กระบวนการหายใจระดับเซลล์
พลังงานที่สะสมในสารอินทรีย์ทั้งหลายเป็นผลสืบเนื่องมาจากการจัดเรียงตัวของ
อะตอมในโมเลกุลและการเกิดพันธะระหว่างอะตอมเหล่านั้นในโมเลกุล เซลล์สามารถ
สลายสารอินทรีย์เชิงซ้อนที่มีพลังงานสูงให้กลายเป็นสารที่มีโครงสร้างอย่างง่ายและ
นำพลังงานที่ได้จากการสลายโมเลกุลนั้นไปใช้ในการทำงานต่างๆ ของเซลล์โดย
กระบวนการควบคู่ทางปฏิกิริยาและพลังงาน กระบวนการเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย์เชิงซ้อน
เพื่อให้ได้พลังงานสำหรับกระบวนการต่างๆ ของชีวิต เราเรียกว่า กระบวนการสลาย
(catabolism) กระบวนการสลายที่เกิดขึ้นโดยมีการใช้ออกซิเจนในเซลล์ เรียกว่า
การหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) หากกระบวนการสลายเกิดขึ้นโดยไม่มี
การใช้ออกซิเจนในเซลล์ เราเรียกว่า กระบวนการหมัก (fermentation)
กระบวนการหายใจ ระดับเซลล์เปรียบได้กับการเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์
การเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อ ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงซึ่งเป็นสารไฮโดรคาร์บอน
อาหารบริโภคของคนเราซึ่ง ได้แก่คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ล้วนเป็นเชื้อเพลิงของ
กระบวนการหายใจทั้งสิ้น สิ่งที่เกิดขึ้นภายหลังการเผาไหม้เชื้อเพลิงและกระบวนการหายใจ
ระดับเซลล์ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ
รูปที่ 7.1 กระบวนการหายใจระดับเซลล์เปรียบได้กับ
การเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์
กระบวนการสลายให้พลังงานออกมา
(ประมาณ 180 กรัม) อุณหภูมิของร่างกายไม่สูงพอที่จะทำให้เกิดการเผาผลาญได้รวดเร็ว
และปล่อยพลังงานออกมาอย่างมหาศาลในรูปของความร้อน แต่ในการออกซิไดส์กลูโคส
ในกระบวนการหายใจ ปฏิกิริยาไม่ได้เกิดขึ้นในขั้นตอนเดียวนั่นคือ ไฮโดรเจนพร้อม
อิเล็กตรอน จะไม่ถูกส่งต่อให้กับออกซิเจนไปพร้อมกันทั้งหมดในคราวเดียวแต่เกิดขึ้นเป็นขั้น
เป็นตอนโดยอาศัยการทำงานของเอนไซม์ที่จะไปช่วยลดพลังงานกระตุ้นทำให้น้ำตาล
กลูโคสถูกออกซิไดส์อย่างช้าๆ ที่อุณหภูมิร่างกายในกระบวนการหายใจ มีการขนย้าย
อิเล็กตรอนเกิดขึ้นระหว่างการเกิดปฏิกิริยาเคมี การเปลี่ยนตำแหน่งของอิเล็กตรอน
ปลดปล่อยพลังงานที่สะสมอยู่ในโมเลกุลของอาหารออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นนี่เองผลักดัน
ให้เกิดการสร้าง ATP ขึ้น
การขนย้ายอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดปฏิกิริยาเคมีเราเรียกว่า
ปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction) ในปฏิกิริยารีดอกซ์ การสูญเสียอิเล็กตรอนของ
โมเลกุลหรืออะตอมเรียกว่า การเกิดออกซิเดชัน (oxidation) ของโมเลกุลหรืออะตอม
นั้น และการเติมอิเล็กตรอนให้กับโมเลกุลหรืออะตอมใดๆ ก็ตามเราเรียก การเกิดรีดักชัน
(reduction) ของโมเลกุลหรืออะตอมนั้น
