Cell Respiration
O2

BREATHING

CO2

Lungs

CO2

Bloodstream

Muscle cells
O carrying out
2

CELLULAR
RESPIRATION
Sugar + O2 → ATP + CO2 + H2O
1
ATP (Adenosine triphosphate)
เป็น สารเคมีท ี่ม พ ลัง งานสูง พร้อ มที่จ ะ
ี
แตกตัว ปล่อ ยให้พ ลัง งานออกมาใช้ท ี่ใ ดที่
หนึ่ง ได้

2
The energy in an ATP molecule
• Lies in the bonds between its phosphate groups

Adenosine

Adenosine diphosphate

Triphosphate

Phosphate
groups
P
Adenine

P

P

H2O
P

Hydrolysis

Ribose
ATP

Figure 5.4A

ADP

P +

P +

Energy
ATP เมื่อ ถูก ใช้แ ล้ว สามารถสร้า ง
กลับ มาใหม่ไ ด้

4
พลัง งานในรูป ATP ถูก นำา ไปใช้ท ำา งาน
ต่า งๆภายในเซลล์

5
Oxidative phosphorylation
การสร้า ง
ATP จากการ
ถ่า ยทอด e- ผ่า น
สารนำา e- เช่น
NADH, FADH2
ใน e- transport
chain ที่
mitochondria
และมี O2 เป็น ตัว
รับ e- ตัว สุด ท้า ย

6
NAD+ = nicotinamide adenine dinucleotide

7
NAD+
พบในเซลล์
ทำา งานร่ว มกับ enzyme โดยเป็น ตัว รับ
e- ในปฏิก ิร ิย า oxidation-reduction
Oxidation
H

Dehydrogenase

R C R’ + NAD+
OH

R C R’’ + NADH + H+
O

Reduction

NAD+ = oxidized coenzyme
NADH = reduced coenzyme

8
Cellular respiration
รวมหมายถึง 2 กระบวนการ คือ
- Aerobic cellular respiration
กระบวนการหายใจแบบใช้
ออกซิเ จน
- Anerobic cellular respiration
(Fermentation)
กระบวนการหายใจแบบไม่
ใช้อ อกซิเ จน หรือ

9
Aerobic cellular respiration
เป็น กระบวนการย่อ ยสารอาหาร เพื่อ
ให้ไ ด้ ATP และมี O2 เป็น ตัว รับ e- ตัว
สุด ท้า ย
Loss of hydrogen atoms
(oxidation)

C6H12O6

+

6 O2

6 CO2

Glucose

+

6 H2O

+ Energy
(ATP)

Gain of hydrogen atoms
(reduction)
10
Fermentation
เป็น กระบวนการย่อ ยสารอาหาร
เพื่อ ให้ไ ด้ ATP โดยมี organic
compounds เป็น ตัว รับ eเป็น anaerobic process
เป็น การย่อ ยสลาย glucose เพีย ง
บางส่ว น ผลได้ lactate (animal cell)
หรือ CO2 + alcohol (yeast)
ได้ 2 ATP

11
Aerobic cellular respiration ประกอบ
ด้ว ย
 Glycolysis
 Krebs cycle
 Electron transport chain (ETC) and
oxidative phosphorylation

12
Glycolysis
Kreb’s Cycle (Citric acid cycle)
Electron transport chain(ETC)
สรุป
Glycolys
is

16
โปรตีน ที่อ ยู่ท ี่ผ ว ของ mitochondria จะขนส่ง
ิ
pyruvate เข้า ไปใน mitochondria
2C

3C

Net: 2 Pyruvate
2C2O

2 Acetyl CoA + 2NADH
ออกจากเซลล์

17
Krebs cycle
เกิด ที่
mitochondria
matrix

2C
4C

6C
6C

6C

5C

4C

4C
5C

4C
4C
4C

18
สรุป
ใน 2 Krebs cycle / 1 Glucose
Kreb’s
2 Acetyl CoA
4CO2
Cycle
+ 6NADH2
+2 FADH2

e- transport chain

+ 2 ATP (substrate level
phosphorylation)

19
The pathway of
electron transport
ETC ประกอบด้ว ย
electron carrier
molecules (ตัว รับ e-)ที่
อยูใ น inner
่
mitochondrial
membrane
ตัว รับ e- จะรับ
เฉพาะ eH+ จะถูก ปล่อ ยออก
มาและถูก ส่ง ออกไปที่
intermembrane space

