102 O 2 4 + 4H + H 2 O
4.5.4 Hô hấp háo khí (chu trinh Krebs)
Chu trình tricarboxylic, hay là chu trình Krebs được giải thích bởi Hans Krebs, và Schueler Otto Warburg. Nhờ phát minh này mà Krebs nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1953.
Chu trình này xảy ra ở trong ty thể. Cơ quan tử này có thể so sánh được với lục lạp, thực ra nó nhỏ hơn lục lạp (đường kính 0.5-1 m), tuy nhiên về cấu tạo và chức năng chúng tương tự nhau (hình 4.22)
.
Hình 4.22 Sơ đồ cấu tạo của ty thể: hình phía trên là sơ đồ cắt ngang qua ty thể, hình phía dƣới là cắt một phần ty thể
Người ta cho rằng cũng như ở lục lạp, các ty thể đã xuất hiện trước đây khoảng 109
năm trong những cơ thể độc lập, trong quá trình tiến hoá chúng được sinh vật nhân chuẩn “bắt” và hoà nhập. Những tế bào có sự biến đổi năng lượng lớn chứa nhiều ty thể, như tế bào mô cơ hoặc tế bào gan, chúng có hơn 1000 ty thể trong một tế bào. Ty thể xuất hiện dưới kính hiển vi là những hạt nhỏ hoặc sợi.
Tuy nhiên, dưới kính hiển vi điện tử, ty thể được bao bọc bởi màng ngoài và bên trong là một hệ thống màng kéo dãn với nhiều sự uốn cong vào. Nhờ cấu trúc này mà màng trong có diện tích bề mặt lớn hơn màng ngoài khoảng 5 lần. Màng ngoài cho những phân tử có trọng lượng lớn (đến 10.000 Da) thấm qua, vì màng này chứa những protein như là những kênh vận chuyển. Màng trong khó thấm qua hơn và vận chuyển các chất có tính chọn lọc. Màng trong bao quanh stroma, trong stroma chứa các enzyme của chu trình Krebs và enzyme phân giải chất béo (hình4.22). Ngược lại trên màng trong ty thể có các enzyme và hệ thống oxy hoá. Ở đây tương tự như lục lạp, chuỗi vận chuyển e-
định vị trên màng thylacoid và các enzyme của chu trình Calvin trong matrix.
Màng ngoài Màng trong Matrix Khoảng giữa hai màng Khoảng giữa hai màng Matrix Màng ngoài Màng trong
Cơ chất của chu trình Krebs, pyruvate là sản phẩm của quá trình đường phân. Nó được vận chuyển từ tế bào chất qua màng trong ty thể đến stroma và ở đây nó được khử carboxyl hoá oxy hoá nhờ enzyme pyruvate dehydrogenase. Pyruvate dehydrogenase là một ví dụ về đa enzyme, gồm một phức hệ chứa carboxylase, transacetylase và dehydrogenase. Bên cạnh đó trong phản ứng còn có các nhóm prostetic là thyaminpyrophosphate, liponic acid, coenzyme NAD+ và Coenzyme A. Sau đây là các bước cụ thể của chu trình Krebs (hình 4.23). Pyruvate bị khử carboxyl hoá oxy hoá trước khi đi vào chu trình.
Tương tự quá trình đường phân chu trình Krebs là một ví dụ nói lên rằng trong cơ thể sống các phản ứng phân giải các chất chứa nhiều năng lượng thực hiện theo từng bước. Ở mỗi chu trình Krebs lấy vào 1 phân tử acetyl CoA.
1. Pyruvic acid được chuyển thành acetyl CoA bằng phản ứng khử carboxyl hoá oxy hoá. Ở phản ứng oxy hoá năng lượng giải phóng ra được liên kết trong NADH và trong liên kết cao năng của acetyl-CoA.
2. Năng lượng chứa trong liên kết cao năng của acetyl-CoA đủ để gắn acetate vào oxaloacetate tạo thành citrate.
OH
CH2 – C – CH2 + CoASH