วิถีเมแทบอลิซึม💙
• การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของสารประกอบเคมีของสิ่งมีชีวิตในระดับเซลล์ เพื่อสร้างพลังงานภายในเซลล์ เรียกว่า เมแทบอลิซึม (metabolism)

👉แคแทบอลิซึม คือ กระบวนการสลายเป็นการเปลี่ยนแปลงของสารที่มีโมเลกุลใหญ่ให้เป็นสารที่มีโมเลกุลเล็กลงโดยกระบวนการนี้มักจะ
มีการเกิดพลังงานและความร้อนขึ้นและจะถูกปลดปล่อยออกมา เช่น การหายใจของเซลล์
(cellular respiration) โดยย่อยสลายกลูโคสและสารอินทรีย์ต่างๆเพื่อให้ได้พลังงานและนำไปใช้ภายในเซลล์ ซึ่งพลังงานที่สร้างเป็นแหล่งพลังงานระดับสูงที่เก็บสะสมไว้ใช้เรียกว่า ATP(adenosinetriphosphate)
สรุป💬
• ค่าพีเอช เอนไซม์แต่ละชนิดจะมีค่าพีเอชที่เหมาะสม โดยปกติสภาพความเป็นกรด-เบสทั่วไปของเอนไซม์ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุดจะอยู่ระหว่าง 6-7.5 แต่จะมีความแตกต่างกันแล้วแต่ชนิดของเอนไซม

• สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ เป็นสารที่สามารถลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ การยับยั้งการทางานของเอนไซม์ แบ่งได้ดังนี้
3.1 การยับยั้งแบบแข่งขัน (competitive inhibition) สารที่ยับยั้งมีลักษณะคล้ายซับสเตรตและเข้าจับที่แหล่งกัมมันต์
3.2 การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน ( noncompetive inhibition) สารยับยั้งเข้าจับกับเอนไซม์ตรงบริเวณที่ไม่ใช่ แหล่งกัมมันต์ของเอนไซม์และทำให้เอนไซม์เกิดการ เปลี่ยนแปลง ทำให้ซับสเตรตเข้าจับกับแหล่งกัมมันต์ไม่ได้
3.3 การยับยั้งแบบย้อนกลับ (feedback inhibition) เป็น เอนไซม์ที่ควบคุมกลไกในกระบวนการเมแทบอลิซึม ซึ่งเมื่อสร้างผลผลิตสุดท้ายจนมีปริมาณที่เพียงพอจะเริ่มยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ในกระบวนการเมแทบอลิซึม
👉การหายใจของเซลล์
• การหายใจของเซลล์เป็นแคแทบอลิก ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ให้พลังงานจากแหล่งพลังงาน คือ กลูโคส แป้ง คาร์โบไฮเดรต ได้พลังงานซึ่งเก็บสะสมอยู่ในรูปของ ATP (adenosine triphosphate) และมีผล พลอยได้จากการเกิดปฏิกิริยา คือ น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งการสร้างพลังงานเกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย (mitochondria)
• ในการหายใจของเซลล์จะมีการถ่ายทอดอิเล็กตรอนโดยใช้ NADH และ FADH2 เป็นตัวถ่ายทอดอิเล็กตรอนและมีเอนไซม์เป็นตัวเร่งการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละขั้นตอน ซึ่งหายใจของเซลล์ การหายใจของเซลล์มี 3 แบบ คือ
• การหายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic respiration)
• การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic respiration)
• การหมัก (fermentation)
การหายใจแบบใช้ออกซิเจน💭
• มีกระบวนการ 3 ขั้นตอนด้วยกัน คือ ไกลโคไลซิส (glycolysis) วัฏจักรเครบส์ (Kreb’s cycle) และการขนถ่ายอิเล็กตรอน (electron transport) ขั้นตอนของไกลโคลิซิสจะเกิดขึ้นภายใน ไซโทซอล (cytosol) ส่วนวัฏจักรเครบส์และการขนถ่ายอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย
• ขั้นตอนที่ 1 เปลี่ยนกลูโคสเป็นกลูโคส 6 ฟอสเฟต (glucose-6-phosphate;G-6-P) โดยการเติมหมู่ฟอสเฟตจาก ATP ด้วยเอนไซม์เฮกโซไคเนส (hexokinase)
• ขั้นตอนที่ 9 เอนไซม์อีโนเลส (enolase) จะเปลี่ยน 2 ฟอสโฟกลีเซอเรตได้เป็นฟอสโฟอีนอลไพรูเวต (phosphoenolpyruvate ,PEP)
• ขั้นตอนที่ 10 เป็นขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการไกลโคไลซิส เอนไซม์ไพรูเวต ไคเนส (pyruvate kinase ,PK) จะเคลื่อนย้ายหมู่ฟอสเฟตจากฟอสโฟอีนอลไพรูเวตไปยัง ADP และได้ ATP ออกมา
ดังนั้น💥 ในกระบวนการไกลโคลิซิสจะมีการสร้าง ATP 4 โมเลกุล แต่ใช้ไป 2 โมเลกุล จึงเหลือ ATP เพียง 2 โมเลกุล ในแต่ละโมเลกุลของกลูโคสจึงมีการสร้าง ATP 2 โมเลกุลและ NADH 2 โมเลกุล จะเห็นว่ามีการสร้างไพรูเวตได้ 2 โมเลกุลจากกลูโคส 1 โมเลกุลและไม่มีการสร้างคาร์บอนไดออกไซด์
วัฏจักรเครบส์👀
วัฏจักรเครบส์ (Kerbs’cycle) หรือไตรคาร์บอกซิลิก แอซิด (tricarboxylic acid;TCA cycle) หรือวัฏจักรกรดซิตริก (citric acid cycle) เกิดขึ้นที่ชั้นเมทริกซ์ในไมโทคอนเดรีย โดยไพรูวิกสองโมเลกุลที่ได้จากกระบวนการไกลโคลิซิส
- เข้าสู่ไมโทคอนเดรียในสภาพที่มีออกซิเจน
- เปลี่ยนเป็นอะซิทิล โคเอ (acetyl Co A) และเกิดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเซลล์ อะซิทิลโคเอที่ได้จากการเปลี่ยนไพรูเวตสองโมเลกุลถูกนำมาใช้ในวัฏจักรเครบส์เพียงหนึ่งโมเลกุล
- เมื่อสิ้นสุดกระบวนการจะได้ NADH และ FADH2 ซึ่งจะนำไปใช้ในกระบวนการขนถ่าย อิเล็กตรอนต่อไป และได้พลังงานออกมาในรูปของ ATP ซึ่งวัฏจักรเครบส์จะมีทั้งหมด 8 ขั้นตอน
• การหมัก (fermentation) เป็นกระบวนการออกซิไดซ์สารอินทรีย์เพื่อสร้าง ATP โดยไม่ใช้ออกซิเจน การหมักจะได้พลังงานไม่เท่ากับพลังงานที่ได้จากไกลโคลิซิส แต่ NAD+
ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับ อิเล็กตรอนต่อได้
จากนั้นเข้าสู่กระบวนการขนถ่ายอิเล็กตรอนและมีการสร้างผลิตภัณฑ์ขึ้นใหม่โดยกระบวนการหมัก
แอลกอฮอล์ (alcohol fermentation) และการ
หมักกรดแลกติก (lactic acid fermentation)
ดังนั้น การหมักจึงเป็นส่วนสำคัญของสิ่งมีชีวิต เช่น
