กระบวนการที่พลังงานถูกปลดปล่อยออกมาภายในเซลล์เนื่องจากการแตกตัวของโมเลกุลกลูโคสเรียกว่าการหายใจของเซลลูลาร์ กระบวนการนี้แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ การหายใจแบบแอโรบิกและการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้ออกซิเจน
แอโรบิก vs การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ความแตกต่างระหว่างการหายใจแบบแอโรบิกและการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือกระบวนการหายใจแบบแอโรบิกขึ้นอยู่กับออกซิเจนในขณะที่การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนไม่ได้ขึ้นอยู่กับออกซิเจนสำหรับการผลิตพลังงาน กระบวนการหายใจระดับเซลล์อาจเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียหรือในไซโตพลาสซึมโดยใช้กลไกการหายใจแบบแอโรบิกหรือแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเป็นหมวดหมู่ย่อยของการหายใจระดับเซลล์ที่ใช้ออกซิเจนในการผลิตพลังงานจากอาหาร คำว่าแอโรบิกมาจากคำว่า ออกซิเจน ตัวเอง. ผลพลอยได้จากการหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิกคือคาร์บอนไดออกไซด์และอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นหมวดหมู่ย่อยของการหายใจระดับเซลล์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการผลิตพลังงานจากอาหาร คำว่า Anaerobic มาจากคำว่า ไม่ใช่ออกซิเจน ตัวเอง. ผลพลอยได้จากการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ออกซิเจนคือกรดแลคติกและเอทีพี โปรดทราบว่า ATP เป็นสกุลเงินพลังงานของทุกเซลล์
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้พลังงานค่อนข้างน้อยเนื่องจากกลูโคสไม่ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์เมื่อเปรียบเทียบกับการหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิกเนื่องจากมีออกซิเจนในกระบวนการหายใจ
ตารางเปรียบเทียบระหว่างการหายใจแบบแอโรบิกและไม่ใช้ออกซิเจน (ในรูปแบบตาราง)
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | การหายใจแบบแอโรบิก | ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน |
|---|---|---|
| คำนิยาม | การหายใจแบบแอโรบิกเกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงาน โดยการทำลายน้ำตาลกลูโคสโดยใช้ออกซิเจน | การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงาน โดยการทำลายน้ำตาลกลูโคสโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน |
| ระยะเวลาดำเนินการ | เป็นกระบวนการที่ช้าและใช้เวลานาน | ค่อนข้างเร็วกว่ากระบวนการแอโรบิก |
| กระบวนการเผาไหม้ | การหายใจแบบใช้ออกซิเจนมีกระบวนการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ | การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ |
| ความต้องการ | มันเกี่ยวข้องกับการมีออกซิเจนและกลูโคสสำหรับกระบวนการที่จะเกิดขึ้น | มันเกี่ยวข้องกับการมีออกซิเจนเพียงอย่างเดียวสำหรับกระบวนการที่จะเกิดขึ้น |
| ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย | คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการ | เอทานอล กรดแลคติก และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้ |
| ปริมาณการผลิตพลังงาน | มันเกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานจำนวนมากเนื่องจากการมีอยู่ของออกซิเจนเพื่อสลายกลูโคสอย่างสมบูรณ์ | มันเกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานที่ค่อนข้างต่ำเนื่องจากไม่มีออกซิเจนเพื่อทำให้กลูโคสสลายอย่างสมบูรณ์ |
| สมการ | กลูโคส + ออกซิเจน à น้ำ + พลังงาน + คาร์บอนไดออกไซด์ | กลูโคส à พลังงาน + กรดแลคติก |
| ตัวอย่าง | ยูคาริโอตเช่นพืชและสัตว์เป็นตัวอย่างทั่วไปของการหายใจแบบแอโรบิก | ยูคาริโอตเช่นเดียวกับที่พบในเซลล์กล้ามเนื้อของมนุษย์และแบคทีเรีย ยีสต์ เป็นต้น เป็นตัวอย่างทั่วไปของการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน |
การหายใจแบบแอโรบิกคืออะไร?
