I. Khái quát về sự phân giải các chất và giải phóng năng lượng trong tế bào
Phân giải các chất trong tế bào là quá trình chuyển hóa các chất phức tạp thành các chất đơn giản hay là quá trình phá vỡ các liên kết hóa học trong các phân tử sinh học để tạo các phân tử nhỏ hơn diễn ra trong tế bào nhờ sự xúc tác của enzyme.
Quá trình này sẽ giải phóng ra năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của tế bào.
Bên cạnh đó, sự phân giải các chất còn tạo ra các phân tử nhỏ, đó là nguyên liệu của quá trình tổng hợp.
Quá trình phân giải tinh bột.
+ Tinh bột là nguồn cung cấp năng lượng chính cho cơ thể động vật
+ Tinh bột được phân giải thành các phân từ glucose
+ Tế bào hấp thụ và phân giải glucose, giải phóng năng lượng theo hai con đường là hô hấp và lên men
II. Hô hấp tế bào (phân giải hiếu khí)
Hô hấp tế bào bao gồm 1 chuỗi các phản ứng phân giải (phản ứng oxi hóa khử)
Quá trình này, phân giải hợp chất hữu cơ (thường là phân tử glucose) thành và , đồng thời giải phóng năng lượng tích lũy trong phân tử ATP.
Ở sinh vật nhân thực, hô hấp tế bào diễn ra trong bào tương và ti thể, bao gồm ba giai đoạn:
+ Đường phân
+ Oxi hóa pyruvic acid và chu trình Krebs (chu trình citric acid)
+ Chuỗi truyền electron
Đường phân
Là quá trình biến đổi phân tử glucose, xảy ra trong bào tương, không có sự tham gia của oxygen.
Quá trình:
+ Glucose được hoạt hóa bằng 2 phân tử ATP
+ Nhờ enzyme đặc hiệu, glucose => 2 phân tử 3 carbon (pyruvic acid)
Kết quả: từ 1 phân từ glucose
=> 2 phân tử pyruvid acid, 2 phân từ ATP và 2 phân tử NADH
Phương trình tổng quát :
Glucose + 2 ADP + 2 Pi + 2\(NA{D^ + }\) è 2 pyruvic acid + 2 ATP + 2 NADH
Oxi hóa pyruvic acid và Chu trình Crebs
Oxi hóa pyruvic acid
Tại chất nền của ti thể, 2 phân tử pyruvic sẽ được chuyển hóa thành 2 phân tử acetyl- CoA, đồng thời giải phóng 2 phân tử \(C{O_2}\) và 2 NADH.
Chu trình Crebs
Phân tử acetyl – CoA đi vào chu trình Crebs và bị oxi hóa hoàn toàn và tạo ra 1 phân tử \(C{O_2}\) , 1 ATP, 1 \(FAD{H_2}\) và 3 NADH.
Phương trình tổng quát :
2 Pyruvic acid + 2 ADP + 2Pi + 8 \(NA{D^ + }\) + 2FAD è 6 \(C{O_2}\) + 2 ATP + 8NADH + 2 \(FAD{H_2}\)
Chuỗi truyền electron và tổng hợp ATP
Electron từ các phân tử NADH và được truyền cho các chất nhận electron nằm ở màng trong ti thể và đến chất nhận cuối cùng là .
Đây là giai đoạn thu được nhiểu ATP nhất trong quá trình hô hấp tế bào.
Năng lượng được giải phóng được sử dụng cho sự tổng hợp ATP.
1 phân tử NADH giải phóng năng lượng tương đương 2,5 ATP.
1 phân tử giải phóng năng lượng tương đương 1,5 ATP.
è Kết quả của quá trình hô hấp tế bào: 1 phân tử glucose có thể tạo ra khoảng 36-38 phân tử ATP.
III. Lên men (phân giải kị khí)
Khi tế bào không có oxygen, chuỗi truyền electron không diễn ra và chu trình Crebs cũng dừng lại => Pyruvic acid giữ lại ở bào tương và chuyển hóa thành lactic acid, ethanol hoặc hợp chất hữu cơ khác theo con đường lên men.
Quá trình lên men, chất cho và nhận electron đều là chất hữu cơ.
Hai hình thức lên men phổ biến là lên men rượu và lên men lactic
Len men tạo ra ít năng lượng hơn hô hấp tế bào, 2 ATP được tạo ra từ giai đoạn đường phân.
Ví dụ: Len men Lactic ở 1 số vi khuẩn như Lactobacillus; lên men athanol (lên men rượu) ở nấm men thuộc chi Saccharomyces
IV. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào.
Tổng hợp và phân giải các chất trong tế bào có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.
Tế bào tổng hợp các chất để xây dựng tế bào và dự trữ năng lượng, quá trình này cần nguyên liệu và tiêu tốn năng lượng.
Quá trình phân giải cung cấp năng lượng và nguyên liệu phù hợp cho quá trình tổng hợp
=> Quá trình phân giải và quá trình tổng hợp là hai quá trình đối lập nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào và sinh vật.