ยีสต์มีการหมักเกิดขึ้นสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และเอทานอลออกมาโดยมีการเปลี่ยนไพรูเวตเป็นอะซิทัลดีไฮด์สร้างคาร์บอนไดออกไซด์และเปลี่ยนอะซิทัลดีไฮด์ไปเป็นเอทานอล โดยอาศัยการทำงานของ NAD
เอนไซม์💚
• ในกระบวนการเมแทบอลิซึมต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysts) ที่เรียกว่า เอนไซม์ (enzyme) ซึ่งเป็นตัวร่วมในการทำปฏิกิริยา
• เอนไซม์ (enzyme) เป็นโปรตีนที่มีความหลากหลายอย่างมากและมีความจำเพาะในการเร่งปฏิกิริยาเคมีต่างๆพบว่าปฏิกิริยาของสารอินทรีย์ในเซลล์เกือบทั้งหมดต้องอาศัยเอนไซม์เป็นตัวเร่ง ซึ่งปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นถ้าไม่มีเอนไซม์เป็นตัวร่วมในการทำปฏิกิริยา
👉คุณสมบัติของเอนไซม์
• เอนไซม์เป็นโมเลกุลของโปรตีนที่เป็นแบบโมโนเมอริก (monomeric) ซึ่งประกอบด้วยสายพอลีเพปไทด์ต่อกันเป็นสายเดียว มีโมเลกุลของกรดอะมิโนประมาณ 100 โมเลกุล
• การทำปฏิกิริยาของเอนไซม์ขึ้นอยู่กับซับสเตรตและตำแหน่งที่เข้าทำปฏิกิริยา คือตำแหน่งกัมมันต์ หรือแหล่งกัมมันต์ (active site)
ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้เมื่อตำแหน่งกัมมันต์และซับสเตรตมีความเฉพาะต่อกันเท่านั้น
• เอนไซม์บางชนิดนอกจากมีตำแหน่งกัมมันต์และ
ยังมีบริเวณอื่นๆ ที่เรียกว่า อัลโลสเตริกไซท์
(allosteric site) ซึ่งเป็นบริเวณที่สารอื่นมาจับได้แก่ โคแฟกเตอร์ (co - factor) โคเอนไซม์
(co - enzyme) และตัวยับยั้ง (inhibitor)
• เอนไซม์เป็นโมเลกุลโปรตีนที่เป็นแบบโมโนเมอริก (monomeric) ซึ่งประกอบด้วยสายพอลีเพปไทด์
ต่อกันเป็นสายเดียว มีโมเลกุลของกรดอะมิโนประมาณ 100 โมเลกุล เอนไซม์เป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างเป็นแบบตติยภูมิ (tertiary structure) แต่เมื่อถูกความร้อนเอนไซม์อาจถูกทำลายโครงสร้างเปลี่ยนแปลงเป็นแบบทุติยภูมิ
• เป็นสารอินทรีย์ประเภทโปรตีนทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยการลดระดับพลังงานกระตุ้นลงทำให้เกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้น
• เอนไซม์สามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้มีปริมาณเพียงเล็กน้อย
• เอนไซม์มีความจำเพาะ (specificity)กับสารที่เป็นซับสเตรท (substrate specificity)
• ก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยาเอนไซม์จะไม่เปลี่ยนแปลง
• เอนไซม์สามารถเร่งปฏิกิริยาได้โดยไม่ต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูง
👉ปัจจัยที่มีผลต่อกิจกรรมของเอนไซม์
• ความเข้มข้นของซับสเตรต
ถ้าความเข้มข้นต่ำอัตราการเกิดปฏิกิริยาและตำแหน่งกัมมันต์จะลดลง แต่ถ้าความเข้มข้นของซับสเตรตสูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงขึ้น
