Hvad er metabolisk regulering?
Metabolsk regulering er den proces, hvormed alle celler - fra bakterier til mennesker - styrer de kemiske processer, der er nødvendige for livet. Metabolisme er organiseret i komplekse, trinafhængige reaktioner kaldet metaboliske veje. Ubiquitøse specialproteiner kaldet enzymer er den vigtigste måde, hvorpå disse veje reguleres, selvom koncentrationen af næringsstoffer, affaldsprodukter og hormoner kan kontrollere metaboliske hastigheder. Metabolske forstyrrelser er arvelige sygdomme forårsaget af fraværet af centrale enzymer, der forstyrrer den normale regulering af en given vej.
Metabolisme beskriver de kemiske reaktioner, hvormed organismer fungerer, fra cellulær respiration til begivenhederne bag fordøjelse, vækst og reproduktion. Systemer kaldet metaboliske veje koordinerer disse funktioner og startes eller stoppes normalt af proteiner kaldet enzymer. Metabolsk regulering er grundlaget for den biologiske kontrol af stofskifte, da det gør det muligt for levende celler at dirigere disse veje. I ikke-levende systemer forekommer ligevægt med det ydre miljø ved afslutningen af kemiske reaktioner, hvilket ville dræbe en levende celle. Metabolsk regulering hjælper således med at holde det levende system i en kemisk afbalanceret tilstand, kaldet homeostase.
Den mest basale form for metabolisk regulering forekommer, når gener instruerer cellerne til at producere enzymer og at regulere deres mængde. Derudover gennemgår molekyler i en metabolisk vej signifikante ændringer og bruges enten af cellen eller behandles til generering af et andet trin i vejen. Nogle af disse molekyler, kaldet substrater, er effektive midler til metabolisk regulering gennem deres koncentration. Hastigheden for en metabolisk vej vil ændre sig, afhængigt af tilgængeligheden og koncentrationen af et substrat, som skal binde til et enzym for at arbejde. Foruden underlag er enzymer ofte afhængige af andre enzymer og vitaminer.
Ud over den mere passive ”feedback” -form af metabolisk regulering efter substratkoncentration er der direkte kontrol i de fleste multicellulære organismer. Selv planter bruger hormoner til at kontrollere deres stofskifte. Hos højere dyr kan ekstern regulering af metabolisme komme fra kemiske signaler, der kontrollerer enzymaktivitet, enten ved direkte at handle på enzymer eller ved at påvirke generne, der regulerer deres produktion. Nogle former for metabolisk regulering ændrer kun den hastighed, hvormed en biokemisk proces forekommer; andre aktiverer en proces eller forhindrer, at den starter. Hos dyr kontrollerer metabolisk hastighed funktioner fra respiration til kropsfedt.
Der er mange forstyrrelser i metabolismen, inklusive tusinder af medfødte mangler i gener, der koder for essentielle enzymer. Sygdomme i skjoldbruskkirtlen kan ændre den metaboliske hastighed radikalt og forårsage fedme eller næsten sult. Undertiden er menneskelig metabolisme overdreven langsom eller hurtig på grund af sygdomstilstande og kan behandles medicinsk. Nogle medikamenter eller ernæringsstoffer kan siges at øge stofskiftehastigheden ved at ændre hastigheden af stier, der er involveret i kulhydrat eller fedtfordøjelse. Hos patienter med diabetes mellitus for eksempel kompromitteres hormoninsulinets virkninger på sukkermetabolismen, og syntetisk insulin skal administreres for at gendanne normal metabolisk regulering.