PANTIP.COM : X9323017 จนปัญญาจริงๆ การหายใจระดับเซลล์ กับเทอร์โมไดนามิก [วิทยาศาสตร์]

ความคิดเห็นที่ 11

โฮ่ๆ แอบต่อwireless ห้องข้างๆ ยืมแป๊บนะพี่

ทำไมเซลล์ต้องหายใจปข้างนอก
จัดระบบในเซลล์ให้ไม่มั่ว (Entropy ในเซลล์จะลดลง แต่ไปเพิ่ม entropy ให้สิ่งแวดล้อมแทน)

เซลล์มนุษย์ ก็เช่นกัน แม้้แต่น้ำนอกเซลล์ กับน้ำในเซลล์ก็มีองค์ประกอบไม่เหมือนกัน
แม้แต่ในcellเอง แต่ละstructure ก็มีความเข้มข้นไม่เท่ากัน อย่างเช่นใน ER มีCa2+ อยู่เยอะ ถ้าปล่อยให้มันรั่วเข้ามาใน cytosol จะทำให้เซลล์ถูกกระตุ้นให้ฆ่าตัวตายเอง (Apoptosis)

ทุกอย่างในระบบสิ่่งมีขีวิตก็จำเป็นต้องถูกควบคุม โดยใช้พลังงานกดentropy ในตัวให้ต่ำ แต่จะไปเพิ่ม entropyสิ่งแวดล้อม

ซึ่งก็คือ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดดำรงอยู่โดยการเผาผลาญความมีระเบียบของจักรวาล เพื่อให้ความมีระเบียบในตัวยังคงอยู่
นั่นเอง

นี่แหละสิ่งมีชีวิตต้องการพลังงาน เพื่อจัดระเบียบตัวเอง

เอาล่ะ แต่คิดว่ายังไม่ตอบคำถามที่อยากรู้ ว่าจริงๆแล้ว หายใจระดับเซลล์มันได้มา ซึ่งพลังงานอย่างไร

การหายใจ(ขอพูดถึงแบบใช้ออกซิเจนก่อน เข้าใจง่ายสุด) มองโดยภาพรวมเป็น exogenous reaction (ปฏิกิริยาที่คายพลังงาน) คือ
มีน้ำตาล มี ออกซิเจน ที่พลังงานในตัวสูง
สุดท้ายจะให้C02 กับน้ำ ซึ่งมีพลังงานในตัวต่ำ
พลังงานผลต่างจะถูกปล่อยออกมา ให้เซลล์ได้ใช้งานกัน
แต่อยู่ดีๆ มันจะเกิดขึ้นเองไม่ได้
เหมือน กับที่ อากาศ อยู่กับ ยางรถยนต์ เอ้ย!! CTW เอ้ย!! ไม้ สิ ไม้ๆๆ อากาศกับไม้ ที่อยู่ดีๆ จะไม่มีอะไร
แต่พอจุดไฟนิดหน่อย มันก็ ให้พลังงานออกมามากจนห้างถล่ม เอ้ย! จนไม้หายหมดเหลือแต่ควันกับขี้เถ้า

น้ำตาลในครัว อยู่ดีๆ มันก็ไม่หาย กลายเป็น CO2 กับน้ำ ถ้าเราไม่กระตุ้นมันก่อน

พลังงานที่ใช้กระตุ้นให้เกิดปฏิกริยา เราเรียกว่า พลังงานก่อกัมมันต์

ถ้าต้องใช้พลังงานก่อกัมมันต์สูง ก็คือต้องกระตุ้นแรงๆ
ถ้าพลังงานก่อกัมมันต์ น้อยๆ ก็แทบไม่ต้องกระตุ้น (เช่นน้ำอัดลม เปิดมาก็ฟู่แล้ว)

ปฏิกิริยาที่ต้องผ่าน transition state ล้วนต้องการพลังงานก่อกัมมันต์ทั้งนั้น ไม่ว่าสุดท้ายมันจะคายพลังงาน หรือดูดพลังงานก็ตาม
พลังงานก่อกัมมันต์ไม่ได้บ่งบอกปริมาณของพลังงานสุทธิของปฏิกิริยา

ดังนั้น เซลล์รับน้ำตาลเข้าไป มันต้องกระตุ้นก่อน แต่คงจุดไฟกระตุ้นไม่ได้ ตัวเราคงไหม้หมดก่อน
เซลล์จะเติมฟอสเฟตไปที่น้ำตาล เกิด Glucose-6-Phosphate (G-6-P)
ขั้นตอนนี้เราลงทุนใช้พลังงานในรูป ATP ไปเพื่อติดฟอสเฟส ตอนนี้ G-6-P มีพลังงานพอที่จะเกิดปฎิกิริยาต่อไปได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานแล้ว

ผมไม่ลงรายละเอียด glycolysis, Kreb's cycle นะคับ(ที่จริงจำรายละเอียดintermediateไม่ได้ อิอิ) เอาภาพรวม
ระหว่างสลาย น้ำตาลนี้ จะมีการดึงพลังงานจากน้ำตาล ในรูป e- และ ATP รวมทั้ง มีการเติมATP เข้าไปกระตุ้นอีก สลับไปมา จนเหลือแต่ CO2

พลังงานที่ได้ในรูป ATP จะถูกเอาไปใช้โดยตรง
พลังงานในรูป e- จะถูกนำไปใช้สร้าง ATP บนเยื่อหุ้้มไมโทคอนเดีย

การหายใจระดับเซลล์ มีสองแบบใหญ่ๆคือ ใช้ตัวกลางรับอิเล็กตรอน และไม่ใช้ตัวกลางรับอิเล็กตรอน
สำหรับที่ตัวกลางรับอิเล็กตรอน จะเอาสารอื่นเข้ามาร่วมทำปฏิกิริยาด้วย คือ ออกซิเจน ไนโตรเจน และ ซัลเฟอร์
และที่ไม่ใช้ตัวกลางรับอิเล็กตรอน การเปลี่ยนแปลงใดๆ จะอยู่บนสารอาหารที่รับเข้ามาอย่างเดียว
ที่ใช้ตัวกลางจะได้พลังงานเยอะกว่า เพราะนอกจากจะได้รับพลังงานจาก พลังงานพันธะของสารอาหาร เรายังจะได้พลังงานภายในของออกซิเจนด้วย อีกทั้ง ผลสุดท้ายสารอาหารจะถูกใช้จนหมดจดเป็น CO2 ไปหมด

อีกประเด็นนึงก็คือ พลังงานของสารตัวกลางจะค่อยๆลดลงเรื่อยๆ ตาม pathwayการสลาย ที่ต้องผ่านตัวกลางเยอะๆ เพื่อพลังงานจะได้ไม่ถูกปล่อยมาทีเดียวซึ่ง ถ้าพรวดออกมาทีเดียว เซลล์อาจจะสุกได้ ครับ

ประมาณนี้ครับ ไม่้ได้เปิดอ้างอิง ถ้าผิดเล็กน้อย ก็ขออภัย
แต่ภาพรวมคือแบบนี้ครับ

จากคุณ : iKnoon

เขียนเมื่อ : 3 มิ.ย. 53 01:45:34 A:58.11.37.28 X: TicketID:267994