NộI Dung
- Cấu trúc phân tử ATP
- Biến ATP thành năng lượng
- Hô hấp hoạt động như thế nào
- ATP trong quá trình Glycolysis
- ATP trong chu trình Krebs
- ATP trong hệ thống Cytochrom
Phân tử nhỏ ATP, viết tắt của adenosine triphosphate, là chất mang năng lượng chính cho tất cả các sinh vật sống. Ở người, ATP là một cách sinh hóa để lưu trữ và sử dụng năng lượng cho mọi tế bào trong cơ thể. Năng lượng ATP cũng là nguồn năng lượng chính cho các động vật và thực vật khác.
Cấu trúc phân tử ATP
ATP được tạo thành từ adenine cơ sở nitơ, ribose đường năm carbon và ba nhóm phosphate: alpha, beta và gamma. Liên kết giữa beta và gamma phốt phát có năng lượng đặc biệt cao. Khi các liên kết này bị phá vỡ, chúng giải phóng đủ năng lượng để kích hoạt một loạt các phản ứng và cơ chế của tế bào.
Biến ATP thành năng lượng
Bất cứ khi nào một tế bào cần năng lượng, nó phá vỡ liên kết beta-gamma phosphate để tạo ra adenosine diphosphate (ADP) và một phân tử phosphate tự do. Một tế bào lưu trữ năng lượng dư thừa bằng cách kết hợp ADP và phốt phát để tạo ATP. Các tế bào lấy năng lượng dưới dạng ATP thông qua một quá trình gọi là hô hấp, một loạt các phản ứng hóa học oxy hóa glucose sáu carbon để tạo thành carbon dioxide.
Hô hấp hoạt động như thế nào
Có hai loại hô hấp: hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí. Hô hấp hiếu khí diễn ra với oxy và tạo ra một lượng lớn năng lượng, trong khi hô hấp kị khí không sử dụng oxy và tạo ra một lượng nhỏ năng lượng.
Quá trình oxy hóa glucose trong quá trình hô hấp hiếu khí giải phóng năng lượng, sau đó được sử dụng để tổng hợp ATP từ ADP và phốt phát vô cơ (Pi). Chất béo và protein cũng có thể được sử dụng thay cho glucose sáu carbon trong quá trình hô hấp.
Hô hấp hiếu khí diễn ra trong ty thể của một tế bào và xảy ra qua ba giai đoạn: glycolysis, chu trình Krebs và hệ thống cytochrom.
ATP trong quá trình Glycolysis
Trong quá trình glycolysis, xảy ra trong tế bào chất, glucose sáu carbon bị phân hủy thành hai đơn vị axit pyruvic ba carbon. Các hydrogens được loại bỏ tham gia với chất mang hydro NAD để tạo ra NADH2. Điều này dẫn đến mức tăng ròng 2 ATP. Axit pyruvic đi vào ma trận của ty thể và trải qua quá trình oxy hóa, mất đi một carbon dioxide và tạo ra một phân tử hai carbon gọi là acetyl CoA. Các hydrogens đã bị lấy đi cùng với NAD để tạo ra NADH2.
ATP trong chu trình Krebs
Chu trình Krebs, còn được gọi là chu trình axit citric, tạo ra các phân tử năng lượng cao của NADH và flavin adenine dinucleotide (FADH2), cộng với một số ATP. Khi acetyl CoA đi vào chu trình Krebs, nó kết hợp với một axit bốn carbon gọi là axit oxaloacetic để tạo ra axit sáu carbon gọi là axit citric. Enzyme gây ra một loạt các phản ứng hóa học, chuyển đổi axit citric và giải phóng các electron năng lượng cao thành NAD. Trong một trong các phản ứng, đủ năng lượng được giải phóng để tổng hợp một phân tử ATP. Đối với mỗi phân tử glucose có hai phân tử axit pyruvic xâm nhập vào hệ thống, nghĩa là hai phân tử ATP được hình thành.
ATP trong hệ thống Cytochrom
Hệ thống cytochrom, còn được gọi là hệ thống mang hydro hoặc chuỗi chuyển điện tử, là một phần của quá trình hô hấp hiếu khí tạo ra nhiều ATP nhất. Chuỗi vận chuyển điện tử được hình thành từ các protein trên màng trong của ty thể. Các ion hydro và electron của NADH vào chuỗi. Các electron cung cấp năng lượng cho các protein trong màng, sau đó được sử dụng để bơm các ion hydro qua màng. Dòng ion này tổng hợp ATP.
Nhìn chung, 38 phân tử ATP được tạo ra từ một phân tử glucose.