Khái Niệm Hô Hấp Hiếu Khí / 2023 / Top 20 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 11/2022 # Top View | 2atlantic.edu.vn

Hô Hấp Hiếu Khí Là Gì? Phân Biệt Hô Hấp Hiếu Khí Và Kị Khí / 2023

Bạn chưa hiểu bản chất của hô hấp hiếu khí là gì, nó diễn ra ở đâu, có vai trò gì và khác gì so với hô hấp kị khí? Đừng lo lắng, chúng tôi sẽ giải đáp tất cả những vấn đề trên trong bài viết sau đây.

1. Hô hấp hiếu khí là gì?

Hô hấp hiếu khí là quá trình oxi hóa các phân tử hữu cơ, mà chất nhận electron cuối cùng là oxi phân tử (O2). Đây là cách hô hấp của các vi sinh vật nhỏ bé. Ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi truyền electron ở màng trong ti thể, còn sinh vật nhân sơ diễn ra ngay trên màng sinh chất.

Vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé, chúng ta chỉ nhìn rõ chúng dưới kính hiển vi. Đặc điểm chung của chúng là hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng rất nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh, phân bố rộng. Trong tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái đa dạng.

Trong môi trường có oxi phân tử, một số vi sinh vật tiến hành hô hấp hiếu khí. Còn khi môi trường không có oxi phân tử, vi sinh vật sẽ tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí. Tìm hiểu thêm về hô hấp kị khí trong bài viết: Hô hấp kị khí là gì? Vai trò của hô hấp kị khí

Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải đường là CO2 và H2O. Ở vi khuẩn, khi phân giải một phân tử Glucôzơ, tế bào sẽ tích lũy được 38 ATP, tức là chiếm 40% năng lượng của phân tử Glucôzơ. Có một số vi sinh vật hiếu khí, khi môi trường thiếu một số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất ở giai đoạn kế tiếp với chú trình Crep. Như vậy, loại vi sinh vật này thực hiện hô hấp không hoàn toàn.

Tổng kết kiến thức: Hô hấp hiếu khí là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể. Nguyên liệu chúng sử dụng là đường đơn, trải qua giai đoạn đường phân và cho ra sản phẩm cuối cùng là ATP. Đặc điểm lớn nhất của hô hấp hiếu khí là nó cần môi trường có O2 để thực hiện quá trình hô hấp.

Chú giải thêm:

Ty thể là một bào quan với màng kép và hiện diện ở tất cả sinh vật nhân thực. Ty thể giúp tạo ra phần lớn loại phân tử cao năng là adenosine triphosphate (ATP), một nguồn năng lượng hóa học cung cấp cho hầu hết các hoạt động của tế bào. Chính vì vậy, ty thể còn được gọi là “nhà máy năng lượng của tế bào”.

Màng sinh chất là một màng sinh học phân cách môi trường bên trong của các tế bào với môi trường bên ngoài của chúng. Có thể nói, màng sinh chất như bộ mặt của tế bào khi chúng thực hiện nhiệm vụ trao đổi chất với môi trường một cách có chọn lọc, thu nhận thông tin cho tế bào.

Góc chia sẻ: Nếu các bạn trẻ tại Hà Nội chưa biết nên chọn trường học như thế nào thì có thể tham khảo ngay top các trường cấp 3 tại Hà Nội được chia sẻ bởi bacbaphi.com.vn

2. Ý nghĩa của hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí có ý nghĩa rất đặc biệt, nó giúp tổng hợp ATP và cung cấp nguyên liệu cần thiết cho các phản ứng tổng hợp. Hệ số hô hấp là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra và số phân tử O2 lấy vào khi hô hấp. Hệ số này cho biết số nguyên liệu đang hô hấp là nhóm chất gì và qua đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp của cây.

3. Hô hấp hiếu khí xảy ra ở đâu?

Là quá trình xảy ra trong môi trường có O2, hô hấp hiếu khí chỉ thực hiện được khi có sự tham gia của O2 trong hô hấp. Hô hấp hiếu khí cùng với hô hấp kị khí, là một phần thuộc hô hấp ở xây xanh. Hô hấp hiếu khí được thực hiện qua nhiều con đường khác nhau:

Đường phân – chu trình Crebs.

Chu trình Pentozo photphat.

Đường phân – chu trình Glioxilic (ở thực vật).

