Khái niệm chung trao đổi chất Vi sinh vật Chương 16 16.1 NĂNG LƯỢNG 16.1.1 Năng lượng cơng Có thể định nghĩa cách đơn giản lượng khả tạo nên công gây nên biến đổi đặc biệt Do đó, tất q trình lý, hố kết việc sử dụng vận động lượng Tế bào sống thực ba loại công chủ yếu, tất cần thiết cho trình sống   Cơng hố học, bao gồm việc tổng hợp phân tử sinh học phức tạp từ tiền chất đơn giản Năng lượng dùng để nâng cao tính phức tạp phân tử tế bào Cơng vận chuyển, cần lượng để hấp thu chất dinh dưỡng, loại bỏ chất thải trì cân ion Như ta biết, nhiều phân tử chất dinh dưỡng bên ngồi mơi trường phải vào tế bào nồng độ nội bào chất thường cao ngoại bào nghĩa ngược với gradien điện hoá Với chất thải chất độc hại cần phải loại bỏ khỏi tế bào, tình hình diễn tương tự  Cơng học, có lẽ loại cơng quen thuộc ba loại công Năng lượng cần cho việc thay đổi vị trí vật lý thể, tế bào cấu trúc bên tế bào Hầu hết lượng sinh học bắt nguồn từ ánh sáng mặt trời khả kiến chiếu lên bề mặt trái đất Quang hấp thu sinh vật quang dưỡng trình quang hợp nhờ chất diệp lục sắc tố khác sau chuyển thành hoá Trái với sinh vật quang dưỡng, nhiều vi khuẩn hố tự dưỡng vơ (chemolithoautotrophs) lại thu lượng nhờ oxy hố chất vơ Hố từ quang hợp hố dưỡng vơ sau sinh vật quang tự dưỡng vơ hố tự dưỡng vơ sử dụng để chuyển CO2 thành phân tử sinh học Glucose (Hình 16.1)  Hình 16.1: Dịng carbon lượng hệ sinh thái (Theo: Prescott cs, 2005) Các phân tử phức tạp thể tự dưỡng tổng hợp (cả thực vật vi sinh vật) dùng làm nguồn carbon cho sinh vật hoá dị dưỡng sinh vật tiêu thụ khác vốn sử dụng phân tử hữu phức tạp làm nguồn vật chất lượng để xây dựng nên cấu trúc tế bào riêng (trên thực tế sinh vật tự dưỡng sử dụng phân tử hữu phức tạp) Các sinh vật hoá dị dưỡng thường sử dụng O2 làm chất nhận electron oxy hoá Glucose phân tử hữu khác thành CO2 Trong trình - gọi hơ hấp hiếu khí - O2 đóng vai trị chất nhận electron cuối bị khử thành nước Q trình giải phóng nhiều lượng Do hệ sinh thái lượng hấp thu thể quang tự dưỡng hố tự dưỡng vơ Sau đó, phần lượng chuyền cho thể hoá dị dưỡng chúng sử dụng chất dinh dưỡng bắt nguồn từ bọn tự dưỡng (Hình 16.1) CO2 tạo thành hơ hấp hiếu khí lại lắp vào phân tử hữu phức tạp quang hợp hố tự dưỡng vơ Rõ ràng, dòng carbon lượng hệ sinh thái có liên quan mật thiết với Các tế bào phải vận chuyển lượng cách có hiệu từ máy sản xuất lượng tới hệ thống thực cơng Nghĩa là, chúng cần có đồng tiền chung lượng để tiêu dùng, Adenosine 5’- triPhosphate tức ATP (hình 16.2) Hình 16.2 Adenosine triPhosphate Adenosine diPhosphate (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Hình 16.3: Chu trình lượng tế bào Khi ATP phân giải thành Adenosine diPhosphate (ADP) ortoPhosphate (Pi) lượng giải phóng dùng để thực cơng hữu ích Sau đó, lượng từ quang hợp, hơ hấp hiếu khí, hơ hấp kỵ khí lên men lại dùng để tái tổng hợp ATP từ ADP Pi chu trình lượng tế bào (Hình 16.3) ATP tạo thành từ lượng cung cấp hơ hấp hiếu khí, hơ hấp kị khí, lên men quang hợp Sự phân giải ATP thành ADP Phosphate (Pi) giúp cho việc sản cơng hóa học, cơng vận chuyển công học 16.1.2 Các định luật nhiệt động học Để hiểu lượng tạo thành ATP hoạt động với vai trò đồng tiền lượng ta cần nắm số nguyên lý nhiệt động học Nhiệt động học phân tích thay đổi lượng tổ hợp vật thể (ví dụ: tế bào hay cây) gọi hệ thống Mọi vật thể khác tự nhiên gọi môi trường xung quanh Nhiệt động học tập trung vào sai khác lượng trạng thái ban đầu trạng thái cuối hệ thống mà khơng quan tâm đến tốc độ q trình Chẳng hạn, xoong nước đun đến sôi thì, nhiệt động học, điều kiện nước lúc ban đầu sơi quan trọng, cịn việc nước đun nhanh chậm đun loại bếp lị khơng cần ý Trong nhiệt động học không đề cập đến hai định luật quan trọng sau Theo định luật thứ nhất, lượng tạo Tổng lượng tự nhiên số phân bố lại Chẳng hạn, phản ứng hoá học, thường diễn trao đổi lượng (Ví dụ, nhiệt phản ứng ngoại nhiệt hấp thu phản ứng nội nhiệt) trao đổi nhiệt không trái với định luật Để xác định lượng nhiệt sử dụng từ phản ứng người ta dùng hai loại đơn vị lượng: calo (cal) lượng nhiệt cần để tăng nhiệt độ gam nước từ 14,5 đến 15,50C Lượng nhiệt biểu joule (joule, J) đơn vị công cal nhiệt tương đương với 4,1840 J công 1000 cal hay kilocalo (kcal) lượng nhiệt đủ đun sôi khoảng 1,9ml nước kilojoule (kj) lượng nhiệt đủ đun sôi khoảng 0,44 ml nước giúp cho người nặng 70 kg leo lên 35 bậc Joule thường nhà hố học vật lý học sử dụng, cịn nhà sinh học lại quen sử dụng calo nói lượng Vì vậy, calo sử dụng thay đổi lượng đề cập Mặc dù lượng bảo tồn tự nhiên định luật thứ nhiệt động học khơng giải thích nhiều q trình vật lý hố học Hãy lấy ví dụ đơn giản để làm sáng tỏ điều nói Hình 16.4: Sự bành trướng