213

Chương 13

Mối liên quan giữa các quá trình

trao đổi chất

Trong cơ thể mọi quá trình biến đổi các chất không xảy ra riêng rẽ

mà có mối quan hệ qua lại rất chặt chẽ. Mối quan hệ thể hiện cả trong quá

trình biến đổi của một nhóm chất lẫn trong mối quan hệ của quá trình biến

đổi các nhóm chất khác nhau.

Trong cùng một nhóm chất mối quan hệ thể hiện qua quá trình đồng

hóa và dị hóa. Mối quan hệ tương hỗ của sự đồng hóa và dị hóa thể rhiện

cả hai quá trình xảy ra đều có các chất trung gian chung. Ví dụ

phosphoglyceric aldehyde vừa là sản phẩm trung gian trong quá trình phân

giải (dị hóa) vừa là sản phẩm trung gian của quá trình tổng hợp (đồng hóa)

saccharose.

Giữa các nhóm chất mối quan hệ diễn ra phức tạp hơn, nhiều hình

thức hơn. Trước hết mối quan hệ được thể hiện qua các chất trung gian.

Một chất là sản phẩm phân giải của nhóm chất này lại là nguyên liệu để

tổng hợp cho nhóm chất khác. Ví dụ Acetyl-CoA là sản phẩm của quá

trình phân giải glucose đồng thời nó là nguyên liệu để tổng hợp acid béo.

Mối liên quan tương hỗ giữa các quá trình trao đổi saccharide, lipid,

protein, nucleic acid có ý nghĩa quan trọng trong sự sống của sinh vật. Ví

dụ việc chuyển hóa tinh bột thành đường sau đó tạo các chất béo trong

những tháng mùa đông ở thực vật cũng như ở động vật, có ý nghĩa quan

trọng trong việc tăng khả năng chịu rét của chúng. Việc chuyển biến chất

béo thành đường khi hạt nảy mầm sẽ đảm bảo thức ăn cho phôi.

Trong quá trình họat động sống của cơ thể, saccharide là chất dự trữ

quan trọng; khi cơ thể cần sẽ phân giải thành phosphoglyceric acid rồi

thành pyruvic acid làm nguyên liệu cho sự tổng hợp amino acid, acid béo

và các chất khác. Chất béo dự trữ cũng có vai trò tương tự, khi phân giải

chất béo tạo nên acetyl-CoA để từ đó lại tổng hợp amino acid, saccharide

... Khi trong cơ thể hết nguồn dự trữ saccharide và chất béo thì protein sẽ

bị phân giải tạo ra các sản phẩm để từ đó có thể tổng hợp lipid, saccharide. 214

Quá trình chuyển hóa trên có vai trò quan trọng cả đối với sinh vật

tự dưỡng lẫn sinh vật dị dưỡng.

Ở sinh vật tự dưỡng nguồn chất hữu cơ sơ cấp do quang hợp tạo ra

là glucid, trước hết là glucose. Từ nguồn saccharide đó, nhờ sự chuyển

hoá tương hỗ mới tạo ra được các chất hữu cơ mà cơ thể cần đến như

lipid, protein, nucleic acid.

Ở sinh vật dị dưỡng đã sử dụng những chất hữu cơ có sẵn trong thức

ăn để tạo nên các chất đặc trưng cho cơ thể. Từ các chất protein, lipid... có

trong thức ăn qua quá trình biến đổi sẽ kiến tạo nên những chất đặc trưng

cho cơ thể. Do thành phần thức ăn không thể có đầy đủ đối với nhu cầu

của cơ thể cho nên trong quá trình đồng hóa việc chuyển hóa nhóm chất

này thành chất hữu cơ khác rất cần thiết cho cơ thể.

13.1. Mối liên quan giữa quá trình trao đổi saccharide và trao

đổi lipid

Hai quá trình trao đổi lipid và saccharide có mối quan hệ chặt chẽ

với nhau. Saccharide dễ dàng biến đổi thành lipid và ngược lại thông qua

các chất trung gian là AlPG, PDA và Acetyl-CoA

Từ glucose qua quá trình đường phân sẽ tạo nên pyruvic acid. Từ

Pyruvic acid bị oxy hóa sẽ tạo nên acetyl-CoA. Acetyl-CoA là nguyên liệu

tổng hợp acid béo. Đồng thời trong quá trình đường phân còn tạo ra AlPG,

từ AlPG biến đổi thành glycero-P , từ đó tạo nên glycerin. Như vậy từ sản

phẩm phân giải của saccharide đã tạo nên nguyên liệu cơ bản để tổng hợp

lipid là glycerin và acid béo.

