Hô hấp tế bào là quá trình giải phóng năng lượng từ các chất hữu cơ, chủ yếu là glucose, thông qua việc oxi hóa hoàn toàn các chất này thành CO2 và H2O. Năng lượng được giải phóng trong quá trình này được sử dụng để tổng hợp ATP - "đồng tiền năng lượng" của tế bào.

Quá trình:

• Đường phân: Glucose được phân giải thành axit pyruvic, tạo ra một ít ATP và NADH.
• Chu trình Krebs: Axit pyruvic được chuyển hóa hoàn toàn thành CO2, giải phóng một lượng lớn NADH và FADH2.
• Chuỗi truyền electron: NADH và FADH2 truyền electron qua chuỗi vận chuyển electron, tạo ra một gradient proton. Gradient này được sử dụng để tổng hợp ATP thông qua quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.

Biến đổi năng lượng: Năng lượng hóa học trong glucose được chuyển đổi thành năng lượng trong các liên kết hóa học của ATP. Quá trình này có hiệu suất rất cao, tạo ra khoảng 36-38 ATP từ một phân tử glucose.

Lên men là quá trình giải phóng năng lượng từ các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Năng lượng được giải phóng ít hơn so với hô hấp tế bào và sản phẩm cuối cùng có thể khác nhau tùy thuộc vào loại lên men.

Quá trình:

• Đường phân: Giống như trong hô hấp tế bào, glucose được phân giải thành axit pyruvic, tạo ra ATP và NADH.
• Tái sinh NAD+: Vì không có oxy để nhận electron, tế bào phải tái sinh NAD+ từ NADH để duy trì quá trình đường phân. Quá trình này có thể xảy ra theo hai cách chính:
  • Lên men lactic: Axit pyruvic được chuyển hóa thành axit lactic.
  • Lên men rượu: Axit pyruvic được chuyển hóa thành rượu êtylic và CO2.

Biến đổi năng lượng: Năng lượng được giải phóng trong quá trình lên men chủ yếu dưới dạng ATP được tạo ra trong quá trình đường phân. Tuy nhiên, hiệu suất năng lượng của quá trình này thấp hơn nhiều so với hô hấp tế bào, chỉ tạo ra 2 ATP từ một phân tử glucose.

Các giai đoạn chính của hô hấp tế bào:

1. Đường phân: Glucose được phân giải thành axit pyruvic, giải phóng một lượng nhỏ ATP.
2. Chu trình Krebs: Axit pyruvic được chuyển vào ti thể, trải qua một chuỗi phản ứng oxi hóa để tạo ra NADH, FADH2 và một lượng nhỏ ATP.
3. Chuỗi truyền electron: NADH và FADH2 mang electron đến chuỗi truyền electron, tạo ra một gradient proton qua màng trong ti thể. Sự di chuyển của proton qua enzyme ATP synthase tạo ra ATP.

Biến đổi năng lượng:

• Năng lượng hóa học: Năng lượng trong liên kết hóa học của glucose được giải phóng dần dần qua các giai đoạn.
• Năng lượng điện hóa: Sự chuyển động của electron tạo ra năng lượng điện hóa, được sử dụng để tạo ra gradient proton.
• Năng lượng ATP: Năng lượng điện hóa được chuyển đổi thành năng lượng hóa học trong các liên kết phốtpho của ATP.