khí từ xylanh chứa đầy khí sang xylanh rỗng khí (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Giả dụ, ta nối xylanh đầy khí với xylanh rỗng khí bằng ống chứa van (Hình 16.4) Nếu ta mở van khí từ xylanh đầy tràn sang xylanh rỗng khí áp cân xylanh Năng lượng không phân bố lại, bảo tồn Sự bành trướng khí giải thích định luật thứ hai nhiệt động học trạng thái vật chất gọi entropi Có thể xem entropi đại lượng đo tính hỗn độn trật tự hệ thống Tính hỗn độn hệ thống lớn entropi hệ thống lớn Định luật thứ hai nói q trình vật lý hoá học diễn theo cách cho tính hỗn độn trật tự hệ thống môi trường xung quanh tăng tới cực đại Khí bành trướng sang xylanh trống 16.1.3 Năng lượng tự phản ứng Các định luật thứ thứ hai kết hợp phương trình chung liên kết thay đổi lượng diễn phản ứng hoá học trình khác ∆G = ∆H - T.∆S ∆G thay đổi lượng tự do, ∆H thay đổi entalpi (enthalpi).T nhiệt độ Kelvin (0C + 273) ∆S thay đổi entropi (entropy) diễn phản ứng Sự thay đổi entalpi thay đổi nhiệt lượng Các phản ứng tế bào diễn điều kiện áp suất thể tích khơng thay đổi Do thay đổi entalpi tương tự thay đổi lượng tổng cộng phản ứng Sự thay đổi lượng tự nhiệt lượng hệ thống có khả sinh cơng nhiệt độ áp suất khơng thay đổi Vì vậy, thay đổi entropi đại lượng đo tỉ lệ thay đổi lượng tổng cộng mà hệ thống sử dụng để thực công Sự thay đổi lượng tự entropi không phụ thuộc vào việc hệ thống diễn từ lúc bắt đầu tới kết thúc Ở nhiệt độ áp suất không đổi phản ứng xảy ngẫu nhiên lượng tự hệ thống giảm phản ứng, hay nói theo cách khác, ∆G âm Từ phương trình suy phản ứng với thay đổi lớn, dương tính entropi thường có xu hướng có giá trị ∆G âm xảy ngẫu nhiên Một giảm entropi có xu hướng làm cho ∆G dương tính phản ứng thuận lợi Hình 16.5: ∆Go’ cân Quan hệ ∆Go’ với cân phản ứng (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Sự thay đổi lượng tự có quan hệ xác định, cụ thể hướng phản ứng hoá học Ta xét phản ứng đơn giản sau đây: A+B C+D Nếu hỗn hợp phân tử A B kết hợp với tạo thành sản phẩm C D Cuối C D trở nên đậm đặc đủ để kết hợp với tạo thành A B với tốc độ chúng tạo thành từ A B Phản ứng trạng thái cân bằng: tốc độ theo hai hướng khơng có thay đổi rõ rệt diễn nồng độ chất phản ứng sản phẩm Tình hình mơ tả số cân (Keq) liên kết nồng độ cân sản phẩm chất với nhau: Nếu số cân lớn sản phẩm có nồng độ lớn chất phản ứng phản ứng có xu hướng diễn đến (Hình 16.5) Hằng số cân phản ứng liên quan trực tiếp với thay đổi lượng tự phản ứng Khi xác định điều kiện tiêu chuẩn quy định chặt chẽ nồng độ, áp suất, pH nhiệt độ thay đổi lượng tự cho trình gọi thay đổi lượng tự tiêu chuẩn (∆Go) Nếu giữ pH 7,0 (gần với pH tế bào sống) thay đổi lượng tự tiêu chuẩn ký hiệu ∆Go’ Sự thay đồi lượng tự tiêu chuẩn xem lượng lượng cực đại mà hệ thống thực cơng hữu ích điều kiện tiêu chuẩn Việc sử dụng giá trị ∆Go’ cho phép ta so sánh phản ứng mà không cần quan tâm tới thay đổi ∆G, sai khác điều kiện môi trường Quan hệ ∆Go’ Keq thể qua trình sau: ∆Go’ = -2,303RTlgKeq R số khí (1,9872 cal/mol 8,3145 J/mol) T nhiệt độ tuyệt đối Từ phương trình rút ∆Go’ âm số cân lớn 1, phản ứng diễn đến gọi phản ứng thoát nhiệt (Hình 16.5) Trong phản ứng thu nhiệt ∆Go’ dương số cân nhỏ Điều có nghĩa phản ứng khơng thuận lợi sản phẩm tạo thành điều kiện tiêu chuẩn Cần nhớ giá trị ∆Go’ cho ta biết phản ứng nằm đâu cân khơng nói lên phản ứng đạt cân nhanh chậm 16.1.4 Vai trò ATP trao đổi chất Nhiều phản ứng tế bào thu nhiệt, khó diễn hồn tồn khơng có giúp đỡ từ bên Một vai trị ATP hướng phản ứng nói xảy triệt để ATP phân tử cao nghĩa bị thuỷ phân hoàn toàn thành ADP Pi với ∆Go’ khoảng -7,3kcal/mol ATP + H2O ADP + Pi Với ATP thuật ngữ phân tử cao khơng có nghĩa lượng lớn lượng dự trữ bên liên kết đặc biệt ATP mà đơn giản việc loại bỏ nhánh Phosphate tận diễn với thay đổi lượng tự chuẩn âm, lớn phản ứng nhiệt mạnh Nói cách khác ATP mạnh chuyền nhóm Phosphate dễ dàng chuyền Phosphate cho nước Thế chuyền nhóm Phosphate quy định âm ∆Go’ việc loại bỏ thuỷ phân Phosphate Một phân tử chuyền nhóm cao chuyển Phosphate cho phân tử thấp Như ATP thích hợp lý tưởng vai trò đồng tiền lượng ATP tạo thành trình hấp thu sản sinh lượng quang hợp, lên men hô hấp hiếu khí Đứng kinh tế tế bào phân giải ATP thải nhiệt liên kết với phản ứng thu nhiệt khác giúp cho phản ứng hồn thành (Hình 16.6) Nói cách khác ATP liên kết phản ứng sinh lượng với phản ứng sử dụng lượng 16.1.5 Các phản ứng oxy hoá - khử chất mang electron Sự thay đổi lượng tự không liên quan tới cân phản ứng hố học thơng thường mà tới cân phản ứng oxy hố-khử Việc giải phóng lượng thường bao gồm phản ứng oxy hoá-khử phản ứng electron chuyển từ chất cho (hoặc chất khử) tới chất nhận electron (hoặc