Hô hấp tế bào là gì? Chi tiết về Hô hấp tế bào mới nhất 2022

308px CellRespiration.svg

Hô hấp tế bào ở sinh vật nhân thực điển hình nổi bật

Hô hấp tế bào là một tập hợp những phản xạ and giai đoạn thảo luận chất ra mắt trong số tế bào của sinh vật để thay đổi nguồn năng lượng hóa học có trong chất dinh dưỡng thành adenosine triphosphate (ATP), and tiếp nối giải phóng những chất thải.[1] Những phản xạ ảnh hưởng đến hô hấp là những phản xạ dị hóa, phá tan những phân tử to thành những phân tử nhỏ thêm hơn, giải phóng nguồn năng lượng trong giai đoạn, do kết nối yếu “cao năng” sẽ tiến hành thay bằng kết nối khỏe hơn trong số mặt hàng. Hô hấp là một trong các các phương tức chính cứu tế bào giải phóng nguồn năng lượng hóa học để vừa ý nguồn năng lượng cho những hoạt động sinh hoạt tế bào. Hô hấp tế bào được đánh giá là phản xạ oxy hóa-khử and giải phóng nhiệt. Phản xạ toàn diện và tổng thể đc thi công trải qua 1 loạt tiến trình không giống nhau, đa phần trong những số đó là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu nói về mặt kỹ thuật là một phản xạ đốt cháy, nhưng thực ra thì không giống như vậy. Khi hô hấp tế bào xẩy ra trong tế bào sống, nguồn năng lượng đc giải phóng dần dần qua đồng loạt những phản xạ, chứ không bùng nổ nhiệt như phản xạ cháy nhiều lúc.

Những chất dinh dưỡng hay sử dụng bởi những tế bào động vật hoang dã and thực vật cho hô hấp rất có khả năng nói đến như đường, amino acid and axit béo, and chất oxy hóa phổ cập nhất (chất nhận điện tử) là oxy phân tử (O2). Nguồn năng lượng hóa học đc tàng trữ trong ATP (nhóm phosphate thứ ba của chính bản thân nó kết nối yếu với phần còn sót lại của phân tử and bị phá tan một phương thức dễ dàng và đơn giản được cho phép dựng nên kết nối khỏe hơn, vì vậy chuyển nguồn năng lượng cho tế bào dùng) rất có khả năng đc dùng để tạo động lực thúc đẩy những giai đoạn yên cầu nguồn năng lượng, gồm có sinh tổ hợp, chuyển động hoặc luân chuyển những phân tử qua màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí sẽ phải có oxy (O2) để có thể tạo ra ATP. Mặc dầu carbohydrate, chất béo and protein đều sở hữu thể dùng làm chất phản xạ, chiêu thức “ưa thích” của tế bào là tạo nên pyruvate trong đường phân and pyruvate này sẽ lấn sân vào ty thể sẽ được oxy hóa tuyệt đối bởi quy trình Krebs. Những mặt hàng của giai đoạn này là carbon dioxide and nước, nguồn năng lượng dành được sẽ dùng để phá tan kết nối trong ADP trong lúc nhóm phosphate thứ ba đc thêm vào để có thể tạo nên ATP (adenosine triphosphate), theo chiêu thức phosphoryl hóa mức cơ chất. Không chỉ có vậy, mặt hàng còn tồn tại NADH and FADH2

Phương trình tổng quát: C6H12O6 (r) + 6 O2 (k) → 6 CO2 (k) + 6 H2O (l) + nhiệt
ΔG = −2880 kJ mỗi mol C6H12O6

ΔG âm đưa ra rằng phản xạ này rất có khả năng xẩy ra một phương thức bột phát.

Thế năng của NADH and FADH2 đc thay đổi thành nhiều ATP hơn thông sang một chuỗi luân chuyển điện tử với oxy là “chất nhận điện tử ở đầu cuối”. Phần lớn ATP đc chế tạo bởi hô hấp hiếu khí đc tạo nên bởi giai đoạn phosphoryl hóa oxy hóa. Cách này hoạt động và sinh hoạt bằng phương thức dùng nguồn năng lượng giải phóng từ pyruvate để có thể tạo ra một thế năng điện hóa bằng phương thức bơm proton qua màng. Thế năng này tiếp nối đc dùng để gia công quay ATP synthase and tạo nên ATP từ ADP and một tổ phosphate. Sách giáo khoa sinh học thường viết có 38 phân tử ATP rất có khả năng đc tạo nên cho từng phân tử glucose oxy hóa trong giai đoạn hô hấp tế bào (2 từ đường phân, 2 từ quy trình Krebs, and khoảng chừng 34 từ mạng lưới hệ thống luân chuyển electron).[2] Mặc dù vậy, sản lượng tối đa này sẽ không khi nào có được do thất thoát vì màng bị rò rỉ giống như giá cả nguồn năng lượng để luân chuyển pyruvate and ADP vào chất nền ty thể, and ước tính bây giờ thì chỉ có khoảng chừng 29 đến 30 ATP trên mỗi glucose.[2]

