hô hấp tế bào là gì

Bách khoa toàn thư há Wikipedia

Hô hấp tế bào ở loại vật nhân thực điển hình

Hô hấp tế bào là 1 tụ hợp những phản xạ và quy trình trao thay đổi hóa học ra mắt trong số tế bào của loại vật nhằm quy đổi tích điện chất hóa học đem nhập dưỡng chất trở nên adenosine triphosphate (ATP), và tiếp sau đó giải hòa những hóa học thải.[1] Các phản xạ tương quan cho tới thở là những phản xạ dị hóa, đánh tan những phân tử rộng lớn trở nên những phân tử nhỏ rộng lớn, giải hòa tích điện nhập quy trình, bởi link yếu ớt "cao năng" sẽ tiến hành thay cho vị link mạnh rộng lớn trong số thành phầm. Hô hấp là 1 trong mỗi công thức chủ yếu canh ty tế bào giải hòa tích điện chất hóa học nhằm cung ứng tích điện cho những sinh hoạt của tế bào. Hô hấp tế bào được xem như là phản xạ oxy hóa-khử và giải hòa nhiệt độ. Phản ứng tổng thể được triển khai trải qua hàng loạt quá trình không giống nhau, đa số nhập số này đó là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu như nói tới mặt mũi chuyên môn là 1 phản xạ thắp cháy, tuy nhiên thực tế thì không phải như vậy. Khi thở tế bào xẩy ra nhập tế bào sinh sống, tích điện được giải hòa kể từ từ qua loa một loạt những phản xạ, chứ không cần nở rộ nhiệt độ như phản xạ cháy thường thì.

Bạn đang xem: hô hấp tế bào là gì

Các dưỡng chất thông thường được dùng vị những tế bào động vật hoang dã và thực vật mang lại thở hoàn toàn có thể nói tới như đàng, amino acid và axit phệ, và hóa học lão hóa thông dụng nhất (chất nhận năng lượng điện tử) là oxy phân tử (O2). Năng lượng chất hóa học được tàng trữ nhập ATP (nhóm phosphate loại thân phụ của chính nó link yếu ớt với phần sót lại của phân tử và bị đánh tan một cơ hội dễ dàng và đơn giản được chấp nhận tạo hình link mạnh rộng lớn, vì thế fake tích điện mang lại tế bào sử dụng) hoàn toàn có thể được dùng nhằm xúc tiến những quy trình yên cầu tích điện, bao hàm sinh tổ hợp, hoạt động hoặc vận fake những phân tử qua loa màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí cần phải đem oxy (O2) sẽ tạo đi ra ATP. Mặc mặc dù carbohydrate, hóa học phệ và protein đều hoàn toàn có thể dùng thực hiện hóa học phản xạ, cách thức "ưa thích" của tế bào là đưa đến pyruvate nhập đàng phân và pyruvate này sẽ cút nhập ty thể sẽ được lão hóa trọn vẹn vị quy trình Krebs. Các thành phầm của quy trình này là carbon dioxide và nước, tích điện giành được tiếp tục dùng nhằm đánh tan link nhập ADP trong lúc group phosphate loại thân phụ được thêm vô nhằm tạo ra ATP (adenosine triphosphate), theo đòi cách thức phosphoryl hóa nút cơ hóa học. Dường như, thành phầm còn tồn tại NADH và FADH2

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

ΔG âm cho là phản xạ này hoàn toàn có thể xẩy ra một cơ hội tự động vạc.

Thế năng của NADH và FADH2 được quy đổi trở nên nhiều ATP rộng lớn trải qua một chuỗi vận fake năng lượng điện tử với oxy là "chất nhận năng lượng điện tử cuối cùng". Hầu không còn ATP được phát triển vị thở hiếu khí được đưa đến vị quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Phương thức này sinh hoạt bằng phương pháp dùng tích điện giải hòa kể từ pyruvate sẽ tạo đi ra một thế năng năng lượng điện hóa bằng phương pháp bơm proton qua loa màng. Thế năng này sau này được dùng nhằm thực hiện tảo ATP synthase và đưa đến ATP kể từ ADP và một group phosphate. Sách giáo khoa sinh học tập thông thường ghi chép đem 38 phân tử ATP hoàn toàn có thể được đưa đến cho từng phân tử glucose lão hóa nhập quy trình thở tế bào (2 kể từ đàng phân, 2 kể từ quy trình Krebs, và khoảng tầm 34 kể từ khối hệ thống vận fake electron).[2] Tuy nhiên, sản lượng tối nhiều này sẽ không lúc nào đạt được bởi thất bay vì thế màng bị nhỉ gần giống ngân sách tích điện nhằm vận fake pyruvate và ADP nhập hóa học nền ty thể, và dự trù thời điểm hiện tại thì chỉ có tầm khoảng 29 cho tới 30 ATP bên trên từng glucose.[2]

