Trao đổi chất

context: Các phản ứng hóa học trong trao đổi chất được tổ chức thành các con đường chuyển hóa, trong đó một chất hóa học được biến đổi thông qua một loạt các bước để thành một chất khác, với sự tham gia của một chuỗi các enzym. Enzym rất quan trọng trong trao đổi chất bởi vì các phân tử này cho phép các sinh vật đẩy nhanh tốc độ các phản ứng đòi hỏi năng lượng bằng cách kết cặp chúng với các phản ứng tự phát giải phóng năng lượng. Nếu không có enzym, những phản ứng đòi hỏi năng lượng sẽ không thể xảy ra. Enzym hoạt động như chất xúc tác và cho phép các phản ứng diễn ra với tốc độ nhanh hơn. Enzym cũng cho phép điều hòa các con đường chuyển hóa nhằm đáp ứng với những thay đổi trong môi trường của tế bào hoặc tín hiệu từ các tế bào khác.
qas: question: chất xúc tác làm tăng tốc độ phản ứng hóa học trong cơ thể là gì?
answers: text: Enzym

context: Protein được tạo thành từ chuỗi các axit amin được nối với nhau bởi các liên kết peptide. Nhiều protein là các enzyme tham gia xúc tác các phản ứng hóa học trong quá trình trao đổi chất. Một số protein khác lại có chức năng cấu trúc hoặc chức năng cơ học, chẳng hạn như những protein hình thành khung xương tế bào-hệ thống "giàn giáo" giúp duy trì hình dạng cả tế bào. Protein cũng rất quan trọng cho một số chức năng khác như tín hiệu tế bào liên lạc, đáp ứng miễn dịch, bám dính tế bào, vận chuyển chủ động qua màng sinh chất và chu kỳ tế bào. Axit amin cũng góp phần cho chuyển hóa năng lượng tế bào bằng cách cung cấp nguồn carbon để đi vào chu trình axit citric (chu trình axit tricarboxylic), đặc biệt khi nguồn năng lượng chính, chẳng hạn như glucose, bị cạn kiệt hoặc khi các tế bào đang trải qua những stress về chuyển hóa.
qas: question: Điều gì quan trọng nhất cho tế bào sống sót?
answers: text: Protein

context: Lipid là nhóm chất sinh hóa đa dạng nhất. Chức năng cấu trúc chính của chúng là giúp tạo nên các phần của màng sinh học cả bên trong và bên ngoài, chẳng hạn như màng tế bào hoặc chúng cũng có thể dùng làm nguồn năng lượng cho tế bào. Lipid thường được định nghĩa là các phân tử sinh học kỵ nước hoặc lưỡng phần nhưng lại có thể tan trong các dung môi hữu cơ như benzene hoặc chloroform. Chất béo là một nhóm lớn các hợp chất có chứa các axit béo và glycerol. Triacylglyceride là một phân tử được cấu tạo từ một glycerol gắn với ba este axit béo. Ngoài cấu trúc cơ bản này thì trong tế bào còn tồn tại một số biến thể, chẳng hạn như sphingolipid với mạch khung được thay bằng sphingosine, phospholipid với một trong ba axit béo được thay bằng nhóm ưa nước phosphat. Các steroid như cholesterol cũng là một nhóm lớn khác của lipid.
qas: question: chất béo được định nghĩa như thế nào?
answers: text: các phân tử sinh học kỵ nước hoặc lưỡng phần

question: Cách sử dụng lipid bên cạnh việc sử dụng cấu trúc của chúng là gì?
answers: text: nguồn năng lượng