Hô hấp hiếu khí có tác dụng gấp 15 lần nếu với hô hấp kỵ khí (tạo nên 2 phân tử ATP trên 1 phân tử glucose). Mặc dù vậy, một trong những sinh vật yếm khí, ví dụ điển hình như vi sinh vật sinh methane rất có khả năng liên tục hô hấp kỵ khí, tạo nên nhiều ATP hơn bằng phương thức dùng những phân tử vô cơ khác (chưa hẳn oxy) làm chất nhận điện tử ở đầu cuối trong chuỗi luân chuyển điện tử. Hai giai đoạn này đi chung tuyến phố ban sơ của giai đoạn chuyển hóa đường phân nhưng chỉ hô hấp hiếu khí mới liên tục với quy trình Krebs and phosphoryl hóa oxy hóa. Những phản xạ sau đường phân ra mắt trong ti thể trong số tế bào nhân chuẩn, and trong tế bào chất trong tế bào nhân sơ.

Tổng quan hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

1. Đường phân:

2 ATP + Glucose → 2 Acid Pyruvic + 4 Hydro + 4 ATP

2. Dựng nên Acetyl CoA:

2 Acid Pyruvic + 2 CoA → 2 Acetyl CoA + 2 Carbon Dioxide + 2 Hydro

3. Quy trình Krebs:

2 Acetyl CoA + 3 O2 → 6 Hydro + 4 Carbon Dioxide + 2 ATP

4. Chuỗi truyền điện tử:

12 Hydro + 3 O2 → 6 nước + 32 ATP

Phương trình tổng quát:

Glucose + 6 O2 → 6 Carbon Dioxide + 6 nước + 36 ATP

Đường phân[sửa | sửa mã nguồn]

Tìm hiểu thêm: Đường phân

Đường phân là tuyến phố thảo luận chất ra mắt trong bào tương ở toàn bộ những sinh vật sống. Tuyến đường này rất có khả năng ra mắt ngay cả trường hợp hiếu khí and yếm khí. Ở người, trường hợp hiếu khí tạo nên pyruvate and yếm khí tạo nên axit lactic. Trong trường hợp hiếu khí, một phân tử glucose sẽ tiến hành đổi khác thành hai phân tử pyruvate (axit pyruvic), and thu về nguồn năng lượng bên dưới dạng hai phân tử ATP. Trên thực tế, thì mỗi glucose rất có khả năng tạo nên bốn phân tử ATP, mặc dù vậy, hai phân tử đc tiêu tốn như là một trong những phần của quá trình chuẩn bị sẵn sàng. Sự phosphoryl hóa glucose ban sơ là thiết yếu để hoạt hóa glucose (làm giảm độ không chuyển biến) để phân tử này rất có khả năng đc tách thành hai phân tử pyruvate bởi enzyme aldolase. Trong quá trình tịch thu nguồn năng lượng của đường phân, bốn nhóm phosphate đc chuyển đến ADP theo chính sách phosphoryl hóa mức cơ chất để có thể tạo ra bốn ATP, and hai NADH đc tạo nên khi pyruvate bị oxy hóa. Phản xạ toàn diện và tổng thể rất có khả năng đc viết như sau:

Glucose + 2 NAD+ + + 2 P + 2 ADP → 2 pyruvate + 2 NADH + 2 ATP + 2 H+ + 2 H2O + nhiệt

Ban đầu với glucose, 1 ATP đc dùng để chuyển một tổ phosphate đến glucose để có thể tạo ra glucose 6-phosphate. Glycogen cũng luôn có thể đc chuyển thành glucose 6-phosphate với việc bổ trợ của enzyme glycogen phosphorylase. Trong giai đoạn chuyển hóa nguồn năng lượng, glucose 6-phosphate đc đổi khác thành fructose 6-phosphate. Một ATP bổ sung cập nhật đc dùng để phosphoryl hóa fructose 6-phosphate thành fructose 1,6-disphosphate nhờ enzyme phosphofructokinase. Fructose 1,6-diphosphate tiếp nối đc phân tách thành hai phân tử đc phosphoryl hóa với mạch khung ba carbon and liên tục đc đổi khác thành pyruvate.

