11/8/2013
• Sinh ra ATP
1. Ty thể (mitochondria) (100)
• Tạo các chất trung gian
CO2
CO2
O2
CO2
O2
O2
• Hình cầu hoặc hình que 1-5 µ. Nằm ở mọi nơi. Ở đâu có hoạt động sống mạnh thì ở đó tập trung nhiều ty thể.
CHƢƠNG 6 – HÔ HẤP
• Có cấu tạo màng kép. Ở bên trong màng có chứa các
chuỗi vận chuyển điện tử. Màng trong gấp khúc tăng S tiếp xúc O2
• Phần giữa của ty thể ở dạng dịch lỏng, chủ yếu chứa
Trong tối
các enzyme chu trình Krebs. Là trung tâm năng lượng của tế bào
Ty thể
Khoảng trống giữa 2 màng
Màng ngoài
Khoảng trống giữa 2 màng Màng ngoài Màng trong
Màng trong Răng lược Cơ chất Chất nền
Răng lược
TỔNG QUÁT QUÁ TRÌNH HÔ HẤP
2. Cơ chế hô hấp
Tinh bột
Dự trữ Libe
Con đƣờng Pentose phosphate
Con đƣờng Pentose phosphate
2.1 Đƣờng phân (Glycolysis): ở tế bào chất 2.2 Hô hấp yếm khí (không có O2) 2.3 Hô hấp hiếu khí (có O2)
Chu trình Kreb (Chu trình acid citric): ở ty thể
Dự trữ lên men
Chuỗi vận chuyển điện tử: ở màng trong ty thể
2.4 Chu trình pentose phosphate
1
11/8/2013
TẾ BÀO CHẤT
Màng tế bào
LỤC LẠP
Yếm khí Hiếu khí Tinh bột Dự trữ, vận chuyển libe
Con đƣờng
Con đƣờng
6 C
Mất H (Oxi hóa)
3 C
Quang hợp
Lên men
TY THỂ
Dự trữ
TẾ BÀO CHẤT TY THỂ
Chia nhỏ lipid
2.1. Đường phân (Glycolysis)
Giai đoạn 1: Đầu tư năng lượng TẾ BÀO CHẤT
Ty thể
Giai đoạn 2: Gặt hái năng lượng
Ròng
Giai đoạn Đầu tư năng lượng
Phản ứng
Hoạt hóa bằng phosphoryl hóa 2 ATP được đầu tư
Phản ứng Chia nhỏ 1 đường 6C phosphate 2 đường 3C phosphate
Giai đoạn Đầu tư năng lượng
(sử dụng)
Giai đoạn tạo năng lƣợng
Phản ứng Tạo 2 NADH và 1 hợp chất cao năng
Giai đoạn Gặt hái năng lượng (tạo ra)
Phản ứng Phosphoryl hóa Tạo ra 2 ATP
Phản ứng Tạo hợp chất cao năng (và nước)
Ròng
Phản ứng Phosphoryl hóa Tạo ra 2 ATP
2
11/8/2013
2.2. Hô hấp yếm khí (lên men)
Electron đƣợc vận chuyển nhờ NADH, FADH2
Electron đƣợc vận chuyển nhờ NADH
Chuỗi vận chuyển điện tử và phosphoryl oxi hóa
Hô hấp yếm khí hoặc lên men
TY THỂ
Lên men (hô hấp yếm khí): Rƣợu hoặc Lactic Acid
Ví dụ: sản xuất bánh mì và rượu
Lên men rƣợu
2.3. Hô hấp hiếu khí
Dòng electron
Tạo ATP
Ví dụ: cơ bắp của người
Lên men acid lactic
Độc
Chuỗi vận chuyển electron và thẩm thấu hóa học
3
11/8/2013
TY THỂ TẾ BÀO CHẤT
Đƣờng đi của e xuyên qua màng
Giai đoạn Đầu tư năng lượng
(sử dụng)
Chuỗi vận chuyển điện tử và phosphoryl oxi hóa
Giai đoạn Gặt hái năng lượng (tạo ra)
Do phosphoryl hóa
Do phosphoryl oxi hóa
Do phosphoryl hóa
Phụ thuộc vào con đƣờng vận chuyển e từ NADH trong tb chất
1 glucose tạo ra tối đa: Ròng
2.3.1. Chu trình Krebs (Chu trình Acid Citric)
TẾ BÀO CHẤT
TY THỂ
Protein vận chuyển
TẾ BÀO CHẤT
TY THỂ
Phosphoryl oxi hóa
Giải phóng
Chuỗi vận chuyển e
(từ glycolysis)
2 C tham gia
rời khỏi chu trình
Acid béo
rời khỏi chu trình
Chuỗi vận chuyển e
4
11/8/2013
Chuỗi vận chuyển điện tử
Đƣờng phân ở tế bào chất
Chu trình Acid Citric trong ty thể
Giai đoạn đầu tƣ năng lƣợng
Giai đoạn thu hoạch năng lƣợng
Ròng
2.3.2. Chuỗi vận chuyển điện tử
TY THỂ TẾ BÀO CHẤT
Đƣờng đi của e xuyên qua màng
TẾ BÀO CHẤT
TY THỂ
Chuỗi vận chuyển điện tử và phosphoryl oxi hóa
Phosphoryl oxi hóa
Do phosphoryl hóa
