Hô hấp là việc đưa Oxygen vào và giải phóng Carbon Dioxide ra ngoài cơ thể, một quá trình diễn ra với sự giúp đỡ của các cơ quan hô hấp như Phổi, Mang ở các động vật có xương sống, Da và Lỗ thở (Spiracles) ở động vậy không xương sống. Điều này nghe có vẻ đơn giản, phải không?
Và đây là câu trả lời: Hô hấp là việc trích xuất năng lượng từ thức ăn trong cơ thể chúng ta, đây là một quá trình cần thiết cho mọi sinh vật sống trên hành tinh. Hô hấp có thể là Hiếu khí (Aerobic) hoặc Kị khí (Anaerobic):
Đưa Oxygen và và giải phóng Carbon Dioxide – Hiếu khí
Tạo ra năng lượng từ thức ăn trong tình trạng không có mặt Oxygen – Kị khí.
Có khả năng sống trong các điều kiện hiếu khí hoặc kị khí = Tuỳ nghi (Facultative).
Chúng ta nhập thức ăn chứa hầu hết là các Carbohydrate, protein và chất béo, carbohydrate bao gồm glucose, Fructose và sucrose là những nguồn tạo ra ATP (Adenosine TriPhosphate) hay còn gọi là Đơn vị tiền tệ của tế bào (Currency of the cell).
Quá trình tạo ATP từ 1 phân tử glucose thông qua sự hô hấp tế bào (cellular respiration). Hô hấp hiếu khí bao gồm 3 quá trình là (Hình 1)
– Đường phân (Glycolysis)
– Chu trình Kreb (Kreb’s Cycle) và
– Sự phosphoryl hoá oxy hoá (Oxidative phosphorylation).
* Đường phân xảy ra ở bào tương (cytoplasm) , 2 quá trình sau diễn ra trong ty thể (mitochondria)
(1) Đường phân: Diễn ra ở bào tương vi khuẩn và tế bào nhân thực (eukaryotic cells)
Glucose >>>>>>> 2Pyruvate + 2ATP+2NADH
(Pyruvate được vận chuyển vào Ty thể )
(2) Chu trình Kreb: Diễn ra ở Ty thể và vì vi khuẩn không có Ty thể nên chỉ diễn ra ở tế bào nhân thực.
Pyruvate+CoA>> Oxidative decarboxylase>> Acetyl-CoA Acetyl-CoA+3NAD+FAD+GDP+3H2O—>2CO2+3NADH+FADH+GTP+H2O
Đây là quá trình mà tế bào tạo ra CO2.
(3) Quá trình cuối cùng là quá trình Oxy hoá NADH và FADH (Oxidation of NADH and FADH). Quá trình này tạo ra rất nhiều ATP và đây là nơi Oxygen bị tiêu tốn. Hô hấp Hiếu khí cho ra 32-34 ATP từ 1 phân tử glucose. Xét đến Hô hấp Kị khí khi không có O2, lúc này sẽ KHÔNG có chu trình Krebs và KHÔNG có quá trình Phosporyl hoá oxy hoá nên 1 phân tử glucose chỉ tạo ra 2 ATP và Ethanol hoặc Lactic acid Glucose>>>>2ATP+2Pyruvate>>>>Ethanol/Lactic Acid
Hầu hết vi khuẩn là Kị khí và oxygen thì có độc tính đối với chúng, nhưng một số có thể sống trong cả 2 điều kiện được gọi là Hiếu khí/ Kị khí tuỳ nghi (Facultative aerobes/anerobes), ví dụ như là Ecoli, Lactobacilli.
Nấm men Baker (Baker’s yeast) là một loại nấm tuỳ nghi. Chúng tạo ra CO2 & Cồn trong điều kiện Kị khí và tạo ra CO2 & Acetic acid trong điều kiện Hiếu khí (vị chưa của rượu).
Các tế bào ung thư là các tế bào nhân thực có thể trải quá hô hấp Kị khí bằng cách “làm tắt nguồn” Ty thể và tế bào này chuyển hoá theo con đường đường phân Kị khí và tạo ra lactic acid (hiệu ứng Warburg). Hình 2
