Giải thích cơ chế và vai trò của hô hấp tế bào.

Hô hấp tế bào là quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào sống, chủ yếu từ phân tử đường (glucose) kết hợp với ôxy (O₂) để sinh ra adenosin triphosphate (ATP) – dạng năng lượng “dự trữ” mà tế bào có thể sử dụng ngay — đồng thời thải ra CO₂ và H₂O. Quá trình này diễn ra chủ yếu trong chất nền (matrix) và màng trong ti thể ở tế bào nhân thực. 1. CƠ CHẾ HÔ HẤP TẾ BÀO A. Giai đoạn phân giải đường (Glycolysis) - Địa điểm: tế bào chất (ngoài ti thể) - Phân tử đầu vào: 1 glucose (6C) - Sản phẩm: 2 pyruvate (3C), 2 ATP (tích lũy ròng), 2 NADH - Không cần ôxy (đường phân yếm khí vẫn xảy ra, nhưng tiếp tục phản ứng khác nếu có O₂) B. Chuyển pyruvate → acetyl-CoA (Liên hợp cầu nối) - Địa điểm: chất nền ti thể (matrix) - Mỗi pyruvate (3C) bị khử CO₂, khử NAD⁺ → NADH, gắn CoA → acetyl-CoA (2C) C. Chu trình Axit Citric (Krebs/TCA cycle) - Địa điểm: chất nền ti thể - Mỗi acetyl-CoA (2C) kết hợp với oxaloacetate (4C) → citrate (6C) rồi qua chu kỳ tái sinh oxaloacetate - Sản phẩm mỗi acetyl-CoA: 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP (tương đương 1 ATP), 2 CO₂ D. Chuỗi vận chuyển điện tử & phosphoryl hóa oxy hóa - Địa điểm: màng trong ti thể - NADH và FADH₂ nhường điện tử (e⁻) vào chuỗi các phức hợp protein vận chuyển trên màng trong - Điện tử di chuyển tạo lực đẩy H⁺ từ matrix sang khoang màng → gradient điện hóa - H⁺ chảy ngược qua ATP synthase → tạo ra ~26–28 ATP - Ở cuối chuỗi, điện tử kết hợp với O₂ và H⁺ → H₂O Tổng năng lượng thu được từ 1 glucose (xét lý thuyết): • Glycolysis: 2 ATP + 2 NADH • Chuyển pyruvate: 2 NADH • Krebs: 2 GTP (ATP), 6 NADH, 2 FADH₂ • Chuỗi hô hấp: mỗi NADH ≈ 2,5 ATP; mỗi FADH₂ ≈ 1,5 ATP → Tổng ~30–32 ATP/glucose (thực tế dao động 30–38 ATP tùy loài & điều kiện) 2. VAI TRÒ CỦA HÔ HẤP TẾ BÀO • Cung cấp ATP: đáp ứng nhu cầu năng lượng cho mọi hoạt động sống (tổng hợp protein, co cơ, truyền tín hiệu, vận chuyển ion…). • Cung cấp chất trung gian: NADH, FADH₂, acetyl-CoA, các acid hữu cơ trong chu trình Krebs tham gia tổng hợp axit béo, amino acid, sắc tố… • Thải CO₂ và H₂O: CO₂ theo máu về phổi thải ra ngoài, H₂O bổ sung cho quá trình trao đổi dịch và cân bằng thẩm thấu. • Duy trì cân bằng oxy – CO₂: giúp ổn định pH nội mô và lưu lượng tuần hoàn. • Liên kết các quá trình chuyển hóa khác: kết nối chuyển hóa đường, lipid, protein để tế bào hoạt động linh hoạt trước điều kiện môi trường. Tóm lại, hô hấp tế bào là trung tâm của trao đổi chất và cung cấp năng lượng tối ưu để tế bào duy trì sự sống, tăng trưởng và đáp ứng kích thích từ môi trường.