Hô hấp hiếu khí theo đường phân – chu trình Crebs

Hô hấp hiếu khí theo đường phân – chu trình Crebs Hô hấp hiếu khí qua đường phân và chu trình Crebs là con đường chính của hô hấp tế bào, xảy ra phổ biến ở mọi sinh vật và mọi tế bào. Hô hấp theo con đường này xảy ra qua 3 giai đoạn: - Đường phân tiến hành trong tế bào chất. - Chu trình Crebs tiến hành trong cơ chất ty thể. - Sự vận chuyển điện tử xảy ra trong màng ty thể. * Đường phân: là giai đoạn phân huỷ phân tử glucose tạo ra axit pyruvic và NADH2. Điểm đặc biệt của quá trình đường phân là không phải phân tử đường tự do phân giải mà phân tử đường đã được hoạt hoá nhờ quá trình photphoryl hoá tạo dạng đường – photphat. Ở dạng đường photphat phân tử trở nên hoạt động hơn dễ bị biến đổi hơn. Đường phân được chia làm 2 giai đoạn, mỗi giai đoạn xảy ra nhiều phản ứng phức tạp: - Giai đoạn đầu tiên là phân cắt đường glucose thành 2 phân tử đường 3C: AlPG và PDA. - Giai đoạn hai là biến đổi các đường 3C thành Axit pyruvic. Kết quả của đường phân có thể tóm tắt như sau: C6H12O6 + 2 NAD + 2ADP + 2H3PO4 => 2CH3COCOOH + 2NADH2 + 2ATP Các phản ứng của đường phân được trình bày theo sơ đồ sau. Sơ đồ quá trình đường phân Trong hô hấp hiếu khí Axit pyruvic phân huỷ tiếp qua chu trình Crebs còn 2NADH2 thực hiện chuỗi hô hấp để tạo 2H2O. 2NADH2 + O2 => 2NAD + 2H2O. Vậy kết quả của chu trình đường phân trong hô hấp hiếu khí sẽ là: C6H12O6 + O2 => 2CH3COCOOH + 2H2O * Chu trình Crebs: Sau khi đường phân phân huỷ glucose tạo ra Axit pyruvic, trong điều kiện hiếu khí Axit pyruvic tiếp tục bị phân huỷ hoàn toàn. Sự phân huỷ này xảy ra theo chu trình được H.Crebs khám phá từ năm 1937. Đó là chu trình Crebs. Quá trình phân huỷ axit pyruvic qua chu trình Crebs xảy ra trong cơ chất ty thể nhờ sự xúc tác nhiều hệ enzime. Bản chất của các phản ứng xảy ra trong chu trình Crebs chủ yếu là decacboxyl hoá và dehydro hoá axit pyruvic. Chu trình gồm 2 phần: - Phân huỷ axit pyruvic tạo CO2 và các coenzime khử. - Các coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H2O và tổng hợp ATP. Cơ chế chu trình được trình bày theo sơ đồ sau: Chu trình Crebs Kết quả chu trình là 2CH3COCOOH + 6 H2O => 6CO2 + 10H2 (phần 1) 10H2 + 5 O2 => 10H2O (Phần 2) Kết quả chung là: 2CH3COCOOH + 5O2 => 6CO2 + 4H2O Nếu kết hợp với giai đoạn đường phân được phương trình tổng quát của hô hấp hiếu khí C6H12O6 + O2 => 6CO2 + 6H2O Chu trình Crebs tạo 4NADH2, 1FADH2 và 1 ATP. Các coenzime khử NADH2 và FADH2 thực hiện chuỗi hô hấp sẽ tổng hợp ATP: 4 NADH2 x 3 = 12 ATP 1 FADH2 x 2 = 2 ATP 1 ATP = 1ATP --------------------------------- Tổng : 15ATP Như vậy cứ 1 Axit pyruvic phân huỷ qua chu trình tạo ra được 15 ATP, nên từ 2 A.pyruvic sẽ tạo được 30 ATP. Trong chặng đường phân tạo ra được 2ATP + 2NADH2 => 8ATP. Vậy hô hấp hiếu khí cung cấp cho tế bào 38 ATP khi phân huỷ một phân tử glucose.