Hô hấp tế bào

HÔ HẤP TẾ BÀO


Đại cương về hô hấp


1.Hô hấp tế bào là gì?
Các sv dị dưỡng (heterotrophic) thu nhận năng lượng ở dạng thức ăn hữu cơ, một phần dùng cho sinh tổng hợp, phần còn lại phân hủy tạo năng lượng cho tế bào hoạt động.Qúa trình phân hủy háo khí (aerobic) các thức ăn kèm theo tổng hợp ATP gọi là hô hấp tế bào.

Đại cương về hô hấp

Hô hấp tế bào là quá trình trải qua nhiều bước do enzyme xúc tác nhờ đó tế bào chiết rút năng lượng từ glucose, polysaccharide, lipit, protein và các chất hữu cơ khác. Hô hấp là háo khí cần có oxigen.
Hô hấp háo khí hoàn toàn các chất dinh dưỡng phân hủy thành CO2 và H2O. Một trong những con đường chung của hô hấp là phân cắt glucose:
C6H12O6 +6CO2 +6H2O 6CO2+ 12H2O+năng lượng

Đại cương về hô hấp

2.Qúa trình dị hóa
Từ khi thu nhận các chất dinh dưỡng đến khi phân hủy hoàn toàn chia làm 3 giai đoạn lớn:
Giai đoạn 1: sự tiêu hóa
Các phân tử polymer lớn được phân hủy thành các monomer nhỏ như: protein thành amino acid, các polysaccharide thành glucid,lipit thành acid béo và glycerol. Các phản ứng này xảy ra chủ yếu ở ngoài tế bào do các enzyme được tiết ra ngoài.


Đại cương về hô hấp


Giai đoạn 2: đường phân.
Các phân tử nhỏ vừa tạo ra xâm nhập vào tế bào và bị tế bào chất phân hủy mạnh, xảy ra quá trình đường phân biến đường glucose thành pyruvate xâm nhập ti thể. Trong ti thể, pyruvate chuyển hóa thành nhóm acetyl của hợp chất acetyl-CoenzymeA.
Các glycerol của lipit chuyển hóa thành PGAL (phosphoglyceraldehyde) thành pyruvate.
Các acid béo được cắt từng đoạn 2C để gắn vào thành acetyl-CoA với số lượng nhiều. Sự chuyển hóa protein có nhiều các khác nhau: aminoacid, pyruvate, thành acetylCoA…
Đại cương về hô hấp


Giai đoạn 3: sự biến đổi năng lượng trong ti thể
Nhóm acetyl của acetyl Coenzyme A qua chu trình citric acid (thường gọi là chu trình Krebs) và hệ thống chuyền điện tử được oxi hóa hoàn toàn đến thành CO2 và H2O, nhiều ATP tạo thành.

Đại cương về hô hấp
Chu trình đường phân
1. Đường phân là gì?
Quá trình phân cắt glucose yếm khí tạo ra pyruvate gọi là đường phân. Nó là giai đoạn đầu yếm khí của hô hấp và cổ nhất trong chuỗi phản ứng dị hóa.
2. Các phản ứng đường phân:
Phosphoryl hóa glucose nhờ hexokinase, 1ATP tạo glucose-6-phosphat.
Isomer hóa glucose-6-phosphat tạo fructose-6-phosphat nhờ phosphoglucoisomerase
Phosphoryl hoá fructose-6-P ra fructose1,6-diphosphat nhờ phosphofruckinase và thêm 1ATP.
Fructose1,6-diphosphat nhờ aldolase ra 3-phosphotriose.
Chu trình đường phân
Isomer hóa dehydroxyactone-P.
PGAL oxy hóa thành 1,3-diphosphatgliceric acid nhờ dehydrogenase.
1,3-phosphoglycerat chuyển đổi thành 3-phosphoglycerat nhờ phản ánh của phosphoglyceratekinase. Sau phản ứng này 2ATP được tạo thành.
Chuyển nhóm P qua vị trí C2 nhờ phosphoglycromutase.
Enol hóa do enolase.
Tạo pyruvic acid nhờ pvuvate kinase. Kết quả có thêm 2ATP được tạo thành.
Chu trình đường phân
3. Sự lên men.
Quá trình bắt đầu bằng đường phân và kết thúc với sự chuyển hóa yếm khí pyruvic acid thành nhiều chất điển hình là lactic acid hay rượu ethanol goi là sự lên men.
Ở nấm men saccharomyces cerevisiae và một số vi sinh vật lên men tạo rượu ethanol.
Một số vi khuẩn lên men tạo lactic acid.
Ở động vât sản phẩm cuối là pyruvic acid và lactic acid.
Chu trình đường phân
Sự lên men rượu.
Chu trình đường phân
Sự lên men acid lactic
Hô hấp oxy hóa
Hô hấp tế bào gồm đường phân nối theo sự oxy hóa pyruvate thành acetyl-CoA và sau đó tham gia vào chu trình acidcitric ( Krebs), hệ chuyền điện tử và cuối cùng tổng hợp ATP.
1. Sự oxy hóa pyruvate thành acetyl-CoA.
2pyruvate +2CoA +2NAD+ 2 acetyl-CoA+2CO2 +NADH
2. Oxy hóa acetyl-CoA
Phản ứng đầu tiên của chu trình Krebs thực hiện do sự kết hợp acetyl-CoA có 2C với oxaloacetate có 4C tạo thành citrate có 6C và 1 phân tử CO2 thoát ra còn CoA được hồi phục.