ปฏิกิริยาเคมีแอโรบิกเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำลายโมเลกุลกลูโคสเพื่อผลิตพลังงานเมื่อมีออกซิเจน
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ให้ผลพลอยได้ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงานจำนวนมาก กลูโคสประมาณ 2900 กิโลจูล/โมล จะถูกปล่อยออกมาเป็นพลังงานหลังจากกระบวนการนี้
สมการเคมีสำหรับการหายใจแบบแอโรบิก
กลูโคส + ออกซิเจน → คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ + พลังงาน
คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการควบคู่ไปกับ ATH เช่น Adenosine triphosphate ATH ขับพลังงานไปยังเซลล์เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ หรือการสังเคราะห์ทางเคมี เป็นต้น
การหายใจด้วยสารเคมีนี้พบได้บ่อยในสัตว์และพืช หากเราเห็นรูปแบบการหายใจ แสดงว่าเราหายใจเอาออกซิเจนเข้าไปมาก และหายใจออกคาร์บอนไดออกไซด์กลับ
เมื่อออกซิเจนไปถึงเซลล์ต่างๆ ของร่างกายที่มีกลูโคสอยู่แล้ว ซึ่งจะถูกย่อยสลายเพื่อปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
ร่างกายของเราใช้สิ่งนี้และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนคืออะไร?
ปฏิกิริยาเคมีแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำลายโมเลกุลกลูโคสเพื่อผลิตพลังงานในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ให้ผลพลอยได้ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ แอลกอฮอล์ และพลังงาน
สมการเคมีสำหรับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
กลูโคส → แอลกอฮอล์ + คาร์บอนไดออกไซด์ + พลังงาน
เพื่อตอบสนองต่อการขาดออกซิเจนในร่างกายมนุษย์ มนุษย์เรามักจะแสดงการหายใจด้วยสารเคมีแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ในขณะที่เรากำลังทำงานอย่างหนัก เช่น วิ่ง เล่น วิ่ง หรือออกกำลังกาย ร่างกายของเราต้องการพลังงานพิเศษจำนวนมาก
เซลล์กล้ามเนื้อของเราตอบสนองความต้องการพลังงานพิเศษนี้โดยผ่านกระบวนการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ในกรณีที่คุณเคยเป็นตะคริวของกล้ามเนื้อขณะเล่นหรือออกกำลังกาย คุณรู้แล้วว่าตอนนี้คุณต้องโทษใคร
เนื่องจากขาดออกซิเจน การสลายกลูโคสไม่สมบูรณ์ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการพัฒนาของกรดแลคติกเป็นผลพลอยได้
กลูโคส → กรดแลคติก + พลังงาน
ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนให้พลังงานในปริมาณที่น้อยกว่าเมื่อเทียบกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนเนื่องจากขาดออกซิเจนในกระบวนการ
ความแตกต่างหลักระหว่างการหายใจแบบแอโรบิกและไม่ใช้ออกซิเจน
แม้ว่าทั้งสองวิธีจะเป็นวิธีการสร้างพลังงานผ่านการหายใจด้วยสารเคมี แต่ก็มีความแตกต่างมากมายระหว่างระบบหายใจแบบแอโรบิกและไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อพูดถึงการใช้ออกซิเจนและการผลิตพลังงาน
บทสรุป
กระบวนการทั้งสอง เช่น การหายใจแบบแอโรบิกและการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในการอยู่รอด เนื่องจากกระบวนการหายใจมีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก
ความต้องการพลังงานของสิ่งมีชีวิตต่างๆ เกิดขึ้นได้ด้วยกระบวนการหายใจทางเคมีทั้งสองนี้
ในขณะที่การหายใจด้วยเคมีแบบแอโรบิกครอบคลุมการใช้ออกซิเจนเพื่อสลายกลูโคสและผลิตพลังงาน ในทางกลับกัน การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการขาดออกซิเจนเพื่อทำลายกลูโคสและผลิตพลังงาน
นอกจากนี้ การหายใจด้วยสารเคมีแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังเกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานน้อยลงเนื่องจากขาดออกซิเจนเพื่อสลายกลูโคสอย่างสมบูรณ์
อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้สำคัญมากในกรณีที่ปริมาณออกซิเจนมีจำกัด
แต่โดยรวมแล้วกระบวนการหายใจแบบแอโรบิกและไม่ใช้ออกซิเจนเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในการอยู่รอด เนื่องจากการหายใจด้วยสารเคมีเป็นปัจจัยชี้ขาดในการดำรงอยู่
- https://jb.asm.org/content/178/5/1374.short
- https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1046/j.1432-1327.1998.2510538.x
- https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/micro/10.1099/00221287-98-1-231