Oxy hoá trực tiếp (ở VSV)

Đường phân – chu trình Crebs

Hô hấp hiếu khí theo con đường đường phân – chu trình Crebs là con đường chính của hô hấp tế bào xảy ra phổ biến ở mọi sinh vật, ở mọi tế bào. Hô hấp hiếu khí theo con đường này xảy ra qua 3 giai đoạn:

Đường phân tiến hành trong tế bào chất.

Chu trình Crebs tiến hành trong cơ chất ty thể.

Chuỗi hô hấp tiến hành trên màng trong ty thể.

Đường phân: đường phân là quá trình phân huỷ phân tử glucose tạo acid pyruvic và NADH. Điểm đặc biệt của đường phân là không phải phân tử đường tự do phân giải mà phân tử đường đã được hoạt hoá bởi việc gắn gốc P vào mới bị phân huỷ. Ở dạng đường – photphat phân tử trở nên hoạt động hơn nên dễ biến đổi hơn.

Đường phân được chia làm 2 giai đoạn:

Phân cắt phân tử glucose thành 2 phân tử trioza: AlPG và PDA.

Biến đổi AlPG và PDA thành acid pyruvic.

Kết quả đường phân có thể tóm tắt là: C6H12O6 + 2NAD + ADP + 2H3PO4 → 2 CH3COCOOH + 2NADH + H+ + 2ATP

Trong hô hấp hiếu khí, acid pyruvic tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs, còn 2 NADH + H+ thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H2O: 2NADH + H+ + O2 → 2 NAD + 2 H2O

Vậy kết quả của đường phân trong hô hấp hiếu khí là: C6H12O6 + O2 → 2 CH3COCOOH + 2H2O

Chu trình Crebs: sản phẩm của đường phân là acid pyruvic sẽ tiếp tục phân huỷ qua chu trình Crebs (chu trình do Crebs và SZ.Gyogy phát hiện ra năm 1937).

Quá trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Crebs được thực hiện tại cơ chất ty thể do nhiều hệ enzyme xúc tác. Phần lớn các phản ứng trong chu trình là decacboxyl hoá và dehydro hoá acid pyruvic. Chu trình xảy ra qua 2 phần:

Phân huỷ acid pyruvic tạo CO2 và các coenzime khử (NADH – H+, FADH2).

Các coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp.

Kết quả của chu trình là:

2 CH3COCOOH + 6H2O → 6CO2 + 10H2 (phần 1)

10H2 + 5O2 → 10H2O (phần 2)

Kết quả chung là: 2 CH3COCOOH + 5O2 → 6CO2 + 4H2O

Nếu kết hợp giai đoạn đường phân ta có phương trình tổng quát của hô hấp là:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Chu trình Pentozo photphat

Phân huỷ glucose qua đường phân không phải là con đường duy nhất mà còn có nhiều con đường khác, trong đó, chu trình Pentozo P là con đường phổ biến hơn cả. Con đường Pentozo P được phát hiện đầu tiên ở nấm enzyme, sau đó ở động vật và cuối cùng ở thực vật (Warburg, Cristian, 1930; Grise, 1935; Diken, 1936 …).

Khác với đường phân, con đường Pentozo – P không phân huỷ glucose thành 2 triose mà glucose bị oxy hoá và decacboxyl hoá để tạo ra các Pentozo – P. Từ các Pentozo P tái tạo lại glucozo P. Con đường Pentozo – P xảy ra trong tế bào chất cùng với đường phân, vì vậy, có sự cạnh tranh với đường phân.

Từ glucozo – P, nếu được enzyme glucozo – 6P – izomerase xúc tác sẽ biến thành fructozo 6P và đường phân sẽ xảy ra. Còn nếu enzyme glucozo 6P -dehydrogenase hoạt động nó sẽ oxy hoá glucozo 6P thành acid 6P – gluconic và con đường pentozo P xảy ra.

Cũng như chu trình Crebs, con đường phân huỷ glucose theo chu trình Pentozo P cũng xảy ra theo 2 phần:

Phân huỷ glucose tạo CO2 và NADPH2.

NADPH2 thực hiện chuỗi hô hấp tạo H2O.