chất oxy hoá) Theo quy ước phản ứng viết với chất cho nằm phía bên phải chất nhận với số (n) electron (e-) chuyển: Chất nhận + ne- Chất cho Hình 16.6 ATP tác nhân liên kết Việc sử dụng ATP để tạo thành phản ứng nội thuận lợi ATP tạo thành phản ứng ngoại năng, sau dùng để hướng dẫn phản ứng nội (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Cặp chất nhận chất cho gọi cặp redox (Bảng 16.1) Khi chất nhận nhận electron trở thành chất cho cặp Hằng số cân phản ứng gọi khử chuẩn (Eo) đại lượng đo xu hướng electron chất khử Tiêu chuẩn tham khảo dùng cho khử hệ thống hydro với (thế khử pH 7,0) -0,42V -420mV 2H+ + 2e- H2 Trong phản ứng nguyên tử hydrogen cung cấp proton (H+) electron (e-) Thế khử có ý nghĩa cụ thể Các cặp redox với khử âm chuyền electron cho cặp với khử dương lực lớn electron Do electron có xu hướng di chuyển từ chất khử chóp bảng 16.1 đến chất oxy hố đáy chúng dương Bằng mắt thường, điều thể dạng tháp electron khử âm chóp (hình 16.7) Bảng 16.1: Các cặp oxy hóa - khử chọn lọc quan trọng sinh học (Theo: Prescott cs, 2005) E’o (Volt)a Cặp oxy hóa khử 2H+ + 2e- H2 - 0,42 Ferredoxin(Fe3+) + e- Ferredoxin (Fe2+) - 0,42 NAD(P)+ + H+ + 2e- NADP(H) - 0,32 S + 2H+ + 2e- H2S - 0,274 Acetaldehyd + 2H+ + 2e- Ethanol - 0,197 Pyruvate- + 2H+ + 2e- Lactate2- - 0,185 FAD + 2H+ + 2e- FADH2 - 0,18b Oxaloacetat2- + 2H+ + 2e- Malate2- - 0,166 Fumarate2- + 2H+ + 2e- Succinate2- Cytochrome b (Fe3+) + e- 0,031 Cytochrome b (Fe2-) 0,075 Ubiquinone + 2H+ + 2e- Ubiquinone H2 0,10 Cytochrome c (Fe3+) + e- Cytochrome c (Fe2+) 0,254 NO3- + 2H+ + 2e- NO2- + H2O 0,421 NO2- + 8H+ + 6e- NH4+ + 2H2O 0,44 Fe3+ + e- Fe2+ 0,771 O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 0,815 a/ khử chuẩn pH 7,0 b/ Giá trị FAD/FADH2 ứng dụng cho cofactor thay đổi đáng kể liên kết với apoenzyme c/ Giá trị Fe tự Fe gắn với protein (ví dụ Cytochrome) Các electron di chuyển từ chất chất nhận xuôi theo gradien điện rơi xuống tháp đến điện dương Ta xem trường hợp chất mang electron NAD+ (nicotinamide adenine - dinucleotide) Cặp NAD+/NADH có âm, cho electron tới nhiều chất nhận kể O2 Hình 16.7 Sự di chuyển electron khử Tháp electron thẳng đứng khử âm đỉnh Các electron chuyển dịch ngẫu nhiên từ chất cho cao tháp (các hiệu âm hơn) tới chất nhận thấp tháp (các hiệu dương hơn) Nghĩa là, chất cho tháp cao chất nhận Chẳng hạn NADH chuyền electron tới oxy tạo thành nước trình Một số chất cho chất nhận điển hình ghi bên trái oxy hóa khử chúng cho ngoặc đơn (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) NAD+ + 2H+ + 2e- NADH + H+ = -0,32V O2 + 2H+ + 2e- H2O = +0,82V Vì NAD+/NADH âm O2/H2O electron di chưyển từ NADH (chất khử) tới O2 (chất oxy hoá) hình 16.7 NADH + H+ + O2 H2O + NAD+ Khi electron di chuyển từ chất khử tới chất nhận với oxy hoá - khử dương lượng tự giải phóng ∆Go’ phản ứng liên quan trực tiếp tới mức độ sai khác khử hai cặp (∆E’o) ∆E’o lớn lượng tự lớn phương trình sau: ∆G’o= -nF∆E’o Ở n số electron chuyển F số Faraday (23,062 cal/mol-von 96,494 J/mol-von) Với thay đổi 0,1V ∆ có thay đổi 4,6 kcal tương ứng ∆ Keq phản ứng hoá học khác nghĩa số cân lớn ∆ lớn Sự khác khử NAD+/NADH O2/H2O 1,14V, giá trị ∆lớn Trong hô hấp hiếu khí electron di chuyển từ NADH tới O2 lượng lớn lượng tự dùng để tổng hợp ATP (Hình 16.8) NADH + H+ + 1/2O2 NAD+ + H2O ∆= 52,6 kcal.mol-1 Khi electron di chuyển từ khử âm đến khử dương lượng giải phóng; trái lại, electron di chuyển từ điện dương đến điện âm lượng cần để đẩy electron theo hướng ngược lại diễn quang hợp (Hình 16.8), quang thu nhận dùng để đẩy electron từ nước tới chất mang electron nicotinamide dinucleotide Phosphate (NADP+) Như hình 16.1 dẫn sinh vật quang hợp thu nhận sử dụng quang để vận chuyển electron từ nước (và chất cho electron khác H2S) đến chất nhận electron NADP+ khử âm Sau electron di chuyển trở lại tới chất nhận dương cung cấp lượng để tạo thành ATP quang hợp Các thể quang tự dưỡng sử dụng ATP NADPH để tổng hợp phân tử phức tạp từ CO2 Các sinh vật hóa dị dưỡng sử dụng lượng giải phóng vận chuyển electron nhờ oxy hố chất dinh dưỡng phức tạp hơ hấp để tạo thành NADH Sau NADH chuyền electron cho O2 lượng thoát vận chuyển electron giữ lại dạng ATP Năng lượng từ ánh sáng mặt trời sử dụng tất sinh vật mối quan hệ dòng electron lượng coenzyme Niacin lắp vào NAD+ riboflavin lắp vào FAD Các ion kim loại liên kết với apoenzyme tác dụng cofactor Mặc dù tế bào chứa số lượng lớn đa dạng enzyme chúng xếp vào nhóm (Bảng 16.2) Tên enzyme thường đặt theo tên chất mà chúng tác dụng lên loại phản ứng xúc tác Ví dụ, Lactate dehydrogenase (LDH) loại bỏ hydrogen khỏi Lactate: Lactate + NAD+ Pyruvate + NADH + H+ Lactate dehydrogenase đặt tên