• ความเข้มข้นของเอนไซม์
ถ้าความเข้มข้นเอนไซม์เพิ่มสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วขึ้น ถ้าเอนไซม์มากกว่าที่ต้องการนำไปใช้ในปฏิกิริยา การเพิ่มความเข้มข้นของเอนไซม์จะไม่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาและการเพิ่มความเข้มข้นของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่งการเกิดปฏิกิริยาจะคงที่
• อุณหภูมิ
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น
เนื่องจากโมเลกุลของซับสเตรตมีการเคลื่อนไหวเร็วขึ้นทำให้โมเลกุลของซับสเตรตสามารถจับกับ
แหล่งกัมมันต์ (active site) ได้บ่อยขึ้น แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลงเนื่องจากเอนไซม์มีการเสียสภาพ
(denature) อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จนเมื่ออุณหภูมิสูงมากถึงจุดจุดหนึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลง อุณหภูมิที่เหมาะสมในการทางานของเอนไซม์ในคนคือ
35-40 องศาเซลเซียส
• ค่าพีเอช เอนไซม์แต่ละชนิดจะมีค่าพีเอชที่เหมาะสม โดยปกติสภาพความเป็นกรด-เบสทั่วไปของเอนไซม์ในสภาวะที่เหมาะสมที่สุดจะอยู่ระหว่าง 6-7.5 แต่จะมีความแตกต่างกันแล้วแต่ชนิดของเอนไซม
• สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ เป็นสารที่สามารถลดอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์ การยับยั้งการทางานของเอนไซม์ แบ่งได้ดังนี้
3.1 การยับยั้งแบบแข่งขัน (competitive inhibition) สารที่ยับยั้งมีลักษณะคล้ายซับสเตรตและเข้าจับที่แหล่งกัมมันต์
3.2 การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน ( noncompetive inhibition) สารยับยั้งเข้าจับกับเอนไซม์ตรงบริเวณที่ไม่ใช่ แหล่งกัมมันต์ของเอนไซม์และทำให้เอนไซม์เกิดการ เปลี่ยนแปลง ทำให้ซับสเตรตเข้าจับกับแหล่งกัมมันต์ไม่ได้
3.3 การยับยั้งแบบย้อนกลับ (feedback inhibition) เป็น เอนไซม์ที่ควบคุมกลไกในกระบวนการเมแทบอลิซึม ซึ่งเมื่อสร้างผลผลิตสุดท้ายจนมีปริมาณที่เพียงพอจะเริ่มยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ในกระบวนการเมแทบอลิซึม
👉การหายใจของเซลล์
• การหายใจของเซลล์เป็นแคแทบอลิก ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ให้พลังงานจากแหล่งพลังงาน คือ กลูโคส แป้ง คาร์โบไฮเดรต ได้พลังงานซึ่งเก็บสะสมอยู่ในรูปของ ATP (adenosine triphosphate) และมีผล พลอยได้จากการเกิดปฏิกิริยา คือ น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งการสร้างพลังงานเกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย (mitochondria)