Quá trình đó xảy ra một cách tổng quát là:

C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O

12H2 + 6O2 → 12 H2O

Kết quả chung là: C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 6H2O

4. Phân biệt hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Ở như phần định nghĩa, chúng tôi đã có nhắc qua về sự khác biệt của hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí. Tuy nhiên, để giúp bạn hiểu rõ hơn, chúng tôi sẽ làm rõ sự khác biệt này. Đây cũng là phần nội dung thường được đưa vào các câu hỏi tự luận trong môn sinh học nên bạn cần lưu ý.

Giống nhau:

Đều là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể.

Nguyên liệu thường là đường đơn.

Đều có chung giai đoạn đường phân.

ATP là sản phẩm cuối cùng.

Khác nhau:

Hô hấp hiếu khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi phân tử.

Nơi xảy ra: màng trong ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (sinh vật nhân sơ).

Điều kiện môi trường: cần O2.

Chất nhận điện tử: O2 phân tử.

Năng lượng sinh ra: tạo ra 38 ATP (riêng chuỗi vận chuyển electron tạo ra 34 ATP).

Sản phẩm cuối cùng: CO2 và H2O cùng với năng lượng ATP.

Hô hấp kị khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi liên kết. Ví dụ, NO3 2- (hô hấp nitrat), SO4 2- (hô hấp sunfat).

Nơi xảy ra: màng sinh chất – sinh vật nhân thực (không có bào quan ty thể).

Điều kiện môi trường: không cần O2.

Chất nhận điện tử: chất vô cơ NO3- , SO4 2-, CO2.

Năng lượng sinh ra: tạo lượng ATP ít hơn, vì hô hấp kị khí chỉ dùng một phần chu trình Krebs, và không phải tất cả các chất mang trong chuỗi vận chuyển electron đều tham gia vào quá trình hô hấp kị khí.

Sản phẩm cuối cùng: chất vô cơ, chất hữu cơ với năng lượng ATP (đường phân piruvic, lên men CO2, rượu etylic hoặc axit lactic).

Định Nghĩa Hô Hấp Hiếu Khí Tổng Giá Trị Của Khái Niệm Này. Đây Là Gì Hô Hấp Hiếu Khí / 2023

Thuật ngữ mà chúng ta sẽ phân tích tiếp theo, chúng ta phải xác định rằng nó có nguồn gốc từ nguyên trong tiếng Latin và tiếng Hy Lạp. Bắt đầu từ tiền đề này, chúng ta có thể thiết lập rằng nó được hình thành bởi hai từ. Phần đầu tiên trong số này, hơi thở, bao gồm ba phần Latin: tiền tố lại – có thể được dịch là “sự lặp lại”, động từ spirare tương đương với “thổi” và hậu tố – đồng nghĩa với “hành động”.

Từ thứ hai, aerobic, như chúng ta đã nói trước đó, xuất phát từ tiếng Hy Lạp. Trong trường hợp này bắt nguồn từ sự kết hợp của aero, có nghĩa là “không khí” và sinh học đề cập đến “động vật”.

Do đó, nhịp thở hiếu khí hoặc hiếu khí là một chế độ trao đổi chất trong đó cần có oxy để can thiệp. Cần lưu ý rằng hơi thở bao gồm trao đổi khí với môi trường, một quá trình có thể được thực hiện theo những cách khác nhau tùy thuộc vào sinh vật sống.

Bằng phương pháp hô hấp hiếu khí, sinh vật sống thu được năng lượng từ các phân tử hữu cơ, trong đó carbon bị oxy hóa và oxy được sử dụng làm chất oxy hóa . Khi oxy không hoạt động như một chất oxy hóa, hô hấp yếm khí hoặc kỵ khí được nói đến.

Trong hô hấp hiếu khí, oxy quản lý để đi qua màng sinh học (đầu tiên là màng plasma và sau đó là màng ty thể) cho đến khi các electron và proton được nối với nhau để tạo thành các nguyên tử hydro và qua chúng, qua nước. Axit pyruvic thu được trong giai đoạn đầu tiên của kỵ khí được oxy hóa bằng oxy để cung cấp năng lượng và carbon dioxide.

Có thể phân chia hơi thở hiếu khí trong các giai đoạn khác nhau. Giai đoạn đầu tiên được gọi là glycolysis và phát sinh khi phân tử glucose bị oxy hóa và chia thành một cặp phân tử axit pyruvic.

