Năng lượng (trao đổi chất) docx

Các con đường cần phải điều chỉnh và phối hợp có hiệu quả sao cho tất cả các thành phần của tế bào đều có mặt với số lượng thích hợp, chính... Hơn nữa tế bào vi sinh vật phải có khả năng

Năng lượng (trao đổi chất)

16.3 TÍNH CHẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐIỀU CHỈNH

TRAO ĐỔI CHẤT

Bộ máy điều chỉnh có vai trò

cực kỳ phức tạp và khó khăn Các con đường cần phải điều chỉnh và phối hợp có hiệu quả sao cho tất cả các thành phần của tế bào đều có mặt với số lượng thích hợp, chính

xác Hơn nữa tế bào vi sinh vật

phải có khả năng đáp ứng rất kịp thời với những thay đổi của môi

trường bằng cách sử dụng các chất dinh dưỡng hiện có và bằng cách bật mở các con đường dị hoá mới khi có mặt các chất dinh dưỡng

khác Vì tất cả các thành phần hoá học của một tế bào thường không tồn tại trong môi trường, do đó vi sinh vật cũng phải tổng hợp chúng

và phải thay đổi hoạt tính sinh tổng hợp đáp ứng với những thay đổi

trong việc sử dụng chất dinh

dưỡng Thành phần hoá học của

môi trường bao quanh tế bào

thường xuyên thay đổi, do đó các quá trình điều chỉnh này cũng phải

năng động và phải liên tục đáp ứng với các điều kiện thay đổi

Việc điều chỉnh là cần thiết cho

tế bào vi sinh vật duy trì được năng lượng, vật chất và cân bằng trao đổi chất Nếu một nguồn năng lượng

đặc biệt không có mặt, các enzyme cần cho việc sử dụng nguồn năng lượng này là không cần thiết và

việc tổng hợp chúng tiếp tục sẽ là một sự tiêu phí C, N và năng lượng Cũng tương tự như vậy, sẽ là rất vô ích đối với vi sinh vật nếu chúng

tổng hợp các enzyme cần cho việc tạo thành một sản phẩm cuối cùng nào đó khi sản phẩm này đã có mặt với số lượng đầy đủ Như vậy, cả dị hoá và đồng hoá đều được điều

chỉnh theo cách sao cho hiệu quả của hoạt động đạt được tối đa

Có thể thấy rõ xu hướng duy trì cân bằng và bảo tồn năng lượng

của vật chất trong sự đáp ứng điều

chỉnh ở vi khuẩn E coli Khi sinh

trưởng trong một môi trường rất

đơn giản chỉ chứa glucose là nguồn

C và nguồn năng lượng vi khuẩn sẽ tổng hợp các thành phần mà tế bào cần với số lượng cân bằng (chẳng hạn acid amin tryptophan) Việc bổ sung một sản phẩm sinh tổng hợp cuối cùng vào môi trường sẽ dẫn đến kìm hãm ngay lập tức con

đường tổng hợp sản phẩm cuối

cùng nói trên Việc tổng hợp các

enzyme của con đường cũng sẽ bị

ngừng hoặc chậm lại Nếu

chuyển E coli sang môi trường chỉ

chứa lactose, vi khuẩn sẽ tổng hợp các enzyme cần cho sự chuyển hoá đường này Trái lại, khi sinh trưởng trong môi trường chứa cả glucose

và lactose E coli sẽ sử dụng

glucose đầu tiên vì đây là loại

đường đơn giúp cho sinh trưởng

của vi khuẩn diễn ra nhanh nhất chỉ sau khi glucose đã cạn kiệt, lactose mới được sử dụng

Dòng carbon chuyển hoá qua con đường có thể được điều chỉnh theo ba cách chủ yếu:

1 Tập trung các chất trao đổi và

các enzyme trong những phần

khác nhau của tế bào, từ đó ảnh hưởng đến hoạt tính của con

đường,

2 Các enzyme quan trọng thường được kích thích hoặc bị kìm hãm trực tiếp nhằm thay đổi nhanh

hoạt tính của con đường,

3 Số lượng các phân tử enzyme

cũng có thể được điều hoà Các phân tử chất xúc tác có mặt càng nhiều thì hoạt tính của con đường càng lớn Ở vi khuẩn, việc điều chỉnh thường chịu tác dụng ở

mức độ phiên âm Việc điều hoà tổng hợp mRNA chậm hơn việc điều chỉnh trực tiếp hoạt tính

enzyme nhưng tiết kiệm được

nhiều năng lượng và nguyên liệu

vì các enzyme không được tổng hợp khi không cần thiết

Hai cơ chế 1 và 2 sẽ được trình bày ở đây, đó là: khu trú trao đổi chất và điều hoà hoạt tính enzyme