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
protein
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
,
L
y
s
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.