hô hấp tế bào là

By Admin 29/10/2023 0

Bách khoa toàn thư cởi Wikipedia

Hô hấp tế bào ở loại vật nhân thực điển hình

Hô hấp tế bào là 1 trong giao 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 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 nhập quy trình, bởi links yếu đuối "cao năng" sẽ tiến hành thay cho bởi vì links mạnh rộng lớn trong số thành phầm. Hô hấp là 1 trong trong mỗi công thức chủ yếu gom tế bào giải hòa tích điện chất hóa học nhằm hỗ trợ tích điện cho những hoạt động và sinh hoạt của tế bào. Hô hấp tế bào được xem như là phản xạ oxy hóa-khử và giải hòa nhiệt độ. Phản ứng tổng thể được triển khai trải qua hàng loạt quá trình không giống nhau, đa số nhập số này là phản xạ oxy hóa-khử. Hô hấp tế bào, nếu như nói đến mặt mũi nghệ thuật là 1 trong phản xạ nhen cháy, tuy nhiên thực tế thì không giống như vậy. Khi thở tế bào xẩy ra nhập tế bào sinh sống, tích điện được giải hòa kể từ từ qua quýt một loạt những phản xạ, chứ không hề nở rộ nhiệt độ như phản xạ cháy thường thì.

Bạn đang xem: hô hấp tế bào là

Các dưỡng chất thông thường được dùng bởi vì những tế bào động vật hoang dã và thực vật mang đến thở rất có thể kể tới như lối, amino acid và axit mập, 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 gửi tích điện mang đến 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 quýt màng tế bào.

Hô hấp hiếu khí[sửa | sửa mã nguồn]

Hô hấp hiếu khí sẽ phải sở hữu oxy (O2) muốn tạo rời khỏi ATP. Mặc mặc dù carbohydrate, hóa học mập 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 bởi vì 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 links nhập ADP trong những khi group phosphate loại tía được thêm vô nhằm tạo ra ATP (adenosine triphosphate), theo đòi 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 vạc.

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 bởi vì thở hiếu khí được dẫn đến bởi vì quy trình phosphoryl hóa lão hóa. Phương thức này hoạt động và sinh hoạt bằng phương pháp dùng tích điện giải hòa kể từ pyruvate muốn tạo rời khỏi 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 cù ATP synthase và dẫn đến ATP kể từ ADP và một group phosphate. Sách giáo khoa sinh học tập thông thường viết lách sở hữu 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 gửi electron).[2] Tuy nhiên, sản lượng tối nhiều này sẽ không lúc nào đạt được bởi thất bay vì như thế màng bị nhỉ hao hao ngân sách tích điện nhằm vận gửi 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 sở hữu hiệu suất cao vội vàng 15 phiên 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 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 cuối nhập chuỗi vận gửi năng lượng điện tử. Hai quy trình này chuồn công cộng tuyến đường thuở đầu của quy trình gửi hóa lối phân tuy nhiên chỉ thở hiếu khí mới mẻ nối tiếp với quy trình Krebs và phosphoryl hóa lão hóa. Các phản xạ sau lối 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 lại 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 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 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 rất có thể dẫn đến tư phân tử ATP, song, nhì phân tử được dung nạp như là 1 trong phần của quy trình 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 rất có thể được tách trở nên nhì phân tử pyruvate bởi vì enzyme aldolase. Trong quy trình tiến độ tịch thu tích điện của lối phân, tư group phosphate được gửi cho tới ADP theo đòi cách thức phosphoryl hóa nấc cơ hóa học muốn tạo rời khỏi tư ATP, và nhì NADH được dẫn đến Lúc pyruvate bị lão hóa. Phản ứng tổng thể rất có thể được viết lách 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 muốn 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 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 sườn tía carbon và nối tiếp được thay đổi trở nên pyruvate.

Xem thêm: phát biểu nào sau đây không đúng với ngành công nghiệp khai thác than

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

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

Pyruvate tiếp sau bị lão hóa trở nên acetyl-CoA và CO2 bởi vì 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 khá được tạo ra 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 quýt 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 sở hữu oxy, sau thời điểm acetyl-CoA được dẫn đến, phân tử này tiếp tục chuồn nhập quy trình axit citric (chu trình Krebs) phía bên trong hóa học nền ty thể, và bị lão hóa trở nên CO2 trong những khi mặt khác khử NAD trở nên NADH. NADH rất có thể được dùng bởi vì chuỗi vận gửi năng lượng điện tử muốn 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 bởi vì quy trình Krebs. Hai thành phầm "thừa" tế bào, H2O và CO2, cũng khá 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 vẹn toàn tử cacbon) + oxaloacetat (4 vẹn toàn tử cacbon) dẫn đến 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 rất có thể được dùng nhằm phát triển ATP. Như vậy, tổng sản lượng từ là 1 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) đằm thắm nhì mặt mũi màng nhập ty thể bằng phương pháp lão hóa NADH được dẫn đến kể từ quy trình Krebs. ATP được tổ hợp bởi vì enzyme tổ hợp ATP Lúc gradient hóa thẩm được dùng nhằm 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 dẫn đến.

Hiệu suất tổ hợp ATP[sửa | sửa mã nguồn]

Bước coenzyme tạo ra ra ATP tạo ra ra Nguồn ATP
Pha sẵn sàng mang đến 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 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 mặc dù theo đòi 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 bởi tổn thất tích điện như ngân sách vận gửi pyruvate (từ lối phân), phosphate và ADP (chất tổ hợp ATP) nhập ty thể. Tất cả đều được vận gửi dữ thế chủ động bởi vì những hóa học đem dùng tích điện được tàng trữ nhập gradient năng lượng điện hóa proton.

  • Pyruvate được vận gửi bởi vì một hóa học đem quánh hiệu, chỉ số Km thấp gom đem nó nhập hóa học nền ty thể nhằm lão hóa bởi vì tinh vi 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 +) 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 dung hòa 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 số 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 nhập lý thuyết) mới mẻ rất có thể dẫn đến 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 rất có thể nhận 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 phía bên trong của ti thể còn "rò rỉ" một lượng nhỏ proton.[5] Các nguyên tố không giống cũng rất 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 số trong những loại tế bào và là 1 trong kênh rất có thể vận gửi proton. Khi protein này hoạt động và sinh hoạt ở màng nhập ti thể, nó thực hiện ngắt mạch nối đằm thắm chuỗi vận gửi electron và tổ hợp ATP. Thế năng kể từ gradient proton ko được dùng muốn tạo rời khỏi ATP tuy nhiên dẫn đến nhiệt độ. Như vậy quan trọng cần thiết mang đến quy trình sinh nhiệt độ ở tế bào mỡ nâu của những động vật hoang dã sở hữu vú sơ sinh hoặc ngủ sầm uất.

Theo một số trong những 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 nhường nhịn như ko nên là 3 và 2, nhưng mà đơn thuần 2,5 và 1,5 ứng. Không tựa như nhập quy trình phosphoryl hóa tại mức cơ hóa học, quy trình lăm le 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 đến ADP và Pi tế bào hóa học (vận gửi đối cảng với OH− hoặc đồng cảng với H+) qua quýt trung gian ngoan bởi vì ATP-ADP translocase và hóa học đem phosphate dung nạp 1 H + / 1 ATP, bởi vậy tỷ trọng thực sự nên là một trong 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 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 lối 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 bởi vì 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 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: hợp chất nào sau đây có đồng phân hình học

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

Tổng nằm trong toàn bộ mang đến 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 lối 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]

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, P.. 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.