Ngược lại qua sự phân giải lipid sẽ tạo nên các chất trung gian là

acetyl-CoA, glycerin. Từ acetyl-CoA, qua chu trình ornithine sẽ tổng hợp

trở lại saccharide. Từ glycerin tạo nên glycero-P và từ đó tổng hợp lại

saccharide.

Ở thực vật, vi khuẩn, nấm mốc, chu trình glyoxylic là con đường nối

trực tiếp quá trình trao đổi lipid với quá trình trao đổi saccharide. Qua chu

trình này acid béo sau khi phân giải thành acetyl-CoA sẽ biến đổi thành

oxalo acetic acid, từ đó tổng hợp nên glucose. Ngược lại từ glucose sẽ tạo

acetyl-CoA và từ đó tổng hợp trở lại lipid.

215

Mối liên quan giữa sự trao đổi saccharide và trao đổi lipid

Saccharide

AlPG

Pyruvic acid

Chu trình glyoxylic

Acetyl-CoA

Lipid

Acetyl-CoA

Acid béo

Glycero-P

Glycerin

13.2. Mối liên quan giữa sự trao đổi saccharide và trao đổi

Pyruvic acid là mắt xích chủ yếu nối liền quá trình trao đổi protein

và trao đổi saccharide.

Glucose qua quá trình đường phân tạo ra pyruvic acid. Pyruvic

acid là nguyên liệu để tổng hợp một số amino acid trong họ alanine:

alanine, leucine, valine...

Trong quá trình tổng hợp protein cần năng lượng ATP, mà ATP là

sản phẩm quan trọng của quá trình trao đổi saccharide.

216

Sơ đồ mối liên quan giữa trao đổi saccharide và trao đổi protein

Saccharide

13.3. Mối liên quan giữa trao đổi saccharide và trao đổi nucleic acid

Trong quá trình phân giải saccharide theo con đường

pentosophosphate, Ribozo5-phosphate được tạo nên. Từ Riboso-5-

phosphate hình thành nên phospho-ribosyl-pyrophosphate (PRPP) là

nguyên liệu tổng hợp nên các nucleotide purine và nucleotide pyrimidine.

Ngược lại trong quá trình phân giải nucleic acid Riboso-5P được tạo

thành. Từ Riboso 5P sẽ hình thành các monosaccharide khác.

Kiểu liên quan thứ 2 giữa quá trình trao đổi nucleic acid và trao đổi

saccharide là sự liên quan chặt chẽ giữa quá trình sinh tổng hợp các

nucleotide diphosphate và nucleotide triphosphate với mức độ phân giải

saccharide trong tế bào vì quá trình phân giải này gắn liền với quá trình

phosphoryl hoá oxy hoá. Sự phân giải saccharide tạo năng lượng để tổng

hợp các nucleotide diphosphate và nucleotide triphosphate.

Qua quá trình tổng hợp saccharide lại cần sự tham gia của các sản

phẩm tạo ra trong quá trình trao đổi nucleic acid, như UTP tham gia vào

quá trình tổng hợp polysaccharide.

Erylozo4P Ribuloso5P APG Erytroso4P APEP

Ser Shikimic acid Pyruvic acid

Gly, Cys His Phe, Tyr, Trip Ala, val, leu Asp Glu

Tre, Ila, Arg

Met

Arg, Pro Protein

, Lys 217

13.4. Mối liên quan giữa sự trao đổi protein và trao đổi lipid

Trao đổi protein và trao đổi lipid có mối liên quan chặt chẽ thông

qua các chất trung gian. Sự phân giải lipid tạo nên glycerin và acid béo và

một số chất khác như serine, choline, sphingosine, H3PO4 ...

