Hô hấp tế bào là quá trình chuyển đổi năng lượng rất quan trọng của tế bào sống. Trong quá trình đó các phân tử cacbohiđrat bị phân giải đến CO₂ và H₂O, đồng thời năng lượng của chúng được giải phóng và chuyển thành dạng năng lượng rất dễ sử dụng chứa trong các phân tử ATP.

Ở các tế bào nhân thực, quá trình này diễn ra chủ yếu trong ti thể.

Phương trình tổng quát của quá trình phân giải hoàn toàn một phân tử glucôzơ được trình bày như sau :

C₆H₁₂O₆+ 6O₂ —>6CO₂ + 6H₂O + Năng lượng (ATP + nhiệt)

Hình 16.1. Sơ đồ tóm tắt quá trình hô hấp tế bào

Hô hấp tế bào có bản chất là một chuỗi các phản ứng ôxi hóa khử. Thông qua chuỗi các phản ứng này, phân tử glucôzơ được phân giải dần dần và năng lượng của nó không được giải phóng ồ ạt mà được lấy ra từng phần ở các giai đoạn khác nhau.

Tốc độ của quá trình hô hấp tế bào nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào nhu cầu năng lượng của tế bào. Quá trình hô hấp tế bào có thể được chia thành 3 giai đoạn chính : đường phân, chu trình Crep và chuỗi chuyển êlectron hô hấp (hình 16.1).

1. Đường phân

Đường phân xảy ra trong bào tương. Kết thúc quá trình đường phân, phân tử glucôzơ (6 cacbon) bị tách thành 2 phân tử axit piruvic (3 cacbon). Trong quá trình này tế bào thu được 2 phân tử ATP và 2 phân tử NADH (nicôtinamit ađênin đinuclêôtit).

Thực ra, đường phân tạo được 4 phân tử ATP, nhưng do có 2 phân tử ATP được sử dụng để hoạt hoá glucôzơ trong giai đoạn đầu của đường phân nên tế bào chỉ thu được 2 phân tử ATP. Quá trình đường phân có thể được tóm tắt bằng sơ đồ hình 16.2.

Hình 16.2. Sơ đồ tóm tắt quá trình đường phân

2. Chu trình Crep

Sau khi được tạo thành từ quá trình đường phân, 2 phân tử axit piruvic sẽ được chuyển vào chất nền của ti thể. Ở đó, chúng được biến đổi thành những phân tử nhỏ hơn gọi là axêtyl-CoA. Chính phân tử axêtyl-CoA này sẽ đi vào chu trình Crep.

Ngoài ra, quá trình biến đổi 2 phân tử axit piruvic còn tạo ra 2 phân tử NADH và giải phóng 2 phân tử CO₂. Kết thúc chu trình Crep, các phân tử axêtyl-CoA sẽ bị phân giải hoàn toàn tới CO₂.

Ngoài CO₂, chu trình Crep còn tạo ra được các phân tử NADH,FADH₂, (flavin ađênin đinuclêôtit) và ATP (hình 16.3).

Hình 16.3. Sơ đồ tóm tắt chu trình Crep

3. Chuỗi chuyền electron hô hấp

Chuỗi chuyền êlectron hô hấp diễn ra ở màng trong của ti thể. Trong giai đoạn này, các phân tử NADH và FADH2, được tạo ra trong những giai đoạn trước sẽ bị ôxi hóa thông qua một chuỗi các phản ứng ôxi hoá khử. Trong phản ứng cuối cùng, ôxi sẽ bị khử tạo ra nước.

Năng lượng được giải phóng từ quá trình ôxi hoá các phân tử NADH và FADH₂ này sẽ được sử dụng để tổng hợp các phân tử ATP. Đây chính là giai đoạn giúp tế bào thu được nhiều ATP nhất.

Hô hấp tế bào là quá trình chuyển năng lượng của các nguyên liệu hữu cơ thành năng lượng của ATP.

Hô hấp tế bào gồm rất nhiều phản ứng, thông qua đó năng lượng của nguyên liệu hô hấp được giải phóng dần từng phần. Tốc độ của quá trình hô hấp tế bào phụ thuộc vào nhu cầu năng lượng của tế hào.

Hô hấp tế bào có thể được chia thành 3 giai đoạn chính: đường phân, chu trình Crep và chuỗi chuyền electron hô hấp. Trong đó, chuỗi chuyền electron hô hấp tạo ra được nhiều ATP nhất.