O que é a regulação metabólica?
A regulação metabólica é o processo pelo qual todas as células - de bactérias a humanos - controlam os processos químicos necessários para a vida. O metabolismo é organizado em reações complexas e dependentes de etapas, chamadas vias metabólicas. Proteínas especiais onipresentes chamadas enzimas são a principal maneira pela qual essas vias são reguladas, embora a concentração de nutrientes, produtos residuais e hormônios possa controlar as taxas metabólicas. Os distúrbios metabólicos são doenças hereditárias causadas pela ausência de enzimas-chave que interrompem a regulação normal de um determinado caminho.
O metabolismo descreve as reações químicas pelas quais os organismos funcionam, da respiração celular aos eventos subjacentes à digestão, crescimento e reprodução. Os sistemas chamados vias metabólicas coordenam essas funções e geralmente são iniciados ou interrompidos por proteínas chamadas enzimas. A regulação metabólica é a base do controle biológico do metabolismo, pois permite que as células vivas direcionem essas vias. Em sistemas não vivos, o equilíbrio com o ambiente externo ocorre na conclusão de reações químicas, que matariam uma célula viva. Assim, a regulação metabólica ajuda a manter o sistema vivo em um estado quimicamente equilibrado, chamado homeostase.
A forma mais básica de regulação metabólica ocorre quando os genes instruem as células a produzir enzimas e a regular sua quantidade. Além disso, em uma via metabólica, as moléculas sofrem alterações significativas e são usadas pela célula ou processadas para gerar outra etapa na via. Algumas dessas moléculas, chamadas substratos, são meios eficazes de regulação metabólica através de sua concentração. A taxa de uma via metabólica mudará, dependendo da disponibilidade e concentração de um substrato, que deve se ligar a uma enzima para funcionar. Além dos substratos, as enzimas geralmente dependem de outras enzimas e vitaminas.
Além do tipo mais “passivo” de regulação metabólica por concentração de substrato, existem controles diretos na maioria dos organismos multicelulares. Até as plantas usam hormônios para controlar seu metabolismo. Nos animais superiores, a regulação externa do metabolismo pode vir de sinais químicos que controlam a atividade enzimática, agindo diretamente nas enzimas ou afetando os genes que regulam sua produção. Algumas formas de regulação metabólica alteram apenas a taxa de tempo em que ocorre um processo bioquímico; outros ativam um processo ou impedem que ele seja iniciado. Nos animais, a taxa metabólica controla as funções da respiração à gordura corporal.
Existem muitos distúrbios do metabolismo, incluindo milhares de deficiências congênitas de genes que codificam enzimas essenciais. As doenças da tireóide podem alterar radicalmente a taxa metabólica, causando obesidade ou quase fome. Às vezes, o metabolismo humano é excessivamente lento ou rápido devido a estados de doença e pode ser tratado clinicamente. Pode-se dizer que alguns medicamentos ou substâncias nutricionais aumentam as taxas metabólicas, alterando a taxa de vias envolvidas com a digestão de carboidratos ou gorduras. Em pacientes com diabetes mellitus, por exemplo, os efeitos do hormônio insulina no metabolismo do açúcar são comprometidos, e insulina sintética deve ser administrada para restaurar a regulação metabólica normal.