đầy đủ chi tiết L-Lactate: NAD oxydoreductase Tên mô tả chất loại phản ứng xác Bảng 16.2 Phân loại enzyme (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Loại enzyme Phản ứng enzyme Ví dụ phản ứng xúc tác Oxydoreductase Các phản ứng oxy hóa Lactate dehydrogenase: khử Transferase Hydrolase Lyase Isomerase Ligase Pyruvate + NADH + H Lactate + NAD+ Các phản ứng chuyển Aspartate Carbamoyltransferase: nhóm phân tử Aspartate + CarbamoylPhosphate Thủy phân phân tử Carbamoylaspartate + Phosphate Glucose-6-Phosphatease: Glucose-6-Phosphate + H2O Glucose + Pi Loại bỏ nhóm để Fumarate hydratase: tạo thành nối đôi bổ sung L-malate Fumarate + H2O nhóm vào nối đơi Các phản ứng xúc tác Alanine racemase: đồng phân hóa Nối phân tử nhờ luợng ATP (hay nucleoside triphosphate khác) L-alanine D-alanine Glutamine synthetase: Glutamate + NH3 + ATP Pi Glutamine + ATP + 16.2.2 Cơ chế phản ứng enzyme Cần nhớ enzyme tăng cường tốc độ phản ứng không làm thay đổi số cân Nếu phản ứng thu nhiệt enzyme không chuyển dịch cân nhiều sản phẩm tạo thành Các enzyme nâng cao tốc độ mà phản ứng diễn theo hướng cân cuối Để hiểu enzyme xúc tác phản ứng ta xem xét diễn biến phản ứng hố học thải nhiệt bình thường sau đây: A+B C+D Khi phân tử A B tiếp cận để phản ứng chúng tạo thành phức hợp trạng thái độ chi chất sản phẩm (Hình 16.13) Hình 16.13: Coenzyme chất mang Chức coenzyme vai trò mang chất khắp tế bào Coenzyme C với enzyme E1 tham gia ch uyển hóa A thành sản phẩm B Trong trình phản ứng coenzyme C nhận X từ chất A chuyển X sang chất P phản ứng Kết coenzyme lại trở dạng ban đẩu để sẵn sàng tiếp nhận 1X khác Coenzyme không tham gia vào phản ứng mà vận chuyển X khắp tế bào (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Năng lượng hoạt hoá cần nhằm mang phân tử phản ứng tiếp xúc với theo cách xác để đạt trạng thái độ (hay chuyển tiếp) Phức hợp trạng thái độ phân ly để tạo thành sản phẩm C D Sự khác mức độ lượng tự chất phản ứng sản phẩm ∆Go’ Vì vậy, ví dụ nêu cân nằm phía sản phẩm ∆Go’ âm (nghĩa sản phẩm mức lượng thấp chất) Trong hình 16.13 rõ ràng A B khơng thể chuyển hố thành C D chúng không cung cấp lượng lượng tương đương với lượng hoạt hoá Enzyme thúc đẩy phản ứng cách hạ thấp lượng hoạt hố Do nhiều phân tử chất có lượng đầy đủ để tiếp cận tạo thành sản phẩm Mặc dù số cân (hoặc ∆Go’) không thay đổi cân đạt nhanh có mặt enzyme lượng hoạt hố giảm Hình 16.14: Enzyme hạ thấp luợng hoạt hóa Trong tiến trình phản ứng hóa học nêu A B chuyển thành C D Phức hợp chuyển tiếp biểu thị AB* luợng hoạt hóa cần để đạt trạng thái Ea Đường đỏ biểu thị tiến trình phản ứng có mặt enzyme Cần ý, luợng hoạt hóa phản ứng có enzyme xúc tác thấp nhiều (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Sở dĩ enzyme có khả hạ thấp lượng hoạt hố phản ứng chúng mang chất lại gần điểm đặc biệt gọi vị trí hoạt động vị trí xúc tác để tạo thành phức hợp enzyme - chất (Hình 16.15 16.16) Sự tương tác chất enzyme diễn theo hai đường: Enzyme có hình dạng cố định, khớp với hình dạng chất giúp cho chất liên kết xác thuận lợi cho phản ứng diễn Enzyme thay đổi hình dạng gắn với chất tạo điều kiện cho vị trí xúc tác bao quanh khớp xác với chất Cơ chế diễn theo đường thứ gọi mơ hình “ổ khố chìa khố” (lock and - key model) Theo đường thứ hai chế gọi mô hình “khớp cảm ứng” (induced fit) Mơ hình ứng dụng cho hexokinase nhiều enzyme khác (Hình 16.16) Hình 16.15 Chức enzyme Sự tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất chuyển hóa phức hợp thành sản phẩm (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Việc tạo thành phức hợp enzyme - chất hạ thấp lượng hoạt hoá theo số cách Chẳng hạn, cách mang chất lại gần vị trí xúc tác, thực tế, enzyme làm tăng nồng độ chúng thúc đẩy phản ứng Tuy nhiên, enzyme không đơn giản làm đậm đặc nồng độ chất chúng mà liên kết chất cho chất hướng xác với để tạo thành phức hợp trạng thái độ Một định hướng hạ thấp lượng lượng mà chất cần để đạt trạng thái độ Các hoạt tính hoạt tính khác vị trí xúc tác tăng cường phản ứng hàng trăm nghìn lần vi sinh vật sinh trưởng 200C khoảng 1130C Những nhiệt độ không đủ cao để giúp cho hầu hết phản ứng hữu vắng mặt enzyme, tế bào khơng thể sống sót nhiệt độ cao dùng nhà hoá học hữu trình tổng hợp hữu thường ngày Enzyme giúp cho sống tồn cách thúc đẩy phản ứng đặc biệt nhiệt độ thấp Hình 16.16 Một ví dụ tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất a) Mơ hình đầy đủ hexokinase nấm men chất Glucose (màu tía) Vị trí hoạt động khe tạo thành thùy nhỏ enzyme (màu lục) thùy lớn (màu xám) (b) Khi Glucose liên kết để tạo thành phức hợp enzyme-cơ chất hexokinase thay đổi hình dạng bao quanh cỏ chất (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) 