Bài giảng Sinh học đại cương A1 - Chương 3: Sự hô hấp tế bào

sphosphoglycerate
3-Phosphoglycerate
Phosphoglycero-
kinase
2
7
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
3-Phosphoglycerate
Triose phosphate
dehydrogenase
2 NAD+
2 NADH
+ 2 H+
2 P i
2
2 ADP
Phosphoglycerokinase
1, 3-Bisphosphoglycerate
2 ATP
3-Phosphoglycerate2
Phosphoglyceromutase
2-Phosphoglycerate2
2-Phosphoglycerate2
2
Phosphoglycero-
mutase
6
7
8
8
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
2 NAD+
NADH2
2
2
2
2
+ 2 H+
Triose phosphate
dehydrogenase
2 P i
1, 3-Bisphosphoglycerate
Phosphoglycerokinase
2 ADP
2 ATP
3-Phosphoglycerate
Phosphoglyceromutase
Enolase
2-Phosphoglycerate
2 H2O
Phosphoenolpyruvate
9
8
7
6
2 2-Phosphoglycerate
Enolase
2
2 H2O
Phosphoenolpyruvate
9
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Triose phosphate
dehydrogenase
2 NAD+
NADH2
2
2
2
2
2
2 ADP
2 ATP
Pyruvate
Pyruvate kinase
Phosphoenolpyruvate
Enolase
2 H2O
2-Phosphoglycerate
Phosphoglyceromutase
3-Phosphoglycerate
Phosphoglycerokinase
2 ATP
2 ADP
1, 3-Bisphosphoglycerate
+ 2 H+
6
7
8
9
10
2
2 ADP
2 ATP
Phosphoenolpyruvate
Pyruvate 
kinase
2 Pyruvate
10
2 P i
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Chu trình acid citric
• Khi có O2, pyruvate đi vào ty thể
• Trước khi chu trình acid citric bắt đầu, pyruvate 
phải được biến đổi thành acetyl CoA
10
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
NAD+ NADH + H+
2
1 3
Pyruvate CO2 Coenzyme A
Acetyl CoA
DỊCH BÀO TY THỂ
Protein vận chuyển
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Chu trình acid citric, còn được gọi là chu trình 
Krebs, xảy ra trong matrix của ty thể
• Mỗi chu trình sẽ oxi hóa các nguyên liệu hữu cơ bắt 
nguồn từ pyruvate, tạo ra 1 ATP, 3 NADH, và 1 
FADH2
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Pyruvate
NAD+
NADH
+ H+ Acetyl CoA
CO2
CoA
CoA
CoA
FADH2
FAD
CO22
3
3 NAD+
+ 3 H+
ADP + P i
ATP
NADH
Chu trình 
acid citric
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Chu trình acid citric gồm 8 bước, mỗi bước được 
xúc tác bởi một enzyme đặc hiệu.
• Trước tiên nhóm acetyl của acetyl CoA đi vào chu 
trình, kết hợp với oxaloacetate tạo thành citrate
• Bảy bước tiếp theo phân giải citrate trở lại thành 
oxaloacetate, hoàn tất chu trình
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
Oxaloacetate
CoA—SH
1
Citrate
Citric
acid
cycle