context: Dị hóa là tập hợp các quá trình chuyển hóa làm "phân nhỏ" các đại phân tử. Chúng cũng bao gồm cả quá trình phân giải và oxy hóa các chất dinh dưỡng trong thức ăn. Mục đích của các phản ứng dị hóa là cung cấp năng lượng và các nguyên liệu cần thiết cho các phản ứng đồng hóa-xây nên các phân tử phức tạp hơn. Bản chất chính xác của các phản ứng dị hóa này là khác nhau đối với các sinh vật khác nhau. Do vậy, sinh vật có thể được phân loại dựa trên nguồn năng lượng và carbon của chúng (hay nhóm dinh dưỡng chính của chúng), như trong bảng dưới đây. Các phân tử hữu cơ được sử dụng làm nguồn năng lượng bởi các sinh vật hữu cơ dưỡng, trong khi các sinh vật vô cơ dưỡng lại sử dụng cơ chất vô cơ còn các sinh vật quang dưỡng thì thu nhận ánh sáng mặt trời làm năng lượng hóa học. Tuy nhiên, tất cả các dạng trao đổi chất khác nhau phụ thuộc vào các phản ứng oxy hóa khử liên quan đến việc chuyển các electron từ các chất cho điện tử như phân tử hữu cơ, nước, amoniac, hydrogen sulfide hoặc các ion chứa sắt sang các chất nhận điện tử như oxy, nitrat hoặc sulfat. Ở động vật, những phản ứng này liên quan đến các phân tử hữu cơ phức tạp được bẻ gẫy thành các phân tử đơn giản hơn, như carbon dioxide và nước. Trong các sinh vật quang hợp, chẳng hạn như thực vật và vi khuẩn lam, các phản ứng chuyển điện tử này không giải phóng năng lượng nhưng được sử dụng như một cách để dự trữ năng lượng hấp thụ từ ánh sáng mặt trời.
qas: question: Đâu là các quá trình chuyển hóa của hiện tượng dị hóa?
answers: text: phân giải và oxy hóa

context: Tế bào không thể hấp thụ được ngay các đại phân tử như tinh bột, cellulose hoặc protein, những phân tử rất lớn này phải chia thành các phần nhỏ hơn trước khi chúng có thể được sử dụng trong quá trình chuyển hóa tế bào. Một số loại enzyme phổ biến sẽ giúp tiêu hóa các polymer này. Các enzyme tiêu hóa này bao gồm protease giúp tiêu hóa protein thành các axit amin, hay như các glycoside hydrolase sẽ tiêu hóa polysaccharide thành các loại đường đơn hay còn gọi là monosaccharide.
qas: question: Đường đơn còn được gọi là gì?
answers: text: monosaccharide

context: Các sinh vật khác nhau thì có những cách khác nhau để tổng hợp các chất trong tế bào của mình. Các sinh vật tự dưỡng như thực vật có thể xây dựng các phân tử hữu cơ phức tạp trong các tế bào như polysaccharide và protein từ các phân tử chỉ đơn giản như carbon dioxide và nước. Các sinh vật dị dưỡng, mặt khác, để sản xuất các phân tử lớn như vậy lại đòi hỏi một đầu vào phức tạp hơn, chẳng hạn như monosaccharide và axit amin. Các sinh vật có thể được phân loại hơn nữa dựa trên năng lượng tối ưu cho chúng: sinh vật quang tự dưỡng và quang dị dưỡng thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời, trong khi sinh vật hóa tự dưỡng và hóa dị dưỡng lại có được năng lượng từ các phản ứng oxy hóa vô cơ.
qas: question: Điều gì có thể được phân loại bằng nguồn năng lượng của chúng?
answers: text: sinh vật

