hô hấp tế bào là gì

By Admin 27/08/2023 0

Bách khoa toàn thư há Wikipedia

Bạn đang xem: hô hấp tế bào là gì

Hô hấp tế bào ở loại vật nhân thực điển hình

Hô hấp tế bào là 1 trong những tập trung 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 sở hữu vô 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 vô quy trình, bởi link yếu đuối "cao năng" sẽ tiến hành thay cho bởi link mạnh rộng lớn trong số thành phầm. Hô hấp là 1 trong những trong mỗi công thức chủ yếu gom tế bào giải hòa tích điện chất hóa học nhằm hỗ trợ 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 sức nóng. Phản ứng tổng thể được triển khai trải qua hàng loạt công việc không giống nhau, đa số vô số này là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu như nói đến mặt mày nghệ thuật là 1 trong những phản xạ nhen cháy, tuy nhiên thực ra thì không phải như vậy. Khi thở tế bào xẩy ra vô tế bào sinh sống, tích điện được giải hòa kể từ từ qua loa một loạt những phản xạ, chứ không cần bùng phát sức nóng như phản xạ cháy thường thì.

Các dưỡng chất thông thường được dùng bởi những tế bào động vật hoang dã và thực vật mang lại thở rất có thể nói đến như lối, amino acid và axit bự, và hóa học lão hóa phổ cập nhất (chất nhận năng lượng điện tử) là oxy phân tử (O2). Năng lượng chất hóa học được tàng trữ vô ATP (nhóm phosphate loại tía của chính nó link yếu đuối với phần sót lại của phân tử và bị đánh tan một cơ hội đơn giản được cho phép tạo hình link mạnh rộng lớn, bởi vậy gửi tích điện mang lại tế bào sử dụng) rất có thể được dùng nhằm xúc tiến những quy trình yên cầu tích điện, bao hàm sinh tổ hợp, hoạt động hoặc vận gửi những phân tử qua loa màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí cần phải sở hữu oxy (O2) sẽ tạo rời khỏi ATP. Mặc mặc dù carbohydrate, hóa học bự và protein đều rất có thể dùng thực hiện hóa học phản xạ, cách thức "ưa thích" của tế bào là dẫn đến pyruvate vô lối phân và pyruvate này sẽ lên đường vô ty thể và để được lão hóa trọn vẹn bởi quy trình Krebs. Các thành phầm của quy trình này là carbon dioxide và nước, tích điện đã đạt được tiếp tục dùng nhằm đánh tan link vô ADP trong lúc group phosphate loại tía được thêm vô nhằm tạo ra ATP (adenosine triphosphate), theo dõi cách thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học. Hình 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 rằng phản xạ này rất có thể xẩy ra một cơ hội tự động trừng trị.

Thế năng của NADH và FADH2 được quy đổi trở nên nhiều ATP rộng lớn trải qua một chuỗi vận gửi năng lượng điện tử với oxy là "chất nhận năng lượng điện tử cuối cùng". Hầu không còn ATP được tạo ra bởi thở hiếu khí được dẫn đến bởi quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Phương thức này sinh hoạt bằng phương pháp dùng tích điện giải hòa kể từ pyruvate sẽ tạo rời khỏi 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 con quay ATP synthase và dẫn đến ATP kể từ ADP và một group phosphate. Sách giáo khoa sinh học tập thông thường ghi chép sở hữu 38 phân tử ATP rất có thể được dẫn đến cho từng phân tử glucose lão hóa vô quy trình thở tế bào (2 kể từ lối phân, 2 kể từ quy trình Krebs, và khoảng chừng 34 kể từ khối hệ thống vận gửi electron).[2] Tuy nhiên, sản lượng tối nhiều này sẽ không khi nào đạt được bởi thất bay vì như thế màng bị nhỉ gần giống ngân sách tích điện nhằm vận gửi pyruvate và ADP vô hóa học nền ty thể, và dự tính lúc này thì chỉ có tầm khoảng 29 cho tới 30 ATP bên trên từng glucose.[2]