16.2.3 Tác động mơi trường lên hoạt tính enzyme Hoạt tính enzyme thay đổi rõ rệt với thay đổi yếu tố môi trường mà yếu tố quan trọng nồng độ chất Như ta biết, nồng độ chất bên tế bào thường thấp Ở nồng độ chất thấp enzyme chậm tạo thành sản phẩm tiếp xúc với phân tử chất Nếu có mặt nhiều phân tử chất enzyme liên kết chất thường xuyên tốc độ phản ứng (thường thể tốc độ tạo thành sản phẩm) lớn nồng độ chất thấp Do tốc độ phản ứng enzyme xúc tác tăng lên theo nồng độ chất (Hình 16.17) Tuy nhiên tiếp tục tăng nồng độ chất tốc độ phản ứng khơng tăng phân tử enzyme bão hồ chất chuyển hố chất thành sản phẩm với tốc độ cực đại (Vmax) Đường cong nồng độ chất đường hyperbole (Hình 16.17) Để biết nồng độ chất mà enzyme cần để hoạt động thích hợp người ta thường dùng số Michaelis (Km) Đây nồng độ chất enzyme cần để thực nửa tốc độ cực đại dùng đại lượng đo lực thực enzyme chất Giá trị Km thấp có ý nghĩa nồng độ chất mà enzyme xúc tác phản ứng thấp.Hoạt tính enzyme thay đổi theo thay đổi pH nhiệt độ (hình 16.18) Hình 16.17 Động học Michaelis-Menten Velocity= tốc độ, Substrate concentration: nồng độ chất Sự phụ thuộc hoạt tính enzyme vào nồng độ chất Đường cong chất khớp với phương trình Michaelis-Menten cho hình; phương trình liên kết tốc độ phản ứng (v) với nồng độ chất (S) sử dụng tốc độ cực đại số Michaelis (Km) Km = nồng độ chất enzyme cần để hoạt động nửa tốc độ cực đại Vmax = tốc độ tạo thành sản phẩm enzyme bão hòa chất hoạt động nhanh tối đa (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Mỗi enzyme hoạt động mạnh pH thích hợp Khi pH chệch xa khỏi giá trị tối thích hoạt tính enzyme giảm enzyme bị hư hại Với nhiệt độ enzyme có giá trị tối thích cho hoạt tính cực đại Nếu nhiệt độ tăng cao so với giá trị tối thích cấu trúc enzyme bị huỷ hoại enzyme hoạt tính Hiện tượng biến tính (denaturation) enzyme hậu giá trị độ (tột cùng) pH nhiệt độ yếu tố khác Các giá trị tối thích pH nhiệt độ enzyme vi sinh vật thường phản ánh pH nhiệt độ nơi sống chúng Do đó, ta dễ hiểu, vi khuẩn sinh trưởng tốt nhiệt độ cao thường có enzyme với nhiệt độ tối thích cao độ bền nhiệt độ lớn Hình 16.18: pH, nhiệt độ hoạt tính enzyme Sự thay đổi hoạt tính enzyme với thay đổi pH nhiệt độ Phạm vi pH nhiệt độ tượng trưng Các enzyme khác vị trí điểm tối thích hình dạng đường cong pH nhiệt độ (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) 16.2.4 Sự kìm hãm enzyme Nhiều hoá chất độc đối vi sinh vật chất độc mạnh chất kìm hãm enzyme Một chất kìm hãm cạnh tranh trực tiếp cạnh tranh với chất vị trí xúc tác enzyme ngăn cản enzyme tạo thành sản phẩm Chẳng hạn, succinate dehydrogenase enzyme xúc tác oxy hố succinate thành fumarate chu trình Krebs Acid malonic có cấu trúc tương tự succinate chất kìm hãm cạnh tranh enzyme nói Sau liên kết vào enzyme malonat khơng bị oxy hố việc tạo thành fumarate khơng diễn Các chất kìm hãm cạnh tranh thường chi với chất bình thường khơng thể bị chuyển hố thành sản phẩm Hình 16.19: Kìm hãm cạnh tranh succinate-dehydrogenase Acid malonic có cấu trúc tương tự acid succinic chất kìm hãm cạnh tranh enzyme nói (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Các chất kìm hãm cạnh tranh sử dụng để điều trị nhiều bệnh vi sinh vật Chẳng hạn thuốc sulfa sulfanilamit chi với p-aminobenzoat phân tử dùng việc tạo thành coenzyme acid folic Các thuốc cạnh tranh với p-aminobenzoat vị trí xúc tác enzyme tham gia tổng hợp acid folic ngăn cản tạo thành acid folic kìm hãm sinh trưởng vi khuẩn Cơ thể người không chịu tác dụng thuốc khơng có khả tổng hợp acid folic phải thu nhận acid từ thức ăn 16.3 TÍNH CHẤT VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐIỀU CHỈNH TRAO ĐỔI CHẤT Bộ máy điều chỉnh có vai trị phức tạp khó khăn Các đường cần phải điều chỉnh phối hợp có hiệu cho tất thành phần tế bào có mặt với số lượng thích hợp, xác Hơn tế bào vi sinh vật phải có khả đáp ứng kịp thời với thay đổi môi trường cách sử dụng chất dinh dưỡng có cách bật mở đường dị hố có mặt chất dinh dưỡng khác Vì tất thành phần hố học tế bào thường khơng tồn mơi trường, vi sinh vật phải tổng hợp chúng phải thay đổi hoạt tính sinh tổng hợp đáp ứng với thay đổi việc sử dụng chất dinh dưỡng Thành phần hoá học môi trường bao quanh tế bào thường xuyên thay đổi, q trình điều chỉnh phải động phải liên tục đáp ứng với điều kiện thay đổi Việc điều chỉnh cần thiết cho tế bào vi sinh vật trì lượng, vật chất cân trao đổi chất Nếu nguồn lượng đặc biệt khơng có mặt, enzyme cần cho việc sử dụng nguồn lượng không cần thiết việc tổng hợp chúng tiếp tục tiêu phí C, N lượng Cũng tương tự vậy, vơ ích vi sinh vật chúng tổng hợp enzyme cần cho việc tạo thành sản phẩm cuối sản phẩm