• ในการหายใจของเซลล์จะมีการถ่ายทอดอิเล็กตรอนโดยใช้ NADH และ FADH2 เป็นตัวถ่ายทอดอิเล็กตรอนและมีเอนไซม์เป็นตัวเร่งการเกิดปฏิกิริยาในแต่ละขั้นตอน ซึ่งหายใจของเซลล์ การหายใจของเซลล์มี 3 แบบ คือ
• การหายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic respiration)
• การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic respiration)
• การหมัก (fermentation)
การหายใจแบบใช้ออกซิเจน💭
• มีกระบวนการ 3 ขั้นตอนด้วยกัน คือ ไกลโคไลซิส (glycolysis) วัฏจักรเครบส์ (Kreb’s cycle) และการขนถ่ายอิเล็กตรอน (electron transport) ขั้นตอนของไกลโคลิซิสจะเกิดขึ้นภายใน ไซโทซอล (cytosol) ส่วนวัฏจักรเครบส์และการขนถ่ายอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย
ไกลโคลิซิส👀
• เป็นกระบวนการสลายโมเลกุลของกลูโคสที่มีคาร์บอน 6 อะตอมโดยอาศัยเอนไซม์เป็นตัวช่วยในปฏิกิริยาเพื่อให้ได้กรดไพรูเวต
2 โมเลกุล ที่มีคาร์บอน 3 อะตอมบางครั้งอาจเรียกว่า กรดไพรูวิก (pyruvic acid)โดยมีขั้นตอนทั้งหมด 10 ขั้นตอน
• ขั้นตอนที่ 2 เกิดกระบวนการไอโซเมอไรเซชัน (isomerization) โดยเปลี่ยนกลูโคส 6 ฟอสเฟตไปเป็น ฟรุคโตส 6 ฟอสเฟต (fructose-6-phosphate) ด้วยเอนไซม์ฟอสโฟเฮกโซส ไอโซเมอเรส
(phosphohexose isomerase) หรือรู้จักในชื่อ ฟอสโฟกลูโคส ไอโซเมอเรส
(phosphoglucose isomerase)
• ขั้นตอนที่ 3 เป็นการใช้ ATP โมเลกุลที่ 2 ในการเปลี่ยนฟรุคโตส 6 ฟอสเฟต เป็นฟรุคโตส 1,6
ไบฟอสเฟต โดยเอนไซม์ฟอสโฟฟรุคโตไคเนส (phosphofructokinase)
• ขั้นตอนที่ 4 อาศัยเอนไซม์อัลโดเลส (aldolase) ในการเปลี่ยนเป็นฟรุคโตส 1,6 ไบฟอสเฟต
ไปเป็นคาร์บอน 3 อะตอม จำนวน 2 โมเลกุล คือ กลีเซอรอลดีไฮด์ด์ 3 ฟอสเฟต
(glyceraldehyde-3-phosphate;G3P) และไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต (dihydroxyacetone
phosphate ; DHAP)
• ขั้นตอนที่ 5 เอนไซม์ไตรโอสฟอสเฟต ไอโซเมอเรส (triose phosphate isomerase) ทำหน้าที่เปลี่ยนรูปไอโซเมอร์ระหว่างกลีเซอรอลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟตและไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟต ปฏิกิริยาที่เกิดทำให้เข้าสู่จุดสมดุลจะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตในขั้นต่อไปจึงใช้กลีเซอรอลดีไฮด์ 3
ฟอสเฟตเป็นซับสเตรตสุดท้ายจึงได้กลีเซอรอลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟต 2 โมเลกุล เพื่อใช้ในขั้นตอนต่อไป
• ขั้นตอนที่ 6 เป็นระยะที่สองของกระบวนการแคแทบอลิซึม กลูโคสให้พลังงานในรูปของ ATP และ
NADH ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเปลี่ยนกลีเซอรอลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟตด้วยเอนไซม์กลีเซอรอลดีไฮด์ 3
