Khái niệm chu trình krebs là gì? 7 bước trong chu trình crep

Chu trình krebs là một phần không thể thiếu của quá trình hô hấp tế bào, và nó đóng vai trò không nhỏ trong việc tạo ra năng lượng cho tế bào. Bài viết này sẽ khám phá sâu hơn về chu trình này và các bước quan trọng trong quá trình này. Hãy cùng nhau tìm hiểu chi tiết về những khía cạnh quan trọng nhé!

Khái quát về chu trình krebs (crep)

Chu trình krebs hay crep là gì? 

Chu trình krebs hay crep là một trong những chu trình quan trọng trong quá trình hô hấp tế bào (Bạn có thể tham khảo khái niệm hô hấp tế bào trong Sách giáo khoa Khoa Học Tự Nhiên lớp 7 ở Bài 25 Chương 7 hoặc Chương 4 trong Sách giáo khoa Sinh Học Lớp 8 nhé!). Đây là một chuỗi các phản ứng enzim liên quan đến quá trình chuyển hóa oxi hóa của các đơn vị acetyl. Với vai trò là nguồn năng lượng chính của tế bào, chu trình này diễn ra trong chất nền của ti thể của tế bào.

Khác biệt so với quá trình đường phân, chu trình crep là một vòng tròn đóng, bao gồm cả phần cuối cùng của con đường tái tạo hợp chất. Điều này là quan trọng vì chu trình này tạo ra NADH và FADH2, các chất mang điện tử, cần thiết cho các bước tiếp theo trong mạng lưới hô hấp tế bào. Trong giai đoạn này, oxi được sử dụng để tiếp tục chu trình. Nếu quy trình này bị gián đoạn, các bước oxi hóa tiếp theo của chu trình axit citric sẽ bị ngưng lại, ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình hô hấp của tế bào.

Ý nghĩa của chu trình krebs

Chu trình krebs trong quá trình hô hấp tế bào đem lại những ý nghĩa quan trọng như sau:

• Là giai đoạn cuối cùng của chuyển hóa chất glucid, lipit và protein: Chu trình này là bước cuối cùng trong việc phân hủy chất glucid, lipit và protein thành các đơn vị acetyl, làm cho chúng trở thành nguyên liệu chính để tạo năng lượng cho tế bào.
• Cung cấp nhiều năng lượng cho các hoạt động của tế bào: Trong chu trình này, các phản ứng oxi hóa giúp giải phóng năng lượng từ các đơn vị acetyl. Năng lượng này sau đó được sử dụng cho các hoạt động và chức năng của tế bào, từ việc duy trì sự sống đến các quá trình sinh học phức tạp như tổ chức gen.
• Cung cấp các chất chuyển hóa trung gian cho các hoạt động chuyển hóa khác: Chu trình này không chỉ đơn giản là nguồn năng lượng, mà còn tạo ra các chất chuyển hóa trung gian như NADH và FADH2. Những chất này không chỉ tham gia vào chu trình chính mà còn liên quan đến các quá trình chuyển hóa khác ở các giai đoạn tiếp theo của quá trình hô hấp tế bào. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi chất và duy trì sự ổn định của hệ thống sinh học.

Các bước trong chu trình krebs

Chu trình krebs bao gồm 7 bước quan trọng, mỗi bước đều đóng vai trò trong quá trình chuyển hóa và tạo ra năng lượng cho tế bào:

Bước 1: Ngưng tụ và tích hợp: 

Trong bước này, các nhóm acetyl 2 cacbon và phân tử oxaloacetat 4 cacbon kết hợp để tạo ra phân tử nitrat 6 cacbon, không có sự biến đổi nào xảy ra ở đây. Đây là bước cực kỳ quan trọng, với tốc độ phản ứng được kiểm soát bởi lượng ATP có sẵn, ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình.

Bước 2: Chuyển đổi thành Isocitrate: 

Citrate mất 1 phân tử nước và trở thành isocitrate trong bước này.

Bước 3 và 4: Oxi hóa và khử cacbon:

Trong bước 3, isocitrate bị oxi hóa thành α-ketoglutarate, tạo ra phân tử 5 cacbon và 1 phân tử CO2, kèm theo việc khử NAD++ thành NADH. Bước 4 tiếp tục quá trình oxi hóa và khử cacbon, tạo ra succinyl CoA.

Bước 5: Tạo ra GTP và ATP: 

Trong bước này, năng lượng cao được tạo ra khi một nhóm phosphate thay thế cho coenzym A. Năng lượng này được sử dụng để tạo ra guanine triphosphate (GTP) hoặc ATP, dựa vào loại enzim được sử dụng.