Hô hấp hiếu khí sở hữu hiệu suất cao tất tả 15 đợt đối với thở kỵ khí (tạo rời khỏi 2 phân tử ATP bên trên 1 phân tử glucose). Tuy nhiên, một trong những loại vật yếm khí, ví dụ như vi loại vật sinh methane rất có thể nối tiếp thở kỵ khí, dẫn đến nhiều ATP rộng lớn bằng phương pháp dùng những phân tử vô sinh không giống (không nên oxy) thực hiện hóa học nhận năng lượng điện tử sau cùng vô chuỗi vận gửi năng lượng điện tử. Hai quy trình này lên đường cộng đồng tuyến phố thuở đầu của quy trình gửi hóa lối phân tuy nhiên chỉ thở hiếu khí mới nhất nối tiếp với quy trình Krebs và phosphoryl hóa lão hóa. Các phản xạ sau lối phân ra mắt vô ti thể trong số tế bào nhân chuẩn chỉnh, và vô tế bào hóa học vô 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 tuyến phố trao thay đổi hóa học ra mắt vô bào tương ở toàn bộ những loại vật sinh sống. Con lối này rất có thể ra mắt vô cả ĐK hiếu khí và yếm khí. Tại người, ĐK hiếu khí dẫn đến pyruvate và yếm khí dẫn đến axit lactic. Trong ĐK hiếu khí, một phân tử glucose sẽ tiến hành đổi khác trở nên nhì phân tử pyruvate (axit pyruvic), và thu về tích điện bên dưới dạng nhì phân tử ATP. Trên thực tiễn, thì từng glucose rất có thể dẫn đến tứ phân tử ATP, song, nhì phân tử được hấp phụ như là 1 trong những 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 rất có thể được tách trở nên nhì phân tử pyruvate bởi enzyme aldolase. Trong quy trình tịch thu tích điện của lối phân, tứ group phosphate được gửi cho tới ADP theo dõi hình thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học sẽ tạo rời khỏi tứ ATP, và nhì NADH được dẫn đến Lúc pyruvate bị lão hóa. Phản ứng tổng thể rất 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 gửi một group phosphate cho tới glucose sẽ tạo rời khỏi glucose 6-phosphate. Glycogen cũng rất có thể được gửi trở nên glucose 6-phosphate với việc trợ giúp của enzyme glycogen phosphorylase. Trong quy trình gửi hóa tích điện, glucose 6-phosphate được đổi khác 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 nhì phân tử được phosphoryl hóa với mạch sườn tía carbon và nối tiếp được đổi khác trở nên pyruvate.

Đường phân rất có thể được dịch theo dõi nghĩa đen ngòm là "tách đường"[3]

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

Xem thêm: caco3 naoh

Pyruvate tiếp sau bị lão hóa trở nên acetyl-CoA và CO2 bởi phức tạp pyruvate dehydrogenase (PDC). PDC chứa được nhiều bạn dạng sao của tía enzyme và trực thuộc ti thể của những tế bào nhân chuẩn chỉnh và vô 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 khá được tạo nên trở nên.

Chu trình acid citric[sửa | sửa mã nguồn]

Chu trình này cũng khá được gọi là quy trình Krebs hoặc quy trình axit tricarboxylic. Khi sở hữu oxy, pyruvate dẫn đến kể từ quy trình lối phân sẽ tiến hành quy đổi trở nên acetyl-CoA. Khi acetyl-CoA được tạo hình, thở hiếu khí hoặc kỵ khí rất có thể xẩy ra.[4] Khi sở hữu oxy, ti thể tiếp tục trải qua loa thở hiếu khí kéo đến quy trình Krebs. Tuy nhiên, nếu như không tồn tại oxy, phân tử pyruvate sẽ theo tuyến phố lên men. Trong tình huống sở hữu oxy, sau khoản thời gian acetyl-CoA được dẫn đến, phân tử này tiếp tục lên đường vô quy trình axit citric (chu trình Krebs) bên phía trong hóa học nền ty thể, và bị lão hóa trở nên CO2 trong lúc đôi khi khử NAD trở nên NADH. NADH rất có thể được dùng bởi chuỗi vận gửi 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, nhì acetyl-CoA nên được gửi hóa bởi quy trình Krebs. Hai thành phầm "thừa" tế bào, H2O và CO2, cũng khá được dẫn đến vô chu kỳ luân hồi này.

Chu trình axit citric là 1 trong những 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) dẫn 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 đổi khác trở nên α-ketoglutarate (5 nguyên vẹn tử cacbon), succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate và sau cùng là oxaloacetate.

