SINH TỔNG HỢP VÀ ĐIỀU PHỐI TRAO ĐỔI CHẤT

Ở các sinh vật dị dưỡng (heterotrophic), song song với dị hóa hay thoái dưỡng (catabolism) phân hủy các chất hữu cơ cung cấp năng lượng cho sự đồng hóa hay biến dưỡng (anabolism) là sinh tổng hợp các chất và các hoạt động khác tế bào. Thoái dưỡng và biến dưỡng diễn ra đồng thời trong mối quan hệ tương hỗ hài hòa do sự điều phối chung của tế bào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
SINH TỔNG HỢP VÀ ĐIỀU PHỐI TRAO ĐỔI CHẤT Ch.VI. Hô hấp tế bào 1 CHƯƠNG VIII SINH TỔNG HỢP VÀ ĐIỀU PHỐI TRAO ĐỔI CHẤT Ở các sinh vật dị dưỡng (heterotrophic), song song với dị hóa hay thoái dưỡng (catabolism) phân hủy các chấthữu cơ cung cấp năng lượng cho sự đồng hóa hay biến dưỡng (anabolism) là sinh tổng hợp các chất và các hoạt độngkhác tế bào. Thoái dưỡng và biến dưỡng diễn ra đồng thời trong mối quan hệ tương hỗ hài hòa do sự điều phối chungcủa tế bào.I. CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG CỦA SINH TỔNG HỢP Không phải tất cả các chất dinh dưỡng đều dùng cung cấp năng lượng. Chúng còn cung cấp sườn carbon đểtạo nên các phân tử cấu trúc cho bản thân tế bào. Một số các chất đơn phân (monomer) như các amino acid từ sự tiêuhóa protein được sử dụng trực tiếp cho sinh tổng hợp. 1. Các đặc điểm của sinh tổng hợp Quá trình tổng hợp có những đặc điểm như sau :– Tổng hợp theo trật tự sinh học : Nói chung mỗi tế bào đều tổng hợp các protein, acid nucleic, polysaccharide vànhững phân tử phức tạp khác riêng cho mình, chứ không nhận ở dạng nguyên bản. Ví dụ: glycogen của cơ đượctổng hợp trong tế bào cơ chứ không nhận glycogen của gan.– Enzyme xúc tác mỗi bước trong chuỗi sinh tổng hợp bởi enzyme riêng cho từng phản ứng. Nhờ tính đặc hiệu caocủa enzyme nên nhiều phản ứng xảy ra đồng thời.– Năng lượng hóa học : Mặc dù một số bước sinh tổng hợp được thực hiện không sử dụng phosphate giàu nănglượng, nhưng nói chung sự tổng hợp các chất phức tạp cần năng lượng hóa học ở những điểm khác nhau của chutrình.– Nguyên liệu ban đầu không nhiều : Quá trình tổng hợp sử dụng một số ít chất như: acetyl CoA, glycine, succinylCoA, ribose, pyruvate và glycerol.– Không là đảo ngược của quá trình phân hủy : Nói chung, các quá trình tổng hợp không phải đơn giản là sự đảongược những quá trình mà phân tử bị phân hủy và các bước tổng hợp hay phân hủy được kiểm soát bởi những enzymekhác nhau. Nhờ đó có các cơ chế kiểm soát riêng cho việc tổng hợp hay phân hủy các phân tử phức tạp.– Các phức hợp phân tử : Quá trình sinh tổng hợp bao gồm không chỉ sự hình thành các thành phần đại phân tử từnhững tiền chất đơn giản mà còn tập hợp chúng lại thành một số cấu trúc như màng hay phức hợp đa protein. Như vậy, thậm chí khi tế bào không sinh sản và tăng kích thước, nó vẫn sử dụng một phần đáng kể nănglượng cho hoạt động sinh tổng hợp. Tế bào tăng trưởng nhanh thì sử dụng một phần năng lượng nhiều hơn cho sinhtổng hợp. Tế bào vi khuẩn tăng trưởng nhanh có thể dùng đến 90% năng lượng cho sinh tổng hợp protein. 2. Sự khác nhau trong tổng hợp các phân tử nhỏ và lớn Sự khác nhau trong cơ chế thể hiện ở nhiều điểm căn bản. Quá trình tổng hợp các chất hữu cơ phân tử nhỏđược thực hiện từ các tiền chất đơn giản qua nhiều bước kèm theo sự phức tạp dần của các phân tử do sự xúc táccủa các enzyme. Các đại phân tử thông tin (Informational macromolecules) như protein va acid nucleic được tổng hợptheo khuôn từ các đơn phân. Ngoài ra, protein va nucleic acid được tổng hợp theo các nguyên tắc sau :– Chúng được tạo ra từ một số đơn phân nhất định như protein từ 20 loại amino acid và nucleic acid từ 5 loạinucleotide.– Các đơn phân như amino acid hay nucleotide được gắn từng cái một trong quá trình polymer hoá(polymerization) nối nhau thành đại phân tử.– Mỗi mạch polymer có điểm khởi sự (starting point) đặc hiệu và nối dài theo một hướng đến điểm kết thúc(teminus) cố định. Điều đó đòi hỏi phải có các tín hiệu khởi sự và kết thúc, mà tế bào đảm bảo cơ chế tổng hợpchính xác theo các tín hiệu đó.– Các sản phẩm tổng hợp sơ cấp (Primary synthetic products) thường bị biến đổi sau khi được tạo ra mới có hoạttính sinh học. (chi tiết ở chương X và XI)II. SỰ TỔNG HỢP CÁC PHÂN TỬ NHỎ Sự tổng hợp lipid và polysaccharide cần ít năng lượng từ ATP hoặc các hợp chất phospho hoá tương t ự.Tuy nhiên, cần nhớ rằng các chất này khi cần thiết dễ dàng bị phân hủy để cung cấp năng lượng. Như vậy, ATPvà lực đẩy proton là các dạng năng lượng chuyển đổi qua lại. 1. Tổng hợp các chất đường và polysaccharide Các polysaccharide là thành phần chủ yếu của vách tế bào ở nhiều loài sinh vật, và ở vi khuẩnpeptidoglycan có khung nền polysaccharide. Hơn nữa, tế bào thường dự trữ Carbon và năng lượng ở dạngpolysaccharide như glycogen và tinh bột, mà các đơn phân của chúng là đường đơn 6C hexose, chủ yếu là glucose. 1 Ch.VI. Hô hấp tế bào2Ngoài ra, đường 5C pentose cũng hiện diện thường xuyên trong tế bào, đáng kể là ribose và deoxyribose t ạokhung trong RNA và DNA. Ở tế bào nhân sơ, polysaccharide được tổng hợp từ uridine diphosphoglucose (U ...