Quá trình đường phân tạo đầu tư và thu hồi ATP

Các phản ứng chính của đường phân hình Ðường phân là giai đoạn đầu tiên của quá trình hô hấp glucoz xảy ra không cần sự hiện diện của O2.. Ðường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tấ

1 Ðường phân (glycolysis) (giai đoạn I)

Các phản ứng chính của đường phân (hình )

Ðường phân là giai đoạn đầu tiên của quá trình hô hấp glucoz xảy ra không cần sự hiện diện của O2 Ðường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tất cả tế bào sống, và là chuỗi phản ứng đã xảy ra ở những sinh vật đầu tiên khi mà trái đất còn chưa có O2

Glucoz là một hợp chất bền vững, ít có xu hướng phân cắt ra thành những chất đơn giản hơn, do đó tế bào muốn lấy năng lượng từ glucoz trước tiên phải đầu tư cho nó một ít năng lượng để hoạt hóa phân tử Do đó, giai đoạn đầu của đường phân là cung cấp ATP cho phân tử glucoz (Hình 1) Trong các phản ứng chuẩn bị hai phân tử ATP gắn gốc phosphat cuối

glucoz

Trong phản ứng này hexokinaz xúc tác chuyển một gốc phosphat

vào glucoz Phản ứng kế tiếp là phản ứng chuyển đổi glucoz-6-phosphat

z-6-phosphat

Sau khi tạo ra sản phẩm trong bước (2), một phân tử ATP nữa được tiêu thụ để thêm một gốc phosphat nữa vào phân tử

Kế tiếp fructoz-1,6-bisphosphat bị cắt đôi ở giữa C thứ ba và C thứ tư tạo ra hai chất 3C tương tự nhau trong bước (4) Một chất là PGAL (phosphoglyceraldehyd) và một chất trung gian thường chuyển đổi ngay thành PGAL trong bước (5) PGAL là một đường trung gian 3C, là chìa khóa trung gian trong cả quá trình đường phân và quang hợp

Ðến giai đoạn này quá trình đường phân đã sử dụng 2 phân tử ATP Phản ứng kế tiếp, hơi phức tạp hơn, bắt đầu để dẫn đến sự thành lập ATP mới, thật sự là hai phản ứng

Phản ứng đầu là một phản ứng oxy hóa khử: hai điện tử và một ion H+ được lấy từ mỗi phân tử PGAL (như vậy phân tử này bị oxy hóa) bởi phân tử nhận điện tử nicotinamid adenin dinucleotid, hay NAD+, chất này bị khử NAD+ rất gần với NADP+ tìm thấy trong lục lạp Trong trường hợp này sản phẩm trung gian là NADH thay vì là NADPH

Phản ứng thứ hai là sự phosphoryl hóa PGAL Năng lượng được giải phóng từ sự oxy hóa PGAL được dùng để gắn một gốc phosphat vô cơ P vào PGAL, gốc phosphat được gắn vào bằng một cầu nối giàu năng lượng

Trong phản ứng kế tiếp, gốc phosphat mới được chuyển vào ADP để tạo ra ATP Trong quá trình này, một gốc phosphat giàu năng lượng được chuyển vào một cơ chất ADP để tạo thành ATP, phản ứng này được gọi là

phosphoryl hóa ở mức cơ chất (substrate-level phosphorylation) Sản

phẩm 3C là PGA, một chất trung gian trong chu trình Calvin-Benson, một

lần nữa cho thấy sự tương quan giữa hai quá trình:

Ở giai đoạn này, tế bào thu lại được 2 phân tử ATP đã dùng cho sự phosphoryl hóa glucoz trong lúc bắt đầu đường phân Năng lượng đầu tư ban đầu đã được trả lại Qua phản ứng kế tiếp, cuối cùng là nước được tách

ra từ PGA, và sau đó gốc phosphat được chuyển đổi và được gắn lại bởi cầu nối giàu năng lượng:

Sau phản ứng sắp xếp lại trong bước (9) gốc phosphat được chuyển vào ADP theo sự phosphoryl hóa ở mức cơ chất để thành lập ATP, kết quả tạo ra hai phân tử ATP và hai phân tử acidpyruvic:

Vì hai phân tử ATP sử dụng trong bước (1 và 3) đã được lấy lại trong bước (7), nên hai phân tử ATP này là được tổng hợp thêm cho tế bào

Các điểm quan trọng cần chú ý trong sự đường phân là:

- Mỗi phân tử glucoz (C6 H12O6) bị phân tách thành hai phân tử acid pyruvic (C3H4O3)

- Hai phân tử ATP sử dụng trong lúc đầu của quá trình, sau đó có bốn phân tử được tạo ra, như vậy tế bào còn được hai phân tử này

- Hai phân tử NADH được thành lập

- Vì không sử dụng oxy, quá trình có thể xảy ra dù có sự hiện diện của O2 hay không

- Các phản ứng của đường phân xảy ra trong dịch tế bào chất của tế

bào, bên ngoài ty thể