Trước hết acid béo bị phân giải tạo ra acetyl-CoA làm nguyên liệu

để tổng hợp nên nhiều loại amino acid. Glycerin trong quá trình phân giải

tạo ra phosphoglyceric acid, từ đó làm nguyên liệu tổng hợp nên nhiều

amino acid. Những mối quan hệ này xảy ra tương tự như mối liên quan

giữa saccharide với protein đã phân tích ở trên. Ngược lại, khi phân giải

protein cũng tạo nên các hợp chất trung gian, từ đó tổng hợp nên lipid.

Các amino acid do thoái hoá protein tạo ra, bị khử amine sẽ tạo nên các

acid như pyruvic acid, oxalo acetic acid, α-cetoglutaric acid.

Trong số các acid vừa nêu thì pyruvic acid có vai trò quan trọng

trong quá trình tổng hợp lipid. Từ pyruvic acid, acetyl-CoA được tạo ra,

acetyl-CoA là nguyên liệu để tổng hợp nên các acid béo đồng thời từ

pyruvic acid cũng có thể tạo ra glycerophosphate và từ đó tạo thành

glycerin. Glycerin và acid béo là nguyên liệu để tổng hợp lipid.

Trong quá trình phân giải lipid sẽ tạo thành nên một lượng lớn ATP

là nguồn năng lượng cho quá trình trao đổi protein. Ngược lại protein với

chức năng enzyme có vai trò quyết định đối với các phản ứng xảy ra trong

trao đổi lipid cũng như các chất khác vì không có enzyme thì không có các

phản ứng hoá sinh xảy ra tức là không có trao đổi chất.

218

Sơ đồ mối liên quan giữa trao đổi lipid và trao đổi protein

Acetyl-CoA

Glycerin Những chất khác Acid béo

Glycero-P

AlP

APEP

Pyruvic

acid

Oxalo acetic

acid

α-Ceto glutaric

acid

Fru.1.6d AsP Ala, val,

leu

Glu

Tre, Met,

Ile, Cys

Arg,

Pro

Rib5P

Ser

Protein

Phe His

Gly, Xyl

Lipid

13.5. Mối liên quan giữa trao đổi protein và trao đổi nucleic acid

Giữa quá trình trao đổi protein và trao đổi nucleic acid có mối quan

hệ đặc biệt quan trọng mà biểu hiện rõ nhất là trong cơ chế truyền đạt

thông tin di truyền. DNA làm khuôn sao mã thành RNAm để từ đó tổng

hợp nên protein. Cấu trúc phân tử protein đã được mã hoá trong DNA.

Quá trình trao đổi nucleic acid lại phụ thuộc vào sự có mặt của các

phân tử protein-enzyme. Đồng thời một số amino acid là nguyên liệu cho

quá trình tổng hợp nucleic acid như aspartic acid là nguyên liệu để tổng

hợp nucleotide pyrimidine, aspartic acid, glutamin, glycine là nguyên liệu

tổng hợp nucleotide purine. 219

Vì mối quan hệ đó mà nhiều nhà nghiên cứu đã cho rằng sự tổng

hợp protein là sơ cấp còn sự tổng hợp nucleic acid là quá trình thứ cấp làm

nhiệm vụ tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

Trong quá trình phân giải protein với sự tham gia của ATP đã tạo

nên các nucleotide-peptid. Các phân tử này lai tạo nên những protein mới làm

đổi mới thành phần các protein trong cơ thể. Đồng thời sự tổng hợp protein

cũng cần các nucleotide triphosphat làm nguồn năng lượng (ATP, GTP).

13.5. Mối liên quan giữa trao đổi lipid và trao đổi nucleic acid

Giữa lipid và nucleic acid có ít mối liên quan trực tiếp, chủ yếu là

liên quan gián tiếp qua sự trao đổi saccharide và protein.

Tuy nhiên cũng có mối liên quan giữa hai quá trình trao đổi chất

này. Sự β.oxi hoá acid béo là nguồn duy trì đầy đủ cho sự tổng hợp các

nucleotide diphosphat và nucleotide triphosphat qua quá trình phosphoryl

hoá. Ngoài ra trong quá trình tổng hợp lipid như tổng hợp phospholipid có

sự tham gia của CTP.