ฟอสเฟต ดีไฮโดรจีเนส (glyceraldehyde-3-P dehydrogenase ,G3PDH) โดย NAD+ เกิด
การออกซิ ไดซ์กลีเซอรอลดีไฮด์ 3 ฟอสเฟตได้เป็น 1,3-ไบฟอส โฟกลีเซอเรต (1,3-
bisphosphoglycerate ; 1,3-BPG) และ NADH
• ขั้นตอนที่ 7 ในขั้นตอนนี้จะสร้างพลังงานสูงออกมาในรูปของ ATP โดยมีการเคลื่อนย้ายหมู่ฟอสเฟตจาก 1,3 ไบฟอสโฟกลีเซอเรตไปสู่ ADPโดยแต่ละโมเลกุลของกลูโคสจะผลิต ATP
ออกมาและเปลี่ยนเป็น 3- ฟอสโฟกลีเซอเรต (3-phosphoglycerate ,3PG) ด้วยเอนไซม์ฟอสโฟกลีเซอเรต ไคเนส (phosphoglycerate kinase)
• ขั้นตอนที่ 8 เกิดการเปลี่ยน 3- ฟอสโฟกลีเซอเรตไปเป็น 2 ฟอสโฟกลีเซอเรต (2-phosphoglycerate,2-PG) ด้วยเอนไซม์ฟอสโฟกลีเซอเรต มิวเทส (phosphoglycerate
mutase)• ขั้นตอนที่ 9 เอนไซม์อีโนเลส (enolase) จะเปลี่ยน 2 ฟอสโฟกลีเซอเรตได้เป็นฟอสโฟอีนอลไพรูเวต (phosphoenolpyruvate ,PEP)
• ขั้นตอนที่ 10 เป็นขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการไกลโคไลซิส เอนไซม์ไพรูเวต ไคเนส (pyruvate kinase ,PK) จะเคลื่อนย้ายหมู่ฟอสเฟตจากฟอสโฟอีนอลไพรูเวตไปยัง ADP และได้ ATP ออกมา
ดังนั้น💥 ในกระบวนการไกลโคลิซิสจะมีการสร้าง ATP 4 โมเลกุล แต่ใช้ไป 2 โมเลกุล จึงเหลือ ATP เพียง 2 โมเลกุล ในแต่ละโมเลกุลของกลูโคสจึงมีการสร้าง ATP 2 โมเลกุลและ NADH 2 โมเลกุล จะเห็นว่ามีการสร้างไพรูเวตได้ 2 โมเลกุลจากกลูโคส 1 โมเลกุลและไม่มีการสร้างคาร์บอนไดออกไซด์
วัฏจักรเครบส์👀
วัฏจักรเครบส์ (Kerbs’cycle) หรือไตรคาร์บอกซิลิก แอซิด (tricarboxylic acid;TCA cycle) หรือวัฏจักรกรดซิตริก (citric acid cycle) เกิดขึ้นที่ชั้นเมทริกซ์ในไมโทคอนเดรีย โดยไพรูวิกสองโมเลกุลที่ได้จากกระบวนการไกลโคลิซิส
- เข้าสู่ไมโทคอนเดรียในสภาพที่มีออกซิเจน
- เปลี่ยนเป็นอะซิทิล โคเอ (acetyl Co A) และเกิดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเซลล์ อะซิทิลโคเอที่ได้จากการเปลี่ยนไพรูเวตสองโมเลกุลถูกนำมาใช้ในวัฏจักรเครบส์เพียงหนึ่งโมเลกุล
- เมื่อสิ้นสุดกระบวนการจะได้ NADH และ FADH2 ซึ่งจะนำไปใช้ในกระบวนการขนถ่าย อิเล็กตรอนต่อไป และได้พลังงานออกมาในรูปของ ATP ซึ่งวัฏจักรเครบส์จะมีทั้งหมด 8 ขั้นตอน
การขนถ่ายอิเล็กตรอน👀
• การขนถ่ายอิเล็กตรอน (electron transport chain ; ETC) กระบวนการนี้ไม่มีการสร้าง ATP แต่ช่วยในการส่งผ่านอิเล็กตรอนจากอาหารสู่ออกซิเจน ไมโทคอนเดรียจึงเป็นตัวกลางในการเชื่อม ETC กับการสร้าง ATP
• โมเลกุลส่วนใหญ่เป็นโปรตีนและมีพรอสเทติก กรุ๊ป (prosthetic groups) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์บางชนิดในระหว่างที่มีการรับส่งอิเล็กตรอน พรอสเทติก กรุ๊ปจะมีการเปลี่ยนแปลงสภาพระหว่าง
