Năng lượng (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....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Năng lượng (trao đổi chất) Năng lượng (trao đổi chất)16.3. TÍNH CHẤT VÀ Ý NGHĨACỦA VIỆC ĐIỀU CHỈNHTRAO ĐỔI CHẤT Bộ máy điều chỉnh có vai tròcực kỳ phức tạp và khó khăn. Cáccon đường cần phải điều chỉnh vàphối hợp có hiệu quả sao cho tất cảcác thành phần của tế bào đều cómặt với số lượng thích hợp, chínhxác. Hơn nữa tế bào vi sinh vậtphải có khả năng đáp ứng rất kịpthời với những thay đổi của môitrường bằng cách sử dụng các chấtdinh dưỡng hiện có và bằng cáchbật mở các con đường dị hoá mớikhi có mặt các chất dinh dưỡngkhác. Vì tất cả các thành phần hoáhọc của một tế bào thường khôngtồn tại trong môi trường, do đó visinh vật cũng phải tổng hợp chúngvà phải thay đổi hoạt tính sinh tổnghợp đáp ứng với những thay đổitrong việc sử dụng chất dinhdưỡng. Thành phần hoá học củamôi trường bao quanh tế bàothường xuyên thay đổi, do đó cácquá trình điều chỉnh này cũng phảinăng động và phải liên tục đáp ứngvới các điều kiện thay đổi. Việc điều chỉnh là cần thiết chotế bào vi sinh vật duy trì được nănglượng, vật chất và cân bằng trao đổichất. Nếu một nguồn năng lượngđặc biệt không có mặt, các enzymecần cho việc sử dụng nguồn nănglượng này là không cần thiết vàviệc tổng hợp chúng tiếp tục sẽ làmột sự tiêu phí C, N và năng lượng.Cũng tương tự như vậy, sẽ là rất vôích đối với vi sinh vật nếu chúngtổng hợp các enzyme cần cho việctạo thành một sản phẩm cuối cùngnào đó khi sản phẩm này đã có mặtvới số lượng đầy đủ. Như vậy, cả dịhoá và đồng hoá đều được điềuchỉnh theo cách sao cho hiệu quảcủa hoạt động đạt được tối đa. Có thể thấy rõ xu hướng duy trìcân bằng và bảo tồn năng lượngcủa vật chất trong sự đáp ứng điềuchỉnh ở vi khuẩn E. coli... Khi sinhtrưởng trong một môi trường rấtđơn giản chỉ chứa glucose là nguồnC và nguồn năng lượng vi khuẩn sẽtổng hợp các thành phần mà tế bàocần với số lượng cân bằng (chẳnghạn acid amin tryptophan). Việc bổsung một sản phẩm sinh tổng hợpcuối cùng vào môi trường sẽ dẫnđến kìm hãm ngay lập tức conđường tổng hợp sản phẩm cuốicùng nói trên. Việc tổng hợp cácenzyme của con đường cũng sẽ bịngừng hoặc chậm lại. Nếuchuyển E. coli sang môi trường chỉchứa lactose, vi khuẩn sẽ tổng hợpcác enzyme cần cho sự chuyển hoáđường này. Trái lại, khi sinh trưởngtrong môi trường chứa cả glucosevà lactose E. coli sẽ sử dụngglucose đầu tiên vì đây là loạiđường đơn giúp cho sinh trưởngcủa vi khuẩn diễn ra nhanh nhất chỉsau khi glucose đã cạn kiệt, lactosemới được sử dụng. Dòng carbon chuyển hoá quacon đường có thể được điều chỉnhtheo 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 trìnhbày ở đây, đó là: khu trú trao đổichất và điều hoà hoạt tính enzyme.