Hô hấp hiếu khí đem hiệu suất cao vội vã 15 thứ tự đối với thở kỵ khí (tạo đi ra 2 phân tử ATP bên trên 1 phân tử glucose). Tuy nhiên, một vài loại vật yếm khí, ví dụ như vi loại vật sinh methane hoàn toàn có thể nối tiếp thở kỵ khí, đưa đến nhiều ATP rộng lớn bằng phương pháp dùng những phân tử vô sinh không giống (không cần oxy) thực hiện hóa học nhận năng lượng điện tử sau cuối nhập chuỗi vận fake năng lượng điện tử. Hai quy trình này cút cộng đồng con phố thuở đầu của quy trình fake hóa đàng phân tuy nhiên chỉ thở hiếu khí mới nhất nối tiếp với quy trình Krebs và phosphoryl hóa lão hóa. Các phản xạ sau đàng phân ra mắt nhập ti thể trong số tế bào nhân chuẩn chỉnh, và nhập tế bào hóa học nhập tế bào nhân sơ.

Tổng quan liêu thở hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

1. Đường phân:

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

2. Hình trở nên Acetyl CoA:

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

3. Chu trình Krebs:

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

4. Chuỗi truyền năng lượng 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]

Đường phân là con phố trao thay đổi hóa học ra mắt nhập bào tương ở toàn bộ những loại vật sinh sống. Con đàng này hoàn toàn có thể ra mắt nhập cả ĐK hiếu khí và yếm khí. Tại người, ĐK hiếu khí đưa đến pyruvate và yếm khí đưa đến axit lactic. Trong ĐK hiếu khí, một phân tử glucose sẽ tiến hành biến hóa trở nên nhị phân tử pyruvate (axit pyruvic), và thu về tích điện bên dưới dạng nhị phân tử ATP. Trên thực tiễn, thì từng glucose hoàn toàn có thể đưa đến tứ phân tử ATP, song, nhị phân tử được dung nạp như là 1 phần của quy trình sẵn sàng. Sự phosphoryl hóa glucose thuở đầu là quan trọng nhằm hoạt hóa glucose (làm tách chừng ổn định định) nhằm phân tử này hoàn toàn có thể được tách trở nên nhị phân tử pyruvate vị enzyme aldolase. Trong quy trình tịch thu tích điện của đàng phân, tứ group phosphate được fake cho tới ADP theo đòi hình thức phosphoryl hóa nút cơ hóa học sẽ tạo đi ra tứ ATP, và nhị NADH được đưa đến Lúc pyruvate bị lão hóa. Phản ứng tổng thể hoàn toàn có thể được ghi chép như sau:

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

Bắt đầu với glucose, 1 ATP được dùng nhằm fake một group phosphate cho tới glucose sẽ tạo đi ra glucose 6-phosphate. Glycogen cũng hoàn toàn có thể được fake trở nên glucose 6-phosphate với việc hỗ trợ của enzyme glycogen phosphorylase. Trong quy trình fake hóa tích điện, glucose 6-phosphate được biến hóa trở nên fructose 6-phosphate. Một ATP bổ sung cập nhật được dùng nhằm phosphoryl hóa fructose 6-phosphate trở nên fructose 1,6-disphosphate nhờ enzyme phosphofructokinase. Fructose 1,6-diphosphate sau này được phân tích trở nên nhị phân tử được phosphoryl hóa với mạch sườn thân phụ carbon và nối tiếp được biến hóa trở nên pyruvate.

