¿Qué es la regulación metabólica?
La regulación metabólica es el proceso por el cual todas las células, desde las bacterias hasta los humanos, controlan los procesos químicos necesarios para la vida. El metabolismo se organiza en reacciones complejas, dependientes de los pasos, llamadas vías metabólicas. Las proteínas ubicuas especiales llamadas enzimas son la principal forma de regular estas vías, aunque la concentración de nutrientes, productos de desecho y hormonas puede controlar las tasas metabólicas. Los trastornos metabólicos son enfermedades hereditarias causadas por la ausencia de enzimas clave que interrumpen la regulación normal de una vía determinada.
El metabolismo describe las reacciones químicas por las cuales los organismos funcionan, desde la respiración celular hasta los eventos subyacentes a la digestión, el crecimiento y la reproducción. Los sistemas llamados vías metabólicas coordinan estas funciones y generalmente son iniciados o detenidos por proteínas llamadas enzimas. La regulación metabólica es la base del control biológico del metabolismo, ya que permite que las células vivas dirijan estas vías. En los sistemas no vivos, el equilibrio con el entorno exterior se produce al final de las reacciones químicas, que matarían una célula viva. Por lo tanto, la regulación metabólica ayuda a mantener el sistema vivo en un estado químicamente equilibrado, llamado homeostasis.
La forma más básica de regulación metabólica ocurre cuando los genes instruyen a las células a producir enzimas y regular su cantidad. Además, en una ruta metabólica, las moléculas experimentan cambios significativos y son utilizadas por la célula o procesadas para generar otro paso en la ruta. Algunas de estas moléculas, llamadas sustratos, son medios efectivos de regulación metabólica a través de su concentración. La velocidad de una ruta metabólica cambiará, dependiendo de la disponibilidad y concentración de un sustrato, que debe unirse a una enzima para funcionar. Además de los sustratos, las enzimas a menudo dependen de otras enzimas y vitaminas.
Además del tipo más pasivo de "retroalimentación" de regulación metabólica por concentración de sustrato, existen controles directos en la mayoría de los organismos multicelulares. Incluso las plantas usan hormonas para controlar su metabolismo. En animales superiores, la regulación externa del metabolismo puede provenir de señales químicas que controlan la actividad enzimática, ya sea actuando directamente sobre las enzimas o afectando los genes que regulan su producción. Algunas formas de regulación metabólica cambian solo la tasa de tiempo en que ocurre un proceso bioquímico; otros activan un proceso o impiden que se inicie. En los animales, la tasa metabólica controla las funciones desde la respiración hasta la grasa corporal.
Existen muchos trastornos del metabolismo, incluidas miles de deficiencias congénitas de genes que codifican enzimas esenciales. Las enfermedades de la tiroides pueden cambiar radicalmente la tasa metabólica, causando obesidad o casi inanición. A veces, el metabolismo humano es excesivamente lento o rápido debido a estados de enfermedad y puede tratarse médicamente. Se puede decir que algunos medicamentos o sustancias nutricionales aumentan las tasas metabólicas al cambiar la velocidad de las vías involucradas con la digestión de carbohidratos o grasas. En pacientes con diabetes mellitus, por ejemplo, los efectos de la insulina hormonal sobre el metabolismo del azúcar están comprometidos, y se debe administrar insulina sintética para restaurar la regulación metabólica normal.