Bước 6: Quá trình khử nước: 

Trong bước này, succate được chuyển đổi thành fumarate thông qua quá trình khử nước. 2 nguyên tử hydro chuyển thành FAD, tạo ra FADH2.

Bước 7: Oxi hoá malate thành oxaloacetate: 

Nước được thêm vào fumarate để tạo ra malate, cuối cùng oxi hoá malate thành oxaloacetate. Trong quá trình này, một phân tử NADH đã được tạo ra.

Qua 7 bước này, chu trình này tạo ra 3 phân tử NADH và 1 phân tử FADH2 mỗi lượt chu trình. Các chất này sau đó sẽ tham gia vào quá trình tạo ra năng lượng ATP thông qua chuỗi vận chuyển điện tử và phosphoryl hóa mức cơ chất.

Sơ đồ tư duy tóm tắt chu trình krebs

Để hệ thống hóa các bước trong chu trình, chúng ta hãy cùng xem xét sơ đồ tư duy tóm tắt chu trình crep sau đây để hiểu rõ hơn về quy trình này.

Luyện tập một số câu hỏi về chu trình crep – krebs

Để tập trung vào lý thuyết về chu trình kreb trong Sách giáo khoa sinh học lớp 10, chúng ta sẽ được tìm hiểu một số bài tập bên dưới. Mỗi câu hỏi đều đi kèm với lời giải chi tiết để hỗ trợ quá trình ôn tập của bạn. Đề xuất tự thử sức bằng cách trả lời câu hỏi và sau đó kiểm tra đáp án gợi ý để tự đánh giá khả năng hiểu biết của mình nhé!

Câu 1: Phân biệt giữa chu trình crep và đường phân. 

Đáp án:

Chu trình crep:

• Vị trí diễn ra: Trong matrix của ti thể.
• Nguyên liệu: Acetyl-CoA từ quá trình phân giải các chất hữu cơ.
• Sản phẩm: ATP, NADH, CO2.
• Năng lượng: Được giải phóng dần trong chu trình.

Đường phân:

• Vị trí diễn ra: Trong cytoplasm của tế bào.
• Nguyên liệu: Glucose hoặc các loại đường hữu cơ khác.
• Sản phẩm: ATP, NADH, Pyruvate hoặc lactic acid (trong trường hợp lactic acid fermentation).
• Năng lượng: Được giải phóng ở cuối quá trình.

Câu 2: Mô tả chi tiết các giai đoạn của chu trình kreb.

Đáp án:

• Giai đoạn 1: Acetyl-CoA (2C) + Axit oxaloacetic (4C) ⇒ Axit citric (6C) + CoA-SH.
• Giai đoạn 2: Axit citric (6C) + NAD+ ⇒ Axit α-xetoglutaric (5C) + CO2 + NADH.
• Giai đoạn 3: Axit α-xetoglutaric (5C) + CoASH + NAD+ ⇒ 4C (Succinyl-CoA) + CO2 + NADH.
• Giai đoạn 4: 4C (Succinyl-CoA) + ADP + Pi + FAD ⇒ 4C (Axit fumaric) + ATP + FADH2.
• Giai đoạn 5: 4C (Axit fumaric) + NAD+ ⇒ Axit oxaloacetic (4C) + NADH.

Câu 3: Chu trình crep diễn ra ở đâu trong tế bào?

Đáp án:

Chu trình crep diễn ra trong matrix của ti thể.

Câu 4: Tại sao chu trình kreb được xem là trung tâm chuyển hóa vật chất trong tế bào?

Đáp án:

Chu trình Crep không chỉ là nơi phân giải các chất hữu cơ trong tế bào mà còn là nơi tổng hợp nhiều chất quan trọng khác, bao gồm axit béo và urê. Sản phẩm quá trình phân giải các chất hữu cơ trở thành nguyên liệu cho các quá trình tổng hợp khác, tạo ra một mạng lưới phức tạp của các chuyển hóa trong tế bào.

Câu 5: Tại sao quá trình chuyển hóa năng lượng thành ATP trong ti thể có hiệu suất cao nhất?

Đáp án:

Trong ti thể, các chất đã được chuyển hóa chức năng chuyển hóa năng lượng từ các chất hữu cơ thành ATP. Sự sử dụng O2 làm chất nhận điện tử cuối cùng đồng nghĩa với việc chất đã được hoạt hóa đến mức độ cao nhất, tăng hiệu suất năng lượng đạt được từ quá trình này. Sự oxi hóa cuối cùng tới CO2 cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối đa hóa hiệu suất.

Bài viết trên của Thư viện Online đã tổng hợp chi tiết các khái niệm, tính chất cũng như các bước của chu trình krebs. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết! Chúc các bạn có thêm thật nhiều thông tin hữu ích để gặt hái được nhiều “quả ngọt” trong học tập nhé!