context: Quang hợp là quá trình tổng hợp cacbohydrat nhờ ánh sáng mặt trời và carbon dioxide (CO2). Ở thực vật, vi khuẩn lam và tảo, trong quang hợp thải oxy, nước được "tách" ra (gọi là quá trình quang phân li) và ôxy tạo ra như một sản phẩm thải. Quá trình này sử dụng ATP và NADPH được tạo ra bởi các trung tâm quang hóa, và như đã mô tả ở trên, để chuyển đổi CO2 thành glycerate 3-phosphate, sau đó chất này có thể biến đổi thành glucose. Phản ứng cố định cacbon này được thực hiện bởi enzyme RuBisCO và là một phần của chu trình Calvin - Benson. Có thể tạm nói có ba loại quang hợp xảy ra ở thực vật, cố định carbon C3, cố định carbon C4 và quang hợp CAM. Chúng khác nhau theo lộ trình mà CO2 đi vào chu trình Calvin: các cây C3 thì cố định CO2 trực tiếp, trong khi quang hợp C4 và CAM gắn CO2 vào các hợp chất khác trước, đây là một đặc điểm thích nghi để chống chịu với ánh sáng mặt trời gay gắt và điều kiện khô hạn.Trong các sinh vật nhân sơ có quang hợp, các cơ chế cho quá trình cố định cacbon là đa dạng hơn. Ở những sinh vật này, cacbon điôxít có thể được cố định bởi chu trình Calvin - Benson, chu trình axit citric đảo ngược, hoặc cacboxyl hóa acetyl-CoA. Các sinh vật nhân sơ hóa tự dưỡng cũng cố định CO2 thông qua chu trình Calvin - Benson, nhưng sử dụng năng lượng từ các hợp chất vô cơ để thúc đẩy phản ứng.
qas: question: Năng lượng cung cấp cho phản ứng đến từ đâu?
answers: text: các hợp chất vô cơ

question: Loại sinh vật nào có quang hợp? 
answers: text: thực vật

context: Trong quá trình chuyển hóa cacbohydrat, các axit hữu cơ đơn giản có thể được chuyển đổi thành monosaccharide như glucose và sau đó được sử dụng để "lắp ráp" nên các polysaccharide như tinh bột. Quá trình tạo ra glucose từ các hợp chất như pyruvate, lactate, glycerol, glycerate 3-phosphate và amino axit được gọi là tân tạo đường hay gluconeogenesis. Quá trình tân tạo đường biến pyruvate thành glucose-6-phosphate thông qua một loạt các chất trung gian, nhiều chất trong số đó cũng giống với trong đường phân. Tuy nhiên, con đường này không chỉ đơn giản là đảo ngược lại con đường đường phân, vì có một vài bước được xúc tác bởi các enzyme không liên quan gì đến đường phân cả. Điều này là quan trọng vì nó cho phép quá trình hình thành và phân hủy glucose được quy định và điều hòa riêng biệt, và ngăn cản cả hai con đường chạy đồng thời và trở thành một chu trình vô ích (giống như một chiếc xe mà không kiểm soát được "tiến lên" hay "lùi xuống").Mặc dù chất béo là một cách phổ biến để dự trữ năng lượng, nhưng ở các động vật có xương sống thì không thể chuyển hóa lượng chất béo dự trữ này thành glucose thông qua tân tạo đường vì các sinh vật này không thể chuyển đổi acetyl-CoA thành pyruvate; thực vật thì có thể, nhưng động vật thì không, chúng thiếu bộ máy enzym cần thiết. Kết quả là, nếu nhịn đói một thời gian dài, động vật có xương sống cần tạo ra các thể xeton từ các axit béo để thay thế glucose vì một số mô như não không thể chuyển hóa các axit béo. Ở các dạng sinh vật khác như thực vật và vi khuẩn, vấn đề chuyển hóa này được giải quyết bằng chu trình glyoxylate, đi qua bước decarboxyl hóa trong chu trình axit citric và cho phép biến đổi acetyl-CoA thành oxaloacetate, chất này có thể được sử dụng để sản xuất glucose.Polysaccharide và glycan được tổng hợp bằng cách bổ sung tuần tự monosaccharide nhờ enzyme glycosyltransferase. Enzyme này sẽ chuyển đường từ một chất cho đường-phosphate phản ứng như uridine diphosphate glucose (UDP-glucose) đến một nhóm nhận hydroxyl trên chuỗi polysaccharide đang được tổng hợp. Vì bất kỳ nhóm hydroxyl nào trên vòng của cơ chất cũng có thể là nhóm nhận này, các polysaccharide được tạo ra có thể có với cấu trúc thẳng hoặc phân nhánh. Polysaccharide được tạo ra có thể có các chức năng cấu trúc hoặc trao đổi chất, hoặc được gắn vào các lipid và protein bằng các enzyme gọi là oligosaccharyltransferases.
qas: question: Hậu quả của việc nhịn đói một thời gian dài? 
answers: text: động vật có xương sống cần tạo ra các thể xeton từ các axit béo để thay thế glucose vì một số mô như não không thể chuyển hóa các axit béo