สภาพรีดิวซ์ (reduce) และสภาพออกซิไดซ์ (oxidize) NADH จะเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนที่แยกได้จากสารอาหารโดยไกลโคลิซิสและวัฏจักรเครบส์ไปสู่โมเลกุลแรกของ ETC คือ ฟลาโวโปรตีน (flavoprotein) ในปฏิกิริยารีด๊อก (redox) จากนั้นฟลาโวโปรตีนจะส่งผ่านอิเล็กตรอนไปยังไอออน-ซัลเฟอร์โปรตีน (iron-sulfur protein)
จะส่งผ่านอิเล็กตรอนต่อไปยังยูไบควิโนน (ubiquinone ; Q) ซึ่งเป็นสารประเภทไขมันเพียงตัวเดียวในระบบถ่าย
อิเล็กตรอน ในขณะที่สารอื่นเป็นโปรตีนทั้งหมด ตัวถ่าย อิเล็กตรอนที่เหลือซึ่งอยู่ระหว่าง Q และออกซิเจน คือ
ไซโทโครม (cytochromes ; cyt) ซึ่งมี พรอสเทติก กรุ๊ป เป็นหมู่ฮีม (heme) ประกอบ ด้วยวงแหวน 4 วง
ล้อมรอบอะตอมของเหล็ก (Iron)ถ่ายทอดอิเล็กตรอน ส่วนไซโทโครมตัวสุดท้าย คือ cyt a3 จะส่งผ่านอิเล็กตรอน
รวมตัวกับไฮโดรเจน 1 คู่ เกิดเป็นน้ำ
อิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งในการขนถ่ายอิเล็กตรอนคือ FADH2 ส่งถ่ายอิเล็กตรอนเข้าสู่ ETC โดยใช้พลังงานต่ ากว่า NADH การขนถ่ายอิเล็กตรอนไม่มีการสร้าง ATP โดยตรง
จึงมีปฏิกิริยาอีกหนึ่งปฏิกิริยาที่มาช่วยในการสร้าง ATP เรียกว่า เคมิออสโมซิส (chemiosmosis)
👉พลังงานที่ได้จากการหายใจ
มีดังนี้
1.ไกลโคลิซิส เป็นการเปลี่ยนกลูโคสเป็นไพรูเวต 2 โมเลกุล ให้ 2 ATP และ 2 NADH ซึ่งเกิดในไซโทพลาซึม
2.การเปลี่ยนไพรูเวต 2 โมเลกุล เป็นอะซิทิลโคเอ 2 โมเลกุล ให้ 2 NADH ในแมทริกซ์ (matrix) ของไมโทคอนเดรีย
3. อะซิทิลโคเอเข้าวัฎจักรเครบส์ 2 รอบ ให้ 6 NADH 2FADH2
และ 2 ATP รวมเป็น 8 NADH ไมโทคอนเดรีย + 2 NADH ที่เกิดในไซโทพลาซึม + 2 FADH2
+ 4 ATP
• ในแต่ละโมเลกุลของ NADH ที่ท าหน้าที่ขนส่งอิเล็กตรอน 1 คู่ใน ETC จะเกิดแรงเคลื่อนของโปรตอน
(proton-motiveforce) ซึ่งนำไปสร้าง ATP 3 โมเลกุล ในขณะที่ FADH2
แต่ละโมเลกุลจะให้ ATP ได้ 2
โมเลกุล ดังนั้น ผลรวมที่ได้คือ (8 x 3)ATP + 2NADH ในไซโทพลาซึม + (2 x 2) ATP + 4ATP
= 32 ATP + 2NADH ในไซโทพลาซึม
• แต่ NADH ที่อยู่ในไซโทพลาซึมไม่สามารถผ่านเมมเบรนของไมโทคอนเดรียได้จึงต้องมีการส่งผ่านอิเล็กตรอนจาก
NADH ในไซโทพลาซึม สู่ตัวรับอิเล็กตรอนในไมโทคอนเดรีย ซึ่งถ้าตัวรับอิเล็กตรอนเป็น FAD จะให้ 2 ATP
แต่ถ้าเป็น NAD+
ให้ 3 ATP ดังนั้นจะได้เป็นพลังงานทั้งหมดประมาณ 36 - 38 ATP
สรุป💥
การหายใจแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic respiration) เป็นการสลายสารอาหารโดยใช้
ออกซิเจนเข้าร่วมปฏิกิริยา ประกอบด้วย 4 ขั้นตอน คือ
1. ไกลโคลิซีส (Glycolysis)
2. การสร้างอะซิติลโคเอนไซม์ เอ หรือการออกซิเดชัน กรดไพรูวิก (Pyruvate
