การหายใจระดับเซลล์(การสลายสารอาหารระดับเซลล์)

     สิ่งมีชีวิตต้องใช้พลังงานจากสารอาหารในการทำกิจกรรมต่างๆ  เช่นการเคลื่อนไหว  การตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม  การควบคุมการทำงานของระบบต่างๆ  ในร่างกายและถ้าพิจารณาในระดับเซลล์  เซลล์จะมีกิจกรรมต่างๆ  เช่น  การลำเลียงสารแบบแอกทีฟทรานสปอร์ต  การสังเคราะห์สารรวมถึงปฏิกิริยาต่างๆ  ภายในเซลล์  ฯลฯ  กิจกรรมเหล่านี้ต้องใช้พลังงานจากสารอาหารทั้งสิ้น  นักเรียนสงสัยหรือไม่ว่าเซลล์มีวิธีการอย่างไรจึงสามารถนำพลังงานที่มีอยู่ในสารอาหารมาใช้ได้

      สารอาหารที่ลำเลียงเข้าสู่เซลล์และสามารถให้พลังงานแก่เซลล์ได้  เช่น  มอโนแซ็กคาไรด์  กรดอะมิโน  กลีเซอรอล  และกรดไขมัน  แต่เซลล์ยังไม่สามารถนำพลังงานจากสารอาหารเหล่านี้ไปใช้ได้จะต้องมีกระบวนการสลายสารอาหารภายในเซลล์  เพื่อเปลี่ยนพลังงานของพันธะเคมีของสารอาหารให้มาอยู่ในรูปสารประกอบพลังงานสูงที่เซลล์พร้อมที่จะนำพลังงานไปใช้ได้  เช่น  ATP  เรียกกระบวนการสลายโมเลกุลของสารอาหารในเซลล์เพื่อให้ได้พลังงานนี้ว่า  การสลายสารอาหารระดับเซลล์  (cellular  respiration)

 ATP  เป็นสารที่มีพลังงานสูงทำหน้าที่เก็บพลังงานที่ได้จากกระบวนการสลายสารอาหารของเซลล์ประกอบด้วยสารอินทรีย์  2  ชนิดต่อกัน  คือ  เบสอะดีนีนกับน้ำตาลไรโบส  ซึ่งเรียกว่าอะดีโนซีน แล้วจึงต่อกับหมู่ฟอสเฟต  3  หมู่  ดังภาพที่ 5-22  หมู่ฟอสเฟตแรกที่จับกับน้ำตาลไรโบสมีพลังงานพันธะต่ำ  ส่วนพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่ฟอสเฟตแรกกับหมู่ที่ 2 และหมู่ที่ 2 กับหมู่ที่ 3 มีพลังงานพันธะสูง  เมื่อสลายแล้วจะให้พลังงาน  7.3  กิโลแคลอรี/โมล
ขณะที่สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่  เซลล์จะมีการสลาย  ATP  โดย  ATP  จะเปลี่ยนเป็นอะดีโนซีนไดฟอสเฟต    (adenosine  diphosphate : ADP)  และหมู่ฟอสเฟต  หรือเปลี่ยนเป็นอะดีโนซีนมอโนฟอสเฟต    (adenosine  monophosphate : AMP)  และหมู่ฟอสเฟต  เพื่อให้ได้พลังงานสำหรับใช้ในการทำกิจกรรมต่างๆของร่างกายตลอดเวลา  ดังนั้นจึงต้องมีการสร้าง  ATP  ใหม่ขึ้นมาทดแทน  กระบวนการสร้าง  ATP  จาก  ADP  และหมู่ฟอสเฟตนี้เรียกว่ากระบวนการ  ฟอสโฟรีเลชัน   (phosphorylation)