Do phosphoryl oxi hóa
Do phosphoryl hóa
Phụ thuộc vào con đƣờng vận chuyển e từ NADH trong tb chất
Nhận các e, tạo ra ATP
Chất nền
Khoảng trống giữa 2 màng
Khoảng trống giữa 2 màng
Màng trong ty thể
Chất nền
Chất nền
1 glucose tạo ra tối đa:
Khoảng trống giữa 2 màng
Màng trong ty thể
Chất nền
Trở lại glycolysis và chu trình citric acid
Các e từ NADH, giải phóng năng lượng để sử dụng cho các bơm H+
5
11/8/2013
Khoảng trống giữa 2 màng ty thể
Phosphoryl oxi hóa: vận chuyển e và thẩm thấu hóa học
Khoảng trống giữa 2 màng
Phức hợp protein vận chuyển e
Chất nền
Màng trong ty thể
Màng trong ty thể
Chất nền ty thể
Mang e
Chuỗi vận chuyển e
Vận chuyển e và bơm proton H+ tạo gradient H+ xuyên qua màng
Thẩm thấu hóa học ATP synthesis hoạt động nhờ dòng H+ đi trở lại xuyên qua màng
• 5 phức hợp gắn cố định trên màng ty thể, mỗi phức hợp được tạo thành từ nhiều protein • Các protein di động: Cytochrome và Ubiquinone
Phosphoryl oxi hóa
CHUỖI VẬN CHUYỂN ĐIỆN TỬ
• Hô hấp hữu hiệu: hiệu suất 40-50%
• Hô hấp vô hiệu
TY THỂ
LỤC LẠP
[H+] cao
Khuyếch tán
Khoảng trống giữa các màng thylakoid
Khoảng trống giữa 2 màng
Màng
Cấu trúc ty thể
Cấu trúc lục lạp
Chất nền
Cơ chất stroma
[H+] thấp
6
11/8/2013
Vi khuẩn tím
TẾ BÀO CHẤT
2.4. Chu trình pentose phosphate
CHẤT BỌC BAO VI KHUẨN
Lục lạp
CƠ CHẤT STROMA
Sự giống nhau của “dòng điện tử” quang hợp và hô hấp ở vi khuẩn, lục lạp và ty thể
CHẤT NỀN LUMEN
Ty thể
• Tạo 12 NADPH (~ 36 ATP) • mô non (chu trình Krebs ưu thế), mô già (chu trình pentose phosphate)
KHOẢNG TRỐNG GIỮA 2 LỚP TẾ BÀO BÊN TRONG TY THỂ
Ribulozo monophosphat
3. Điều hoà hô hấp
NADPH được tạo ra trong 2 pứ đầu tiên, Glucose-6-phosphate bị oh thành ribulose-5-phosphate. Các pứ này chỉ xảy ra 1 chiều.
Ribulose-5-phosphate bị biến đổi thành các chất đường phân trung gian nceraldehyde-3- phosphate nhờ chuỗi chuyển hóa có thể hoán đổi qua lại. Các pứ này là thuận nghịch.
Phosphofructokinase, enzyme đóng vai trò chính trong điều hoà hoạt động đường phân
Các phản ứng của con đƣờng pentose phosphate ở TV bậc cao
Điều hòa đƣờng phân (glycolysis)
Hô hấp từ nguyên liệu là các sản phẩm dự trữ
Chuỗi vận chuyển e
Cơ chế điều hòa hô hấp “từ dƣới lên”. Vài chất (như ADP) kích thích các enzyme ở các bước đầu tiên của chu trình (mũi tên xanh). Trái lại, sự tích lũy sản phẩm (như ATP) ức chế (hình vuông đỏ) các pứ sớm hơn trong kiểu mẫu bậc thang.
7
11/8/2013
Tinh bột
CÁC CON ĐƢỜNG SINH HÓA
Con đƣờng dị hóa
Chuỗi vận chuyển e
Con đƣờng đồng hóa
Dòng electron
Tinh bột
Biến đổi các thành phần trong con đƣờng chuyển hóa có thể tạo ra các sản phẩm mới
CÁC CON ĐƢỜNG CHUYỂN HÓA Biến đổi các gen Vitamin= Giảm sự thiếu hụt Biến đổi lipids = Dầu công nghiệp mới
Glycolysis, con đường pentose phosphate và chu trình acid citric đóng vai trò là tiền thân đối với các con đường sinh tổng hợp ở TV bậc cao.
Tăng amino acids = Cải thiện dinh dưỡng
Mối quan hệ giữa quang hợp và hô hấp
Vai trò của hô hấp trong toàn bộ chuỗi trao đổi chất
Năng lượng ánh sáng
Quang hợp trong lục lạp Đƣờng Hô hấp tế bào trong ty thể
Cung cấp năng lƣợng cho hoạt động sống tế bào
