การสลายน้ำตาล

             คาร์โบไฮเดรตในธรรมชาติหลายชนิดมีหน่วยโครงสร้างเป็นกลูโคส ซึ่งกลูโคสถือว่าเป็นแหล่งพลังงานหลักของสิ่งมีชีวิต ซึ่ง กระบวนการที่สิ่งมีชีวิตใช้ในการสลายกลูโคสเพื่อให้ได้พลังงานในรูปของ ATP และอิเล็กตรอนในรูปของ NADH นั้นเรียกว่า ไกลโคลิซิส (glycolysis)

        นอกจากไกลโคลิซิสแล้ว สิ่งมีชีวิตยังสามารถย่อยสลายกลูโคสเพื่อให้ได้พลังงานในรูปของ ATP และอิเล็กตรอนในรูปของ NADPH ด้วยวิถีเพนโทสฟอสเฟต (pentose phosphate pathway) อีกด้วย

ออกซิเดชันของกลูโคสโดยวิถีไกลโคลิซิส

ปฏิกิริยาการสลายกลูโคสของการหายใจระดับเซลล์ ถ้าเป็นการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น 4 ขั้น คือ

1.ไกลโคไลซิส (glycolysis)

- กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไซโทพลาสซึมของเซลล์

- เป็นกระบวนการสลายน้ำตาลเฮกโซส(hexose) คือ น้ำตาลที่มีคาร์บอน 6 อะตอม เช่น น้ำตาลกลูโคส ให้กลายเป็นกรดไพรูวิก(pyruvic acid)ซึ่งเป็นน้ำตาลที่มีคาร์บอน 3 อะตอม จำนวน 2 โมเลกุล

ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสนี้เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นต่อเนื่องหลายขั้นตอน แต่ละขั้นตอนจะมีเอนไซม์เฉพาะเข้าร่วมทำให้เกิดปฏิกิริยา

- กระบวนการนี้มีการใช้พลังงาน ATP 2 โมเลกุล ได้พลังงานATP เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา 4 โมเลกุล เมื่อมีการใช้ ATP ไป 2 โมเลกุล จึงเหลือ ATP เพียง 2 โมเลกุล จากกระบวนการไกลโคไลซิสที่มีการสลายน้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุล

- มีไฮโดรเจนเกิดขึ้น 4 อะตอม ซึ่งมี NAD+ เป็นตัวรับไฮโดรเจน กลายเป็น NADPH+H2 2 โมเลกุล ซึ่งจำนำไฮโดรเจนเข้าสู่กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน

2.การสร้างอะเซทิลโคเอนไซม์ เอ

- เกิดจากกรดไพรูวิก ซึ่งมีคาร์บอน 3 อะตอม ทำปฏิกิริยากับโคเอนไซม์ เอ ได้อะเซทิลโคเอนไซม์ เอ ที่มีคาร์บอน 2 อะตอมเข้าสู่กระบวนการวัฏจักรเครบส์ต่อไป

- เมื่อเสร็จสิ้นปฏิกิริยาของกระบวนการนี้จะเกิด CO2 2 โมเลกุล เกิดไฮโดรเจน 4 อะตอม เนื่องจากมรกรดไพรูวิกเข้าทำปฏิกิริยา 2 โมเลกุล ซึ่งมี NAD+ มารับกลายเป็น 2(NADH+H+)

3.วัฏจักรเครบส์

- กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียบริเวณของเหลว

- โดยอะเซทิลโค เอ รวมตัวกับกรดออกซาโลอะซีติก เป็นสารที่มีคาร์บอน 4 อะตอม กลายเป็นกรดซีติก เป็นสารที่มีคาร์บอน 6 อะตอม แล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงอีกหลายขั้นตอน มีการลดอะตอมของคาร์บอนจาก 6 เป็น 5 และเป็นคาร์บอน 4 อะตอมในรูปของกรดออกซาโลอะซีติกอีก

- ผลจากปฏิกิริยาเกิด CO2 จำนวน 2 โมเลกุล ได้พลังงาน ATP 1 โมเลกุล ได้ H+ 8 อะตอม โดยมี NAD+ มารับไป 6 อะตอม และมี FAD+ มารับไป 2 อะตอม

- การสลายกลูโคส 1 โมเลกุล เกิด acetyl Co.A 2 โมเลกุล จึงต้องเกิดวัฏจักรเครบส์ 2 รอบ

4.กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน

- เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียบริเวณปุ่มเล็ก ๆ ของเยื่อชั้นในของไมโตคอนเดรีย

- เกิดขึ้นในภาวะที่มีการหายใจแบบใช้ออกซิเจน คือ มี O2 อยู่ด้วย

- NAD+ และ FAD จะรับไฮโดรเจนกลายเป็น NADH+ H+ และ FADH2 นำไฮโดรเจนเข้าสู่กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน โดยจะมีการส่งต่อไฮโดรเจนไปยังไซโตโครมชนิดต่าง ๆ จนกระทั่ง ไปรวมกับออกซิเจนเกิดน้ำขึ้น

- พลังงาน ATP ที่เกิดจากกระบวนการอิเล็กตรอนนี้จะได้มากที่สุดถึง 34 ATP จากการสลายกลูโคส 1 โมเลกุล

แหล่งอ้างอิง : http://www.school.net.th/library/create-web/10000/science/10000-6965.html

และ http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/electrochemistry/web/oxidation_of_hexose1.htm