Trình bày cơ chế hô hấp tế bào ở động vật, bao gồm các giai đoạn phân giải glucose trong bào tương và ty thể, sự hình thành ATP, NADH, FADH₂, và vai trò của chuỗi truyền electron trong việc tạo ra năng...

Quá trình hô hấp tế bào ở động vật gồm ba giai đoạn chính: phân giải glucose (glycolysis) xảy ra trong bào tương, chu trình acid citric (Krebs) trong chất nền (matrix) ty thể, và chuỗi truyền electron – quá trình oxy hoá-phosphoryl hoá (oxidative phosphorylation) trên màng trong ty thể. Cụ thể: 1. Glycolysis (phân giải glucose) – bào tương - Khởi đầu với 1 phân tử glucose (6C), qua 10 bước enzyme chuyển thành 2 phân tử pyruvat (3C). - Khối sản phẩm hữu ích: 2 ATP (sinh net) và 2 NADH. - Không cần oxy (đường phân kị khí cũng có thể diễn ra, nhưng không tạo nhiều năng lượng bằng khi có oxy). 2. Chuyển pyruvat thành acetyl-CoA (giai đoạn cầu nối) – matrix ty thể - Mỗi pyruvat (3C) bị oxy hoá, tách CO₂, kết hợp với Coenzyme A thành acetyl-CoA (2C). - Đồng thời tạo 1 NADH/pyruvat (tổng 2 NADH cho 1 glucose). 3. Chu trình Krebs (acid citric) – matrix ty thể - Acetyl-CoA (2C) kết hợp với oxaloacetat (4C) tạo citrate (6C), tuần hoàn qua các bước enzyme, giải phóng CO₂, tái tạo oxaloacetat. - Mỗi vòng chu trình (từ 1 acetyl-CoA) sinh: • 3 NADH • 1 FADH₂ • 1 GTP (tương đương 1 ATP) - Vì 1 glucose → 2 acetyl-CoA, tổng thu được: 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP (GTP) và 4 CO₂. 4. Chuỗi truyền electron và hóa phosphorylation – màng trong ty thể - Các coenzym khử (NADH, FADH₂) do glycolysis và Krebs cung cấp sẽ chuyển electron cho các phức hệ protein (Complex I-IV) trên màng trong. - Khi electron truyền dần từ Complex này qua Complex khác cuối cùng cho lên oxy để tạo H₂O, đồng thời mỗi bước truyền electron đi kèm bơm proton (H⁺) từ matrix sang khoảng gian màng. - Sự tích luỹ proton tạo ra sự chênh lệch pH và điện thế (gradient điện hóa) giữa hai bên màng. - Proton quay trở lại matrix theo kênh ATP synthase (Complex V), làm quay cánh tuabin nội màng, tổng hợp ATP từ ADP + Pi. - Mỗi NADH cung cấp đủ năng lượng tạo khoảng 2,5 ATP; mỗi FADH₂ tương đương ~1,5 ATP. Tổng năng lượng sinh ra từ 1 glucose trong điều kiện hiếu khí tối ưu: - Glycolysis: 2 ATP + 2 NADH → ~2 ATP + 5 ATP = 7 ATP - Cầu nối: 2 NADH → ~5 ATP - Krebs: 2 ATP + 6 NADH + 2 FADH₂ → 2 ATP + 15 ATP + 3 ATP = 20 ATP ————————————————————— Tổng cộng ~32 ATP (số liệu có thể dao động 30–38 ATP tuỳ điều kiện). Vai trò chính của chuỗi truyền electron là tận dụng năng lượng từ NADH, FADH₂ để tạo ra gradient proton, từ đó cung cấp năng lượng cho ATP synthase tổng hợp phần lớn ATP cho tế bào. Đây là nguồn năng lượng cần thiết cho mọi hoạt động sống ở động vật.