oxidation หรือ pyruvate dehydrogenase complex pathway)
3. วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle)
4. การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron transport system)
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน💭
• การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic respiration) เป็นกระบวนการที่ไม่มีออกซิเจนจึงไม่อาศัยการสร้างพลังงานจากออกซิเจน ในกระบวนการนี้จะมีกระบวนการขนถ่ายอิเล็กตรอนจากกูลโคสสู่ NADH และเข้าสู่กระบวนการขนถ่ายอิเล็กตรอนเพื่อสร้าง
ATP แต่ในกระบวนการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะใช้ตัวรับอิเล็กตรอนตัวอื่นแทนออกซิเจน คือสารอนินทรีย์ เช่น ไนเตรท ซัลเฟต การหายใจแบบไม่ใช่ออกซิเจนของกล้ามเนื้อลาย
👉การหมัก
• การหมัก (fermentation) เป็นกระบวนการออกซิไดซ์สารอินทรีย์เพื่อสร้าง ATP โดยไม่ใช้ออกซิเจน การหมักจะได้พลังงานไม่เท่ากับพลังงานที่ได้จากไกลโคลิซิส แต่ NAD+
ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับ อิเล็กตรอนต่อได้
จากนั้นเข้าสู่กระบวนการขนถ่ายอิเล็กตรอนและมีการสร้างผลิตภัณฑ์ขึ้นใหม่โดยกระบวนการหมัก
แอลกอฮอล์ (alcohol fermentation) และการ
หมักกรดแลกติก (lactic acid fermentation)
ดังนั้น การหมักจึงเป็นส่วนสำคัญของสิ่งมีชีวิต เช่น
ยีสต์มีการหมักเกิดขึ้นสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และเอทานอลออกมาโดยมีการเปลี่ยนไพรูเวตเป็นอะซิทัลดีไฮด์สร้างคาร์บอนไดออกไซด์และเปลี่ยนอะซิทัลดีไฮด์ไปเป็นเอทานอล โดยอาศัยการทำงานของ NAD
1. การหมักแอลกอฮอล์ เป็นกระบวนการหมักที่มนุษย์ไม่สามารถสร้างขึ้นเองได้
แต่มีสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างแอลกอฮอล์ได้
คือ ยีสต์ซึ่งทeหน้าที่ในการผลิตแอลกอฮอล์จากซับสเตรตที่เป็นพวกกลูโคสในสภาวะไม่ใช้ออกซิเจนโดยเปลี่ยนกลูโคสเป็นกรดไพรูวิกและเปลี่ยนกรดไพรูวิกต่อได้เป็นเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ 2
โมเลกุล
2. การหมักกรดแลกติก เป็นการหมักที่เกิดกรด
เช่น กรดแลกติก กรดอะซิติก คาร์บอนไดออกไซด์
มนุษย์สามารถผลิตกรดแลกติกได้ ซึ่งพบในเซลล์กล้ามเนื้อ โดยสิ่งมีชีวิตจะทeการหมักกรดไพรูวิกให้
เปลี่ยนเป็นกรดแลกติก เช่น ในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆโดยใช้เชื้อจุลินทรีย์ที่สามารถผลิตกรด
แลกติกได้มาใช้ร่วมกับการหมักเพื่อผลิตผัก กาดดอง
แตงกวาดอง ผลิตภัณฑ์นม ตัวอย่างของเชื้อที่ใช้ในการผลิตคือ Lactobacillus sp., Streptococcus
sp.













ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น