20
O2 จะเป็น ตัว รับ e- ตัว
สุด ท้า ย แล้ว รวมกับ H+
กลายเป็น H2O
½ O2 + 2e- + 2H+
H20

สรุป ว่า
ETC ไม่ท ำา ให้ส ร้า ง
ATP โดยตรง แต่ท ำา ให้
เกิด H+ gradient ทีผ นัง
่
ด้า นในของ
mitochondria ซึง ทำา ให้
่
สะสมพลัง งานมากพอที่
จะทำา ให้เ กิด
phosphorylation

21
ATP synthase เป็น
protein cmplex ทำา
หน้า ทีส ัง เคราะห์ ATP
่
ซึ่ง จะทำา งานได้โ ดย
การไหลผ่า นของ H+
การสร้า ง ATP แบบ
นีเ รีย กว่า
้
Chemiosmotic ATP
synthesis

22
Electron transport chain and oxidative phosphorylation

23
Review: how each molecules of glucose yields many
ATP molecules during cellular respiration

25
26
Fermentation
(Backup ATP production)
Glycolysis

Pyruvate

Lactate (animal)
CO2 + alcohol (yeast)

หรือ อาจจะได้ product อื่น ๆ ขึ้น อยูก ับ
่
enzyme ในสิง มีช ว ิต นัน
่
ี
้
27
ผลของ fermentation จะได้ 2ATP
NADH ที่ไ ด้จ าก fermantation จะ
ถูก เปลี่ย นเป็น NAD+ เพือ ใช้ใ น
่
glycolysis ได้

28
Alcohol fermentation (yeast)

29
Lactic acid fermentation (animal cell)

30
Pyruvate as a key junction in catabolism
ผลของ
Glycolysis คือ
pyruvate ซึ่ง จะ
ถูก เผาผลาญ
ต่อ ไปด้ว ย
fermentation
หรือ aerobic
cellular
respiration แล้ว
แต่ว ่า จะอยูใ น
่
ภาวะทีม ี O2
่
หรือ ไม่ สำา หรับ
31
เซลล์ท ส ามารถ
ี่
ถึง แม้ว ่า fermantation จะได้พ ลัง งานน้อ ย แต่ก ็
สำา คัญ เพราะว่า ทำา ให้ไ ด้ ATP อย่า งรวดเร็ว ใน
ร่า งกายของเรา muscle cell จะเกิด fermentation
มากในขณะทีร ่า งกายทำา งานหนัก ในระยะเวลาสั้น
่
เช่น วิ่ง fermentation เป็น กระบวนการให้เ กิด ATP
และ lactate ใน muscle cell ในตอนแรก เมือ มีจ ำา นวน
่
มากขึ้น ทำา ให้เ กิด อาการเมือ ยล้า เนื่อ งจากมีส ภาพ
่
เป็น กรดมาก เมือ หยุด วิ่ง ร่า งกายหายใจแรง
่
เป็น การนำา เอา O2 มาใช้เ พิม มากขึ้น lactate จะถูก ส่ง
่
ไปทีต ับ และถูก เปลี่ย นเป็น pyruvate
่
ในเซลล์ข องยีส ถ้า มี glucose จำา นวนมาก ยีส จะ
หายใจแบบ anaerobic ได้เ ป็น alcohol เมือ มี alcohol
่
เพิม จำา นวนมากขึ้น จะทำา ให้ย ส ตายได้
่
ี
32

จากการทีค ้น พบกระบวนการ fermentation จึง นำา
่
The catabolism of
various food molecules
ร่า งกายของเราได้
พลัง งานส่ว นใหญ่
จาก fats, proteins,
disaccharides และ
polysaccharides ที่
กิน เข้า ไป โมเลกุล
เหล่า นีถ ูก ย่อ ยให้
้
เป็น โมเลกุล ทีเ ล็ก ลง
่
ด้ว ย enzymes ซึง
่
สามารถจะเข้า ไป
ในกระบวนการ
glycolysis หรือ Krebs
33
การสลายไขมัน
กรดไขมันและกลีเซอรอลเมื่อลำาเลียงเข้าสู่
เซลล์จะเป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสลาย
สารอาหาร โดยกลีเซอรอลเข้าสู่
กระบวนการในช่วงไกลโคไลซิส ส่วนกรด
ไขมันจะมีกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
โดยการตัดสายไฮโดรคาร์บอนออกทีละ 2
คาร์บอนอะตอม สร้างเป็น แอซีติลโค
เอนไซม์ เอ เข้าสูวัฏจักรเครปส์ต่อไป
่
34

การหายใจระดับเซลล์