Xem thêm: tiếng đàn balalaica trên sông đà

Đường phân hoàn toàn có thể được dịch theo đòi nghĩa đen sì là "tách đường"[3]

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

Pyruvate tiếp sau bị lão hóa trở nên acetyl-CoA và CO2 vị tinh vi pyruvate dehydrogenase (PDC). PDC chứa được nhiều phiên bản sao của thân phụ enzyme và trực thuộc ti thể của những tế bào nhân chuẩn chỉnh và nhập bào tương của loại vật nhân sơ. Trong quy trình quy đổi pyruvate trở nên acetyl-CoA, một phân tử NADH và một phân tử CO2 cũng rất được tạo nên trở nên.

Chu trình acid citric[sửa | sửa mã nguồn]

Chu trình này cũng rất được gọi là quy trình Krebs hoặc quy trình axit tricarboxylic. Khi đem oxy, pyruvate đưa đến kể từ quy trình đàng phân sẽ tiến hành quy đổi trở nên acetyl-CoA. Khi acetyl-CoA được tạo hình, thở hiếu khí hoặc kỵ khí hoàn toàn có thể xẩy ra.[4] Khi đem oxy, ti thể tiếp tục trải qua loa thở hiếu khí kéo theo quy trình Krebs. Tuy nhiên, nếu như không tồn tại oxy, phân tử pyruvate sẽ theo con phố lên men. Trong tình huống đem oxy, sau khoản thời gian acetyl-CoA được đưa đến, phân tử này tiếp tục cút nhập quy trình axit citric (chu trình Krebs) phía bên trong hóa học nền ty thể, và bị lão hóa trở nên CO2 trong lúc mặt khác khử NAD trở nên NADH. NADH hoàn toàn có thể được dùng vị chuỗi vận fake năng lượng điện tử sẽ tạo tăng ATP như 1 phần của quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Để lão hóa trọn vẹn một phân tử glucose, nhị acetyl-CoA cần được fake hóa vị quy trình Krebs. Hai thành phầm "thừa" tế bào, H2O và CO2, cũng rất được đưa đến nhập chu kỳ luân hồi này.

Chu trình axit citric là 1 quy trình bao gồm 8 bước tương quan cho tới 18 loại enzyme và co-enzyme không giống nhau.[4] Trong quy trình này, acetyl-CoA (mạch sườn có: 2 nguyên vẹn tử cacbon) + oxaloacetat (4 nguyên vẹn tử cacbon) đưa đến citrate (6 nguyên vẹn tử cacbon), được bố trí lại trở nên dạng phản xạ mang tên gọi isocitrate (6 nguyên vẹn tử cacbon). Isocitrate được biến hóa trở nên α-ketoglutarate (5 nguyên vẹn tử cacbon), succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate và sau cuối là oxaloacetate.

Năng lượng thực tiễn nhận được từ là 1 chu kỳ luân hồi là 3 NADH, 1 FADH2 và 1 GTP; GTP tiếp sau đó hoàn toàn có thể được dùng nhằm phát triển ATP. Như vậy, tổng sản lượng từ một phân tử glucose (2 phân tử pyruvate) là 6 NADH, 2 FADH2 và 2 ATP.

Phosphoryl hóa oxy hóa[sửa | sửa mã nguồn]

Ở loại vật nhân thực, phosphoryl hóa lão hóa xẩy ra trong số mồng (cristae) của ti thể. Quá trình này bao hàm chuỗi vận fake năng lượng điện tử canh ty đưa đến một gradient proton (thế năng hóa học) thân thuộc nhị mặt mũi màng nhập ty thể bằng phương pháp lão hóa NADH được đưa đến kể từ quy trình Krebs. ATP được tổ hợp vị enzyme tổ hợp ATP Lúc gradient hóa thẩm được dùng nhằm tinh chỉnh sự phosphoryl hóa của ADP. Các electron sau cuối được fake cho tới oxy nước ngoài sinh và, nhờ việc bổ sung cập nhật nhị proton, nước được đưa đến.

