Hô hấp hiếu khí là gì? gồm mấy giai đoạn? Quá trình, ý nghĩa

Cùng với kỵ khí, hô hấp hiếu khí là một phần thuộc hô hấp ở cây xanh, là một trong những nội dung quan trọng trong chương trình sinh học. Để hiểu hơn về hô hấp hiếu khí là gì, hô hấp hiếu khí diễn ra ở bào quan nào, cũng như ý nghĩa của loại hô hấp này như thế nào, mời bạn đọc cùng chúng tôi tìm hiểu ngay bài viết sau đây.

Hô hấp hiếu khí là gì? Hô hấp hiếu khí gồm mấy giai đoạn?

Hô hấp hiếu khí là quá trình được xảy ra trong môi trường có O2, hô hấp hiếu khí sẽ chỉ thực hiện được nếu như có sự tham gia của O2 trong hô hấp. Hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí chính là một phần thuộc hô hấp ở cây xanh.

Khái niệm về hô hấp hiếu khí
Khái niệm về hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí chính là quá trình phân giải nguyên liệu sinh năng lượng nhằm giúp cung cấp cho hoạt động sống của cơ thể. Nguyên liệu hô hấp hiếu khí sử dụng là đường đơn, trải qua giai đoạn đường phân, sau đó cho ra sản phẩm của hô hấp hiếu khí cuối cùng là ATP.

Như đã nói ở trên, hô hấp hiếu khí cần có môi trường O2 để thực hiện quá trình hô hấp.

Các con đường thực hiện hô hấp hiếu khí diễn ra qua nhiều con đường khác nhau như:

  • Đường phân – chu trình Krebs
  • Chu trình Pentozo photphat
  • Đường phân – chu trình Glioxilic (diễn ra ở thực vật)
  • Oxy hoá trực tiếp (diễn ra ở vi sinh vật).

Ý nghĩa của hô hấp hiếu khí

Hô hấp hiếu khí có ý nghĩa vô cùng đặc biệt, chúng có tác dụng giúp tổng hợp ATP, cung cấp các nguyên liệu cần thiết đối với các phản ứng tổng hợp. Hệ số hô hấp chính là tỉ số giữa số phân tử CO2 thải ra với số phân tử O2 lấy vào khi hô hấp.

Hệ số này sẽ cho biết số nguyên liệu đang hô hấp là nhóm chất gì, từ đó giúp đánh giá được giá được chính xác nhất tình trạng hô hấp của cây. Có thể thấy ứng dụng của hô hấp hiếu khí hiện nay là rất nhiều và phổ biến.

Hô hấp hiếu khí giúp xác định được tình trạng hô hấp của cây
Hô hấp hiếu khí giúp xác định được tình trạng hô hấp của cây

Quá trình hô hấp hiếu khí xảy ra ở đâu?

Đường phân – chu trình Crebs

Hô hấp hiếu khí qua đường phân – chu trình Crebs là con đường chính của hô hấp tế bào, được xảy ra phổ biến ở mọi sinh vật, cũng như ở mọi tế bào. Theo đó, việc hô hấp hiếu khí theo con đường này sẽ xảy ra qua 3 giai đoạn như sau:

  • Đường phân được thực hiện ở trong tế bào chất
  • Chu trình Crebs tiến hành trong cơ chất của ty thể
  • Chuỗi hô hấp được tiến hành trên màng ở trong ty thể.

Đường phân là quá trình phân huỷ phân tử glucose giúp tạo nên acid pyruvic và NADH.

Đường phân có 2 giai đoạn như sau:

  • Thực hiện phân cắt các phân tử glucose thành 2 phân tử trioza: AlPG và PDA.
  • Biến đổi AlPG, PDA thành acid pyruvic.

Chúng ta có thể tóm tắt kết quả đường phân như sau:

C6H12O6 + 2NAD + ADP + 2H3PO4  →  2 CH3COCOOH + 2NADH + H+ + 2ATP

Trong hô hấp hiếu khí, acid pyruvic sẽ tiếp tục phân huỷ với chu trình Crebs, còn 2 NADH + H+ thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H2O:

2NADH + H+ + O2   →  2 NAD + 2H2O

Kết quả đường phân ở trong hô hấp hiếu khí là:

C6H12O6 + O2  →  2 CH3COCOOH + 2H2O

Quá trình đường phân ở vi sinh vật
Quá trình đường phân ở vi sinh vật

Chu trình Crebs: acid pyruvic tiếp tục phân huỷ bởi chu trình Crebs. Quá trình phân huỷ acid pyruvic qua chu trình Crebs được thực hiện tại cơ chất ty thể được xúc tác bởi nhiều hệ enzyme.

