Hva er metabolsk regulering?

Metabolsk regulering er prosessen som alle celler - fra bakterier til mennesker - styrer de kjemiske prosessene som er nødvendige for livet. Metabolisme er organisert i komplekse trinnavhengige reaksjoner som kalles metabolske veier. Ubiquitøse spesielle proteiner som kalles enzymer er den viktigste måten disse trasene er regulert på, selv om konsentrasjonen av næringsstoffer, avfallsstoffer og hormoner kan kontrollere metabolske hastigheter. Metabolske forstyrrelser er arvelige sykdommer forårsaket av fravær av viktige enzymer som forstyrrer den normale reguleringen av en gitt bane.

Metabolisme beskriver de kjemiske reaksjonene som organismer fungerer, fra cellulær respirasjon til hendelsene som ligger til grunn for fordøyelse, vekst og reproduksjon. Systemer som kalles metabolske veier koordinerer disse funksjonene og startes eller stoppes vanligvis av proteiner som kalles enzymer. Metabolsk regulering er grunnlaget for den biologiske kontrollen av metabolisme, ettersom den gjør det mulig for levende celler å dirigere disse banene. I ikke-levende systemer oppstår likevekt med omgivelsene utenfor ved avslutning av kjemiske reaksjoner, noe som vil drepe en levende celle. Dermed er metabolsk regulering med på å holde levende system i en kjemisk balansert tilstand, kalt homeostase.

Den mest grunnleggende formen for metabolsk regulering oppstår når gener instruerer cellene til å produsere enzymer og å regulere mengden. I tillegg gjennomgår molekyler i en metabolsk bane signifikante forandringer og blir enten brukt av cellen eller behandlet for å generere et nytt trinn i banen. Noen av disse molekylene, kalt substrater, er effektive virkemidler for metabolsk regulering gjennom deres konsentrasjon. Hastigheten til en metabolsk bane vil endre seg, avhengig av tilgjengeligheten og konsentrasjonen av et substrat, som må binde seg til et enzym for å fungere. I tillegg til underlag er enzymer ofte avhengige av andre enzymer og av vitaminer.

I tillegg til den mer passive "tilbakemeldingen" typen metabolsk regulering etter substratkonsentrasjon, er det direkte kontroller i de fleste flercellede organismer. Selv planter bruker hormoner for å kontrollere stoffskiftet. Hos høyere dyr kan ekstern regulering av metabolisme komme fra kjemiske signaler som kontrollerer enzymaktivitet, enten ved direkte å handle på enzymer eller ved å påvirke genene som regulerer deres produksjon. Noen former for metabolsk regulering endrer bare tiden hvor en biokjemisk prosess skjer; andre aktiverer en prosess eller forhindrer at den starter. Hos dyr kontrollerer metabolsk hastighet funksjoner fra respirasjon til kroppsfett.

Det er mange forstyrrelser i metabolismen, inkludert tusenvis av medfødte mangler i gener som koder for essensielle enzymer. Sykdommer i skjoldbruskkjertelen kan endre metabolismehastigheten radikalt, forårsake overvekt eller nær sult. Noen ganger er menneskets metabolisme overdreven treg eller rask på grunn av sykdomstilstander og kan behandles medisinsk. Noen medikamenter eller ernæringsstoffer kan sies å øke metabolske hastigheter ved å endre hastigheten på traseer involvert i karbohydrat eller fett fordøyelse. Hos pasienter med diabetes mellitus, for eksempel, blir hormoninsulinets effekter på sukkermetabolismen kompromittert, og syntetisk insulin må administreres for å gjenopprette normal metabolsk regulering.