ใบความรู้

ใบความรู้ที่ 1 เรอ่ื ง การสลายสารอาหารแบบไมใ่ ชอ้ อกซิเจน (Anaerobic respiration)
หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 1 วิชาวิทยาศาสตร์ สาระการเรยี นรพู้ ้นื ฐาน ช้ันมธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4

การสลายสารอาหารไม่จาเป็นต้องใช้ออกซิเจนเสมอไป ส่ิงมีชีวิตบางชนิด เนื้อเย่ือบางอย่างได้
พลังงานมาจากการสลายอาหารโดยไม่ใช้ออกซิเจน ได้แก่ พยาธิตัวตืด ยีสต์ เมล็ดพืช แบคทีเรียบาง
ชนิด ส่วนกล้ามเนื้อลายเป็นตัวอย่างของเน้ือเยื่อสัตว์ชั้นสูงที่สามารถสลายสารอาหารแบบไม่ใช้
ออกซเิ จนได้

การสลายสารอาหารแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน (Anaerobic respiration)
ประกอบด้วย 2 ขน้ั ตอน คอื

1. ไกลโคลิซสี (Gycolysis)
2. การหมกั (Fermentation)

กระบวนการหมักกจ็ ะแบ่งเป็นออกเป็น 2 กระบวนการ คอื
2.1 กระบวนการหมักเอทิลแอลกอฮอลข์ องยสี ต์
กระบวนการหมักเอทิลแอลกอฮอล์ของยีสต์ ในภาวะที่ไม่มีแก๊สออกซิเจนจะเกิดกระบวน การไกลโคไล
ซีสในเซลลข์ องยสี ตห์ ากมีกลโู คสเป็นสารตัง้ ต้นจะทาให้ได้กรดไพรูวิก 2 โมเลกุล ได้ ATP 2 โมเลกุลและ
NADH อีก 2 โมเลกุล จากน้ันกรดไพรูวิกจะปล่อยคาร์บอนออกมาในรูป CO2 และเปลี่ยนเป็นแอซิตัลดี
ไฮด์แล้วมาเป็นตัวรับอิเล็กตรอนจาก NADH กลายเป็นเอทิลแอลกอฮอล์ จากปฏิกิริยาน้ีทาให้มีการ
เปล่ียนกลับของ NADH เป็น NAD+ ซ่ึงสามารถกลับไปรบั อิเล็กตรอนในกระบวนการไกลโคไลซสิ ได้ใหม่

ภาพท่ี 1 การสลายกลูโคสในภาวะทีไ่ ม่มอี อกซิเจนของยีสต์ ซึง่ จะเกดิ กระบวนการหมักแอลกอฮอล์

การหมกั แอลกอฮอล์ถกู นามาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมการผลิตเคร่ืองดื่มที่มีแอลกอฮอล์ เช่น
เบียร์ สุรา ไวน์ชนิดต่าง ๆ ซึ่งกรรมวิธีแตกต่างกันไป ในปัจจุบันได้มีการนาความรู้นี้ไปผลิ ต
แอลกอฮอล์จากของเหลือใช้ เช่น การผลิตแอลกอฮอล์จากกากน้าตาล มีผลทาให้ลดปัญหามลภาวะ
จากกากนา้ ตาลไดเ้ ปน็ จานวนมาก แอลกอฮอลย์ งั เปน็ สารท่ีมพี ลังงานแฝงอยู่มาก สามารถนามาใช้เป็น
เชื้อเพลิงได้ ยีสต์จะหมักแอลกอฮอล์ได้สูงสุดประมาณ 12 % (ถ้าสูงกว่านี้จะเป็นอันตรายต่อเซลล์)
ยีสต์สามารถสลายสารอาหารได้ทง้ั ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนและไม่มีออกซิเจน ในสภาพแวดล้อม

ท่ีมีออกซิเจนยีสต์จะเจริญเติบโตได้ดีกว่า เพราะจะนาออกซิเจนไปสลายสารอาหารให้ได้พลังงาน
มากกว่า

