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 . 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. của chuỗi hơ hấp Chất nhận điện tử Hiếu khí Kị khí Sản phẩm khử V dụ vi sinh v t V. 6. Ý nghóa của hô hấp – Điều hòa hô hấp 1. Ý nghóa của hô hấp Sinh năng