Hô hấp tế bào và lên men

Xét sự oxy hóa hoàn toàn glucose: glucose và O₂ tạo CO₂, H₂O, đồng thời giải phóng năng lượng. O₂ là chất nhận electron cuối cùng trong chuỗi truyền electron, góp phần tạo nước. Không hiểu oxygen phải tham gia trực tiếp vào mọi phản ứng của đường phân hoặc chu trình Krebs. Ở tế bào nhân thực, đường phân diễn ra trong bào tương; các giai đoạn tiếp theo gắn với ti thể. Vi khuẩn không có ti thể vẫn có thể hô hấp nhờ những cấu trúc phù hợp của tế bào.

| Giai đoạn | Vị trí ở tế bào nhân thực | Theo dõi từ một glucose | |---|---|---| | Đường phân | Bào tương | 1 glucose 6C → 2 pyruvate 3C; tạo 4 ATP, dùng 2 ATP nên thu ròng 2 ATP; tạo 2 NADH | | Chuyển pyruvate thành acetyl-CoA | Chất nền ti thể | 2 pyruvate → 2 acetyl-CoA; giải phóng 2 CO₂ và tạo 2 NADH | | Chu trình Krebs | Chất nền ti thể | Hai lượt tạo tổng 4 CO₂, 6 NADH, 2 FADH₂ và lượng tương đương 2 ATP theo cách tính cơ bản | | Chuỗi truyền electron và tổng hợp ATP | Màng trong ti thể | Electron tạo điều kiện hình thành chênh lệch H⁺; H⁺ qua ATP synthase gắn với phần lớn ATP; O₂ là chất nhận electron cuối cùng | Đường phân không trực tiếp cần O₂. Không bỏ bước nối trước Krebs khi đếm carbon.

Theo cách tính phổ biến đang dùng trong SGK, hô hấp hiếu khí một glucose ở tế bào nhân thực thu khoảng 30–32 ATP; lượng thực tế phụ thuộc điều kiện và cách vận chuyển, ghép năng lượng. Khi đề cho một quy ước cụ thể, dùng đúng quy ước ấy. Không lấy số ATP tạo ra trước khi trừ chi phí của đường phân rồi cộng lần nữa. NADH và FADH₂ mang electron tới các quá trình tiếp theo, không phải các tên khác của ATP. Không cộng trực tiếp số phân tử NADH vào số ATP nếu đề chưa cho cách quy đổi.

Ở các kiểu lên men thường học, pyruvate hoặc chất hữu cơ dẫn xuất nhận electron từ NADH, tái tạo NAD⁺ để đường phân tiếp tục. Lên men không dùng chuỗi truyền electron hô hấp. ATP thu ròng là 2 trên một glucose, có nguồn từ đường phân. Lên men lactate tạo lactate, không giải phóng CO₂ trong con đường điển hình này. Lên men ethanol tạo ethanol và CO₂. Sản phẩm hữu cơ vẫn chứa nhiều năng lượng, nên thu ATP thấp hơn oxy hóa hoàn toàn. **Hô hấp kị khí** khác lên men: có chuỗi truyền electron nhưng chất nhận electron cuối cùng không phải O₂. Vì vậy, không gộp mọi quá trình không dùng oxygen thành lên men.