Hóa tổng hợp (anabolism) là tập hợp các phản ứng sinh hóa giúp vi khuẩn xây dựng các phân tử sinh học phức tạp từ các chất đơn giản. Vai trò của quá trình này đối với tổng hợp các chất và tích lũy năng lượng gồm: 1. Tạo dựng cấu trúc tế bào: Qua các phản ứng hóa tổng hợp, vi khuẩn tổng hợp protein, axit nucleic, lipid và carbohydrate để tạo nên màng tế bào, ribosome, enzyme và các cấu trúc nội bào khác. Những thành phần này cần thiết cho sự phát triển và phân chia tế bào. 2. Tích lũy năng lượng: Nhiều phản ứng hóa tổng hợp đồng thời cho phép tích trữ năng lượng dưới dạng các phân tử như glycogen, polyhydroxyalkanoates (như polyhydroxybutyrate - PHB) hay các hợp chất chuyển hóa khác. Khi cần sử dụng trong điều kiện thiếu hụt dinh dưỡng, vi khuẩn có thể phân giải các chất này để giải phóng năng lượng. 3. Liên kết quá trình trao đổi chất: Hóa tổng hợp làm cầu nối giữa các quá trình chuyển hóa năng lượng (như quang hợp ở vi khuẩn quang hợp hay quá trình hô hấp) và các phản ứng tổng hợp cần năng lượng. Nhờ đó, năng lượng thu được từ ánh sáng hoặc các nguồn khác được chuyển hóa để tạo ra các sản phẩm cần thiết cho sự sống và phát triển của tế bào. Tóm lại, hóa tổng hợp không chỉ quan trọng trong việc tạo dựng các thành phần cấu trúc của tế bào mà còn là cơ chế lưu trữ và quản lý năng lượng trong vi khuẩn, giúp chúng thích nghi với môi trường thay đổi và duy trì các hoạt động sinh học.