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

Bước coenzyme tạo nên ra ATP tạo nên ra Nguồn ATP
Pha sẵn sàng mang lại đàng phân −2 Phosphoryl hóa glucose và fructose 6-phosphate dùng 2 ATP kể từ bào tương
Pha tịch thu năng lượng 4 Phosphoryl hóa nút cơ chất
2 NADH 3 hoặc 5 Phosphoryl hóa oxy hóa: Mỗi NADH đưa đến 1.5 ATP thực (khác với thông thường là 2.5), nguyên nhân là tích điện tiêu hao vận fake NADH qua loa màng ty thể
Khử carboxyl lão hóa pyuvate 2 NADH 5 Phosphoryl hóa oxy hóa
Chu trình Krebs 2 Phosphoryl hóa nút cơ chất
6 NADH 15 Phosphoryl hóa oxy hóa
2 FADH2 3 Phosphoryl hóa oxy hóa
Tổng thu 30 hoặc 32 ATP Từ quy trình lão hóa trọn vẹn của một phân tử glucose cho tới carbon dioxide và quy trình lão hóa của toàn bộ những coenzym dạng khử.

Mặc mặc dù theo đòi lý thuyết thì từng phân tử glucose hoàn toàn có thể đưa đến 38 phân tử ATP nhập quy trình thở tế bào, tuy nhiên số lượng này thông thường thấp hơn bên trên thực tiễn bởi tổn thất tích điện như ngân sách vận fake pyruvate (từ đàng phân), phosphate và ADP (chất tổ hợp ATP) nhập ty thể. Tất cả đều được vận fake dữ thế chủ động vị những hóa học đem dùng tích điện được tàng trữ nhập gradient năng lượng điện hóa proton.

  • Pyruvate được vận fake vị một hóa học đem quánh hiệu, chỉ số Km thấp canh ty fake nó nhập hóa học nền ty thể nhằm lão hóa vị tinh vi pyruvate dehydrogenase.
  • Chất đem phosphat (PiC) vận fake đối cảng (hai hóa học tiếp tục vận fake trái hướng nhau) phosphate (H2PO4; Pi) và OH hoặc vận fake đồng cảng (hai hóa học tiếp tục vận fake nằm trong chiều nhau) phosphat và proton (H +) nhập màng nhập, và động lực nhằm vận fake những ion phosphat nhập ty thể là lực đẩy proton. Hai quy trình vận fake bên trên là hòa hợp về điện
  • ATP-ADP translocase (còn được gọi là adenine nucleotide translocase, ANT) là 1 hóa học đem vận fake đối cảng và vận fake ADP và ATP ở màng nhập ty thể. Động lực là vì ATP (−4) đem năng lượng điện âm rộng lớn ADP (−3), và vì thế nó làm mất đi một vài bộ phận năng lượng điện của gradient năng lượng điện hóa.

Kết trái khoáy của những quy trình vận fake bằng phương pháp dùng gradient năng lượng điện hóa proton là cần thiết rộng lớn 3 H+ (như nhập lý thuyết) mới nhất hoàn toàn có thể đưa đến 1 ATP. Rõ ràng điều này thực hiện tách hiệu suất cao lý thuyết của toàn cỗ quy trình và tối nhiều cũng chỉ hoàn toàn có thể nhận được 28-30 phân tử ATP.[2] Trong thực tiễn, hiệu suất cao hoàn toàn có thể thậm chí là còn thấp rộng lớn vì thế màng phía bên trong của ti thể còn "rò rỉ" một lượng nhỏ proton.[5] Các nhân tố không giống cũng hoàn toàn có thể tác dụng nhập gradient proton thực hiện ti thể "rò rỉ" nhiều proton rộng lớn. Một protein ko kết cặp gọi là thermogenin được biểu thị nhập một vài loại tế bào và là 1 kênh hoàn toàn có thể vận fake proton. Khi protein này sinh hoạt ở màng nhập ti thể, nó thực hiện ngắt mạch nối thân thuộc chuỗi vận fake electron và tổ hợp ATP. Thế năng kể từ gradient proton ko được dùng sẽ tạo đi ra ATP tuy nhiên đưa đến nhiệt độ. Vấn đề này quan trọng cần thiết mang lại quy trình sinh nhiệt độ ở tế bào mỡ nâu của những động vật hoang dã đem vú sơ sinh hoặc ngủ đông đúc.

