การหายใจระดับเซลล์และน้ำตาล

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง การหายใจระดับเซลล์และน้ำตาล

การหายใจระดับเซลล์ vs. น้ำตาล

การหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) เป็นชุดปฏิกิริยาและกระบวนการทางเมแทบอลิซึมที่เกิดในเซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อเปลี่ยนแปลงพลังงานชีวเคมีจากสารอาหารเป็นอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) และปล่อยผลิตภัณฑ์ของเสียออกมา ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องในการหายใจมีปฏิกิริยาแคแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารีดอกซ์ (หมายถึง มีทั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน) การหายใจเป็นหนึ่งในวิธีการหลักที่เซลล์จะได้รับพลังงานที่มีประโยชน์เพื่อเป็นเชื้อเพลิงการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ สารอาหารซึ่งเซลล์สัตว์และพืชมักใช้ในการหายใจ มีน้ำตาล กรดอะมิโนและกรดไขมัน ตลอดจนตัวออกซิไดซ์ทั่วไป (ตัวรับอิเล็กตรอน) ในโมเลกุลออกซิเจน (O2) แบคทีเรียและอาร์เคียยังเป็นลิโธโทรฟ (lithotroph) คือ อาจหายใจได้โดยใช้โมเลกุลอนินทรีย์หลากชนิดเป็นตัวให้และรับอิเล็กตรอน เช่น กำมะถัน ไอออนโลหะ มีเทนและไฮโดรเจน สิ่งมีชีวิตซึ่งใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายในการหายใจเรียกว่า สิ่งมีชีวิตต้องการออกซิเจน (aerobic) ส่วนสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย เรียกว่า สิ่งมีชีวิตไม่ต้องการออกซิเจน (anaerobic) พลังงานซึ่งปลดปล่อยออกมาในการหายใจใช้ในการสังเคราะห์เอทีพีเพื่อเก็บพลังงานนี้ พลังงานที่เก็บในเอทีพีจากนั้นสามารถใช้เพื่อขับเคลื่อนขบวนการซึ่งอาศัยพลังงาน ได้แก่ ชีวสังเคราะห์ การเคลื่อนที่หรือการส่งโมเลกุลข้ามเยื่อหุ้มเซลล. องน้ำตาลดิบ (ไม่ขัดและไม่ฟอกขาว) น้ำตาล เป็นชื่อเรียกทั่วไปของคาร์โบไฮเดรตชนิดละลายน้ำ โซ่สั้น และมีรสหวาน ส่วนใหญ่ใช้ประกอบอาหาร น้ำตาลเป็นคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน มีน้ำตาลหลายชนิดเกิดมาจากที่มาหลายแหล่ง น้ำตาลอย่างง่ายเรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์และหมายรวมถึงกลูโคส (หรือ เด็กซ์โตรส) ฟรุกโตส และกาแลกโตส น้ำตาลโต๊ะหรือน้ำตาลเม็ดที่ใช้เป็นอาหารคือซูโครส เป็นไดแซ็กคาไรด์ชนิดหนึ่ง (ในร่างกาย ซูโครสจะรวมตัวกับน้ำแล้วกลายเป็นฟรุกโตสและกลูโคส) ไดแซ็กคาไรด์ชนิดอื่นยังรวมถึงมอลโตส และแลกโตสด้วย โซ่ของน้ำตาลที่ยาวกว่าเรียกว่า โอลิโกแซ็กคาไรด์ สสารอื่น ๆ ที่แตกต่างกันเชิงเคมีอาจมีรสหวาน แต่ไม่ได้จัดว่าเป็นน้ำตาล บางชนิดถูกใช้เป็นสารทดแทนน้ำตาลที่มีแคลอรีต่ำ เรียกว่าเป็น วัตถุให้ความหวานทดแทนน้ำตาล (artificial sweeteners) น้ำตาลพบได้ทั่วไปในเนื้อเยื่อของพืช แต่มีเพียงอ้อย และชูการ์บีตเท่านั้นที่พบน้ำตาลในปริมาณความเข้มข้นเพียงพอที่จะสกัดออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ อ้อยหมายรวมถึงหญ้ายักษ์หลายสายพันธุ์ในสกุล Saccharum ที่ปลูกกันในเขตร้อนอย่างเอเชียใต้ และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ตั้งแต่สมัยโบราณ การขยายการผลิตเกิดขึ้นในคริสศตวรรษที่ 18 พร้อมกับการสร้างไร่น้ำตาลในเวสต์อินดีส และอเมริกา เป็นครั้งแรกที่คนทั่วไปได้ใช้น้ำตาลเป็นสิ่งที่ให้ความหวานแทนน้ำผึ้ง ชูการ์บีต โตเป็นพืชมีรากในที่ที่มีอากาศเย็นกว่าและเป็นแหล่งที่มาส่วนใหญ่ของน้ำตาลในศตวรรษที่ 19 หลังจากมีวิธีสกัดน้ำตาลเกิดขึ้นหลายวิธี การผลิตและการค้าน้ำตาลเปลี่ยนแปลงไปตามวิถีชีวิตของมนุษย์ มีอิทธิพลต่อการก่อตั้งอาณานิคม การมีอยู่ของทาส การเปลี่ยนผ่านไปสู่สัญญาแรงงาน การย้ายถิ่นฐาน สงครามระหว่างชาติที่ครอบครองน้ำตาลในศตวรรษที่ 19 การรวมชนชาติและโครงสร้างทางการเมืองของโลกใหม่ โลกผลิตน้ำตาลประมาณ 168 ล้านตันในปี..