Giai đoạn thứ hai được gọi là decarboxyl hóa oxy hóa axit pyruvic . Trong giai đoạn này, axit pyruvic đi vào ma trận của ty thể, trong đó phức hợp enzyme pyruvate dehydrogenase chịu trách nhiệm xử lý nó.

Hô hấp hiếu khí tiếp tục với cái gọi là chu trình Krebs (đặc trưng bởi quá trình oxy hóa acetyl mang acetyl coenzyme A, đến từ pyruvate), chuỗi hô hấp và phosphoryl hóa oxy hóa .

Ngược lại với kiểu thở này, và để tránh bất kỳ loại nhầm lẫn nào, cần nhấn mạnh rằng nó được gọi là hô hấp kị khí hoặc kỵ khí. Điều này có thể được định nghĩa là quá trình trong đó không cần oxy vì các loại chất khác như nitơ hoặc sunfat được sử dụng. Một thực tế chính xác là những gì đánh dấu sự khác biệt tuyệt đối nhất với hơi thở hiếu khí.

Do đó, trong khi một ví dụ về aerobia có thể là do con người thực hiện vì họ cần oxy để sống, một mẫu kỵ khí sẽ là mẫu được phát triển bởi các loại vi khuẩn khác nhau.

Vi khuẩn có thể gây ra các bệnh gây ra cái chết của người hoặc những người khác gây ra sự xuất hiện của ngộ độc hoặc uốn ván, ví dụ, là những người có loại thở này.

Hô Hấp Hiếu Khí Là Gì? Điều Điều Bạn Cần Lưu Tâm / 2023

Là quá trình xảy ra trong môi trường có O2, hô hấp hiếu khí chỉ thực hiện được khi có sự tham gia của O2 trong hô hấp. Hô hấp hiếu khí cùng với hô hấp kị khí, là một phần thuộc hô hấp ở xây xanh. Hô hấp hiếu khí được thực hiện qua nhiều con đường khác nhau:

Đường phân – chu trình Krebs.

Chu trình Pentozo photphat.

Đường phân – chu trình Glioxilic (ở thực vật).

Oxy hoá trực tiếp (ở vi sinh vật).

So sánh hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Nhìn chung, hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí đều có những điểm giống nhau. Tuy nhiên, chúng cũng có nhiều điểm khác nhau rõ rệt.

+ Đều là quá trình phân giải nguyên liệu để sinh năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể.

+ Nguyên liệu thường là đường đơn.

+ Đều có chung giai đoạn đường phân.

+ ATP là sản phẩm cuối cùng.

+ Hô hấp hiếu khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi phân tử.

– Nơi xảy ra: màng trong ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (sinh vật nhân sơ).

– Điều kiện môi trường: cần O2.

– Chất nhận điện tử: O2 phân tử.

– Năng lượng sinh ra: tạo ra 38 ATP (riêng chuỗi vận chuyển electron tạo ra 34 ATP).

– Sản phẩm cuối cùng: CO2 và H2O cùng với năng lượng ATP.

+ Hô hấp kị khí: là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi liên kết. Ví dụ, NO3 2- (hô hấp nitrat), SO4 2- (hô hấp sunfat).

– Nơi xảy ra: màng sinh chất – sinh vật nhân thực (không có bào quan ty thể).

– Điều kiện môi trường: không cần O2.

– Chất nhận điện tử: chất vô cơ NO3-, SO4 2-, CO2.

– Năng lượng sinh ra: tạo lượng ATP ít hơn, vì hô hấp kị khí chỉ dùng một phần chu trình Krebs, và không phải tất cả các chất mang trong chuỗi vận chuyển electron đều tham gia vào quá trình hô hấp kị khí.

– Sản phẩm cuối cùng: chất vô cơ, chất hữu cơ với năng lượng ATP (đường phân piruvic, lên men CO2, rượu etylic hoặc axit lactic).

Ý nghĩa của hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí có ý nghĩa rất đặc biệt, nó giúp tổng hợp ATP và cung cấp nguyên liệu cần thiết cho các phản ứng tổng hợp. Hệ số hô hấp là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra và số phân tử O2 lấy vào khi hô hấp. Hệ số này cho biết số nguyên liệu đang hô hấp là nhóm chất gì và qua đó có thể đánh giá tình trạng hô hấp của cây.

