1

Cell Respiration

O2 CO2BREATHING

Lungs

CO2 O2Bloodstream

Muscle cells carrying out

CELLULAR RESPIRATION

Sugar + O2 ATP + CO2 + H2O

2

ATP (Adenosine triphosphate)เป็�นสารเคมีที่�มีพลั�งงานส�งพร�อมีที่�จะแตก

ต�วป็ลั�อยให้�พลั�งงานออกมีาใช้�ที่�ใดที่�ห้น �งได�

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

Phosphategroups

ATP

EnergyP P PP P PHydrolysis

Adenine

Ribose

H2O

Adenosine diphosphateAdenosine Triphosphate

++

ADP

Figure 5.4A

4

ATP เมี#�อถู�กใช้�แลั�วสามีารถูสร�างกลั�บมีาให้มี�ได�

5

พลั�งงานในร�ป็ ATP ถู�กน&าไป็ใช้�ที่&างานต�างๆภายในเซลัลั*

6

Oxidative phosphorylation

การสร�าง ATP จากการถู�ายที่อด e- ผ่�านสารน&า e- เช้�น NADH, FADH2 ใน e- transport chain ที่� mitochondria แลัะมี O2 เป็�นต�วร�บ e- ต�วส,ดที่�าย

7

NAD+ = nicotinamide adenine dinucleotide

8

NAD+

พบในเซลัลั*ที่&างานร�วมีก�บ enzyme โดยเป็�นต�วร�บ e- ในป็ฏิ/ก/ร/ยา oxidation-reduction

Oxidation

R C R’ + NAD+ R C R’’ + NADH + H+

H

OH O

Dehydrogenase

Reduction

NAD+ = oxidized coenzyme

NADH = reduced coenzyme

9

Cellular respiration

รวมีห้มีายถู ง 2 กระบวนการ ค#อ- Aerobic cellular respiration

กระบวนการห้ายใจแบบใช้�ออกซ/เจน

- Anerobic cellular respiration

(Fermentation)

กระบวนการห้ายใจแบบไมี�ใช้�ออกซ/เจน ห้ร#อ กระบวนการห้มี�ก

10

Aerobic cellular respiration

เป็�นกระบวนการย�อยสารอาห้าร เพ#�อให้�ได� ATP แลัะมี O2 เป็�นต�วร�บ e- ต�วส,ดที่�าย

C6H12O6 6 O26 CO2 6 H2O

Loss of hydrogen atoms (oxidation)

Gain of hydrogen atoms (reduction)

Energy

(ATP)Glucose

+ + +

11

Fermentation

เป็�นกระบวนการย�อยสารอาห้าร เพ#�อให้�ได� ATP โดยมี organic compounds เป็�นต�วร�บ e-

เป็�น anaerobic process

เป็�นการย�อยสลัาย glucose เพยงบางส�วน ผ่ลัได� lactate (animal cell) ห้ร#อ CO2 + alcohol (yeast)

ได� 2 ATP

12

Aerobic cellular respiration ป็ระกอบด�วย Glycolysis

Krebs cycle

Electron transport chain (ETC) and oxidative phosphorylation

Glycolysis

Kreb’s Cycle (Citric acid cycle)

Electron transport chain(ETC)

16

สร,ป็ Glycolysis

17

โป็รตนที่�อย��ที่�ผ่/วของ mitochondria จะขนส�ง pyruvate เข�าไป็ใน mitochondria

2 Pyruvate 2 Acetyl CoA + 2NADH

2C2O ออกจากเซลัลั*Net:

3C

2C

18

Krebs cycle เก/ดที่� mitochondria matrix

4C

2C

6C

5C

4C

4C

4C

4C

6C

4C

6C

5C

19

ใน 2 Krebs cycle / 1 Glucose

2 Acetyl CoA 4CO2

+ 6NADH2

+2 FADH2

+ 2 ATP (substrate level phosphorylation)

e- transport chain

สร,ป็ Kreb’s Cycle

20

The pathway of electron transport

ETC ป็ระกอบด�วย electron carrier molecules (ต�วร�บ e-)ที่�อย��ใน inner mitochondrial membrane

ต�วร�บ e- จะร�บเฉพาะ e-

H+ จะถู�กป็ลั�อยออกมีาแลัะถู�กส�งออกไป็ที่� intermembrane space

21

O2 จะเป็�นต�วร�บ e- ต�วส,ดที่�าย แลั�วรวมีก�บ H+ กลัายเป็�น H2O

½ O2 + 2e- + 2H+ H20

สร,ป็ว�าETC ไมี�ที่&าให้�สร�าง ATP โดยตรง แต�ที่&าให้�เก/ด H+

gradient ที่�ผ่น�งด�านในของ mitochondria ซ �งที่&าให้�สะสมีพลั�งงานมีากพอที่�จะที่&าให้�เก/ด phosphorylation