2.2 กระบวนการหมักกรดแลกตกิ ในกลา้ มเน้ือลาย
ในกรณีที่เซลล์ร่างกายของคนมีความต้องการ ATP เป็นจานวนมากในระยะเวลาอันส้ัน เช่น เซลล์
กลา้ มเนอื้ ขณะออกกาลงั กาย ATP จะลดลงอย่างรวดเรว็ และเลือดลาเลียงแก๊สออกซิเจนให้ไม่ทัน เซลล์
จะมีการสลายสารอาหารโดยไม่ใช้ออกซิเจน กระบวนการนี้คล้ายกับการสลายสารอาหารของยีสต์ แต่
NADH จะเปลี่ยนกลับเปน็ NAD+ โดยการถา่ ยทอดอิเลก็ ตรอนใหก้ ับกรดไพรวู กิ เกิดเปน็ กรดแลกติก

เชน่ ถ้าเราออกกาลังกายมีเคล่ือนไหวร่างกายเยอะข้ึน ร่างกายของเราย่ิงต้องการพลังงานมากข้ึน
และถ้าเราต้องการพลังงานเยอะเราก็จะต้องมีการหายใจระดับเซลล์ แต่ทีนี้การหายใจระดับเซลล์มันมี
ออกซิเจนแต่ทีน้ีเราหายใจไม่ทันพลังงานมันก็ต้องการเพ่ิมขึ้น ดังนั้นจึงมีการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
โดยกระบวนการหมกั กรดแลกตกิ หรือ lactic acid fermentation

เลอื ดจะมกี รดแลกติก (Lactic acid) สูงพร้อม ๆ กับการทางานหนักของกล้ามเนื้อลายในสภาวะ
ท่ีร่างกายขาดออกซิเจนหรือได้รับแก๊สออกซิเจนไม่เพียงพอ การสลายกลูโคสในเซลล์กล้ามเนื้อจะไม่
สมบูรณ์ และไม่เข้าสวู่ ฏั จกั รเครบส์และระบบถา่ ยทอดอิเลก็ ตรอน แต่จะสลายไปสู่กรดแลกติกหรือแลก
เตดโดยตรง ทาให้ได้พลังงานน้อยมากเพียง 2 ATP ต่อกลูโคส 1 โมเลกุลเท่าน้ัน แต่กรดแลกติกสามา
รถเปล่ียนไปเป็นกรดไพรูวิก หรือไพรูเวตแล้วเข้าสู่วัฏจักร เครบส์ได้ต่อไปอีก สาหรับกรดแลกติกถ้า
หากมีสะสมอยู่ในกล้ามเนื้อมาก ๆ ทาให้กล้ามเน้ือล้าจนกระท่ังทางานไม่ได้ต้องได้รับแก๊สออกซิเจนมา
ชดเชย เพ่ือสลายกรดแลกติกต่อไปจนสมบูรณ์ ได้น้า และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกกาจัดออก
นอกร่างกายได้ การหายใจแบบไม่ใช้แก๊สออกซิเจนแล้วเกิดกรดแลกติก (C3H6O3) จึงเรียกได้อีกอย่าง
หนงึ่ ว่า การหมักกรดแลกตกิ (Lactic acid fermentation )

ภาพที่ 2 การสลายกลูโคสในภาวะที่ไม่มีออกซิเจนของเซลล์กล้ามเน้ือซึ่งเกิดกระบวนการหมักกรดแลก
ตกิ

มีแบคทีเรียบางชนิด เช่น แลกโตบาซิลลัส (Lactobacillus) สามารถสลายสารอาหารโดยไม่ใช้
แก๊สออกซเิ จน ทาให้เกิดกรดแลกตกิ เราจงึ นาจุลินทรีย์เหล่าน้ีมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมการหมัก
หรอื ผลิตอาหารบางชนดิ เช่น นมเปรี้ยว โยเกริ ต์ เตา้ หยู้ ี้ การดองผกั และผลไมต้ ่าง

