สิ่งมีชีวิตทุกชนิดเกิดขึ้นจากเซลล์ที่ทำหน้าที่ตามลำดับ ถึงกระนั้นกับเราในฐานะมนุษย์ เซลล์ในร่างกายของเราดำเนินกระบวนการต่างๆเพื่อความอยู่รอดรวมถึงการหายใจ ในขั้นตอนนี้น้ำตาลที่มีคาร์บอน 6 ตัวจะถูกแบ่งออกเป็น 2 โมเลกุลของไพรูเวตซึ่งแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอน 3 ตัว กระบวนการนี้เรียกว่าไกลโคไลซิสและเกิดขึ้นในไซโตซอล
นอกจากนี้โมเลกุลไพรูเวตยังถูกย่อยสลายอีกครั้งโดยการหายใจแบบแอโรบิคและแบบไม่ใช้ออกซิเจน การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นทั้งในเซลล์ยีสต์และเซลล์กล้ามเนื้อ ในเซลล์ยีสต์ไพรูเวตจะถูกย่อยสลายเป็นเอทานอลและคาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะเดียวกันเซลล์กล้ามเนื้อจะเปลี่ยนไพรูเวตเป็นกรดแลคติก
ตรงกันข้ามกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน pyruvate ในการหายใจแบบใช้ออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำโดยใช้ออกซิเจนอย่างสมบูรณ์
อืม…ฟังดูซับซ้อนไปหน่อยเหรอ? ดีเพื่อให้สมองไม่เดือดขอหาข้อมูลเพิ่มเติมว่าสิ่งที่มีความหมายโดย glycolysis และการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ไกลโคไลซิส
ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ไกลโคไลซิสเป็นขั้นตอนแรกในการหายใจระดับเซลล์ กระบวนการนี้เกิดขึ้นในเซลล์ไซโตซอล Glycolysis เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Embden-Meyerhof-Parnas pathway หรือ EMP pathway ในกระบวนการนี้กระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นซึ่งจะแบ่งโมเลกุลของกลูโคสหนึ่งโมเลกุลออกเป็นโมเลกุลของกรดไพรูวิกสองโมเลกุล ขั้นตอนในกระบวนการไกลโคไลซิสสามารถมองเห็นได้ในภาพด้านบน
ถ้าเรากำหนดมันปฏิกิริยาโดยรวมของไกลโคไลซิสจะเป็นดังนี้
C 6 H 12 O 6 + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi → 2 กรด Pyruvic + 2 ATP + 2 NADH + 2 H +
นอกจากนี้เรายังสามารถดูการคำนวณไกลโคไลซิสได้จากตารางด้านล่าง
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ในกระบวนการไกลโคไลซิสเงื่อนไขไพรูเวทขึ้นอยู่กับความพร้อมของออกซิเจนในเซลล์ ด้วยออกซิเจนโมเลกุลของไพรูเวตสามารถเข้าสู่ไมโตคอนเดรียและถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ แต่เมื่อไม่มีออกซิเจนไพรูเวทจะถูกเปลี่ยนเป็นเอธานอลหรือกรดแลคติก กระบวนการนี้เรียกว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เกิดขึ้นในโปรคาริโอตเซลล์เดียวและยูคาริโอตมักเรียกว่าการหมัก การหมักแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การหมักด้วยแอลกอฮอล์และการหมักด้วยกรดแลคติก
การหมักแอลกอฮอล์ทำได้โดยยีสต์และจุลินทรีย์อื่น ๆ ในกระบวนการนี้กรดไพรูวิกที่เกิดจากไกลโคไลซิสจะถูก decarboxylated เป็น acetaldehyde โดยใช้เอนไซม์ decarboxylase จากนั้นเมื่อมีไฮโดรเจนจะมีการลดอะซิทัลดีไฮด์ด้วยเอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนชันเพื่อสร้างเอทานอลหรือเอทิลแอลกอฮอล์
ในขณะเดียวกันการหมักกรดแลคติกจะดำเนินการโดยเซลล์กล้ามเนื้อแบคทีเรียกรดแลคติก (LAB) และเชื้อราบางชนิด การผลิตโยเกิร์ตเป็นตัวอย่างของการหมักกรดแลคติกเนื่องจากแบคทีเรียLactobacillus sp เปลี่ยนน้ำตาลแลคโตสเป็นกรดแลคติก กรดแลคติกที่ผลิตขึ้นทำให้นมจับตัวเป็นก้อนหรือแข็งตัวเป็นโยเกิร์ต ในกระบวนการนี้ไพรูเวตจากไกลโคไลซิสจะถูกลดลงโดยตรงเป็นกรดแลคติกโดย NADH + H + ปฏิกิริยานี้ถูกเร่งโดยเอนไซม์แลคติกดีไฮโดรจีเนส ไม่มีการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างการหมัก