Theo một vài mối cung cấp vấn đề mới nhất rộng lớn, hiệu suất ATP nhập thở hiếu khí ko cần là 36–38, nhưng mà chỉ có tầm khoảng 30–32 phân tử ATP / 1 phân tử glucose [6], vì:

  • Tỷ lệ ATP: NADH+H+ và ATP: FADH2 nhập quy trình phosphoryl hóa lão hóa nhường nhịn như ko cần là 3 và 2, nhưng mà đơn thuần 2,5 và 1,5 ứng. Không tương tự như nhập quy trình phosphoryl hóa tại mức cơ hóa học, quy trình ấn định lượng chất hóa học ở phía trên khó khăn thiết lập
    • ATP synthase đưa đến 1 ATP / 3 H+. Tuy nhiên, việc trao thay đổi ATP hóa học nền mang lại ADP và Pi tế bào hóa học (vận fake đối cảng với OH hoặc đồng cảng với H+) qua loa trung gian trá vị ATP-ADP translocase và hóa học đem phosphate dung nạp 1 H + / 1 ATP, vì thế tỷ trọng thực sự cần là 1 trong những ATP: 4 H+.
    • 1 NADH + H+ hoàn toàn có thể fake 10 H+ (4 + 2 + 4) và 1 FADH2 hoàn toàn có thể fake 6 H+ (2 + 4) qua loa màng nhập chuỗi chuyền năng lượng điện tử.

Vì vậy, ấn định lượng chất hóa học sau 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

  • Tỷ lệ ATP: NADH+H+ nhập đàng phân nhập quy trình phosphoryl hóa lão hóa là
  • 1,5, như với FADH2, nếu như những nguyên vẹn tử hydro (2H++ 2e) được fake kể từ tế bào NADH+H+ kể từ tế bào hóa học nhập FAD ty thể vị con cái thoi glycerol phosphate nằm tại màng nhập ty thể.
  • 2,5 nếu như con cái thoi malate-aspartate fake những nguyên vẹn tử hydro kể từ NADH+H+ tế bào hóa học cho tới NAD+ của ty thể

Vì vậy, sau cuối tất cả chúng ta đem, từng phân tử glucose:

Phosphoryl hóa nút cơ chất: 2 ATP kể từ đàng phân + 2 ATP (trực tiếp kể từ GTP) kể từ quy trình Krebs

Oxy hóa phosphoryl

2 NADH+H+ kể từ đàng phân: 2 × 1.5 ATP (nếu người sử dụng con cái thoi glycerol phosphate) hoặc 2 × 2.5 ATP (con thoi malate-aspartate)

2 NADH+H+ kể từ quy trình decarboxyl hóa lão hóa của pyruvate và 6 kể từ chu kỳ luân hồi Krebs: 8 × 2.5 ATP

Xem thêm: if the weather is fine i will go on a picnic with my friends she said

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

Tổng nằm trong toàn bộ mang lại 4 + 3 (hoặc 5) + đôi mươi + 3 = 30 (hoặc 32) ATP bên trên từng phân tử glucose

Tổng lượng ATP nhập quy trình lên men ethanol hoặc lên men lactic đơn thuần 2 phân tử tới từ quy trình đàng phân, vì thế pyruvate ko được tiến hành ty thể nhằm lão hóa trở nên carbon dioxide (CO2), nhưng mà bị khử trở nên ethanol hoặc axit lactic nhập tế bào hóa học.[6]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Bailey, Regina. “Cellular Respiration”. Lưu trữ phiên bản gốc ngày 5 mon 5 thời điểm năm 2012.
  2. ^ a b c Rich, P.. R. (2003). "The molecular machinery of Keilin's respiratory chain". Biochemical Society Transactions. 31 (Pt 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. ^ a b "Cellular Respiration" (PDF). Lưu trữ (PDF) nguyên vẹn phiên bản nhập 10-5- 2017.
  5. ^ Porter, R.; Brand, M. (1 mon 9 1995). "Mitochondrial proton conductance and H+/O ratio are independent of electron transport rate in isolated hepatocytes". The Biochemical Journal (Free full text). 310 (Pt 2): 379–382. doi:10.1042/bj3100379. ISSN 0264-6021. PMC 1135905. PMID 7654171.
  6. ^ a b Stryer, Lubert (1995). Biochemistry (fourth ed.). Thành Phố New York – Basingstoke: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0716720096.