ภาพท่ี 3 ภาพแบคทีเรยี แลกโตบาซลิ ลสั (Lactobacillus)

สรุปสมการเปรยี บเทยี บข้อแตกต่าง คอื

1.การหมักแอลกอฮอล์ของยสี ต์ C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+2ATP
2.การหมกั กรดแลกตกิ ของกล้ามเนือ้ ลาย C6H12O6 2C3H6O3+2ATP

สรปุ การสลายสารอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน
กระบวน การหายใจโดยไม่ใช้ออกซิเจนให้พลังงาน 2 ATP ต่อกลูโคส 1 โมเลกุล ดังนั้นการ

หายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่ิงมีชีวิตได้พลังงานน้อยมากและน้อยกว่า การหายใจแบบใช้ออกซิเจน 18-
19 เท่า การหายใจแบบใช้ออกซิเจนจึงมีความสาคัญต่อส่ิงมีชีวิตมาก เพราะเป็นตัวให้พลังงานส่วนใหญ่
ที่นาไปใช้ในกจิ กรรมตา่ งๆของเซลลส์ ิง่ มี ชวี ิต

1. อาหารสลายตัวไมส่ มบรู ณ์ (ปฏกิ ิริยาการสลายกลูโคสส้นิ สดุ ลงแคข่ ัน้ ไกลโคลิซสี )
2. ถ้าเป็นในพืชและยีสต์ผลสุดท้ายจะได้ เอทิลแอลกอฮอล์ + CO2 + 2 ATP สาหรับในสัตว์ผล
สุดทา้ ยได้ กรดแลกตกิ (Lactic acid)
3. ถ้าเปน็ ในพชื และยีสต์เกิด CO2 ขน้ึ แต่ถ้าเป็นสตั ว์ไม่เกิด CO2 ขึ้น
4. ไมเ่ กดิ H2 O
5. ไดพ้ ลงั งานนอ้ ยกวา่ การหายใจแบบใชแ้ กส๊ ออกซิเจน 18 – 19 เท่า

แบบฝกึ หัด

คาชแ้ี จง จงเตมิ ตอบคาถามตอ่ ไปน้ีให้ถูกต้อง

1.ส่ิงมีชีวิตที่สามารถสลายสารอาหารโดยไม่ใช้ออกซิเจนได้แก่อะไรบ้าง ..........................
........................................................ .......................................................................................... ....
2. การสลายสารอาหารแบบไมใ่ ช้ออกซเิ จน มีกระบวนเกิดกี่ขน้ั ตอน ไดแ้ ก่ กระบวนการใดบ้าง
....................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................
3. ในสัตวม์ กี ระดูกสันหลงั ช้ันสงู กลา้ มชนิดใดทม่ี ีการหายใจแบบไมใ่ ช้ออกซเิ จนไดด้ ีเป็นพิเศษ
............................................................................................................................. .......................................
........................................................................................................................................ ............................
4. การหมักแอลกอฮอล์ของยีสต์ สารตงั้ ตน้ คือ.......................

4.1 สารทเี่ ป็นสารผลติ ภัณฑ์ตัวสุดทา้ ย คอื .................................
4.2 กระบวนการหมักแอลกอฮอลข์ องยีสต์ ได้พลังงานกี่ ATP…………………
5. ในกระบวนการหมักกรดแลกตกิ ของกลา้ มเนื้อ สารตั้งต้น คือ..........................
5.1 สารทีเ่ ปน็ สารผลติ ภณั ฑ์ตัวสุดทา้ ย คอื .....................
5.2 ในกระบวนการหมักกรดแลกติกของกล้ามเน้ือ ได้พลงั ก่ี ATP…………………..
6. ให้นักเรียนเขียนปฏกิ ิริยา ของการหมกั เอทิลแอลลกอฮอลข์ องยสี ต์
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................ ........................................................................
............................................................................................................................. .......................................
................................................................................................................................................. ...................
7. ให้นกั เรยี นเขยี นปฏิกริ ิยาของกระบวนการหมักกรดแลกติกของกล้ามเน้อื ลาย
....................................................................................................................................................................
............................................................................................................................. .......................................
............................................................................................................................. .......................................
....................................................................................................................................................................
8. ในกระบวนการการหมัก จะได้พลงั งานน้อยกว่าการหายใจแบบใช้ออกซเิ จนกี่เท่า................................
9. การหายใจแบบใช้ออกซเิ จนและแบบไม่ใช้ออกซิเจนมรี ะยะใดเหมือนกนั ……………………………………….
10. ขบวนการหมักนนี้ ามาใชใ้ นอตุ สาหกรรมอะไรไดบ้ ้าง
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………….......

