Hô hấp hiếu khí là gì? Phân biệt hô hấp hiếu khí và kị khí

0
Cập nhật lần cuối

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?

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.

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). Ở vi sinh vật nhân thực, chuỗi truyền electron ở màng trong ti thể, còn sinh vật nhận sơ diễn ra ngay trên màng sinh chất.

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. Địa điểm diễn ra lkaf tại màng ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (sinh vật nhân sơ)

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”.

Quá trình hô hấp hiếu khí vi sinh vật

Quá trình hô hấp hiếu khí vi sinh vật

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.

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.

Hô hấp hiếu khí tạo ra nhiều năng lượng ATP

Hô hấp hiếu khí tạo ra nhiều năng lượng ATP

3. Hô hấp hiếu khí xảy ra ở đâu?

Hô hấp hiếu khí xảy ra với 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.

Quá trình đường phân trong hô hấp ở vi sinh vật

Quá trình đường phân trong hô hấp ở vi sinh vật

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).

Chu trình Crep trong hô hấp ở vi sinh vật

Chu trình Crep trong hô hấp ở vi sinh vật

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).

Để hiểu rõ hơn hô hấp kị khí, bạn có thể tìm hiểu trong bài Hô hấp kị khí là gì.

Chia sẻ.

Chức năng bình luận đã bị đóng