22

ATP synthase เป็�น protein cmplex ที่&าห้น�าที่�ส�งเคราะห้* ATP ซ �งจะที่&างานได�โดยการไห้ลัผ่�านของ H+

การสร�าง ATP แบบน2เรยกว�า Chemiosmotic ATP synthesis

23

Electron transport chain and oxidative phosphorylation

25

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

26

27

Fermentation

(Backup ATP production)

Glycolysis Pyruvate Lactate (animal)

CO2 + alcohol (yeast)

ห้ร#อ อาจจะได� product อ#�นๆ ข 2นอย��ก�บ enzyme ในส/�งมีช้ว/ตน�2น

28

ผ่ลัของ fermentation จะได� 2ATP

NADH ที่�ได�จาก fermantation จะถู�กเป็ลั�ยนเป็�น NAD+ เพ#�อใช้�ใน glycolysis ได�

29

Alcohol fermentation (yeast)

30

Lactic acid fermentation (animal cell)

31

Pyruvate as a key junction in catabolism

ผ่ลัของ Glycolysis ค#อ pyruvate ซ �งจะถู�กเผ่าผ่ลัาญต�อไป็ด�วย fermentation ห้ร#อ aerobic cellular respiration แลั�วแต�ว�าจะอย��ในภาวะที่�มี O2 ห้ร#อไมี� ส&าห้ร�บเซลัลั*ที่�สามีารถูเก/ดกระบวนการห้ายใจได�ที่�2ง 2 แบบ

32

ถู งแมี�ว�า fermantation จะได�พลั�งงานน�อย แต�ก4ส&าค�ญเพราะว�าที่&าให้�ได� ATP อย�างรวดเร4ว ในร�างกายของเรา muscle cell จะเก/ด fermentation มีากในขณะที่�ร�างกายที่&างานห้น�กในระยะเวลัาส�2น เช้�น ว/�ง fermentation เป็�นกระบวนการให้�เก/ด ATP แลัะ lactate ใน muscle cell ในตอนแรก เมี#�อมีจ&านวนมีากข 2นที่&าให้�เก/ดอาการเมี#�อยลั�า เน#�องจากมีสภาพเป็�นกรดมีาก เมี#�อห้ย,ดว/�งร�างกายห้ายใจแรงเป็�นการน&าเอา O2 มีาใช้�เพ/�มีมีากข 2น lactate จะถู�กส�งไป็ที่�ต�บ แลัะถู�กเป็ลั�ยนเป็�น pyruvate

ในเซลัลั*ของยส ถู�ามี glucose จ&านวนมีาก ยสจะห้ายใจแบบ anaerobic ได�เป็�น alcohol เมี#�อมี alcohol เพ/�มีจ&านวนมีากข 2นจะที่&าให้�ยสตายได�จากการที่�ค�นพบกระบวนการ fermentation จ งน&ามีาใช้�ป็ระโยช้น*ได�มีากมีาย

33

The catabolism of various food molecules

ร�างกายของเราได�พลั�งงานส�วนให้ญ�จาก fats, proteins, disaccharides แลัะ polysaccharides ที่�ก/นเข�าไป็ โมีเลัก,ลัเห้ลั�าน2ถู�กย�อยให้�เป็�นโมีเลัก,ลัที่�เลั4กลังด�วย enzymes ซ �งสามีารถูจะเข�าไป็ในกระบวนการ glycolysis ห้ร#อ Krebs cycle ได�

34

การสลัายไขมี�นกรดไขมั�นและกล�เซอรอลเมั��อล��เล�ยงเข��สู่�� เซลล�จะเป็�นสู่�รตั้� งตั้�นในกระบวนก�รสู่ล�ยสู่�รอ�ห�ร โดยกล�เซอรอลเข��สู่��กระบวนก�รในช่�วงไกลโคไลซ(สู่ สู่�วนกรดไขมั�นจะมั�กระบวนก�รเป็ล��ยนแป็ลงท�งเคมั� โดยก�รตั้�ดสู่�ยไฮโดรค�ร�บอนออกท�ละ 2 ค�ร�บอนอะตั้อมั สู่ร��งเป็�น แอซ�ตั้(ลโคเอนไซมั� เอ เข��สู่��ว�ฏจ�กรเครป็สู่�ตั้�อไป็