาร์โบไฮเดรตโปรตีนและไขมัน ขั้นแรกกระบวนการของไกลคอลไลเซชั่นจะแยกโมเลกุลของกลูโคสซึ่งเป็นน้ำตาลที่มีอะตอมของคาร์บอนหกอะตอมออกเป็นสองโมเลกุลของไพรูเวตสองโมเลกุลของนิโคตินอะมิโนไดนิดีนนิวคลีโอไทด์ (NADH) และโมเลกุลสองโมเลกุลของ ATP วัฏจักรของ Kreb หรือที่เรียกว่าวงจรกรดซิตริก (CAC) หรือวงจรไตรคาร์บอกซิลิกกรด (TCA) จะช่วยแยกไพรูเวตที่สร้างขึ้นในระหว่าง glycolysis เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำทำให้โมเลกุล ATP อีกสองตัวในกระบวนการ กลไกที่เรียกว่าห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนถ่ายโอนอะตอมของไฮโดรเจนจาก NADH ไปยังออกซิเจน การถ่ายโอนนี้จะปล่อยพลังงานซึ่งใช้สร้าง ATP จำนวน 34 โมเลกุล

Glycolysis และวงจรของ Kreb เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเช่นเดียวกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน อย่างไรก็ตามในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนโมเลกุลอนินทรีย์ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ไม่มีคาร์บอนถูกใช้เป็นตัวรับอิเล็กตรอนแทนออกซิเจน ประเภทของอนินทรีย์โมเลกุลที่ใช้ขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตบางชนิดใช้สารประกอบที่มีกำมะถันและบางชนิดใช้สารประกอบที่มีไนโตรเจน Anaerobic respiration ผลิต ATP จำนวน 36 โมเลกุลเมื่อเทียบกับ 38 สำหรับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

การหมักเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการเผาผลาญแบบไม่ใช้ออกซิเจน แต่ไม่เหมือนกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนมันไม่เกี่ยวข้องกับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนหรือวัฏจักรของเครบ ไกลคอลไลซิสแบ่งโมเลกุลอินทรีย์เพื่อสร้างพลังงาน เนื่องจาก glycolysis เป็นปฏิกิริยาเพียงอย่างเดียวที่เกิดขึ้นในการหมักจึงผลิตเพียงสองโมเลกุลของ ATP ต่อโมเลกุลของกลูโคส

พืชและจุลินทรีย์บางชนิดซึ่งทั้งหมดจัดเป็นโฟโตโฟโตโทรฟได้รับพลังงานจากการเผาผลาญของเซลล์ในรูปแบบที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงแทนที่จะเป็นการหายใจ Photoautotrophs รับพลังงานจากแสงและแปลงเป็นพลังงานเคมีในรูปแบบของ ATP เซลล์ใช้ ATP เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นกลูโคสและสารอาหารอื่น ๆ ที่ร่างกายต้องการ