context: Axit béo được tạo ra bởi các enzyme tổng hợp axit béo bằng cách trùng hợp và sau đó là khử đi các đơn vị acetyl-CoA. Các chuỗi acyl trong các axit béo được mở rộng bằng một chu trình phản ứng thêm nhóm acyl, đầu tiên là khử để tạo ra rượu, khử nước để tạo thành nhóm alkene và sau đó lại khử tiếp để tạo thành nhóm alkane. Các enzyme sinh tổng hợp axit béo được chia thành hai nhóm: nếu ở động vật và nấm, tất cả các phản ứng tổng hợp axit béo này được thực hiện bởi một loại protein loại I đa năng, thì ở thực vật và vi khuẩn lại có các enzyme loại II riêng biệt để thực hiện từng bước trên con đường.Terpene và isoprenoid là một nhóm lớn các chất béo bao gồm các carotenoid và tạo thành lớp lớn nhất trong các sản phẩm tự nhiên đến từ thực vật. Các hợp chất này được tạo ra bằng cách lắp ráp và cải biến các đơn vị isoprene được cho từ tiền chất phản ứng isopentenyl pyrophosphate và dimethylallyl pyrophosphate. Những tiền chất này có thể được tổng hợp theo nhiều cách khác nhau. Ở động vật và cá hồi, con đường mevalonate tạo ra các hợp chất này từ acetyl-CoA, trong khi ở thực vật và vi khuẩn, con đường không mevalonate sử dụng pyruvate và glyceraldehyde 3-phosphate làm cơ chất. Một phản ứng quan trọng sử dụng các isoprene được hoạt hóa này là phản ứng sinh tổng hợp steroid. Ở đây, các đơn vị isoprene được kết hợp với nhau để tạo thành squalene và sau đó được gấp lại và tạo thành một tập hợp các vòng để tạo ra lanosterol. Lanosterol sau đó có thể được chuyển đổi thành các steroid khác như cholesterol và ergosterol.
qas: question: Giai đoạn sau cùng của đơn vị isoprene có thể được chuyển thành cholesterol và ergosterol là gì?
answers: text: Lanosterol

