Trong tế bào vi sinh vật thường xuyên xảy ra quá trình sinh tổng hợp enzyme.
Đến nay, người ta đã biết các enzyme cũng như phần lớn protein trong tế b à o được tổng hợp theo cơ chế khá phức tạp. Trong quá trình này, ngoài các acid amin là nguyên liệu để tổng hợp enzyme còn có các acid nucleic, các hợp chất giàu năng lượng, các protein khác tham gia.
ứng do một enzyme tương ứng xúc tác. Nhưng lại làm thế nào để đảm bảo sự truyền đạt thông tin di truyền của gen, vì sinh tổng hợp enzyme là một quá trình rất đặc thù. Như đã biết ADN nằm trong nhiễm sắc thể và trong nhân tế bào. Quá trình sinh tổng hợp protein lại diễn ra ở tế bào chất. Nếu thông tin được mã hóa trong ADN dùng để chỉ huy tổng hợp protein ở ribosom thì thông tin đó phải được chuẩn bị từ nhân đến ribosom nhờ một chất chuyển trung gian. Thực nghiệm cho thấy: hàm lượng ARN tăng cao khi trong tế bào đang diễn ra quá trình sinh tổng hợp protein. Ngày nay người ta đã biết rằng thông tin di truyền chứa trong ADN được sao lại trong mARN. Chính mARN là chất chuyển trung gian đã chỉ huy gắn các chất acid amin theo một trật tự nhất định, cho phép tổng hợp protein đặc thù. Quá trình này được gọi là sự dịch mã. Như vậy từ ADN đến protein có hai quá trình nối tiếp là sao mã và dịch mã.
ADN mARN Protein
- Quá trình sinh tổng hợp enzyme có thể chia thành các giai đoạn chính như sau:
+ Giai đoạn hoạt hóa acid amin và truyền thông tin di truyền từ ADN đến mARN
+ Giai đoạn khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide + Giai đoạn kéo dài chuổi polypeptide
+ Giai đoạn kết thúc chuổi
- Hiện tượng cảm ứng trong quá trình sinh tổng hợp enzyme
Nhiều vi sinh vật được kích thích sinh tổng hợp nhiều enzyme khi có chất cảm ứng trong môi trường.
Trong điều kiện bình thường, có một số enzyme có thể chỉ được tổng hợp với số lượng rất ít, nhưng khi thêm vào môi trường một số chất nhất định vào môi trường thì các enzyme này có thể tăng lên rất nhiều lần. Các chất gây nên hiệu quả này gọi là chất cảm ứng. Các chất này được xem xét như là một chất nền để sinh tổng hợp enzyme.
Sự cảm ứng thường có tính chất dây chuyền. Trong hệ thống bao gồm nhiều phản ứng, cơ chất đầu tiên của hệ thống có thể cảm ứng quá trình tổng hợp
Dịch mã Sao mã
tất cả các enzyme xúc tác cho quá trình chuyển hóa nó. Điều này được thực hiện theo cơ chế sau: trước hết chất cảm ứng làm tăng quá trình tổng hợp enzyme tương ứng, sau đó sản phẩm của phản ứng này lại cảm ứng tổng hợp enzyme thứ hai để phân hủy nó, tiếp theo sản phẩm thứ hai lại cảm ứng tổng hợp enzyme thứ ba.
- Quá trình điều hòa sinh tổng hợp enzyme
Nhiều dẫn liệu thực nghiệm cho thấy các gen bảo đảm sinh tổng hợp một số enzyme cảm ứng xúc tác cho quá trình phân giải không chỉ chịu sự kiểm tra theo cơ chế cảm ứng mà còn chịu sự kiểm tra theo cơ chế khác nhờ tác dụng của AMP vòng, gọi là “ức chế phân giải”. AMP có tác dụng kích thích quá trình sao chép mã của các operon phân giải. Theo nhiều tác giả, tác dụng kích thích của AMP được thực hiện nhờ một protein đặc biệt làm trung gian gọi là protein nhân AMP, hay còn gọi là protein hoạt hóa gen phân giải (ký hiệu X). Khi AMP kết hợp với X tạo thành phức hợp có tác dụng hoạt hóa gen promotor làm cho ARN-polymerase dễ dàng kết hợp với nó để bắt đầu quá trình sao chép mã, như vậy AMP có tác dụng làm tăng cường quá trình sao chép mã. Cũng có ý kiến cho rằng phức hợp AMP-X-ARN- polymerase cho phép bắt đầu quá trình sao chép mã.
Glucose và một số đường khác khi thêm vào môi trường nuôi cấy thường làm giảm lượng AMP trong tế bào, do đó làm giảm quá trình sinh tổng hợp nhiều enzyme ngay cả khi có chất cảm ứng trong môi trường. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng glucose. Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa biết rõ cơ chế làm giảm AMP do glucose và các đường khác.