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
Oxaloacetate
Citrate
CoA—SH
Citric
acid
cycle
1
2
H2O
Isocitrate
11
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Oxaloacetate
Citrate
H2O
Citric
acid
cycle
Isocitrate
1
2
3
NAD+
NADH
+ H+
 -Keto-
glutarate
CO2
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Oxaloacetate
Citrate
H2O
Isocitrate
NAD+
NADH
+ H+
Citric
acid
cycle
 -Keto-
glutarate
CoA—SH
1
2
3
4
NAD+
NADH
+ H+Succinyl
CoA
CO2
CO2
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Oxaloacetate
Citrate
H2O
Isocitrate
NAD+
NADH
+ H+
CO2
Citric
acid
cycle
CoA—SH
 -Keto-
glutarate
CO2
NAD+
NADH
+ H+Succinyl
CoA
1
2
3
4
5
CoA—SH
GTP GDP
ADP
Pi
Succinate
ATP
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Oxaloacetate
H2O
Citrate
Isocitrate
NAD+
NADH
+ H+
CO2
Citric
acid
cycle
CoA—SH
 -Keto-
glutarate
CO2
NAD+
NADH
+ H+
CoA—SH
P
Succinyl
CoA
i
GTP GDP
ADP
ATP
Succinate
FAD
FADH2
Fumarate
1
2
3
4
5
6
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Oxaloacetate
Citrate
H2O
Isocitrate
NAD+
NADH
+ H+
CO2
 -Keto-
glutarate
CoA—SH
NAD+
NADH
Succinyl
CoA
CoA—SH
P
GDPGTP
ADP
ATP
Succinate
FAD
FADH2
Fumarate
Citric
acid
cycleH2O
Malate
1
2
5
6
7
i
CO2
+ H+
3
4
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Acetyl CoA
CoA—SH
Citrate
H2O
Isocitrate
NAD+
NADH
+ H+
CO2
 -Keto-
glutarate
CoA—SH
CO2
NAD+
NADH
+ H+Succinyl
CoA
CoA—SH
Pi
GTP GDP
ADP
ATP
Succinate
FAD
FADH2
Fumarate
Citric
acid
cycleH2O
Malate
Oxaloacetate
NADH
+H+
NAD+
1
2
3
4
5
6
7
8
12
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự phosphoryl hóa oxi hóa
• Sau giai đoạn đường phân và chu trình acid citric, 
năng lượng từ thức ăn được tích trữ trong NADH 
và FADH2
• Cả hai chất này sẽ chuyển điện tử đến chuỗi dẫn 
truyền điện tử để tổng hợp ATP thông qua sự 
phosphoryl hóa oxi hóa
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Con đường vận chuyển điện tử
• Chuỗi dẫn truyền điện tử nằm trong các cristae 
của ty thể
• Phần lớn các thành phần của chuỗi là các protein, 
tồn tại dưới dạng phức hệ
• Các chất chuyên chở luân phiên chuyển từ trạng 
thái bị khử sang bị oxi hóa khi chúng nhận và cho 
điện tử
• Càng về cuối chuỗi, các điện tử càng giảm năng 
lượng tự do và cuối cùng chuyển đến O2 để thành 
lập H2O
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
NADH
NAD+
2
FADH2
2 FAD
Multiprotein
complexesFAD
Fe•S
FMN
Fe•S
Q
Fe•S

