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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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.