Giải thích vai trò của ti thể trong tế bào và quá trình hô hấp tế bào.

Ti thể (mitochondria) được ví như “nhà máy năng lượng” của tế bào nhờ vai trò trung tâm trong hô hấp tế bào và sinh tổng hợp ATP. Cụ thể: 1. Cấu trúc cơ bản của ti thể - Màng ngoài: mỏng, cho các phân tử nhỏ đi qua dễ dàng. - Khoang giữa màng (intermembrane space): chứa các enzyme tham gia quá trình chuyển proton. - Màng trong: gấp khúc tạo nên các cristae, nơi tập trung hệ thống vận chuyển electron và ATP synthase. - Ma trận (matrix): chứa enzyme của chu trình Krebs, ADN ty thể và ribosome riêng. 2. Vai trò chính của ti thể - Sản xuất ATP qua quá trình oxy hóa chất hữu cơ (glucose, acid béo, acid amin). - Điều hòa cân bằng Ca²⁺ nội bào. - Tham gia cơ chế tự hủy chương trình (apoptosis) khi tế bào bị tổn thương. - Tổng hợp một số chất trung gian như heme, steroid (trong tế bào gan, tuyến thượng thận…). 3. Các giai đoạn chính trong hô hấp tế bào a) Glycolysis (đường phân) – xảy ra trong bào tương - Phân cắt 1 phân tử glucose (C₆) thành 2 phân tử pyruvate (C₃), cho 2 ATP và 2 NADH. b) Chuyển pyruvate vào ti thể và oxy hóa (Link reaction) - Pyruvate + CoA → acetyl-CoA + CO₂ + NADH. - Xảy ra tại ma trận ti thể. c) Chu trình Krebs (vòng axit citric) – tại ma trận - Acetyl-CoA (2C) kết hợp oxaloacetate (4C) → citrat (6C), rồi liên tiếp tái sinh oxaloacetate. - Mỗi vòng tạo ra: 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP (tương đương 1 ATP), 2 CO₂. d) Chuỗi hô hấp (hệ vận chuyển electron) và phosphorylation oxy hóa – trên màng trong - NADH và FADH₂ nhường e⁻ cho phức hợp I, II…, e⁻ di chuyển dọc chuỗi về cuối về O₂ → tạo H₂O. - Đồng thời, proton (H⁺) được bơm từ ma trận ra khoang giữa màng → thiết lập chênh lệch proton. - Proton quay trở lại ma trận qua ATP synthase, làm quay lồng roto, tổng hợp ATP từ ADP + Pi. 4. Hiệu suất và sản phẩm cuối - Tổng ATP thu được từ 1 phân tử glucose: khoảng 30–38 ATP (tùy tế bào). - Sản phẩm phụ: CO₂ (thải ra ngoài), H₂O. Tóm lại, ti thể cung cấp phần lớn năng lượng ATP cho tế bào thông qua chuỗi phản ứng hô hấp tế bào gồm đường phân, oxy hóa pyruvate, chu trình Krebs và phosphorylation oxy hóa. Đồng thời, chúng còn tham gia điều hòa tín hiệu nội bào, trao đổi ion và cơ chế tự hủy tế bào.