có mặt với số lượng đầy đủ Như vậy, dị hoá đồng hoá điều chỉnh theo cách cho hiệu hoạt động đạt tối đa Có thể thấy rõ xu hướng trì cân bảo tồn lượng vật chất đáp ứng điều chỉnh vi khuẩn E coli Khi sinh trưởng môi trường đơn giản chứa glucose nguồn C nguồn lượng vi khuẩn tổng hợp thành phần mà tế bào cần với số lượng cân (chẳng hạn acid amin tryptophan) Việc bổ sung sản phẩm sinh tổng hợp cuối vào môi trường dẫn đến kìm hãm đường tổng hợp sản phẩm cuối nói Việc tổng hợp enzyme đường bị ngừng chậm lại Nếu chuyển E coli sang môi trường chứa lactose, vi khuẩn tổng hợp enzyme cần cho chuyển hoá đường Trái lại, sinh trưởng môi trường chứa glucose lactose E coli sử dụng glucose loại đường đơn giúp cho sinh trưởng vi khuẩn diễn nhanh sau glucose cạn kiệt, lactose sử dụng Dịng carbon chuyển hố qua đường điều chỉnh theo ba cách chủ yếu: Tập trung chất trao đổi enzyme phần khác tế bào, từ ảnh hưởng đến hoạt tính đường, Các enzyme quan trọng thường kích thích bị kìm hãm trực tiếp nhằm thay đổi nhanh hoạt tính đường, Số lượng phân tử enzyme điều hồ Các phân tử chất xúc tác có mặt nhiều hoạt tính đường lớn Ở vi khuẩn, việc điều chỉnh thường chịu tác dụng mức độ phiên âm Việc điều hoà tổng hợp mRNA chậm việc điều chỉnh trực tiếp hoạt tính enzyme tiết kiệm nhiều lượng ngun liệu enzyme khơng tổng hợp không cần thiết Hai chế trình bày đây, là: khu trú trao đổi chất điều hoà hoạt tính enzyme 16.4 KHU TRÚ TRAO ĐỔI CHẤT (Metabolic Channeling) Một chế khu trú trao đổi chất phổ biến chia khoang (compartmentation) nghĩa phân bố biệt hoá enzyme chất trao đổi cấu trúc tế bào tách biệt bào quan có màng bao bọc Chẳng hạn, oxy hoá acid béo gặp bên ti thể tổng hợp acid béo lại diễn tế bào chất Chu chất vi khuẩn xem ví dụ chia khoang Sự chia khoang tạo điều kiện cho việc hoạt động điều chỉnh đồng thời tách biệt đường phối hợp nhờ điều chỉnh việc vận chuyển chất trao đổi coenzyme khoang tế bào Giả dụ, có hai đường tồn khoang tế bào khác cần NAD+ cho hoạt động Sự phân bố NAD+ hai khoang định hoạt tính tương đối đường cạnh tranh đường chiếm dư thừa NAD+ có lợi Sự chia khoang gặp bên khoang tế bào chất Nền (matrix) vật thể đơng đặc, có cấu trúc gồm nhiều khoang nhỏ Ở sinh vật nhân thật chia nhỏ lưới nội chất (endoplasmic reticulum) khung tế bào (cytoskeleton) Trong môi trường chất trao đổi coenzyme không khuếch tán nhanh gradien chất trao đổi thiết lập gần enzyme hệ thống enzyme cục Điều diễn enzyme vị trí đặc biệt chuyển hố chất thành sản phẩm dẫn đến giảm nồng độ nhiều chất trao đổi tăng nồng độ nhiều chất trao đổi khác Chẳng hạn, nồng độ sản phẩm cao gần enzyme thấp dần theo khoảng cách tăng lên tính từ enzyme Sự khu trú tạo thay đổi rõ rệt nồng độ chất trao đổi ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính enzyme Nồng độ chất, nói chung, thường vào khoảng 10-3 10-6M/l, chí thấp hơn, nghĩa phạm vi nồng độ enzyme nhỏ số Michaelis (Km) nhiều enzyme Dưới điều kiện nồng độ chất enzyme điều hồ hoạt tính chất xúc tác nồng độ chất phần tăng lên đường cong hyperbole bão hoà chất (Hình 16.20) Hình 16.20: Điều hịa hoạt tính enzyme nồng độ chất Trong hình đường cong bão hòa enzyme-cơ chất với số Michaelis (Km) tốc độ tương đương với ½ tốc độ cực đại (Vmax) Tốc độ ban đầu phản ứng (v) dựng đồ thị nồng độ chất Tốc độ cực đại tốc độ lớn đạt với số lượng enzyme cố định điều kiện xác định Khi nồng độ chất nhỏ Km hoạt tính enzyme thay đổi tuyến tính với nồng độ chất Giả dụ, nồng độ chất tăng từ mức độ A tới mức độ B Vì nồng độ phạm vi Km nên hoạt tính enzyme tăng lên rõ rệt Sự giảm nồng độ từ B đến A hạ thấp tốc độ tạo thành sản phẩm (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Khi nồng độ chất tăng, chất chuyển thành sản phẩm nhanh hơn; nồng độ chất giảm đương nhiên dẫn đến hoạt tính enzyme thấp Nếu enzyme hai đường khác sử dụng chất trao đổi chúng trực tiếp cạnh tranh chất này, đường thắng cạnh tranh này, nghĩa đường với enzyme có giá trị Km thấp chất trao đổi, hoạt động gần hồn tồn thống trị Do khu trú bên khoang tế bào điều chỉnh phối hợp trao đổi chất thông qua biến đổi nồng độ chất trao đổi nồng độ coenzyme 16.5 ĐIỀU HỊA HOẠT TÍNH ENZYME Hoạt động nhiều đường trao đổi chất điều hồ nhờ việc điều chỉnh hoạt tính enzyme điều chỉnh Mục mơ tả enzyme nói đề cập vai trò chúng việc điều chỉnh hoạt tính đường 16.5.1 Điều chỉnh dị lập thể Các enzyme điều chỉnh thường enzyme dị lập thể (allosteric enzymes) Hoạt tính enzyme dị lập thể bị thay đổi phân tử nhỏ gọi effector (effector, chất tác động) modulator (modulator, chất điều biến) Effector liên kết thuận nghịch nhờ lực khơng - cộng hố trị vào vị trí điều chỉnh (regulatory site) tách biệt khỏi vị trí xúc tác (catalytic site) gây