Năng lượng thực tiễn chiếm được từ là 1 chu kỳ luân hồi là 3 NADH, 1 FADH2 và 1 GTP; GTP tiếp sau đó rất có thể được dùng nhằm tạo ra 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 gửi năng lượng điện tử gom dẫn đến một gradient proton (thế năng hóa học) thân thích nhì mặt mày màng vô ty thể bằng phương pháp lão hóa NADH được dẫn đến kể từ quy trình Krebs. ATP được tổ hợp bởi enzyme tổ hợp ATP Lúc gradient hóa thẩm được dùng nhằm tinh chỉnh và điều khiển sự phosphoryl hóa của ADP. Các electron sau cùng được gửi cho tới oxy nước ngoài sinh và, nhờ việc bổ sung cập nhật nhì proton, nước được dẫn 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 lối phân −2 Phosphoryl hóa glucose và fructose 6-phosphate dùng 2 ATP kể từ bào tương
Pha tịch thu năng lượng 4 Phosphoryl hóa nấc cơ chất
2 NADH 3 hoặc 5 Phosphoryl hóa oxy hóa: Mỗi NADH dẫn đến 1.5 ATP thực (khác với thông thường là 2.5), nguyên do là tích điện tiêu hao vận gửi NADH qua loa màng ty thể
Khử carboxyl lão hóa pyuvate 2 NADH 5 Phosphoryl hóa oxy hóa
Chu trình Krebs 2 Phosphoryl hóa nấc 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 dõi lý thuyết thì từng phân tử glucose rất có thể dẫn đến 38 phân tử ATP vô 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 gửi pyruvate (từ lối phân), phosphate và ADP (chất tổ hợp ATP) vô ty thể. Tất cả đều được vận gửi dữ thế chủ động bởi những hóa học đem dùng tích điện được tàng trữ vô gradient năng lượng điện hóa proton.

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

Kết trái khoáy của những quy trình vận gửi bằng phương pháp dùng gradient năng lượng điện hóa proton là cần thiết rộng lớn 3 H+ (như vô lý thuyết) mới nhất rất có thể dẫn 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 rất có thể chiếm được 28-30 phân tử ATP.[2] Trong thực tiễn, hiệu suất cao rất có thể thậm chí còn còn thấp rộng lớn vì như thế màng bên phía trong của ti thể còn "rò rỉ" một lượng nhỏ proton.[5] Các nguyên tố không giống cũng rất có thể tác dụng vô gradient proton thực hiện ti thể "rò rỉ" nhiều proton rộng lớn. Một protein ko kết cặp gọi là thermogenin được biểu thị vô một trong những loại tế bào và là 1 trong những kênh rất có thể vận gửi proton. Khi protein này sinh hoạt ở màng vô ti thể, nó thực hiện ngắt mạch nối thân thích chuỗi vận gửi electron và tổ hợp ATP. Thế năng kể từ gradient proton ko được dùng sẽ tạo rời khỏi ATP tuy nhiên dẫn đến sức nóng. Như vậy đặc trưng cần thiết mang lại quy trình sinh sức nóng ở tế bào mỡ nâu của những động vật hoang dã sở hữu vú sơ sinh hoặc ngủ nhộn nhịp.

Theo một trong những mối cung cấp vấn đề mới nhất rộng lớn, hiệu suất ATP vô thở hiếu khí ko nên 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 vô quy trình phosphoryl hóa lão hóa nhịn nhường như ko nên là 3 và 2, nhưng mà đơn thuần 2,5 và 1,5 ứng. Không tương tự như vô quy trình phosphoryl hóa ở tầm mức cơ hóa học, quy trình quyết định lượng chất hóa học ở trên đây khó khăn thiết lập
    • ATP synthase dẫn 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 gửi đối cảng với OH− hoặc đồng cảng với H+) qua loa trung gian ngoan bởi ATP-ADP translocase và hóa học đem phosphate hấp phụ 1 H + / 1 ATP, bởi vậy tỷ trọng thực sự nên là 1 trong những ATP: 4 H+.
    • 1 NADH + H+ rất có thể gửi 10 H+ (4 + 2 + 4) và 1 FADH2 rất có thể gửi 6 H+ (2 + 4) qua loa màng vô chuỗi chuyền năng lượng điện tử.

Vì vậy, quyết định lượng chất hóa học sau cùng 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+ vô lối phân vô quy trình phosphoryl hóa lão hóa là
  • 1,5, như với FADH2, nếu như những nguyên vẹn tử hydro (2H++ 2e−) được gửi kể từ tế bào NADH+H+ kể từ tế bào hóa học vô FAD ty thể bởi con cái thoi glycerol phosphate nằm ở vị trí màng vô ty thể.
  • 2,5 nếu như con cái thoi malate-aspartate gửi những nguyên vẹn tử hydro kể từ NADH+H+ tế bào hóa học cho tới NAD+ của ty thể

Vì vậy, sau cùng tất cả chúng ta sở hữu, từng phân tử glucose:

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

Oxy hóa phosphoryl

2 NADH+H+ kể từ lối phân: 2 × 1.5 ATP (nếu 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

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

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

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

Xem thêm: cuo ra n2

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Bailey, Regina. “Cellular Respiration”. Lưu trữ bạn dạng gốc ngày 5 mon 5 thời điểm năm 2012.
  2. ^ a b c Rich, Phường. 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 bạn dạng vô 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.). Thủ đô New York – Basingstoke: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0716720096.