รูปที่ 5.1 แสดงถึงการใช้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ

รูปที่ 5.2

แสดงให้เห็นถึงการได้ ATP จากกลูโคส โดยกระบวนการหายใจ ระดับเซลล์ (cellular respiration) ATP ส่วนน้อยที่สร้างโดยตรงจาก กลูโคส โดยวิธีเติมหมู่ฟอสเฟตจากซับสเตรตที่พลังงานสูงที่สามารถ ให้หมู่ฟอสเฟตโดยตรงแก่ ADP ได้  ส่วนใหญ่ของ ATP จะได้มาจาก ปฏิกิริยาควบคู่ระหว่างกระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนผ่าน NADH และ FADH 2 (จากทั้งวิถีไกลโคลิซีสและวัฏจักรเครบส์) และกระบวนการ ออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริเลชัน

           FADH ₂ จะถ่ายทอดอิเล็กตรอนเข้าระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน (ผ่าน complex II) ในระดับที่ต่ำกว่า
NADH ดังนั้นจะได้พลังงานที่จะนำมาใช้สร้าง ATP ได้น้อยกว่า NADH

       การคำนวณปริมาณ ATP ที่ได้กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนและออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริีเลชัน

      1.  ถ้าคิดจากสัดส่วน P : O เป็น 3 และ 2 สำหรับ NADH และ FADH ₂ ตามแบบเดิมในตำราทั่วไป
          การถ่ายทอดอิเล็กตรอนจาก NADH จะทำให้เกิด ATP 3 โมเลกุล และจาก FADH ₂ จะทำให้เกิด
          ATP 2 โมเลกุล ดังนั้นกระบวนการออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริีเลชัน จะให้ ATP 34 ตัว ฉะนั้น 1 โมเลกุล
          ของกลูโคสจึงให้ 38 ATP

     2.  ถ้าคิดจากสัดส่วน P : O ตามข้อมูลจากการวิจัยที่ทันสมัยขึ้น
         พลังงานจาก NADH จะสามารถสร้าง ATP ได้ 2.5 โมเลกุล
         พลังงานจาก FADH₂ จะสามารถสร้าง ATP ได้ 1.5 โมเลกุล
         ดังนั้น ออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริเลชันจะให้ ATP 28 โมเลกุล
         ฉะนั้น 1 โมเลกุลของกลูโคสจึงให้ 32 ATP

         นอกจากการคำนวณแบบดังกล่าวนี้ ในปัจจุบันนี้ บางตำราคำนวณว่า กระบวนการ
ออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริีเลชันให้ 26 ATP ฉะนั้น 1 โมเลกุลของกลูโคสจึงให้ 30 ATP (คลิกเพื่อดูรายละเอียด)

         อย่างไรก็ตาม การออกซิไดซ์กลูโคสอย่างสมบูรณ์นั้นจะได้พลังงานในรูป ATP โดยตรง
เป็นส่วนน้อยคือ 4 ATP พลังงานส่วนใหญ่จะอยู่ในตัว NADH (และ FADH ₂ เป็นส่วนน้อย)
ซึ่งจะถูกนำไปใช้การสร้าง ATP ในกระบวนการออกซิเดทีฟ ฟอสโฟริีเลชัน ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว

         อนึ่ง ปริมาณ ATP ที่ได้จากการออกซิเดชันของกลูโคสอย่างสมบูรณ์ตามที่กล่าวไว้ใน
ตำราต่างๆ นั้น มีตั้งแต่่ 30, 32, 36 และ 38 ATP ทั้งนี้ขึ้นอยู่ข้อมูลที่นำมาใช้ในการคำนวณ
ตำราสมัยใหม่ในช่วง พ.ศ.2546-47 นี้มักจะใช้ค่า 30-32 ATP มากกว่า 36-38 ATP แบบเดิม


                                                   

รูปที่ 5.3  ความสัมพันธ์ระหว่างไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์

            ในไมโทคอนเดรีย เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารอาหาร เพื่อปล่อยพลังงานออกมา
จากอาหาร ซึ่งบางส่วนสร้างและเก็บไว้ในลักษณะสารพลังงานสูง บางส่วนเป็นความร้อน ในกระบวนการนี้
มีการใช้แก๊สออกซิเจนและปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา การไหลของอิเล็กตรอนในเยื่อหุ้มชั้น
ในของไมโทคอนเดรียทำให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้าและเคมี และการไหลกลับของโปรตอน
ได้นำไปใช้สร้างสารพลังงานสูงดังกล่าว

            สำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์นั้น พลังงานจากแสงที่เรามองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
(visible light) จะถูกสารที่มีสี (เช่น คลอโรฟีลล์) ดูดเอาไว้ และพลังงานของแสงนี้ไหลไปภายในเยื่อหุ้ม
ชั้นในเช่นกัน และจะเกิดความต่างศักย์ทางเคมีและไฟฟ้าเช่นกัน เมื่อเกิดการไหลกลับของโปรตอน พลังงานของแสงถูกเก็บไว้ในรูปของสารเคมีพลังงานสูงส่วนหนึ่ง อีกส่วนหนึ่งทำให้มีความสามารถในการรีดิวซ์
คาร์บอนไดออกไซด์ที่ตรึงไว้ให้กลายเป็นอาหารเช่น กลูโคส ในกระบวนการนี้มีการทำให้โมเลกุลของน้ำแตก ออกเพื่อปลดปล่อยออกซิเจนออกมาพร้อมกับโปรตอน

: ออกซิเจนที่พืชปล่อยออกมานั้นมีความสำคัญอย่างไร      ถ้าไม่มีพืชจะเกิดอะไรขึ้น

                                                          




     ความสัมพันธ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ มีดังแสดงในรูปที่ 5.4

             พืชนำพลังงานจากแสงอาทิตย์ มาสร้างสารอินทรีย์ที่จะถูกรีดิวซ์ (เช่น น้ำตาล ไขมันพืช) และสารที่สามารถออกซิไดซ์อย่างแรง คือ ออกซิเจน ซึ่งทั้งสองตัวนี้ในที่สุดต้องทำปฏิกิริยากับไมโทคอนเดรีย
เพื่อปล่อยพลังงานออกมาให้เราใช้

            โปรดดูรายละเอียดทั้งหมดของการสังเคราะห์แสงได้ที่ www.il.mahidol.ac.th (คลิกที่ course)

: คำว่าพืชผลิตออกซิเจนสำหรับสัตว์และสัตว์ผลิตคาร์บอนไดออกไซด์      ให้แก่พืชจริงเท็จแค่ไหน พืชไม่ต้องการออกซิเจนเชียวหรือสัตว์      ไม่ต้องการคาร์บอนไดออกไซด์เชียวหรือ