thay đổi hình dạng hình thể enzyme (Hình 16.21) Hoạt tính vị trí xúc tác bị thay đổi Một effector dương làm tăng hoạt tính enzyme, effector âm, trái lại, làm giảm hoạt tính kìm hãm enzyme Những thay đổi hoạt tính thường bắt nguồn từ biến đổi lực biểu kiến enzyme chất, nhiên thay đổi tốc độ cực đại diễn Hình 16.21: Điều chỉnh dị lập thể Cấu trúc chức enzyme dị lập thể Trong hình bên effector modulator (chất điều biến) trước hết gắn vào vị trí điều hịa tách biệt làm thay đổi hình thể enzyme dẫn đến thay đổi hình dạng vị trí hoạt động Vị trí hoạt động liên kết chất hiệu Ở effector dương tính kích thích liên kết chất hoạt tính xúc tác (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Các enzyme điều chỉnh thường enzyme dị lập thể (allosteric enzymes) Hoạt tính enzyme dị lập thể bị thay đổi phân tử nhỏ gọi effector (effector, chất tác động) modulator (modulator, chất điều biến) Effector liên kết thuận nghịch nhờ lực không - cộng hố trị vào vị trí điều chỉnh (regulatory site) tách biệt khỏi vị trí xúc tác (catalytic site) gây thay đổi hình dạng hình thể enzyme (Hình 16.21) Hoạt tính vị trí xúc tác bị thay đổi Một effector dương làm tăng hoạt tính enzyme, effector âm, trái lại, làm giảm hoạt tính kìm hãm enzyme Những thay đổi hoạt tính thường bắt nguồn từ biến đổi lực biểu kiến enzyme chất, nhiên thay đổi tốc độ cực đại diễn Hình 16.22: Sự điều chỉnh ACTase Phản ứng Aspartate- carbamoyltransferase vai trò enzyme việc điều chỉnh sinh tổng hợp pyrimidine Sản phẩm cuối CTP kìm hãm hoạt tính ACTase (-) cịn ATP lại hoạt hóa enzyme (+) Cacbamoyl Phosphate synthetase bị kìm hãm sản phẩm cuối đường UMP (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Các đặc tính động học enzyme khơng - điều chỉnh chứng minh số Michaelis (Km) nồng độ chất cần cho enzyme hoạt động tốc độ nửa tốc độ cực đại Hằng số ứng dụng cho đường cong bão hoà chất hyperbole mà khơng cho đường cong xích-ma thường gặp với enzyme dị lập thể (Hình 16.23) Nồng độ chất cần cho nửa tốc độ cực đại với enzyme dị lập thể có đường cong chất xích-ma gọi giá trị [S]0,5 K0,5 Một enzyme điều chỉnh dị lập thể nghiên cứu kỹ Aspartatecarbamoyltransferase (ACTase) E coli Enzyme xúc tác ngưng tụ cacbamoylphosphate với aspartate tạo thành cacbamoylaspartate (Hình 16.22) ACTase xúc tác phản ứng định tốc độ đường sinh tổng hợp pyrimidine E coli Đường cong chất bão hồ xích-ma nồng độ hai chất thay đổi (Hình 16.23) Hình 16.23: Động học Aspartate carbamoyltransferase E coli CTP effector âm làm tăng giá trị K0,5, ATP effector dương, hạ thấp K0,5 Vmax số (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Enzyme có vị trí hoạt động liên kết phân tử chất vào vị trí hoạt động kích thích liên kết chất vào vị trí khác Hơn nữa, cytidine triphosphate (CTP), sản phẩm cuối sinh tổng hợp pyrimidine, kìm hãm enzyme, trái lại ATP (purine) lại hoạt hố enzyme Cả hai effector thay đổi giá trị K0,5 enzyme không thay đổi tốc độ cực đại enzyme GTP kìm hãm cách nâng cao K0,5 chuyển dịch đường cong bão hoà chất lên giá trị cao Điều cho phép enzyme hoạt động chậm nồng độ chất đặc biệt CTP có mặt ATP hoạt hố cách chuyển đường cong tới giá trị nồng độ chất thấp khiến cho enzyme hoạt động cực đại qua phạm vi nồng độ chất rộng lớn Do đó, đường hoạt động tới mức nồng độ CTP tăng cao hoạt tính ACTase giảm tốc độ tạo thành sản phẩm cuối bị chậm lại Trái lại, nồng độ sản phẩm cuối ATP tăng lên so với CTP, ATP kích thích tổng hợp CTP thơng qua tác dụng lên ACTase Aspartate carbamoyltransferase E coli cung cấp ví dụ rõ rệt vị trí điều chỉnh vị trí xúc tác riêng rẽ enzyme dị lập thể Enzyme protein lớn gồm đơn vị xúc tác đơn vị điều chỉnh (Hình 16.24a) Các đơn vị xúc tác chứa vị trí xúc tác khơng chịu ảnh hưởng CTP ATP Các đơn vị điều chỉnh khơng xúc tác phản ứng có vị trí điều chỉnh liên kết CTP ATP Khi liên kết vào enzyme hoàn toàn effector gây thay đổi hình thể dưới-đơn vị điều chỉnh, sau đơn vị xúc tác vị trí xúc tác Enzyme thay đổi thuận nghịch dạng T hoạt động dạng R hoạt động (Hình 16.24 b, c) Do vị trí điều chỉnh ảnh hưởng đến vị trí xúc tác khoảng cách khoảng 6,0 nm Hình 16.24: Cấu trúc điều chỉnh Aspartate carbamoyltransferase E coli (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) 16.5.2 Cải biến cộng hoá trị enzyme Các enzyme kích thích bị kìm hãm thơng qua cải biến cộng hố trị thuận nghịch Thông thường điều diễn việc thêm loại bỏ nhóm đặc biệt, nghĩa dạng enzyme hoạt động dạng khác Chẳng hạn, glycogen phosphorylase mốc bánh mì Neurospora crassa gọi phosphorylase a dạng phosphoryl hoá phosphorylase b dạng bị loại bỏ Phosphate (Hình 16.25) Phosphorylase b bất hoạt chất hoạt hố AMP mà cần thường khơng có mặt mức độ đủ cao