Hô Hấp Kị Khí Là Gì? Vai Trò Của Hô Hấp Kị Khí? / 2023

Hô hấp kị khí (yếm khí) xảy ra trong nhiều môi trường, bao gồm trầm tích nước ngọt và biển, đất, tầng ngậm nước ngầm, môi trường dưới bề mặt sâu và màng sinh học. Để hiểu rõ bản chất của hô hấp kị khí, điều kiện thực hiện và ý nghĩa của quá trình này, mời bạn theo dõi bài viết.

1. Hô hấp kị khí là gì?

Hô hấp kị khí hay còn gọi là hô hấp yếm khí là quá trình phân giải cacbonhidrat để thu năng lượng cho tế bào, chấp nhận electron cuối cùng của chuỗi truyền electron là một phân tử vô cơ không phải là oxi phân tử. Ví dụ chất nhận electron cuối cùng là NO3 trong hô hấp nitrat, SO4 trong hô hấp sunphat.

Những chất nhận electron cuối này có khả năng khử kém hơn O2, có nghĩa là có năng lượng được sản sinh ra trên mỗi phân tử bị ôxi hóa ít hơn. Vì vậy, ta có thể nói rằng, hô hấp yếm khí kém hiệu quả hơn hô hấp hiếu khí.

Nguyên liệu được sử dụng trong hô hấp kị khí là đường đơn, trải qua quá trình đường phân và cho ra sản phẩm cuối cùng là ATP. Quá trình này xảy ra ở môi trường không có O2 tại màng sinh chất của sinh vật nhân thực (Không có bào quan ty thể).

Hô hấp yếm khí được sử dụng chủ yếu bởi các vi khuẩn và cổ khuẩn sống trong môi trường thiếu thốn ôxi. Nhiều sinh vật yếm khí thuộc trong dạng yếm khí bắt buộc, tức là chúng sẽ chỉ hô hấp được với những hợp chất yếm khí và sẽ chết nếu có sự hiện diện của ôxi.

2. Hô hấp kị khí có ý nghĩa gì?

Hô hấp yếm khí là một thành phần quan trọng của chu trình nitơ, sắt, lưu huỳnh và carbon toàn cầu thông qua việc giảm các oxy hóa của nitơ, lưu huỳnh và carbon thành các hợp chất khử nhiều hơn. Chu trình hóa sinh của các hợp chất này, phụ thuộc vào quá trình hô hấp yếm khí, tác động đáng kể đến chu trình carbon và sự nóng lên toàn cầu.

Hô hấp yếm khí xảy ra trong nhiều môi trường, bao gồm trầm tích nước ngọt và biển, đất, tầng ngậm nước ngầm, môi trường dưới bề mặt sâu và màng sinh học. Ngay cả môi trường, chẳng hạn như đất, có chứa oxy cũng có môi trường vi mô thiếu oxy do đặc tính khuếch tán chậm của khí oxy.

Một ví dụ về tầm quan trọng sinh thái của hô hấp yếm khí là việc sử dụng nitrat làm chất nhận điện tử cuối, hoặc khử nitrat hòa tan, là con đường chính mà nitơ cố định được đưa trở lại khí quyển dưới dạng khí nitơ phân tử. Một ví dụ khác là methanogenesis, một dạng hô hấp carbonate, được sử dụng để sản xuất khí metan bằng cách tiêu hóa yếm khí. Mêtan sinh học được sử dụng như là một thay thế bền vững cho nhiên liệu hóa thạch.

Về mặt tiêu cực, quá trình methanogenesis không được kiểm soát tại các bãi chôn lấp giải phóng một lượng lớn khí mêtan vào khí quyển, nơi nó hoạt động như một loại khí nhà kính mạnh mẽ. Hô hấp sunfat tạo ra hydro sunfua, chịu trách nhiệm cho mùi ‘trứng thối’ đặc trưng của vùng đất ngập nước ven biển và có khả năng kết tủa các ion kim loại nặng từ dung dịch, dẫn đến sự lắng đọng của quặng kim loại sunfua.

3. Hô hấp kị khí ở thực vật xảy ra trong môi trường nào?

Để giải đáp thắc mắc này, trước hết các bạn cần hiểu hô hấp kị khí chính là quá trình phân hủy glucose trong điều kiện không có sự tham gia của O2. Bên cạnh đó, giai đoạn đầu của quá trình hô hấp này được gọi là đường phân.

