hô hấp tế bào là gì

By Admin 11/11/2023 0

Bách khoa toàn thư há Wikipedia

Hô hấp tế bào ở loại vật nhân thực điển hình

Hô hấp tế bào là 1 trong tụ hợp những phản xạ và quy trình trao thay đổi hóa học ra mắt trong những tế bào của loại vật nhằm quy đổi tích điện chất hóa học với nhập dưỡng chất trở thành adenosine triphosphate (ATP), và tiếp sau đó hóa giải 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 thành những phân tử nhỏ rộng lớn, hóa giải tích điện nhập quy trình, vì thế links yếu đuối "cao năng" sẽ tiến hành thay cho vì thế links mạnh rộng lớn trong những thành phầm. Hô hấp là 1 trong trong mỗi cách thức chủ yếu hùn tế bào hóa giải tích điện chất hóa học nhằm cung ứng tích điện cho những hoạt động và sinh hoạt của tế bào. Hô hấp tế bào được xem là phản xạ oxy hóa-khử và hóa giải nhiệt độ. Phản ứng tổng thể được triển khai trải qua hàng loạt công việc không giống nhau, đa số nhập số này đó là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu như nói tới mặt mày chuyên môn là 1 trong phản xạ nhen 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 hóa giải kể từ từ qua chuyện một loạt những phản xạ, chứ không cần bùng phát nhiệt độ như phản xạ cháy thường thì.

Bạn đang xem: hô hấp tế bào là gì

Các dưỡng chất thông thường được dùng vì thế những tế bào động vật hoang dã và thực vật mang lại thở rất có thể kể tới như lối, amino acid và axit phệ, và hóa học lão hóa thịnh hành 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 links yếu đuối với phần còn sót lại của phân tử và bị đánh tan một cơ hội đơn giản được cho phép tạo hình links mạnh rộng lớn, bởi vậy fake 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, chuyển động hoặc vận fake những phân tử qua chuyện màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí cần phải với oxy (O2) sẽ tạo rời khỏi ATP. Mặc mặc dù carbohydrate, hóa học phệ và protein đều rất có thể dùng thực hiện hóa học phản xạ, cách thức "ưa thích" của tế bào là dẫn đến pyruvate nhập lối phân và pyruvate này sẽ chuồn nhập ty thể sẽ được lão hóa trọn vẹn vì thế 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 links nhập ADP trong lúc group phosphate loại tía được thêm nữa nhằm tạo ra ATP (adenosine triphosphate), bám theo 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 thành 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 vì thế thở hiếu khí được dẫn đến vì thế quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Phương thức này hoạt động và sinh hoạt bằng phương pháp dùng tích điện hóa giải kể từ pyruvate sẽ tạo rời khỏi một thế năng năng lượng điện hóa bằng phương pháp bơm proton qua chuyện màng. Thế năng này sau này được dùng nhằm thực hiện xoay ATP synthase và dẫn đến ATP kể từ ADP và một group phosphate. Sách giáo khoa sinh học tập thông thường ghi chép với 38 phân tử ATP rất có thể được dẫn đến cho từng phân tử glucose lão hóa nhập 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 fake electron).[2] Tuy nhiên, sản lượng tối nhiều này sẽ không khi nào đạt được vì thế thất bay vì thế màng bị nhỉ hao hao ngân sách tích điện nhằm vận fake pyruvate và ADP nhập hóa học nền ty thể, và dự tính thời điểm hiện tại thì chỉ có tầm khoảng 29 cho tới 30 ATP bên trên từng glucose.[2]

Hô hấp hiếu khí với hiệu suất cao cấp 15 chuyến đối với thở kỵ khí (tạo rời khỏi 2 phân tử ATP bên trên 1 phân tử glucose). Tuy nhiên, một số trong những loại vật yếm khí, ví dụ như vi loại vật sinh methane rất có thể kế tiếp thở kỵ khí, dẫn 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 ở đầu cuối nhập chuỗi vận fake năng lượng điện tử. Hai quy trình này chuồn công cộng tuyến đường ban sơ của quy trình fake hóa lối phân tuy nhiên chỉ thở hiếu khí mới nhất kế tiếp với quy trình Krebs và phosphoryl hóa lão hóa. Các phản xạ sau lối phân ra mắt nhập ti thể trong những 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 thành 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 đường trao thay đổi hóa học ra mắt nhập bào tương ở toàn bộ những loại vật sinh sống. Con lối này rất có thể ra mắt nhập 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 chuyển đổi trở thành 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 phần của quy trình sẵn sàng. Sự phosphoryl hóa glucose ban sơ là quan trọng nhằm hoạt hóa glucose (làm tách phỏng ổn định định) nhằm phân tử này rất có thể được tách trở thành nhì phân tử pyruvate vì thế enzyme aldolase. Trong quy trình tịch thu tích điện của lối phân, tứ group phosphate được fake cho tới ADP bám theo hình thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học sẽ tạo rời khỏi tứ ATP, và nhì NADH được dẫn đến khi 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 fake một group phosphate cho tới glucose sẽ tạo rời khỏi glucose 6-phosphate. Glycogen cũng rất có thể được fake trở thành glucose 6-phosphate với việc hỗ trợ của enzyme glycogen phosphorylase. Trong quy trình fake hóa tích điện, glucose 6-phosphate được chuyển đổi trở thành fructose 6-phosphate. Một ATP bổ sung cập nhật được dùng nhằm phosphoryl hóa fructose 6-phosphate trở thành fructose 1,6-disphosphate nhờ enzyme phosphofructokinase. Fructose 1,6-diphosphate sau này được phân tích trở thành nhì phân tử được phosphoryl hóa với mạch sườn tía carbon và kế tiếp được chuyển đổi trở thành pyruvate.