Cyt b


Cyt c1
Cyt c
Cyt a
Cyt a3
IV
50
40
30
20
10 2
(from NADH
or FADH2)
0 2 H
+ + 1/2 O2
H2O
e–
e–
e–
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự hóa thẩm thấu (Chemiosmosis)
• Sự vận chuyển các điện tử trong chuỗi dẫn truyền 
làm cho các protein bơm H+ từ dịch ty thể (matrix) 
ra ngăn ngoài (khoảng giữa hai màng)
• Sau đó H+ di chuyển ngược vào trong, qua các 
kênh trên ATP synthase 
• ATP synthase dùng năng lượng sinh ra từ dòng H+
để tiến hành sự phosphoryl hóa ATP
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Phức hệ protein
H+
H+
H+
Cyt c
Q

 
 
V
FADH2 FAD
NAD+NADH
Chuỗi dẫn truyền điện tử
2 H+ + 1/2O2 H2O
ADP + P i
Sự hóa thẩm thấu
Phosphoryl hóa oxi hóa
H+
H+
ATP 
synthase
ATP
21
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
NGĂN NGOÀI
Rotor
H+
Stator
Internal
rod
Cata-
lytic
knob
ADP
+
P ATP
i
MATRIX
13
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Lượng ATP tạo thành qua hô hấp tế bào
• Trong hô hấp tế bào, phần lớn năng lượng dịch 
chuyển theo trình tự: 
glucose  NADH  chuỗi dẫn truyền điện tử 
dòng proton  ATP
• Khoảng 40% năng lượng trong một phân tử 
glucose được chuyển đến ATP trong sự hô hấp tế 
bào, tạo ra khoảng 38 ATP
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Tối đa 1 glucose cho ra:
Khoảng
36 hoặc 38 ATP
+ 2 ATP+ 2 ATP Khoảng 32 hoặc 34 ATP
Phosphoryl hóa oxi 
hóa:
Chuỗi dẫn truyền điện 
tử & sự hóa thẩm thấu
CT 
acid 
citric
2
Acetyl
CoA
Đường phân
Glucose
2
Pyruvate
2 NADH 2 NADH 6 NADH 2 FADH2
2 FADH2
2 NADH
DỊCH BÀO
or
TY THỂ
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự lên men
• Hầu hết sự hô hấp tế bào cần O2 để tạo ra ATP
• Sự đường phân có thể tạo ra ATP trong điều kiện có 
hoặc không có O2 (hiếu khí và kỵ khí)
• Khi không có O2, sự đường phân sẽ đi đôi với sựu 
lên men hoặc hô hấp kỵ khí để tạo ra ATP
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
• Sự hô hấp kỵ khí dùng chuỗi dẫn truyền điện tử với 
chất nhận điện tử không phải là O2, chẳng hạn là 
sulfate
• Sự lên men dùng phosphoryl hóa để tạo ATP thay 
vì chuỗi dẫn truyền điện tử
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Các dạng lên men
• Sự lên men bao gồm cả đường phân cùng với các 
phản ứng khác để tái tạo NAD+. Đây là chất có thể 
được sử dụng lại trong sự đường phân
• Hai kiểu lên men phổ biến là lên men rượu và lên 
men lactic
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Lên men rượu
• Trong sự lên men rượu, pyruvate được biến đổi 
thành ethanol qua hai bước, trong bước đầu có sự 
phóng thích CO2
• Sự lên men rượu bằng nấm men được dùng trong 
sản xuất bia, rượu vang và bánh mì.
14
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
2 ADP + 2 P i 2 ATP
Glucose Đường phân
2 Pyruvate
2 NADH2 NAD+
+ 2 H+
CO2
2 Acetaldehyde2 Ethanol
(a) Sự lên men rượu
2
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Lên men lactic
• Trong sự lên men lactic, pyruvate bị khử bởi 
NADH, tạo ra sản phẩm là lactate và không phóng 
thích CO2
• Sự lên men lactic bằng một số nấm và vi khuẩn 
được dùng để sản xuất pho – mat (cheese) và yogurt
• Ở người, khi thiếu O2 các tế bào cơ dùng sự lên 
men lactic để tạo ra ATP
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Glucose
2 ADP + 2 P i 2 ATP
Đường phân
2 NAD+ 2 NADH
+ 2 H+
2 Pyruvate
2 Lactate
(b) Sự lên men lactic
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
So sánh hô hấp hiếu khí và sự lên men
• Giống nhau: 
– cả hai đều dùng đường phân để oxi hóa glucose và 
các nguyên liệu hữu cơ khác để tạo thành pyruvate
• Khác nhau: 
– Chất nhận điện tử sau cùng: trong sự lên men là một 
phân tử hữu cơ (như pyruvate hoặc acetaldehyde) và 
trong hô hấp hiếu khí là O2
– Hô hấp hiếu khí tạo ra 38 ATP/1 phân tử glucose; sự 
lên men chỉ tạo ra 2 ATP/ 1 phân tử glucose
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Glucose
Đường phân
Pyruvate
DỊCH BÀO
Không có O2 :
Sự lên men
Có O2 :
Hô hấp hiếu khí
TY THỂ
Acetyl CoAEthanol
hoặc
lactate
CT 
acid 
citric
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Sự hô hấp protein và lipid
• Protein phải được tiêu hóa thành các acid amin; 
nhóm amin có thể đi vào sự đường phân hoặc chu 
trình acid citric
• Lipid được tiêu hóa thành glycerol và acid béo
– Glycerol được dùng trong sự đường phân
– Acid béo bị phân giải bằng sự oxi hóa beta và sinh ra 
acetyl CoA
15
Bùi Tấn Anh – Bộ môn Sinh Học – Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Proteins Carbohydrates
Amino
acids
Đường
Fats
Glycerol Acid 
béo
Đường phân
Glucose
Glyceraldehyde-3-
Pyruvate
P
NH3
Acetyl CoA
Citric
acid
cycle
Phosphoryl hóa 
oxi hóa