Đường phân rất có khả năng đc dịch theo nghĩa đen là “tách đường”[3]

Khử carboxyl hóa oxy hóa pyruvate[sửa | sửa mã nguồn]

Pyruvate tiếp theo sau bị oxy hóa thành acetyl-CoA and CO2 bởi tinh vi pyruvate dehydrogenase (PDC). PDC chứa đựng nhiều bản sao của ba enzyme and phía bên trong ti thể của không ít tế bào nhân chuẩn and trong bào tương của sinh vật nhân sơ. Trong giai đoạn thay đổi pyruvate thành acetyl-CoA, một phân tử NADH and một phân tử CO2 cũng khá được chia thành.

Quy trình acid citric[sửa | sửa mã nguồn]

Tìm hiểu thêm: Quy trình Krebs

Quy trình này cũng khá được gọi là quy trình Krebs hoặc quy trình axit tricarboxylic. Khi có oxy, pyruvate tạo nên từ giai đoạn đường phân sẽ tiến hành thay đổi thành acetyl-CoA. Khi acetyl-CoA đc dựng nên, hô hấp hiếu khí hoặc kỵ khí rất có khả năng xẩy ra.[4] Khi có oxy, ti thể sẽ thông qua hô hấp hiếu khí dẫn đến quy trình Krebs. Mặc dù vậy, còn nếu như không có oxy, phân tử pyruvate sẽ theo tuyến phố lên men. Trong tình huống có oxy, sau thời điểm acetyl-CoA đc tạo nên, phân tử đó sẽ lấn sân vào quy trình axit citric (quy trình Krebs) phía bên trong chất nền ty thể, and bị oxy hóa thành CO2 trong lúc cùng theo đó khử NAD thành NADH. NADH rất có khả năng đc dùng bởi chuỗi luân chuyển điện tử để có thể tạo thêm ATP như một trong những phần của giai đoạn phosphoryl hóa oxy hóa. Để oxy hóa tuyệt đối một phân tử glucose, hai acetyl-CoA phải đc chuyển hóa bởi quy trình Krebs. Hai mặt hàng “thừa” tế bào, H2O and CO2, cũng khá được tạo nên trong chu kỳ luân hồi này.

Quy trình axit citric là một quy trình gồm 8 bước ảnh hưởng đến 18 loại enzyme and co-enzyme không giống nhau.[4] Trong quy trình này, acetyl-CoA (mạch khung có: 2 nguyên tử cacbon) + oxaloacetat (4 nguyên tử cacbon) tạo nên citrate (6 nguyên tử cacbon), đc bố trí lại thành dạng phản xạ có tên thường gọi isocitrate (6 nguyên tử cacbon). Isocitrate đc đổi khác thành α-ketoglutarate (5 nguyên tử cacbon), succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate and ở đầu cuối là oxaloacetate.

Nguồn năng lượng thực tế chiếm lĩnh được xuất phát từ một chu kỳ luân hồi là 3 NADH, 1 FADH2 and 1 GTP; GTP tiếp nối rất có khả năng đc dùng để chế tạo ATP. Như thế, tổng sản lượng từ một phân tử glucose (2 phân tử pyruvate) là 6 NADH, 2 FADH2 and 2 ATP.

Phosphoryl hóa oxy hóa[sửa | sửa mã nguồn]

Tìm hiểu thêm: ATP synthase and Chuỗi chuyền điện tử

Ở sinh vật nhân thực, phosphoryl hóa oxy hóa xẩy ra trong số mào (cristae) của ti thể. Tiến độ này gồm có chuỗi luân chuyển điện tử cứu tạo nên một gradient proton (thế năng hóa học) giữa phía hai bên màng trong ty thể bằng phương thức oxy hóa NADH đc tạo nên từ quy trình Krebs. ATP đc tổ hợp bởi enzyme tổ hợp ATP khi gradient hóa thẩm đc dùng để tinh chỉnh và điều khiển sự phosphoryl hóa của ADP. Những electron ở đầu cuối đc chuyển tới oxy ngoại sinh and, nhờ sự bổ sung cập nhật hai proton, nước đc tạo nên.

