Mục lục bài họcĐang ở d03-b1
← AP Biology
0/16 bài đã học xong
Chương 3 · Unit 3 — Cellular Energetics · Bài 1/2 của chương · bài 5/16 của AP Biology

Cellular Respiration

Hô hấp tế bào
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Three stages, three places

  • Glycolysis — in the cytoplasm. Glucose splits into two pyruvate. Net $2$ ATP. No oxygen needed.
  • Krebs cycle — in the mitochondrial matrix. Carbon leaves as $\text{CO}_2$; NADH and $\text{FADH}_2$ are loaded with electrons. Net $2$ ATP.
  • Electron transport chain — on the inner mitochondrial membrane. Electrons pass down the chain, pumping $\text{H}^+$ into the intermembrane space. Oxygen is the final electron acceptor. About $26$–$28$ ATP.

Chemiosmosis

The proton gradient is the actual energy store. $\text{H}^+$ flows back through ATP synthase, and that flow turns the enzyme like water turning a mill wheel.

Without oxygen, the chain backs up, NADH cannot be recycled, and fermentation takes over — regenerating $\text{NAD}^+$ so glycolysis alone can continue at $2$ ATP.

Giải thích tiếng Việt

Ba giai đoạn, ba nơi khác nhau — đề AP hỏi vị trí nhiều như hỏi sản phẩm:

  • Đường phân ở bào tương: glucozơ tách thành hai pyruvat, thu $2$ ATP, không cần oxi.
  • Chu trình Krebs ở chất nền ti thể: cacbon rời đi dưới dạng $\text{CO}_2$, NADH và $\text{FADH}_2$ được nạp electron, thu $2$ ATP.
  • Chuỗi truyền electron trên màng trong ti thể: electron đi xuống chuỗi và bơm $\text{H}^+$ ra khoảng gian màng. Oxi là chất nhận electron cuối cùng. Thu khoảng $26$–$28$ ATP.

Hoá thẩm mới là chỗ ATP thật sự được làm ra: gradient proton chính là kho năng lượng, và $\text{H}^+$ chảy ngược qua ATP synthase làm enzim này quay như nước làm quay guồng.

Thiếu oxi thì cả dây chuyền tắc: electron không có chỗ đổ, NADH không tái sinh được, nên Krebs cũng dừng theo. Tế bào chuyển sang lên men — chỉ để tái tạo $\text{NAD}^+$ cho đường phân chạy tiếp với vỏn vẹn $2$ ATP.

ĐƯỜNG PHÂN bào tương glucozơ → 2 pyruvat 2 ATP · KHÔNG cần O₂ CHU TRÌNH KREBS chất nền ti thể nhả CO₂, nạp NADH 2 ATP CHUỖI TRUYỀN e⁻ màng trong ti thể O₂ nhận e⁻ cuối cùng ~26–28 ATP Hơn 90% ATP đến từ giai đoạn CUỐI — nơi cần oxi. Oxi KHÔNG tham gia hai giai đoạn đầu, nhưng thiếu nó thì chuỗi tắc, NADH không tái sinh được, và cả hai giai đoạn đầu cũng dừng theo. Đó là lý do lên men chỉ giữ lại đường phân với 2 ATP.
Ba giai đoạn và phần đóng góp rất chênh lệch. Hai giai đoạn đầu chỉ cho $4$ ATP trực tiếp; hơn $90\%$ sản lượng đến từ giai đoạn cuối. Điều đáng chú ý ở hai dòng đỏ: oxi không tham gia hai giai đoạn đầu, nhưng thiếu nó thì chuỗi tắc, NADH không tái sinh, và hai giai đoạn đầu cũng dừng theo. Đó là lý do lên men chỉ giữ lại được đường phân.
Ví dụ — vì sao lên men chỉ cho 2 ATP

Giải thích vì sao khi thiếu oxi, tế bào chỉ thu được $2$ ATP mỗi phân tử glucozơ.

Giải.

Bước hỏng đầu tiên: không có oxi thì không có chất nhận electron cuối cùng, chuỗi truyền electron tắc nghẽn ⇒ không bơm được proton ⇒ không có gradient ⇒ ATP synthase đứng yên.

Hiệu ứng dây chuyền: chuỗi tắc thì NADH không nhả được electron nên không quay về dạng $\text{NAD}^+$. Mà chu trình Krebs cần $\text{NAD}^+$ để chạy ⇒ Krebs cũng dừng.

Cứu cánh: lên men không tạo ra ATP nào cả — nó chỉ chuyển electron từ NADH sang pyruvat để tái sinh $\text{NAD}^+$. Nhờ đó riêng đường phân chạy tiếp được, cho $2$ ATP.

So với $30$–$32$ ATP khi có oxi, đó là hiệu suất chỉ khoảng $6\%$ — và đó là lý do ta thở gấp khi chạy nhanh.

Bẫy hay mất điểm — Lên men không sinh ATP. Toàn bộ $2$ ATP đến từ đường phân; việc duy nhất của lên men là tái tạo $\text{NAD}^+$. Nói “lên men tạo 2 ATP” là mất điểm.
Phải nhớ — Bào tương → chất nền → màng trong. Oxi nhận electron cuối. Gradient proton quay ATP synthase. Lên men chỉ tái sinh $\text{NAD}^+$.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Unit 3 — Cellular Energetics gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →
← Bài trướcMembrane Transport and OsmosisBài sau →Photosynthesis