vai trò của hô hấp tế bào

By Admin 03/09/2023 0

Bách khoa toàn thư há Wikipedia

Bạn đang xem: vai trò của hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào ở loại vật nhân thực điển hình

Hô hấp tế bào là 1 trong tụ hội 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 nhập dưỡng chất trở nên adenosine triphosphate (ATP), và tiếp sau đó giải tỏa 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 tỏa tích điện nhập quy trình, tự link yếu hèn "cao năng" sẽ tiến hành thay cho tự link mạnh rộng lớn trong số thành phầm. Hô hấp là 1 trong trong mỗi cách thức chủ yếu canh ty tế bào giải tỏa tích điện chất hóa học nhằm cung ứng tích điện cho những sinh hoạt của tế bào. Hô hấp tế bào được xem là phản xạ oxy hóa-khử và giải tỏa nhiệt độ. Phản ứng tổng thể được tiến hành trải qua hàng loạt công việc không giống nhau, đa số nhập số này là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu như nói đến mặt mày nghệ thuật là 1 trong phản xạ nhóm cháy, tuy nhiên thực ra thì không giống như vậy. Khi thở tế bào xẩy ra nhập tế bào sinh sống, tích điện được giải tỏa kể từ từ qua quýt một loạt những phản xạ, chứ không hề nở rộ nhiệt độ như phản xạ cháy thường thì.

Các dưỡng chất thông thường được dùng tự những tế bào động vật hoang dã và thực vật mang lại thở hoàn toàn có thể nói đến như đàng, amino acid và axit Khủng, 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 tía của chính nó link yếu hèn với phần còn sót lại của phân tử và bị đánh tan một cơ hội đơn giản dễ dàng được chấp nhận tạo hình link mạnh rộng lớn, bởi vậy gửi 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, chuyển động hoặc vận gửi những phân tử qua quýt màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí sẽ phải sở hữu oxy (O2) sẽ tạo đi ra ATP. Mặc cho dù carbohydrate, hóa học Khủng và protein đều hoàn toàn có thể dùng thực hiện hóa học phản xạ, cách thức "ưa thích" của tế bào là tạo nên pyruvate nhập đàng phân và pyruvate này sẽ chuồn nhập ty thể sẽ được lão hóa trọn vẹn tự quy trình Krebs. Các thành phầm của quy trình này là carbon dioxide và nước, tích điện đã có được tiếp tục dùng nhằm đánh tan link nhập ADP trong những khi group phosphate loại tía được thêm nữa nhằm tạo thành ATP (adenosine triphosphate), theo đòi cách thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học. Bên cạnh đó, 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 hoàn toàn 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 phát triển tự thở hiếu khí được tạo nên tự quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Phương thức này sinh hoạt bằng phương pháp dùng tích điện giải tỏa kể từ pyruvate sẽ tạo đi ra một thế năng năng lượng điện hóa bằng phương pháp bơm proton qua quýt màng. Thế năng này sau này được dùng nhằm thực hiện tảo ATP synthase và tạo nên ATP kể từ ADP và một group phosphate. Sách giáo khoa sinh học tập thông thường ghi chép sở hữu 38 phân tử ATP hoàn toàn có thể được tạo nên 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 chừng 34 kể từ khối hệ thống vận gửi electron).[2] Tuy nhiên, sản lượng tối nhiều này sẽ không lúc nào đạt được tự thất bay vì như thế màng bị nhỉ gần giống ngân sách tích điện nhằm vận gửi pyruvate và ADP nhập hóa học nền ty thể, và dự trù 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 cấp 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 kế tiếp thở kỵ khí, tạo nên 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 cuối nhập chuỗi vận gửi năng lượng điện tử. Hai quy trình này chuồn công cộng tuyến phố thuở đầu của quy trình gửi hóa đàng phân tuy nhiên chỉ thở hiếu khí mới mẻ kế 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 tiền 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 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 tạo nên pyruvate và yếm khí tạo nên axit lactic. Trong ĐK hiếu khí, một phân tử glucose sẽ tiến hành thay đổi 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 hoàn toàn có thể tạo nên tứ phân tử ATP, song, nhì phân tử được dung nạp như là 1 trong phần của tiến độ sẵn sàng. Sự phosphoryl hóa glucose thuở đầu là quan trọng nhằm hoạt hóa glucose (làm hạn chế phỏng ổn định định) nhằm phân tử này hoàn toàn có thể được tách trở nên nhì phân tử pyruvate tự enzyme aldolase. Trong tiến độ tịch thu tích điện của đàng phân, tứ group phosphate được gửi cho tới ADP theo đòi hình thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học sẽ tạo đi ra tứ ATP, và nhì NADH được tạo nên Khi 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 gửi một group phosphate cho tới glucose sẽ tạo đi ra glucose 6-phosphate. Glycogen cũng hoàn toàn có thể được gửi trở nên glucose 6-phosphate với việc hỗ trợ của enzyme glycogen phosphorylase. Trong quy trình gửi hóa tích điện, glucose 6-phosphate được thay đổi 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 khuông tía carbon và kế tiếp được thay đổi trở nên pyruvate.