Năng suất tổ hợp ATP[sửa | sửa mã nguồn]

Bước coenzyme tạo nên ATP tạo nên Nguồn ATP
Pha chuẩn bị sẵn sàng cho đường phân −2 Phosphoryl hóa glucose and fructose 6-phosphate dùng 2 ATP từ bào tương
Pha tịch thu nguồn năng lượng 4 Phosphoryl hóa mức cơ chất
2 NADH 3 hoặc 5 Phosphoryl hóa oxy hóa: Mỗi NADH tạo nên 1.5 ATP thực (khác với thông thường là 2.5), nguyên nhân là nguồn năng lượng tiêu hao luân chuyển NADH qua màng ty thể
Khử carboxyl oxy hóa pyuvate 2 NADH 5 Phosphoryl hóa oxy hóa
Quy trình Krebs 2 Phosphoryl hóa mức cơ chất
6 NADH 15 Phosphoryl hóa oxy hóa
2 FADH2 3 Phosphoryl hóa oxy hóa
Tổng thu 30 hoặc 32 ATP Từ giai đoạn oxy hóa tuyệt đối của 1 phân tử glucose đến carbon dioxide and giai đoạn oxy hóa của toàn bộ những coenzym dạng khử.

Mặc dầu theo định hướng thì mỗi phân tử glucose rất có khả năng tạo nên 38 phân tử ATP trong giai đoạn hô hấp tế bào, nhưng số lượng đó thường rẻ hơn trên thực tế do tổn thất nguồn năng lượng như giá cả luân chuyển pyruvate (từ đường phân), phosphate and ADP (chất tổ hợp ATP) vào ty thể. Tổng thể đều đc luân chuyển dữ thế chủ động bằng những chất mang dùng nguồn năng lượng đc tàng trữ trong gradient điện hóa proton.

  • Pyruvate đc luân chuyển bởi một chất mang đặc hiệu, chỉ số Km thấp cứu đưa chúng vào chất nền ty thể để oxy hóa bởi tinh vi pyruvate dehydrogenase.
  • Chất mang phosphat (PiC) luân chuyển đối cảng (hai chất sẽ luân chuyển ngược chiều nhau) phosphate (H2P4; P) and OH hoặc luân chuyển đồng cảng (hai chất sẽ luân chuyển cùng chiều nhau) phosphat and proton (H +) vào màng trong, and động lực để luân chuyển những ion phosphat vào ty thể là lực đẩy proton. Hai giai đoạn luân chuyển trên là trung hòa về điện
  • ATP-ADP translocase (còn gọi là adenine nucleotide translocase, ANT) là một chất mang luân chuyển đối cảng and luân chuyển ADP and ATP ở màng trong ty thể. Động lực là do ATP (−4) có điện tích âm hơn ADP (−3), and vì vậy nó làm mất đi một trong những phần tử điện của gradient điện hóa.

Hiệu quả của không ít giai đoạn luân chuyển bằng phương thức dùng gradient điện hóa proton là cần hơn 3 H+ (như trong định hướng) mới rất có khả năng tạo nên 1 ATP. Cụ thể vấn đề này làm giảm tác dụng định hướng của tổng thể toàn bộ giai đoạn and tối đa cũng chỉ rất có khả năng chiếm lĩnh được 28-30 phân tử ATP.[2] Trong thực tế, tác dụng rất có khả năng thậm chí còn còn tiết kiệm hơn vì màng phía bên trong của ti thể còn “rò rỉ” 1 lượng nhỏ dại proton.[5] Những vấn đề khác cũng luôn có thể ảnh hưởng vào gradient proton làm ti thể “rò rỉ” nhiều proton hơn. Một protein không kết cặp gọi là thermogenin đc bộc lộ trong một trong những loại tế bào and là một kênh rất có khả năng luân chuyển proton. Khi protein này hoạt động và sinh hoạt ở màng trong ti thể, nó làm ngắt mạch nối giữa chuỗi luân chuyển electron and tổ hợp ATP. Thế năng từ gradient proton chưa được dùng để có thể tạo ra ATP nhưng tạo nên nhiệt. Vấn đề đó tính chất quan trọng cho giai đoạn sinh nhiệt ở mô mỡ nâu của không ít động vật hoang dã có vú sơ sinh hoặc ngủ đông.