Phần lớn những phản ứng trong chu trình là decacboxyl hóa và dehydro hóa acid pyruvic. Chu trình này được xảy ra qua 2 phần như sau:

  • Phân huỷ acid pyruvic giúp tạo ra CO2 và các coenzyme khử (NADH – H+, FADH2).
  • Các coenzyme khử giúp thực hiện chuỗi hô hấp.

Ta nhận được kết quả của chu trình như sau:

  • 2 CH3COCOOH + 6H2O  →   6CO2 + 10H2 (phần 1)
  • 10H2 + 5O2              →        10H2O   (phần 2)

Kết quả chung:  2 CH3COCOOH + 5O2  →   6CO2 + 4H2O

Kết hợp giai đoạn đường phân ta có phương trình tổng quát của hô hấp như sau:

C6H12O6 + 6O2  →   6CO2 + 6H2O

Chu trình Crebs ở vi sinh vật
Chu trình Crebs ở vi sinh vật

Chu trình Pentozo photphat

Con đường Pentozo P được phát hiện đầu tiên ở nấm enzyme, tiếp đó là đến động vật và cuối cùng là ở thực vật. Khác với đường phân, Pentozo – P không làm phân hủy glucose thành 2 triose, thay vào đó glucose bị oxy hóa và decacboxyl hóa tạo ra Pentozo – P.

Từ các Pentozo P giúp tái tạo lại glucozo P. Con đường Pentozo – P xảy ra trong tế bào chất cùng với đường phân, chúng có sự cạnh tranh với đường phân. Từ glucozo – P, nếu được enzyme glucozo – 6P – izomerase xúc tác sẽ trở thành fructozo 6P, từ đó sẽ xảy ra đường phân.

Nếu như enzyme glucozo 6P -dehydrogenase hoạt động sẽ oxy hóa glucozo 6P thành acid 6P – gluconic và con đường pentozo P xảy ra.

Tương tự như đối với chu trình Crebs, con đường phân hủy glucose theo chu trình Pentozo P xảy ra theo 2 phần như sau:

  • Phân huỷ glucose giúp tạo thành CO2 và NADPH2.
  • NADPH2 thực hiện chuỗi hô hấp để tạo thành H2O.

Quá trình này được xảy ra một cách tổng quát như sau:

  • C6H12O6 + 6H2O  →   6CO2 + 12H2O
  •  12H2 + 6O2 → 12 H2O

Được kết quả chung: C6H12O6 + 6H2O  →   6CO2 + 6H2O.

Xem thêm: Khái niệm di truyền liên kết là gì? Nội dung, ý nghĩa chi tiết

Phân biệt giữa hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Điểm giống nhau

Cả hô hấp hiếu khí và kị khí sở hữu đặc điểm giống nhau như sau:

  • Đây đều là quá trình phân giải nguyên liệu nhằm sinh ra năng lượng giúp cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể
  • Nguyên liệu sử dụng thường là đường đơn
  • Có cùng chung giai đoạn đường phân
  • Sản phẩm cuối cùng là ATP.
So sánh giữa hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí
So sánh giữa hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí

Điểm khác nhau

Điểm khác nhau cơ bản giữa hô hấp hiếu khí và kỵ khí như sau:

Hô hấp hiếu khí Hô hấp kị khí
Khái niệm Là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng chính là Oxi phân tử. Là hô hấp mà chất nhận electron cuối cùng là Oxi liên kết
Vị trí xảy ra Màng trong ty thể (sinh vật nhân thực) hoặc màng sinh chất (ở sinh vật nhân sơ). Màng sinh chất – sinh vật nhân thực (không có bào quan ty thể).
Điều kiện môi trường Cần O2. Không cần  phải có oxi.
Chất nhận điện tử O2 phân tử. Chất vô cơ NO3, CO2, SO42-.
Lượng ATP tạo ra Hô hấp hiếu khí giúp tạo ra 38 ATP (riêng chuỗi vận chuyển electron giúp tạo ra 34 ATP). Tạo lượng ATP ít hơn hiếu khí vì hô hấp kị khí chỉ dùng một phần chu trình Crebs. Hơn nữa không phải tất cả các chất mang trong chuỗi vận chuyển electron đều tham gia vào quá trình hô hấp kị khí.
Sản phẩm cuối cùng CO2 và H2O và năng lượng ATP. chất vô cơ, hữu cơ và năng lượng ATP.

Qua bài viết này chúng ta đã hiểu được hô hấp hiếu khí là gì, cũng như những điều cơ bản về loại hô hấp này. Hy vọng chúng sẽ thực sự hữu ích đối với bạn đọc!