Hô hấp oxy hóa
3. Các phản ứng của chu trình Krebs trong dịch ti thể:
Tổng hợp acidcitric. Chu trình acidcitric
Isomer hóa tạo isocitric acid nhờ aconitase.
Khử H2 và khử acidnitric qua 2 phản ứng
Oxy hóa khử CO2
Tách CoA khỏi Succinyl CoA
Khử H2
Thu 1H2O nhờ furmarase
Khử H2 của malicacid. Chu trình quay lại từ đầu.

Hô hấp oxy hóa
Chu trình citricacid hay chu trình Krebs
Hô hấp oxy hóa
4. Các sản phẩm của chu trình acidcitric
Sản phẩm là 2 phân tử CO2 và lấy ra 4 cặp điện tử. CO2 khuyếch tán ra ngoài ti thể là sản phẩm cuối cùng. 4 cặp điện tử tạo 3 NAD và 1 FAD để vào chuỗi truyền điện tử giải phóng năng lượng
Có 6C ban đầu của phân tử glucose được oxy hóa. Tổng năng lượng chỉ đạt -62kcal/glucose.
Chu trình acidnitric được gọi là nhân tố “thu dọn” các sản phẩm của trao đổi chất.

Hô hấp oxy hóa
5. Chuổi chuyền điện tử.
Sự oxy hóa NADH theo phương trình:
O2 +2NADH+ + H+ 2H2O+ 2NAD+
Qúa trình tích lũy ATP có oxy gọi là phosphoryl oxy hóa.
Sự giải phóng năng lượng được mô tả theo sơ đồ:
Hô hấp oxy hóa
Chuỗi chuyền điện tử.
Hóa thẩm thấu
Theo gt hóa thẩm thấu năng lượng giải phóng được dùng để bơm proton từ trong ti thể qua màng trong vào khoảng giữa 2 màng ti thể, tạo thang điện hóa và luồn proton kích thích enzyme ATP-systhetase cho phản ứng ADP+Pi thành ATP.
Hóa thẩm thấu
Hô hấp oxy hóa
6. Tổng năng lượng của hô hấp oxy hóa
Quá trình tiêu hóa xảy ra ở ngoài tế bào tạo ra glucose
Sự phân hủy glucose qua đường phân tạo 2PGAL rồi thành 2pyruvate, sau đó tạo 4ATP, 4NADH2, không thải CO2.
Qua chu trình Krebs có thêm 2ATP nữa cùng 6NADH2, 2FADH2, thải 4CO2.
Cuối cùng phosphoryl oxy hóa NADH2, FADH2, tạo ra 12 H2O và 34ATP.

Hô hấp oxy hóa
Về mặt năng lượng sự phân hủy glucose qua đường phân chỉ tạo ra 2 ATP. Qua hô hấp có mặt oxygen tạo thêm 34ATP tổng cộng có 38 ATP, gấp 18 lần. Trong đó theo tác giả thì có 2ATP tiêu tốn cho vận chuyển nên còn 36ATP.
Phân tử glucose chúa năng lượng tự do 670 kcal/mole còn 1 phân tử ATP có 7,3kcal/mole nên chỉ tích lũy 270kcal/mole chiếm 39% năng lượng ban đầu, 61% năng lượng còn lại được tỏa ra dưới dạng nhiệt thúc đẩy các phản ứng trong tế bào.

Hô hấp oxy hóa
Tổng năng lượng trong hô hấp oxy hóa
Hô hấp oxy hóa
Hô hấp oxy hóa
7. Sự điều hòa hô hấp.
Các quá trình thoái dưỡng cũng chịu sự điều hòa của tế bào. Nếu tế bào hoạt động mạnh, nồng độ ATP giảm thì hô hấp được tăng cường để thỏa mãn nhu cầu. Khi ATP nhiều,hô hấp chậm lại các chất hữu cơ có sẵn được dùng cho các chức năng khác.
Sự điều hòa hô hấp dựa vào điều hòa hoạt tính enzyme ở những điểm trọng yếu. Quan trọng là phosphofructokinasse xúc tác bước 3 của đường phân.Nếu ATP,acidcitric nồng độ cao thì gây ức chế quá trình dị hóa, còn ATP nhiều kích thích thoái dưỡng tăng nhanh.
Sinh tổng hợp
Song song với dị hóa diễn ra đồng hóa là sinh tổng hợp các chất. Không phải tất cả các chất dinh dưỡng đều dùng cung cấp năng lượng mà chúng còn cung cấp sườn cacbon tạo các phân tử cho bản thân tế bào.
Vd: Một số cấu chất như các amino acid từ sự tiêu hóa protein được sử dụng trực tiếp vào sự sinh tổng hợp tế bào.

Sinh tổng hợp
1.Các đặc điểm của sinh tổng hợp:
Các bước trong sinh tổng hợp được xúc tác bởi một enzyme riêng.
Mặc dù một số bước trong sinh tổng hợp được thực hiện không sử dụng phosphat giàu năng lượng nhưng nói chung sự tổng hợp của những chất phức tạp cần năng lượng hóa học ở những điểm khác nhau của chu trình.
Quá trình tổng hợp sử dụng các nguyên liệu ban đầu từ một số chất phức tạp như: acetylCoA, glycine, succinyl CoA, ribose, pyruvate và glycerol.

Sinh tổng hợp
Các quá trình tổng hợp đó không phải đơn giản là sự đảo ngược những quá trình mà phân tử bị phân hủy,các bước tổng hợp và phân hủy được kiểm soát bởi một enzyme khác nhau.
Các tế bào không sinh sản và tăng kích thước, nó vẫn sử dụng một phần đáng kể nang lượng cho hoạt động sinh tổng hợp. Quá trình sinh tổng hợp các chất hữu cơ phân tử nhỏ được thực hiện qua nhiều bước do sự xúc tác của các enzyme. Các nucleotid acid và protein được tổng hợp theo khuôn.
Sinh tổng hợp
2. Sự tích hợp trao đổi chất.
Trao đổi chất trong tế bào là quá trình tích hợp giữa thoái dưỡng và biến dưỡng, tức giữa phân hủy chát hữa cơ tạo năng lượng và tổng hợp các chất phải tiêu tốn năng lượng.
Tuy các mối liên hệ rất phức tạp, nhưng tế bào có nhiều cơ chế điều hòa hợp lý để lại các biến đểi của môi trường. Việc hiểu rỏ các cơ chế điều hòa không những giúp hiểu sâu bản chất của sự sống, mà còn có nhiều thực tiễn ứng dụng.
Vídụ: trong sản xuất aminoacidlycine nhờ sử dụng các đột biến theo chu trinh sinh tổng hợp mà sản lượng tăng.
Sinh tổng hợp
Sự tích hợp chất trong tế bào
GROUP 5

Nguyễn Thành Linh
Thái Ngọc Khánh Linh
Trần Thị Khánh Linh
Nguyễn Trương Cẩm Loan
Phạm Minh Loan
Trần Công Luận
Nguyễn Thị Tuyết Mai
Quách Trần Ngọc Minh
Trần Thị Mơ
Nguyễn Tài Nam
Bùi Thị Tuyết Nga
Lâm Tiên Nga
Nguyễn Thị Kim Nga
Phạm Thị Ngần
Nguyễn Trọng Nghĩa