context: Tất cả các sinh vật thường xuyên tiếp xúc với các hợp chất mà chúng không thể sử dụng làm chất dinh dưỡng cũng như không có chức năng trao đổi chất và do đó, sẽ thật là có hại nếu các chất này được tích tụ trong các tế bào. Những hợp chất có khả năng gây hại này được gọi là chất lạ sinh học (xenobiotic). Một số ví dụ chẳng hạn như thuốc tổng hợp, chất độc tự nhiên và thuốc kháng sinh, các chất này được giải độc bởi một tập hợp các enzyme chuyên biệt. Ở người, các enzyme này bao gồm các loại cytochrome P450 oxidase, UDP-glucuronosyltransferase, và glutathione S-transferase. Hệ thống enzyme này hoạt động trong ba pha, đầu tiên là oxy hóa các chất lạ này (pha I), sau đó là liên hợp các nhóm giúp hòa tan trong nước lên phân tử (pha II). Chất lạ đã qua xử lý sau đó có thể được bơm ra khỏi tế bào, các sinh vật đa bào có thể chuyển hóa thêm sản phẩm này trước khi được bài tiết ra ngoài (pha III). Trong sinh thái học, các phản ứng này đặc biệt quan trọng trong việc phân hủy sinh học các chất gây ô nhiễm và xử lý sinh học đất bị ô nhiễm cũng như sự cố tràn dầu. Nhiều phản ứng ở vi sinh vật giống với phản ứng ở các sinh vật đa bào, nhưng với sự đa dạng đáng kinh ngạc của thế giới vi sinh, các vi sinh vật có thể xử lý nhiều chất lạ sinh học hơn so với các sinh vật đa bào. Nhờ thế mà vi sinh vật có thể sử dụng để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững như các hợp chất clo hữu cơ.Một vấn đề liên quan đối với sinh vật hiếu khí là stress oxy hóa. Trong trường hợp này, các quá trình như phosphoryl hóa oxy hóa hay hình thành liên kết disulfide trong quá trình cuộn gấp protein tạo ra các gốc oxy phản ứng như hydrogen peroxit. Các nhóm oxy hóa gây hại này được loại bỏ bởi các chất chống oxy hóa như glutathione và các loại enzyme như catalase và peroxidase.
qas: question: Việc này diễn ra ở loài sinh học nào? 
answers: text: Ở người

question: Loại độc tố môi trường nào những phản ứng này giúp loại bỏ? 
answers: text: các chất gây ô nhiễm

context: Vì môi trường của hầu hết các sinh vật liên tục thay đổi, các phản ứng trao đổi chất phải được điều chỉnh hiệu quả để duy trì một tập hợp các điều kiện liên tục trong các tế bào, trạng thái này gọi là cân bằng nội môi. Điều hòa chuyển hóa cũng cho phép các sinh vật phản ứng với các tín hiệu và tương tác tích cực với môi trường sống của chúng. Có hai khái niệm rất quan trọng để hiểu về cách thức các con đường trao đổi chất được kiểm soát, và hai khái niệm này liên kết chặt chẽ với nhau. Thứ nhất, điều hòa hoạt động enzyme trong một con đường chuyển hóa là làm tăng hoặc giảm hoạt tính của chúng để đáp ứng với tín hiệu. Thứ hai, sự kiểm soát được thực hiện bởi enzyme này là hiệu quả mà những thay đổi trong hoạt tính của nó có tác động lên tốc độ tổng thể của con đường (thông lượng qua con đường). Ví dụ, một enzyme có thể có những thay đổi lớn trong hoạt tính (tức là nó được điều hòa ở mức cao) nhưng nếu những thay đổi này ít ảnh hưởng đến thông lượng của một con đường chuyển hóa, thì enzyme này không liên quan nhiều đến việc kiểm soát con đường này.
qas: question: Một tổ chức sinh học phản ứng lại với tín hiệu gì?
answers: text: Điều hòa chuyển hóa

