ระบบหายใจแบบแอโรบิก vs ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
โดยทั่วไปการหายใจคือการก่อตัวของพลังงานในรูปของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) โดยการเผาผลาญอาหารด้วยออกซิเจน แต่มีการหายใจอีกประเภทหนึ่งในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนซึ่งเรียกว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน การหายใจทั้งสองประเภทนี้มีความแตกต่างกันมากมาย รวมถึงวิถีทางชีวเคมีและปริมาณพลังงานที่ผลิตได้
เครื่องช่วยหายใจคืออะไร
ตามคำจำกัดความ การหายใจแบบใช้ออกซิเจนคือชุดของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เพื่อผลิต ATP โดยการเผาไหม้อาหารในที่ที่มีออกซิเจนATP เป็นรูปแบบที่ดีที่สุดในการเก็บพลังงานภายในเซลล์ หลังจากกระบวนการหายใจแบบใช้ออกซิเจนทั้งหมด คาร์บอนไดออกไซด์จะก่อตัวเป็นของเสีย น้ำตาล (กลูโคส) กรดอะมิโน และกรดไขมันเป็นสารตั้งต้นของระบบทางเดินหายใจที่มีการบริโภคสูงในการหายใจ กระบวนการหายใจแบบแอโรบิกใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้าย กระบวนการหายใจทั้งหมดเกี่ยวข้องกับสี่ขั้นตอนหลักที่เรียกว่า glycolysis, ออกซิเดชันดีคาร์บอกซิเลชันของไพรูเวต, วัฏจักรกรดซิตริก (รอบเครบส์) และออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน หลังจากกระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้น จะมีโมเลกุล ATP จำนวน 38 สุทธิที่ผลิตจากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล (C6H12O 6). อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเยื่อรั่วไหลและความพยายามในการเคลื่อนย้ายโมเลกุลบางตัวในระหว่างกระบวนการ การผลิตสุทธิจึงจำกัดโมเลกุล ATP ประมาณ 30 โมเลกุลจากโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุล ขนาดของเส้นทางนี้มีมหาศาล มีโมเลกุล ATP หลายล้านล้านที่ผลิตขึ้นจากการหายใจแบบใช้ออกซิเจนในเซลล์จำนวนนับไม่ถ้วนในร่างกาย และต้องการออกซิเจนจำนวนมากในขณะที่ผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณเท่ากันความต้องการและการผลิตทั้งหมดเหล่านี้คงอยู่ได้ด้วยการหายใจเข้าและออกภายนอกด้วยการอำนวยความสะดวกของระบบไหลเวียนโลหิตเพื่อขนส่งทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นและลง
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนคืออะไร
การหายใจเป็นสิ่งสำคัญในการได้รับพลังงาน อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกแห่งในโลกที่มีออกซิเจน และนั่นก็ต้องการให้สิ่งมีชีวิตปรับตัวด้วยเทคนิคต่างๆ เพื่อใช้ชีวิตในสภาพแวดล้อมดังกล่าว การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นวิธีหนึ่งในการดึงพลังงานจากวัสดุอินทรีย์โดยใช้สารเคมีอื่น ๆ ได้แก่ สารประกอบซัลเฟตหรือไนเตรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายในกระบวนการ นอกจากนี้ ตัวรับอิเล็กตรอนเทอร์มินัลเหล่านี้ยังมีประสิทธิภาพในการลดน้อยลง และสามารถผลิตโมเลกุล ATP ได้เพียงสองสามโมเลกุลต่อโมเลกุลกลูโคสเท่านั้น โดยปกติ ของเสียคือซัลไฟด์ ไนไตรต์ หรือมีเทน และเป็นกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์สำหรับมนุษย์และสัตว์อื่นๆ ส่วนใหญ่ กรดแลคติกเป็นของเสียอีกชนิดหนึ่งที่เกิดจากการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นที่น่าสนใจที่จะรู้ว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถเกิดขึ้นได้ในร่างกายมนุษย์เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความต้องการออกซิเจนสูงเพื่อให้กล้ามเนื้อเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว ในกรณีเช่นนี้ กรดแลคติกจะถูกสร้างขึ้นและทำให้กล้ามเนื้อเป็นตะคริว การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนมีความหมายเหมือนกันกับการหมัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวิถีทางไกลโคไลติก แต่เอธานอลและคาร์บอนไดออกไซด์จะก่อตัวเป็นของเสียในการหมัก
การหายใจแบบแอโรบิกกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนต่างกันอย่างไร
• ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจนแต่ไม่เกี่ยวข้องกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
• ประสิทธิภาพการให้พลังงานในการหายใจแบบใช้ออกซิเจนจะสูงกว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนมาก
• ในบรรดาสิ่งมีชีวิต การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเป็นเรื่องปกติมากกว่าการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
• ของเสียจะแตกต่างกันไปตามชนิดของขั้วรับอิเล็กตรอนในการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน ในขณะที่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์คือของเสียหลักในการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
• การหายใจแบบใช้ออกซิเจนช่วยรักษาระดับออกซิเจนในบรรยากาศ ในขณะที่การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนช่วยรักษาวัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรไนโตรเจน และอื่นๆ อีกมากมาย