เมแทบอลิซึม

กระบวนการสร้างและสลาย หรือ เมแทบอลิซึม (metabolism) มาจากภาษากรีก μεταβολή ("metabolē") มีความหมายว่า "เปลี่ยนแปลง" เป็นกลุ่มปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อค้ำจุนชีวิต วัตถุประสงค์หลักสามประการของเมแทบอลิซึม ได้แก่ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานในการดำเนินกระบวนการของเซลล์ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงเป็นหน่วยย่อยของโปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิกและคาร์โบไฮเดรตบางชนิด และการขจัดของเสียไนโตรเจน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเติบโตและเจริญพันธุ์ คงไว้ซึ่งโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม "เมแทบอลิซึม" ยังสามารถหมายถึง ผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดในสิ่งมีชีวิต รวมทั้งการย่อยและการขนส่งสสารเข้าสู่เซลล์และระหว่างเซลล์ กลุ่มปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่า เมแทบอลิซึมสารอินเทอร์มีเดียต (intermediary หรือ intermediate metabolism) โดยปกติ เมแทบอลิซึมแบ่งได้เป็นสองประเภท คือ แคแทบอลิซึม (catabolism) ที่เป็นการสลายสสารอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น การสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวต เพื่อให้ได้พลังงานในการหายใจระดับเซลล์ และแอแนบอลิซึม (anabolism) ที่หมายถึงการสร้างส่วนประกอบของเซลล์ เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ทั้งนี้ การเกิดแคแทบอลิซึมส่วนใหญ่มักมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนการเกิดแอแนบอลิซึมนั้นจะมีการใช้พลังงานเพื่อเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีของเมแทบอลิซึมถูกจัดอยู่ในวิถีเมแทบอลิซึม (metabolic pathway) ซึ่งสารเคมีชนิดหนึ่งๆ จะถูกเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนจนกลายเป็นสารชนิดอื่น โดยอาศัยการเข้าทำปฏิกิริยาของใช้เอนไซม์หลายชนิด ทั้งนี้ เอนไซม์ชนิดต่างๆ นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดเมแทบอลิซึม เพราะเอนไซม์จะเป็นตัวกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีเหล่านั้น โดยการเข้าจับกับปฏิกิริยาที่เกิดเองได้ (spontaneous process) อยู่แล้วในร่างกาย และหลังการเกิดปฏิกิริยาจะมีปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นนี้จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาเคมีอื่นของสิ่งมีชีวิตที่ไม่อาจเกิดขึ้นได้เองหากปราศจากพลังงาน จึงอาจกล่าวได้ว่า เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ของร่างกายดำเนินไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เอนไซม์ยังทำหน้าที่ควบคุมวิถีเมแทบอลิซึมในกระบวนการการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมของเซลล์หรือสัญญาณจากเซลล์อื่น ระบบเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตจะเป็นตัวกำหนดว่า สารใดที่มีคุณค่าทางโภชนาการและเป็นพิษสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น โปรคาริโอตบางชนิดใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นสารอาหาร ทว่าแก๊สดังกล่าวกลับเป็นสารที่ก่อให้เกิดพิษแก่สัตว์ ทั้งนี้ ความเร็วของเมแทบอลิซึม หรืออัตราเมแทบอลิกนั้น ส่งผลต่อปริมาณอาหารที่สิ่งมีชีวิตต้องการ รวมไปถึงวิธีที่สิ่งมีชีวิตนั้นจะได้อาหารมาด้วย คุณลักษณะที่โดดเด่นของเมแทบอลิซึม คือ ความคล้ายคลึงกันของวิถีเมแทบอลิซึมและส่วนประกอบพื้นฐาน แม้จะในสปีชีส์ที่ต่างกันมากก็ตาม ตัวอย่างเช่น กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกที่ทราบกันดีว่าเป็นสารตัวกลางในวัฏจักรเครปส์นั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการศึกษาในปัจจุบัน ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอย่างแบคทีเรีย Escherichia coli ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่อย่างช้าง ความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจของวิถีเมแทบอลิซึมเหล่านี้เป็นไปได้ว่าอาจเป็นผลเนื่องมาจากวิถีเมแทบอลิซึมที่ปรากฏขึ้นในช่วงแรกของประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ และสืบมาจนถึงปัจจุบันเพราะประสิทธิผลของกระบวนการนี้.

การหายใจระดับเซลล์และเมแทบอลิซึม · น้ำตาลและเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »