Tài liệu CHƯƠNG V. HÔ HẤP TẾ BÀO (CELLULAR RESPIRATION) pdf

1
PHẦN I: SINH HỌC TẾ BÀO
CHƯƠNG V. HÔ HẤP TẾ BÀO
(CELLULAR RESPIRATION)
TS. Nguyễn Hồi Hương
V.1. Định nghĩa
Hô hấp tế bào là gì ?
= Quá trình phân hủy hiếu khí (aerobic) glucose kèm
theo tổng hợp ATP
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
 6CO
2
+ 6H
2
O + 36 ATP
Glucose
Chất khử chất oxy hóa
Hơ hấp tế bào là phản ứng oxi hóa khử
Các cặp coenzyme oxi hóa khử NAD
+
/NADH (hoặc FAD/FADH2)
tham gia hơ hấp tế bào
ATP
ATP

ATP
4. CHUỖI HƠ HẤP
3. CHU
TRÌNH
KREBS
2. OXY HĨA
PYRUVATE
1. ĐƯỜNG PHÂN
V.2. Các giai đoạn
của hơ hấp tế bào
Tạo ra NADH
Trả lại NAD
+
2
1. Đường phân (glycolysis): con đường Embden = Meyerhof
2 NAD
+
2 NADH
2 ADP
2 ATP
4 ATP sinh ra
- 2 ATP sử dụng
2 ATP tổng số
glucose (C
6
)
2C
3
2 ADP
2 ATP

2 ATP
2 ADP
2 pyruvate (C
3
)
(C
3
H
3
O
3
)
Q trình xảy ra trong tế bào chất
Khơng sử dụng oxy
2. Oxy hóa pyruvate
Xảy ra trong ti thể
Khơng sinh năng lượng
2 pyruvate
(C
3
)
(C
3
H
3
O
3
)
2 acetyl-CoA
(C

2
)
(C
2
H
3
O
2
-S-CoA)
2 Coenzyme A2 CO
2
2 NAD
+
2 NADH
(2 pyruvate + 2 CoA + 2NAD
+
 2 acetyl-CoA + 2CO
2
+NADH)
3. Chu trình Krebs
(chu trình acid citric)
Xay ra trong chất nền
ti thể
2 NADH và 1 FADH2
được tạo thành
1 ATP được tổng hợp
theo cơ chế
phosphoryl hóa mức
cơ chất
2 CO2 được giải

phóng
Trong chu trình C6,
C5, C4 chuyển hóa
xoay vòng
C
4
C
6
Acetyl CoA C
2
C
5
ATP
CO
2
CO
2
FAD
FADH2
NAD
+
NADH
O
2
H
2
O
4. Chuỗi hơ hấp = chuỗi chuyển điện tử = electron transport chain ETC
Vận chuyển e
-

từ NADH/ FADH
2
đến chất nhận e
-
cuối cùng là O
2
tạo thành
H
2
O
Tổng hợp ATP theo cơ chế hóa thẩm thấu.
e
-
được vận chuyển từ NADH đến O
2
Phosphoryl hóa thẩm thấu
3
NADH/FADH
2
cung cấp e
-
cho chuỗi hơ hấp
H
+
được bơm từ chất nền
vào khoảng giữa màng
Bơm H
+
tạo thang điện
hóa giữa khoảng giữa

màng và chất nền.
H
+
trở lại chất nền qua phức hợp
ATP synthase
ATP được tổng hợp theo cơ chế hóa
thẩm thấu.
CHUỖI HƠ HẤP
Các protein của chuỗi hơ hấp:
Phức hợp I, II, III, IV: nhận và cho e
-
Các protein linh động vận chuyển e
-:
Ubiquinone
và Cytochrome c
Phức hợp I, III, IV đồng thời là bơm H
+
.
Quá trình Phosphoryl hóa
mức cơ chất
Oxy phosphoryl hóa Tổng số
ATP
Đường phân 2 2 NADH (= 4 ATP) 6
Oxy hóa
pyruvate
0 2 NADH (= 6 ATP) 6
Chu trình
Krebs
2 6 NADH (= 18 ATP)
2 FADH

2
(= 4 ATP)
24
Tổng số 4 32 36
Mỗi FADH
2
tạo ra 2 ATP trong oxy phosphoryl
hóa
Năng lượng tạo ra
chủ yếu từ oxy
phosphoryl hóa
Số mol ATP tổng hợp từ 1 mol glucose
V.3. Cân bằng năng lượng trong hơ hấp tế bào
V.4. Lên men
= tổng hợp ATP trong điều kiện khơng có oxy (khơng hiệu quả
như hơ hấp)
Đường phân chuyển hóa NAD
+
thành NADH
Lên men trả lại NAD
+
cho tế bào.
Đường phân
Lên men
4
1. Lên men rượu
Trong điều kiện khơng có oxy
Pyruvate → CO
2
+ ethanol

(nấm men, một số tế bào thực
vật)
ĐƯỜNG PHÂN
LÊN MEN
2. Lên men lactic
Trong điều kiện khơng có
oxy
Pyruvate → Lactate (vi
khuẩn lactic, tế bào động
vật)
ĐƯỜNG PHÂN
LÊN MEN
V.5. Hơ hấp kị khí
Chất nhận điện tử cuối cùng khác O2
Xảy ra với vi khuẩn
Các chất nhận điện tử cuối cùng của chuỗi hơ
hấp
Chất nhận
điện tử
Hiếu khí
Kị khí
Sản phẩm
khử
Ví dụ vi sinh
vật
V.6. Ý nghóa của hô hấp – Điều hòa hô hấp
1. Ý nghóa của hô hấp
Sinh năng lượng (ATP) cho hoạt động của tế bào
Cung cấp nguyên liệu cho quá trình sinh tổng hợp (quá trình
đồng hóa – anabolism)

5
Ý nghĩa sinh học của hơ hấp
tế bào:
Tổng hợp năng lượng ATP
cho tế bào
Điều kiện hiếu khí xảy ra hơ hấp
: tổng hợp 36 mol ATP/mol
glucose
Điều kiện yếm khí xảy ra lên
men: tổng hợp 2 mol ATP/mol
glucose
ĐƯỜNG PHÂN
OXY HĨA PYRUVATE
CHU
TRÌNH
KREBS
CHUỖI HƠ HẤP
Ý nghĩa sinh học của hơ
hấp tế bào: Cung cấp
ngun liệu cho sinh
tổng hợp
Dị hóa cung cấp ngun
liệu glucose và khác
glucose (amino acid, acid
béo, glycerol…) cho hơ
hấp tế bào;
Ngược lại, nhiều sản
phẩm trung gian của hơ
hấp tế bào cung cấp
ngun liệu cho sinh tổng

hợp.
CHUỖI HƠ HẤP
CHU
TRÌNH
KREBS
OXY HĨA PYRUVATE
ĐƯỜNG PHÂN
2. Điều hòa hô hấp
Cơ chế điều hòa: điều
hòa ngược (feed back
regulation) hoạt tính
enzyme
Enzyme trọng yếu:
phosphofructokinase
xúc tác tạo thành fructose
1,6 – diphosphate (P-C
6
-
P) (đường phân)
[ATP] và [acid citric] cao
sẽ ức chế toàn bộ quá
trình dò hóa
[ADP] cao kích thích quá
trình này.
Chất độc hô hấp
CN
-
, CO
cản e
-

đến O
2
Oligomycin (trừ nấm)
ngăn cản H
+
qua ATP-
synthase
DNP (dinitrophenol) làm màng ti
thể thấm đối với H
+
không tạo
thành thang nồng độ
Rotenone
(thuôc trừ
sâu) ngăn
e
-
đến
ubiquinone
Antimycin
(chất diệt
nấm) ngăn e
-
đến phức
hợp III
IIII
IV
CHUỖI HƠ HẤP