Theo một trong những nguồn thông báo mới hơn, năng suất ATP trong hô hấp hiếu khí chưa hẳn là 36–38, mà chỉ có khoảng chừng 30–32 phân tử ATP / 1 phân tử glucose [6], vì:

  • Xác suất ATP: NADH+H+ and ATP: FADH2 trong giai đoạn phosphoryl hóa oxy hóa có vẻ chưa hẳn là 3 and 2, mà chỉ là 2,5 and 1,5 khớp ứng. Không gần giống trong giai đoạn phosphoryl hóa ở tầm mức cơ chất, giai đoạn định lượng hóa học tại chỗ này khó tùy chỉnh thiết lập
    • ATP synthase tạo nên 1 ATP / 3 H+. Mặc dù vậy, việc thảo luận ATP chất nền cho ADP and P tế bào chất (luân chuyển đối cảng với OH hoặc đồng cảng với H+) qua trung gian bởi ATP-ADP translocase and chất mang phosphate tiêu tốn 1 H + / 1 ATP, vì vậy phần trăm sự thật phải là 1 ATP: 4 H+.
    • 1 NADH + H+ rất có khả năng chuyển 10 H+ (4 + 2 + 4) and 1 FADH2 rất có khả năng chuyển 6 H+ (2 + 4) qua màng trong chuỗi chuyền điện tử.

Chính vì vậy, định lượng hóa học ở đầu cuối là

1 NADH+H+: 10 H +: 10/4 ATP = NADH+H+: 2,5 ATP

1 FADH2: 6 H +: 6/4 ATP = 1 FADH2: 1,5 ATP

  • Xác suất ATP: NADH+H+ trong đường phân trong giai đoạn phosphoryl hóa oxy hóa là
  • 1,5, như với FADH2, nếu những nguyên tử hydro (2H++ 2e) đc chuyển từ tế bào NADH+H+ từ tế bào chất vào FAD ty thể bằng con thoi glycerol phosphate nằm ở vị trí màng trong ty thể.
  • 2,5 nếu con thoi malate-aspartate chuyển những nguyên tử hydro từ NADH+H+ tế bào chất đến NAD+ của ty thể

Chính vì vậy, ở đầu cuối tất cả chúng ta có, mỗi phân tử glucose:

Phosphoryl hóa mức cơ chất: 2 ATP từ đường phân + 2 ATP (thẳng trực tiếp từ GTP) từ quy trình Krebs

Oxy hóa phosphoryl

2 NADH+H+ từ đường phân: 2 × 1.5 ATP (nếu áp dụng con thoi glycerol phosphate) hoặc 2 × 2.5 ATP (con thoi malate-aspartate)

2 NADH+H+ từ giai đoạn decarboxyl hóa oxy hóa của pyruvate and 6 từ chu kỳ luân hồi Krebs: 8 × 2.5 ATP

2 FADH2 từ chu kỳ luân hồi Krebs: 2 × 1,5 ATP

Tổng số toàn bộ cho 4 + 3 (hoặc 5) + 20 + 3 = 30 (hoặc 32) ATP trên mỗi phân tử glucose

Tổng lượng ATP trong giai đoạn lên men ethanol hoặc lên men lactic chỉ là 2 phân tử tới từ giai đoạn đường phân, vì pyruvate chưa được chuyển vào ty thể để oxy hóa thành carbon dioxide (CO2), mà bị khử thành ethanol hoặc axit lactic trong tế bào chất.[6]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^

    Bailey, Regina. “Cellular Respiration”. Tàng trữ bản gốc ngày 5 tháng năm thời điểm năm 2012.

  2. ^ aăâRich, P.. R. (2003). “The molecular machinery of Keilin’s respiratory chain”. Biochemical Society Transactions. 31 (P 6): 1095–1105. doi:10.1042/BST0311095. PMID 14641005.
  3. ^ Reece1 Urry2 Cain3 Wasserman4 Minorsky5 Jackson6, Jane1 Lisa2 Michael3 Steven4 Peter5 Robert6 (2010). Campbell Biology Ninth Edition. Pearson Education, Inc. tr. 168.
  4. ^ aă“Cellular Respiration” (PDF). Tàng trữ (PDF) nguyên bản vào 10-5- 2017.
  5. ^ Porter, R.; Brand, M. (1 tháng chín 1995). “Mitochondrial proton conductance và H+/O ratio are independent of electron transport rate in isolated hepatocytes”. The Biochemical Journal (Không lấy phí full text). 310 (P 2): 379–382. doi:10.1042/bj3100379. ISSN 0264-6021. PMC 1135905. PMID 7654171.
  6. ^ aăStryer, Lubert (1995). Biochemistry (fourth ed.). Thủ đô New York – Basingstoke: W. H. Freeman và Company. ISBN 978-0716720096.

Bài Viết: Hô hấp tế bào là gì? Chi tiết về Hô hấp tế bào mới nhất 2022

Nguồn: blogsongkhoe365.vn

Xem:  Đền Đông Hội là gì? Chi tiết về Đền Đông Hội mới nhất 2022

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.