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]

Xem thêm: zncl2 + agno3

Pyruvate tiếp theo sau bị lão hóa trở nên acetyl-CoA và CO2 tự tinh vi pyruvate dehydrogenase (PDC). PDC chứa được nhiều phiên bản sao của tía enzyme và nằm trong 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 sở hữu oxy, pyruvate tạo nên 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 sở hữu oxy, ti thể tiếp tục trải qua quýt 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 tạo nên, phân tử này tiếp tục chuồn nhập quy trình axit citric (chu trình Krebs) bên phía trong hóa học nền ty thể, và bị lão hóa trở nên CO2 trong những khi mặt khác khử NAD trở nên NADH. NADH hoàn toàn có thể được dùng tự chuỗi vận gửi năng lượng điện tử sẽ tạo tăng ATP như một trong những phần của quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Để lão hóa trọn vẹn một phân tử glucose, nhì acetyl-CoA nên được gửi hóa tự quy trình Krebs. Hai thành phầm "thừa" tế bào, H2O và CO2, cũng rất được tạo nên nhập chu kỳ luân hồi này.

Chu trình axit citric là 1 trong 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 khuông có: 2 vẹn toàn tử cacbon) + oxaloacetat (4 vẹn toàn tử cacbon) tạo nên citrate (6 vẹn toàn tử cacbon), được bố trí lại trở nên dạng phản xạ mang tên gọi isocitrate (6 vẹn toàn tử cacbon). Isocitrate được thay đổi trở nên α-ketoglutarate (5 vẹn toàn tử cacbon), succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate và sau cuối là oxaloacetate.

Năng lượng thực tiễn nhận được từ là một 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 gửi năng lượng điện tử canh ty tạo nên một gradient proton (thế năng hóa học) thân thích nhì mặt mày màng nhập ty thể bằng phương pháp lão hóa NADH được tạo nên kể từ quy trình Krebs. ATP được tổ hợp tự enzyme tổ hợp ATP Khi gradient hóa thẩm được dùng nhằm điều khiển và tinh chỉnh sự phosphoryl hóa của ADP. Các electron sau cuối được gửi cho tới oxy nước ngoài sinh và, nhờ việc bổ sung cập nhật nhì proton, nước được tạo nên.

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 nấc cơ chất
2 NADH 3 hoặc 5 Phosphoryl hóa oxy hóa: Mỗi NADH tạo nên 1.5 ATP thực (khác với thông thường là 2.5), nguyên do là tích điện tiêu hao vận gửi NADH qua quýt 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 cho dù theo đòi lý thuyết thì từng phân tử glucose hoàn toàn có thể tạo nên 38 phân tử ATP nhập quy trình thở tế bào, tuy nhiên số lượng này thông thường thấp hơn bên trên thực tiễn tự tổn thất tích điện như ngân sách vận gửi pyruvate (từ đàng phân), phosphate và ADP (chất tổ hợp ATP) nhập ty thể. Tất cả đều được vận gửi dữ thế chủ động tự những hóa học đem dùng tích điện được tàng trữ nhập gradient năng lượng điện hóa proton.

  • Pyruvate được vận gửi tự một hóa học đem quánh hiệu, chỉ số Km thấp canh ty đem nó nhập hóa học nền ty thể nhằm lão hóa tự tinh vi pyruvate dehydrogenase.
  • Chất đem phosphat (PiC) vận gửi đối cảng (hai hóa học tiếp tục vận gửi trái hướng 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 +) nhập màng nhập, và động lực nhằm vận gửi những ion phosphat nhập ty thể là lực đẩy proton. Hai quy trình vận gửi bên trên là hòa hợp về điện
  • ATP-ADP translocase (còn được gọi là adenine nucleotide translocase, ANT) là 1 trong hóa học đem vận gửi đối cảng và vận gửi ADP và ATP ở màng nhập 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 vài 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 nhập lý thuyết) mới mẻ hoàn toàn có thể tạo nên 1 ATP. Rõ ràng điều này thực hiện hạn chế 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 như thế màng bên phía trong của ti thể còn "rò rỉ" một lượng nhỏ proton.[5] Các nguyên 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 trong kênh hoàn toàn có thể vận gửi proton. Khi protein này sinh hoạt ở màng nhập 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 đi ra ATP tuy nhiên tạo nên nhiệt độ. Vấn đề này đặc biệt quan trọng cần thiết mang lại quy trình sinh nhiệt độ ở tế bào mỡ nâu của những động vật hoang dã sở hữu vú sơ sinh hoặc ngủ đông đúc.

Theo một vài mối cung cấp vấn đề mới mẻ rộng lớn, hiệu suất ATP nhập 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 nhập 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 nhập quy trình phosphoryl hóa ở tại mức cơ hóa học, quy trình lăm le lượng chất hóa học ở phía trên khó khăn thiết lập
    • ATP synthase tạo nên 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 quýt trung gian trá tự ATP-ADP translocase và hóa học đem phosphate dung nạp 1 H + / 1 ATP, bởi vậy tỷ trọng thực sự nên là một ATP: 4 H+.
    • 1 NADH + H+ hoàn toàn có thể gửi 10 H+ (4 + 2 + 4) và 1 FADH2 hoàn toàn có thể gửi 6 H+ (2 + 4) qua quýt màng nhập chuỗi chuyền năng lượng điện tử.

Vì vậy, lăm le 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 vẹn toàn tử hydro (2H++ 2e−) được gửi kể từ tế bào NADH+H+ kể từ tế bào hóa học nhập FAD ty thể tự con cái thoi glycerol phosphate nằm tại màng nhập ty thể.
  • 2,5 nếu như con cái thoi malate-aspartate gửi những vẹn toàn tử hydro kể từ NADH+H+ tế bào hóa học cho tới NAD+ của ty thể

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

Phosphoryl hóa nấc 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

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 như thế pyruvate ko được gửi nhập 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]

Xem thêm: cu ra no

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, 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) vẹn toàn 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.