Tuy nhiên, đối với loại hô hấp này, đường phân chỉ thường xảy ra trong giai đoạn glucose được phân hủy thành acid pyruvic và NADH – H+. Ngược lại, giai đoạn NADH – H + lại thực hiện chuỗi hô hấp không xảy ra vì không có sự tham gia của O2. Vì vậy, kết quả đường phân trong loại hô hấp này đó chính là: C6H12O6 → 2 CH3COCOOH + 2NADH+H+.

Cùng với đó, giai đoạn tiếp theo trong quá trình hô hấp kị khí đó chính là biến đổi acid pyruvic trở thành các sản phẩm như etanol, acid lactic,…Vì vậy, giai đoạn này còn được gọi với cái tên đó là lên enzyme và hai quá trình lên enzyme phổ biến nhất đó là lên enzyme rượu và lên enzyme lactic,….

4. Các loại hô hấp kị khí

Lên enzyme lactic

Lên enzyme lactic hiện nay chính là quá trình hô hấp dạng kị khí phổ biến ở nhiều vi sinh vật đồng thời cũng xảy ra ở một số mô thực vật trong điều kiện thiếu O2. Quá trình lên enzyme này xảy ra theo hai con đường khác nhau. Trong giai đoạn đường phân, sau khi AIPG được tạo ra thì AIPG không bị oxy hóa thành A13PG như trong đường phân nữa mà biến đổi một cách trực tiếp thành acid lactic.

Lên enzyme rượu

Lên enzyme rượu hiện nay cũng được xem là hình thức hô hấp kị khí phổ biến diễn ra ở một số nhóm vi sinh vật và ở một số mô thực vật. Quá trình lên enzyme này cũng được xảy ra qua 2 giai đoạn chính đó là:

Đường phân phân hủy glucose thành chất acid pyruvic và NADH – H +

Quá trình lên enzyme rượu được diễn ra theo công thức sau:

C6H12O6 + 2NAD → 2CH3COCOOH + 2NADH + H+

2CH3COCOOH → 2CH3CHO + 2CO2

2CH3CHO + 2NADH + H+ → 2CH3CH2OH + 2NAD

Kết quả chung nhận được: C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2

4. Phân biệt hô hấp tế bào với lên men

Có hai con đường hình thành mêtan vi khuẩn quan trọng, thông qua quá trình khử cacbonat (hô hấp) và lên men acetate.

Hô hấp tế bào (cả yếm khí và kị khí) sử dụng các hợp chất hóa học bị khử mạnh như NADH và FADH2 (ví dụ được tạo ra trong quá trình glycolysis và chu trình axit citric) để tạo ra độ dốc điện hóa (thường là gradient proton) qua màng, dẫn đến điện thế hoặc chênh lệch nồng độ ion trên màng.

Các hợp chất hóa học bị khử được oxy hóa bởi một loạt các protein màng tích hợp hô hấp với khả năng khử tăng dần theo tuần tự với chất nhận điện tử cuối cùng là oxy (trong hô hấp yếm khí) hoặc một chất hóa học khác (trong hô hấp kị khí). Một động lực proton điều khiển các proton xuống gradient (qua màng) thông qua kênh proton của ATP synthase. Kết quả hiện tại thúc đẩy tổng hợp ATP từ ADP và phốt phát vô cơ.

Ngược lại, quá trình lên men không sử dụng gradient điện hóa. Thay vào đó, quá trình lên men chỉ sử dụng quá trình phosphoryl hóa ở mức cơ chất để tạo ra ATP. Chất nhận điện tử NAD + được tái sinh từ NADH được hình thành trong các bước oxy hóa của quá trình lên men bằng cách khử các hợp chất oxy hóa.

Các hợp chất oxy hóa này thường được hình thành trong quá trình lên men, cũng có thể là bên ngoài. Ví dụ, ở vi khuẩn axit lactic đồng hóa, NADH hình thành trong quá trình oxy hóa glyceraldehyd-3-phosphate bị oxy hóa trở lại NAD + bằng cách khử pyruvate thành axit lactic ở giai đoạn sau trong quá trình này.

Trong nấm men, acetaldehyd được khử thành ethanol để tái tạo NAD +. Do đó, hai quá trình tạo ATP theo những cách rất khác nhau và các thuật ngữ không nên được coi là từ đồng nghĩa.