Dạng phosphoryl hoá phosphorylase a hoạt động khơng có mặt AMP Glycogen phosphorylase kích thích thơng qua việc phosphoryl hóa phosphorylase b thành phosphorylase a Việc gắn nhánh Phosphate làm thay đổi hình thể enzyme chuyển thành dạng hoạt động Phản ứng phosphoryl hoá loại bỏ Phosphate xúc tác enzyme riêng rẽ enzyme điều chỉnh Hình 16.25: Sự cải biến cộng hóa trị thuận nghịch glycogen phosphorylase Phosphorylase a dạng hoạt động tổng hợp phosphoryl hóa bị bất hoạt Phosphate bị loại bỏ thủy phân để tạo thành phosphorylase b bất hoạt (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) Các enzyme điều chỉnh nhờ liên kết với nhóm khác Phosphate Một enzyme nghiên cứu chi tiết Glutamine synthetase E coli Đây enzyme lớn, phức tạp tồn hai dạng Khi nhánh acid adenylic liên kết với 12 dưới-đơn vị enzyme tạo thành enzyme adenyl hoá, glutamine synthetase hoạt động yếu Việc loại bỏ nhóm AMP tạo glutamine synthetase adenyl hoạt động glutamine tổng hợp Hệ thống glutamine synthetase khác hệ thống phosphorylase hai điểm: 1) AMP dùng tác nhân cải biến; 2) Dạng cải biến Glutamine synthetase hoạt động Glutamine synthetase điều chỉnh dị lập thể Việc sử dụng cải biến cộng hố trị để điều chỉnh hoạt tính enzyme có số ưu điểm Các enzyme chuyển hố qua lại thường enzyme dị lập thể Vì dạng đáp ứng khác với effector dị lập thể nên hệ thống enzyme cải biến cộng hố trị có khả đáp ứng với nhiều chất kích thích đường thay đổi phức tạp Cũng điều chỉnh enzyme xúc tác cải biến cộng hoá trị, bổ sung vào hệ thống mức độ điều chỉnh thứ hai 16.5.3 Kìm hãm phản hồi kìm hãm sản phẩm cuối (Feedback inhibition) Như nói phần trên, tốc độ nhiều đường trao đổi chất điều chỉnh thông qua điều khiển hoạt tính enzyme điều chỉnh Mỗi đường có enzyme dẫntốc độ (pacemaker) xúc tác phản ứng chậm hạn chế tốc độ đường Vì phản ứng khác diễn nhanh phản ứng dẫn-tốc độ thay đổi hoạt tính enzyme trực tiếp ảnh hưởng đến tốc độ đường Thông thường, bước thứ đường phản ứng dẫn tốc độ xúc tác enzyme điều chỉnh Sản phẩm cuối đường thường kìm hãm enzyme điều chỉnh Q trình nói gọi kìm hãm sản phẩm cuối Kiểu kìm hãm bảo đảm cho tạo thành cân sản phẩm cuối đường Nếu tích luỹ với nồng độ cao sản phẩm cuối kìm hãm enzyme điều chỉnh làm giảm tốc độ tổng hợp sản phẩm Khi nồng độ sản phẩm cuối giảm, hoạt tính đường lại tăng nhiều sản phẩm tạo thành Sự kìm hãm sản phẩm cuối cùng, nhờ vậy, tự động phối hợp việc cung cấp theo nhu cầu sản phẩm Aspartate carbamoyltransferase ví dụ điển hình kìm hãm sản phẩm đường sinh tổng hợp thường phân nhánh tạo thành sản phẩm cuối Trong tình việc tổng hợp sản phẩm cuối đường phải phối hợp cách xác Khơng thể để sản phẩm cuối có mặt dư thừa sản phẩm cuối khác lại thiếu Sự phân nhánh đường sinh tổng hợp thường tạo nên cân sản phẩm cuối qua việc sử dụng enzyme điều chỉnh điểm phân nhánh (Hình 16.26) Khi có mặt nồng độ dư thừa sản phẩm cuối thường kìm hãm enzyme điểm phân nhánh chuỗi dẫn đến tạo thành sản phẩm này, nhờ mà điều chỉnh việc tổng hợp sản phẩm khơng ảnh hưởng đến tổng hợp sản phẩm khác Hình 16.26 cho thấy sản phẩm kìm hãm enzyme mở đầu đường Sự dư thừa sản phẩm làm chậm dòng C vào đường kìm hãm enzyme thích hợp điểm phân nhánh Vì phân nhánh khơng hoạt động cần C kìm hãm sản phẩm cuối enzyme dẫn tốc độ ban đầu giúp cho điều hoà cung cầu đường phân nhánh Việc điều chỉnh đường phân nhánh nhiều thường thực phức tạp có mặt izoenzyme tức enzyme khác xúc tác phản ứng Bước đầu dẫn tốc độ ban đầu số izoenzyme xúc tác, izoenzyme chịu điều hồ riêng rẽ độc lập Trong tình vậy, dư thừa sản phẩm cuối làm giảm hoạt tính đường khơng hồn tồn kìm hãm chức đường số izoenzyme cịn hoạt động Hình 16.26: Kìm hãm phản hồi Trên hình kìm hãm phản hồi đường phân nhánh với sản phẩm cuối Các enzyme điểm phân nhánh xúc tác chuyển hóa chất trung gian E thành F G điều chỉnh kìm hãm phản hồi Các sản phẩm P Q kìm hãm phản ứng mở đầu đường Tín hiệu ① P Q kìm hãm enzyme xúc tác bước tín hiệu (Theo Prescott, Harley Klein, 2005) © http://vietsciences.free.frr http://vietsciences.org Lân Dũng Nguyễn Đình Quyến, Nguyễn ... trị Km thấp chất trao đổi, hoạt động gần hồn tồn thống trị Do khu trú bên khoang tế bào điều chỉnh phối hợp trao đổi chất thông qua biến đổi nồng độ chất trao đổi nồng độ coenzyme 16. 5 ĐIỀU HỊA... thay đổi Vi? ??c điều chỉnh cần thiết cho tế bào vi sinh vật trì lượng, vật chất cân trao đổi chất Nếu nguồn lượng đặc biệt khơng có mặt, enzyme cần cho vi? ??c sử dụng nguồn lượng không cần thiết vi? ??c... nguyên liệu enzyme không tổng hợp không cần thiết Hai chế trình bày đây, là: khu trú trao đổi chất điều hồ hoạt tính enzyme 16. 4 KHU TRÚ TRAO ĐỔI CHẤT (Metabolic Channeling) Một chế khu trú trao đổi