Xem thêm: they live in a house that was built in

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

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

Pyruvate tiếp sau bị lão hóa trở thành acetyl-CoA và CO2 vì thế phức tạp pyruvate dehydrogenase (PDC). PDC chứa đựng nhiều bạn dạng sao của tía 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 thành acetyl-CoA, một phân tử NADH và một phân tử CO2 cũng rất được tạo nên trở thành.

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 với oxy, pyruvate dẫn đến kể từ quy trình lối phân sẽ tiến hành quy đổi trở thành acetyl-CoA. Khi acetyl-CoA được tạo hình, thở hiếu khí hoặc kỵ khí rất có thể xẩy ra.[4] Khi với oxy, ti thể tiếp tục trải qua chuyện thở hiếu khí kéo đến quy trình Krebs. Tuy nhiên, nếu như không tồn tại oxy, phân tử pyruvate sẽ theo tuyến đường lên men. Trong tình huống với oxy, sau thời điểm acetyl-CoA được dẫn đến, 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 thành CO2 trong lúc bên cạnh đó khử NAD trở thành NADH. NADH rất có thể được dùng vì thế chuỗi vận fake năng lượng điện tử sẽ tạo thêm thắt ATP như 1 phần của quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Để lão hóa trọn vẹn một phân tử glucose, nhì acetyl-CoA cần được fake hóa vì thế quy trình Krebs. Hai thành phầm "thừa" tế bào, H2O và CO2, cũng rất được dẫn đến 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 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 thành dạng phản xạ mang tên gọi isocitrate (6 nguyên vẹn tử cacbon). Isocitrate được chuyển đổi trở thành α-ketoglutarate (5 nguyên vẹn tử cacbon), succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate và ở đầu cuối là oxaloacetate.

Năng lượng thực tiễn chiếm được từ 1 chu kỳ luân hồi là 3 NADH, 1 FADH2 và 1 GTP; GTP tiếp sau đó rất 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 những mồng (cristae) của ti thể. Quá trình này bao hàm chuỗi vận fake năng lượng điện tử hùn dẫn đến một gradient proton (thế năng hóa học) đằm thắm nhì mặt mày màng nhập ty thể bằng phương pháp lão hóa NADH được dẫn đến kể từ quy trình Krebs. ATP được tổ hợp vì thế enzyme tổ hợp ATP khi gradient hóa thẩm được dùng nhằm tinh chỉnh sự phosphoryl hóa của ADP. Các electron ở đầu cuối được fake 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 fake NADH qua chuyện 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 bám theo lý thuyết thì từng phân tử glucose rất có thể dẫn đến 38 phân tử ATP nhập quy trình thở tế bào, tuy nhiên số lượng này thông thường thấp hơn bên trên thực tiễn vì thế tổn thất tích điện như ngân sách vận fake pyruvate (từ lối phân), phosphate và ADP (chất tổ hợp ATP) nhập ty thể. Tất cả đều được vận fake dữ thế chủ động vì thế những hóa học đem dùng tích điện được tàng trữ nhập gradient năng lượng điện hóa proton.

  • Pyruvate được vận fake vì thế một hóa học đem đặc hiệu, chỉ số Km thấp hùn fake nó nhập hóa học nền ty thể nhằm lão hóa vì thế phức tạp 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 trong hóa học đem vận fake đối cảng và vận fake ADP và ATP ở màng nhập ty thể. Động lực là vì ATP (−4) với năng lượng điện âm rộng lớn ADP (−3), và bởi vậy nó làm mất đi một số trong những bộ phận năng lượng điện của gradient năng lượng điện hóa.

Kết trái ngược 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 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 là còn thấp rộng lớn vì thế màng bên phía trong của ti thể còn "rò rỉ" một lượng nhỏ proton.[5] Các nhân tố không giống cũng rất có thể hiệu quả nhập gradient proton thực hiện ti thể "rò rỉ" nhiều proton rộng lớn. Một protein ko kết cặp gọi là thermogenin được bộc lộ nhập một số trong những loại tế bào và là 1 trong kênh rất có thể vận fake proton. Khi protein này hoạt động và sinh hoạt ở màng nhập ti thể, nó thực hiện ngắt mạch nối đằm thắm chuỗi vận fake electron và tổ hợp ATP. Thế năng kể từ gradient proton ko được dùng sẽ tạo rời khỏi ATP tuy nhiên dẫn đến nhiệt độ. Như vậy đặc biệt quan trọng cần thiết mang lại quy trình sinh nhiệt độ ở tế bào mỡ nâu của những động vật hoang dã với vú sơ sinh hoặc ngủ tấp nập.

Theo một số trong những 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 nhịn nhường như ko cần là 3 và 2, nhưng mà đơn giản 2,5 và 1,5 ứng. Không tựa như nhập quy trình phosphoryl hóa ở tại mức cơ hóa học, quy trình ấn định lượng chất hóa học ở phía trên 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 fake đối cảng với OH− hoặc đồng cảng với H+) qua chuyện trung gian tham vì thế ATP-ADP translocase và hóa học đem phosphate hấp phụ 1 H + / 1 ATP, bởi vậy tỷ trọng thực sự cần là 1 trong ATP: 4 H+.
    • 1 NADH + H+ rất có thể fake 10 H+ (4 + 2 + 4) và 1 FADH2 rất có thể fake 6 H+ (2 + 4) qua chuyện màng nhập chuỗi chuyền năng lượng điện tử.

Vì vậy, ấn định lượng chất hóa học ở đầu 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 lối 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 vì thế 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, ở đầu cuối tất cả chúng ta với, 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 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: công thức thể tích khối cầu

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

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 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.). Thủ đô New York – Basingstoke: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0716720096.