context: Có nhiều mức độ điều hòa trao đổi chất. Trong điều hòa nội tại hay bên trong, các con đường trao đổi chất tự điều chỉnh để đáp ứng với những thay đổi về mức độ cơ chất hoặc sản phẩm; ví dụ, nếu số lượng sản phẩm giảm thì có thể tăng thông lượng qua con đường để bù đắp. Kiểu điều hòa này thường liên quan đến điều hòa dị lập thể trong hoạt tính của nhiều enzyme có trong các con đường chuyển hóa này. Điều hòa bên ngoài lại liên quan đến việc tế bào ở một sinh vật đa bào thay đổi mức độ trao đổi chất của nó để đáp ứng với tín hiệu đến từ các tế bào khác. Những tín hiệu này thường ở dạng các chất truyền tin hòa tan như hormone hoặc các yếu tố tăng trưởng và được nhận diện bởi các thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào. Những tín hiệu này sau đó được truyền trong tế bào bởi các hệ thống chất truyền tin thứ hai và thường liên quan đến quá trình phosphoryl hóa protein.Một ví dụ được hiểu rất rõ về kiểm soát bên ngoài là điều hòa chuyển hóa glucose thông qua hormone insulin. Insulin được sản xuất để đáp ứng với việc gia tăng nồng độ glucose trong máu (hay tăng đường huyết). Các hormone này sẽ gắn với các thụ thể insulin trên màng tế bào và từ đó kích hoạt một loạt các protein kinase làm cho các tế bào hấp thu glucose đồng thời chuyển hóa đường này thành các phân tử dự trữ như axit béo và glycogen. Quá trình chuyển hóa glycogen được kiểm soát bởi hoạt động của hai enzyme là phosphorylase, một loại enzyme phân giải glycogen, và glycogen synthase, một loại enzyme giúp tạo ra glycogen. Hai enzyme này được điều chỉnh theo kiểu nghịch đảo: nếu như phosphoryl hóa làm ức chế glycogen synthase, thì lại hoạt hóa phosphorylase. Insulin gây tổng hợp glycogen bằng cách kích hoạt phosphatase protein và làm giảm quá trình phosphoryl hóa các enzyme này.
qas: question: Kiểu gì thuộc kiểu điều hòa này?
answers: text: điều hòa dị lập thể trong hoạt tính của nhiều enzyme có trong các con đường chuyển hóa này.

context: Một số con đường chuyển hóa trung tâm mà ta vừa nhắc đến ở trên, chẳng hạn như đường phân và chu trình axit citric, là có mặt ở cả ba lãnh giới của các sinh vật sống và hiện diện trong tổ tiên chung phổ biến cuối cùng. Tế bào tổ tiên này là sinh vật nhân sơ và có thể là một sinh vật sinh mêtan với một lượng lớn các con đường chuyển hóa axit amin, nucleotide, carbohydrate và lipid. Một số con đường cổ xưa vẫn được duy trì đến tận bây giờ. Quá trình tiến hóa có thể đã chọn lọc những con đường này vì tính tối ưu của chúng trong giải quyết các vấn đề chuyển hóa cụ thể, chẳng hạn như với đường phân và chu trình axit citric: hai quá trình này tạo ra các sản phẩm cuối cùng với hiệu quả cao mà số "bước" (số phản ứng) là tối thiểu Con đường chuyển hóa đầu tiên dựa trên enzyme có thể là một phần trong quá trình trao đổi chất nucleotide purine, còn các con đường chuyển hóa trước đó là một phần của thế giới RNA cổ đại.Nhiều mô hình đã được đề xuất để mô tả các cơ chế mà theo đó các con đường trao đổi chất mới được phát triển. Trong số này có thể kể đến như: bổ sung thêm các enzyme mới vào một con đường tổ tiên ngắn, lặp lại và phân kỳ cho toàn bộ con đường, hoặc là tuyển thêm các enzyme đã tồn tại và cải biến chúng thành một con đường phản ứng mới. Tầm quan trọng tương đối của các cơ chế này là không rõ ràng, nhưng các nghiên cứu gen đã chỉ ra rằng các enzyme trong một con đường có thể có một tổ tiên chung, cho thấy rằng nhiều con đường đã phát triển dần dần với các chức năng mới được hình thành từ các bước đã tồn tại trong con đường trước đó. Một mô hình thay thế xuất phát từ các nghiên cứu theo dõi sự tiến hóa của cấu trúc protein trong các mạng lưới chuyển hóa, mô hình này đã gợi ý rằng: các enzyme được tuyển vào là rất phổ biến, hay tức là "mượn" các enzyme để thực hiện các chức năng tương tự trong các con đường trao đổi chất khác nhau (chứng cứ trong cơ sở dữ liệu MANET)  dẫn đến tiến hóa khảm nhờ enzyme. Khả năng thứ ba là một số phần của quá trình trao đổi chất có thể tồn tại dưới dạng "module" có thể được tái sử dụng trong các con đường khác nhau và thực hiện các chức năng tương tự trên các phân tử khác nhau.Cũng như tiến hóa của giúp hình thành các con đường trao đổi chất mới, tiến hóa cũng có thể làm mất một số chức năng trao đổi chất. Ví dụ, ở một số ký sinh trùng, các quá trình chuyển hóa không cần thiết cho việc tồn tại bị mất và các axit amin, nucleotide và carbohydrate hoàn chỉnh có thể được lấy khi "thu dọn" từ vật chủ. Khả năng chuyển hóa tối thiểu tương tự cũng được tìm thấy trong các sinh vật nội cộng sinh.
qas: question: Tế bào tổ tiên chung là gì?
answers: text: sinh vật nhân sơ