เฉลยแบบฝกึ หัด
1.สง่ิ มชี วี ติ ที่สามารถสลายสารอาหารโดยไม่ใช้ออกซเิ จนได้แก่อะไรบ้าง ตอบ เชน่ พวกสง่ิ มชี วี ิตขนาดเลก็
พวกยีสต์ แบคทเี รยี
2. การสลายสารอาหารแบบไม่ใชอ้ อกซเิ จน มีกระบวนเกดิ กีข่ นั้ ตอน ได้แก่ กระบวนการใดบ้าง
ตอบ 2 ข้ันตอน ได้แก่ กระบวนการไกลโคไลซีส และ กระบวนการหมัก
3. ในสัตว์มกี ระดูกสนั หลงั ชัน้ สงู กลา้ มชนดิ ใดท่ีมีการหายใจแบบไมใ่ ช้ออกซิเจนได้ดเี ปน็ พิเศษ
ตอบ กล้ามเนื้อลาย
4. การหมกั แอลกอฮอล์ของยีสต์ สารตัง้ ตน้ คือ กลโู คส

4.1 สารทีเ่ ป็นสารผลิตภณั ฑ์ตัวสดุ ทา้ ย คอื แอลกอฮอล์
4.2 กระบวนการหมักแอลกอฮอล์ของยสี ต์ ไดพ้ ลงั งานก่ี ATP 2 ATP
5. ในกระบวนการหมักกรดแลกตกิ ของกลา้ มเน้ือ สารต้งั ต้น คอื กลโู คส
5.1 สารท่ีเปน็ สารผลิตภัณฑต์ ัวสุดทา้ ย คือ กรดแลกตกิ
5.2 ในกระบวนการหมกั กรดแลกตกิ ของกล้ามเนื้อ ได้พลังกี่ ATP 2 ATP
6. ให้นักเรียนเขยี นปฏิกริ ยิ า ของการหมกั เอทลิ แอลลกอฮอล์ของยีส
แนวการตอบ

7. ให้นกั เรยี นเขียนปฏิกริ ยิ าของกระบวนการหมักกรดแลกตกิ ของกลา้ มเน้อื ลาย
แนวการตอบ

8. ในกระบวนการการหมัก จะได้พลงั งานน้อยกว่าการหายใจแบบใช้ออกซเิ จนกีเ่ ท่า 18-19 เทา่
9. การหายใจแบบใช้ออกซิเจนและแบบไมใ่ ช้ออกซิเจนมรี ะยะใดเหมือนกนั ไกลโคไลซีส

10. ขบวนการหมกั นี้นามาใช้ในอตุ สาหกรรมอะไรไดบ้ ้าง
แนวการตอบ การหมกั แอลกอฮอล์ถกู นามาใช้ประโยชนใ์ นอตุ สาหกรรมการผลิตเคร่ืองด่ืมท่ีมี
แอลกอฮอล์ เช่น เบียร์ สุรา ไวน์ชนิดต่าง ๆ การหมักกรดแลกติก นาจลุ นิ ทรยี ม์ าใช้ประโยชนใ์ น
อุตสาหกรรมการหมักหรือผลิตอาหารบางชนิด เช่น นมเปรี้ยว โยเกริ ์ต เต้าห้ยู ี้ การดองผกั และผลไม้
ตา่ ง