NộI Dung
Hô hấp tế bào là tổng của các phương tiện sinh hóa khác nhau mà các sinh vật nhân chuẩn sử dụng để chiết xuất năng lượng từ thực phẩm, cụ thể glucose phân tử.
Quá trình hô hấp tế bào bao gồm bốn giai đoạn hoặc các bước cơ bản: Glycolysis, xảy ra trong tất cả các sinh vật, prokaryotic và eukaryotic; các phản ứng cầu, trong đó đặt giai đoạn cho hô hấp hiếu khí; và chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử, con đường phụ thuộc oxy xảy ra theo trình tự trong ty thể.
Các bước hô hấp tế bào không xảy ra ở cùng một tốc độ và cùng một tập hợp các phản ứng có thể tiến hành ở các tốc độ khác nhau trong cùng một sinh vật tại các thời điểm khác nhau. Ví dụ, tốc độ glycolysis trong các tế bào cơ sẽ được dự kiến sẽ tăng rất nhiều trong cường độ cao kỵ khí tập thể dục, gây ra "nợ oxy", nhưng các bước hô hấp hiếu khí không tăng tốc đáng kể trừ khi tập thể dục được thực hiện ở mức cường độ "trả tiền".
Phương trình hô hấp tế bào
Công thức hô hấp tế bào hoàn chỉnh trông hơi khác nhau từ nguồn này sang nguồn khác, tùy thuộc vào những gì tác giả chọn đưa vào làm chất phản ứng và sản phẩm có ý nghĩa. Ví dụ, nhiều nguồn bỏ qua các hạt mang điện tử NAD+/ NADH và FAD2+/ FADH2 từ bảng cân đối hóa sinh.
Nhìn chung, glucose phân tử đường sáu carbon được chuyển đổi thành carbon dioxide và nước với sự hiện diện của oxy để tạo ra 36 đến 38 phân tử ATP (adenosine triphosphate, "tiền tệ năng lượng" tự nhiên của các tế bào). Phương trình hóa học này được biểu diễn bởi phương trình sau:
C6H12Ôi6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 giờ2O + 36 ATP
Glycolysis
Giai đoạn đầu của hô hấp tế bào là đường phân, đó là một bộ mười phản ứng không cần oxy và do đó xảy ra trong mọi tế bào sống. Prokaryote (từ các lĩnh vực Bacteria và Archaea, trước đây gọi là "archaebacteria") sử dụng glycolysis gần như độc quyền, trong khi eukaryote (động vật, nấm, protist và thực vật) sử dụng nó chủ yếu như một chất phản ứng sinh học của phản ứng hiếu khí.
Glycolysis diễn ra trong tế bào chất. Trong "giai đoạn đầu tư" của quá trình, hai ATP được tiêu thụ khi hai photphat được thêm vào dẫn xuất glucose trước khi nó được tách thành hai hợp chất ba carbon. Chúng được chuyển thành hai phân tử pyruvate, 2 NADH và bốn ATP cho một lợi nhuận ròng của hai ATP.
Phản ứng cầu
Giai đoạn thứ hai của hô hấp tế bào, quá độ hoặc là phản ứng cầu, được chú ý ít hơn so với phần còn lại của hô hấp tế bào. Như tên của nó, tuy nhiên, sẽ không có cách nào để có được từ glycolysis đến các phản ứng hiếu khí ngoài mà không có nó.
Trong phản ứng này, xảy ra trong ty thể, hai phân tử pyruvate từ glycolysis được chuyển đổi thành hai phân tử acetyl coenzyme A (acetyl CoA), với hai phân tử CO2 sản xuất như chất thải trao đổi chất. Không có ATP được sản xuất.
Chu trình Krebs
Chu trình Krebs không tạo ra nhiều năng lượng (hai ATP), nhưng bằng cách kết hợp phân tử hai carbon acetyl CoA với oxaloacetate phân tử bốn carbon, và quay vòng sản phẩm thu được thông qua một loạt các chuyển đổi cắt phân tử trở lại oxaloacetate, nó tạo ra tám NADH và hai FADH2, một chất mang điện tử khác (bốn NADH và một FADH2 mỗi phân tử glucose đi vào hô hấp tế bào tại glycolysis).
Các phân tử này là cần thiết cho chuỗi vận chuyển điện tử, và trong quá trình tổng hợp của chúng, bốn CO nữa2 các phân tử được thải ra khỏi tế bào như chất thải.
Chuỗi vận chuyển điện tử
Giai đoạn thứ tư và cuối cùng của quá trình hô hấp tế bào là nơi "tạo ra" năng lượng chính được thực hiện. Các electron được mang bởi NADH và FADH2 được kéo từ các phân tử này bằng các enzyme trong màng ty thể và được sử dụng để điều khiển một quá trình gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, trong đó một gradient điện hóa được điều khiển bởi sự giải phóng của các điện tử nói trên cung cấp năng lượng cho việc thêm các phân tử phosphate vào ADP để tạo ra ATP.
Ôxy là cần thiết cho bước này, vì nó là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi. Điều này tạo ra H2O, vì vậy bước này là nơi nước trong phương trình hô hấp tế bào đến từ.
Trong tất cả, 32 đến 34 phân tử ATP được tạo ra trong bước này, tùy thuộc vào cách tổng sản lượng năng lượng. Do vậy hô hấp tế bào mang lại tổng cộng 36 đến 38 ATP: 2 + 2 + (32 hoặc 34).