context: Theo phương pháp cổ điển trước đây, quá trình trao đổi chất được nghiên cứu theo phương pháp quy giản, tức là tập trung vào chỉ một con đường chuyển hóa duy nhất. Đặc biệt có giá trị là phương pháp sử dụng các mẫu dò phóng xạ trên toàn bộ cơ thể, mô và tế bào, nhằm xác định con đường đi từ tiền chất đến sản phẩm cuối cùng bằng cách xác định các sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng mang dấu phóng xạ. Các enzyme xúc tác các phản ứng hóa học này sau đó có thể được phân lập, động học của các phân tử này cũng như đáp ứng của chúng với các chất ức chế đã được nghiên cứu. Cách tiếp cận song song là xác định các phân tử nhỏ trong tế bào hoặc mô; bộ hoàn chỉnh các phân tử này được thì gọi là tập chuyển hóa. Nhìn chung, các nghiên cứu này đưa ra một cái nhìn tốt về cấu trúc và chức năng của các con đường trao đổi chất đơn giản, nhưng không đủ khi áp dụng cho các hệ thống phức tạp hơn như sự trao đổi chất của cả một tế bào hoàn chỉnh.Để có ý tưởng về sự phức tạp của các mạng chuyển hóa trong các tế bào với hàng ngàn enzyme khác nhau, ta có thể nhìn vào hình thể hiện tương tác chỉ có 43 protein và 40 chất chuyển hóa ở bên phải, trong khi hệ gen cung cấp một danh sách chứa tới 45.000 gen. Tuy vậy, ở thời điểm hiện tại, ta chỉ có thể sử dụng dữ liệu di truyền này để tái tạo lại các mạng hoàn chỉnh các phản ứng sinh hóa và tạo ra các mô hình toán học tổng thể hơn là có thể giải thích và dự đoán hành vi của các tương tác này. Các mô hình này đặc biệt mạnh mẽ khi được tích hợp thêm các dữ liệu về con đường và chất chuyển hóa thu được thông qua các phương pháp cổ điển kèm với dữ liệu về biểu hiện gen từ các nghiên cứu về vi dãy DNA và protein học. Sử dụng những kỹ thuật này, một mô hình trao đổi chất ở người đã được tạo ra, mô hình này sẽ chỉ hướng cho việc việc khám phá thuốc và nghiên cứu sinh hóa trong tương lai. Các mô hình này hiện đang được sử dụng trong phân tích mạng lưới chuyển hóa, nhằm phân loại các bệnh ở người thành các nhóm có chung protein hoặc chất chuyển hóa.Các mạng trao đổi chất vi khuẩn là một ví dụ nổi bật về tổ chức "hình nơ", một hệ thống có khả năng thu nhập vào một lượng các chất dinh dưỡng và sản xuất rất nhiều sản phẩm và các đại phân tử phức tạp, nhưng sử dụng rất ít chất trung gian. Do đầu vào và đầu ra với rất nhiều chất nhưng số lượng chất trung gian ít nên nếu biểu diễn trực quan, hệ thống này như bị thắt ở giữa (giống chiếc nơ).
qas: question: Có xấp xỉ bao nhiêu con đường chuyển hóa trong quá trình trao đổi chất?
answers: text: một con đường chuyển hóa duy nhất