III – HÔ HẤP TẾ BÀO

1. Khái niệm

Hô hấp tế bào là một quá trình chuyển hoá năng lượng diễn ra trong mọi tế bào sống. Trong quá trình đó, các phân tử chất hữu cơ bị phân giải thành nhiều sản phẩm trung gian rồi cuối cùng đến $CO_{2}$ và $H_{2}O$, đồng thời năng lượng tích lũy trong các chất hữu cơ được giải phóng và chuyển thành dạng năng lượng rất dễ sử dụng cho mọi hoạt động của tế bào là ATP.

Hô hấp tế bào thực chất là một chuỗi các phản ứng ôxi hoá khử sinh học (chuỗi phản ứng enzim). Thông qua chuỗi các phản ứng này, phân tử chất hữu cơ (chủ yếu là glucôzơ) được phân giải dần dần và năng lượng của nó được lấy ra từng phần ở các giai đoạn khác nhau mà không giải phóng ồ ạt ngay một lúc.

Phương trình tổng quát của quá trình phân giải hoàn toàn một phân tử glucôzơ:

$C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}\rightarrow 6CO_{2}+6H_{2}O$ + Năng lượng (ATP + nhiệt năng)

2. Các giai đoạn chính của hô hấp tế bào

Quá trình hô hấp tế bào có thể được chia làm 3 giai đoạn: đường phân, chu trình Crep và chuỗi chuyền electron hô hấp (hình 8).

a) Đường phân

Đường phân là giai đoạn thứ nhất trong sự phân giải glucôzơ, trong đó một phân tử glucôzơ (6 cacbon) bị phân giải thành 2 phân tử axit pirucvic (3 cacbon), một phần năng lượng giải phóng được tế bào tích vào ATP. Đối với vi khuẩn kị khí thì đường phân (được gọi là sự lên men) là giai đoạn độc nhất để giải phóng năng lượng và tích chúng vào ATP, ví dụ sự lên men rượu, lên men axit lactic.

b) Chu trình Crep

Sau khi được tạo thành từ quá trình đường phân, 2 phân tử axit piruvic sẽ được chuyển vào chất nền của ti thể. Ở đó, chúng được biến đổi thành những phân tử nhỏ hơn gọi là axêtyl - CoA. Chính phân tử axetyl – CoA này sẽ đi vào chu trình Crep. Quá trình biến đổi 2 phân tử axit piruvic còn tạo ra 2 phân tử NADH và giải phóng 2 phân tử $CO_{2}$.

Kết thúc chu trình Crep, các phân tử axetyl - CoA sẽ bị phân giải hoàn toàn tới $CO_{2}$. Ngoài $CO_{2}$, chu trình Crep còn tạo ra được các phân tử NADH và $FADH_{2}$ (flavin ađênin đinuclêôtit) (hình 9).

c) Chuỗi chuyền electron hô hấp

Sau chu trình Crep là giai đoạn chuyền electron từ NADH và $FADH_{2}$ qua chuỗi chuyền ở màng trong của ti thể đến ôxi và sự tổng hợp ATP nhờ ATP - xintêtaza. Ôxi là chất nhận electron cuối cùng và bị khử tạo ra nước.

Năng lượng được giải phóng từ quá trình ôxi hoá các phân tử NADH và $FADH_{2}$ này sẽ được sử dụng để tổng hợp các phân tử ATP. Đây chính là giai đoạn giúp tế bào thu được nhiều ATP nhất.

3. Quá trình phân giải các chất khác

a) Phân giải lipit

Lipit được phân giải thành glixerin và axit béo nhờ enzim lipaza. Glixerin cũng như axit béo được biến đổi rồi đi vào chu trình Crep để tạo năng lượng ATP.

b) Phân giải prôtêin

Prôtêin bị phân giải thành các axit amin bởi enzim proteaza. Axit amin bị biến đổi rồi đi vào chu trình Crep để tạo năng lượng ATP.