Što je regulacija metabolizma?

Metabolička regulacija je proces kojim sve stanice – od bakterija do ljudi – kontroliraju kemijske procese potrebne za život. Metabolizam je organiziran u složene, korak-ovisne reakcije koje se nazivaju metabolički putovi. Sveprisutni posebni proteini zvani enzimi glavni su način na koji se ti putovi reguliraju, iako koncentracija hranjivih tvari, otpadnih proizvoda i hormona može kontrolirati brzinu metabolizma. Metabolički poremećaji su nasljedne bolesti uzrokovane nedostatkom ključnih enzima koji remete normalnu regulaciju određenog puta.

Metabolizam opisuje kemijske reakcije kojima organizmi funkcioniraju, od staničnog disanja do događaja koji su u osnovi probave, rasta i reprodukcije. Sustavi koji se nazivaju metabolički putovi koordiniraju te funkcije i obično ih pokreću ili zaustavljaju proteini zvani enzimi. Metabolička regulacija temelj je biološke kontrole metabolizma, jer omogućuje živim stanicama da usmjeravaju te putove. U neživim sustavima, ravnoteža s vanjskim okolišem dolazi na kraju kemijskih reakcija, koje bi ubile živu stanicu. Tako metabolička regulacija pomaže održavanju živog sustava u kemijski uravnoteženom stanju, zvanom homeostaza.

Najosnovniji oblik metaboličke regulacije događa se kada geni nalažu stanicama da proizvode enzime i reguliraju njihovu količinu. Osim toga, u metaboličkom putu, molekule prolaze kroz značajne promjene i ili ih koristi stanica ili se obrađuju kako bi stvorile još jedan korak u putu. Neke od tih molekula, koje se nazivaju supstrati, svojom su koncentracijom učinkovita sredstva za regulaciju metabolizma. Brzina metaboličkog puta će se mijenjati, ovisno o dostupnosti i koncentraciji supstrata, koji se mora vezati na enzim da bi djelovao. Osim o supstratima, enzimi često ovise i o drugim enzimima i o vitaminima.

Uz pasivniju vrstu metaboličke regulacije koncentracijom supstrata, postoji izravna kontrola u većini višestaničnih organizama. Čak i biljke koriste hormone da kontroliraju svoj metabolizam. U viših životinja, vanjska regulacija metabolizma može doći iz kemijskih signala koji kontroliraju aktivnost enzima, bilo izravnim djelovanjem na enzime ili utječući na gene koji reguliraju njihovu proizvodnju. Neki oblici metaboličke regulacije mijenjaju samo brzinu u kojoj se odvija biokemijski proces; drugi aktiviraju proces ili sprječavaju njegovo pokretanje. Kod životinja, brzina metabolizma kontrolira funkcije od disanja do tjelesne masti.

Postoje mnogi poremećaji metabolizma, uključujući tisuće urođenih nedostataka gena koji kodiraju esencijalne enzime. Bolesti štitnjače mogu radikalno promijeniti brzinu metabolizma, uzrokujući pretilost ili gotovo izgladnjivanje. Ponekad je ljudski metabolizam pretjerano spor ili brz zbog stanja bolesti i može se liječiti medicinski. Za neke lijekove ili nutritivne tvari može se reći da pospješuju metabolizam promjenom brzine puteva uključenih u probavu ugljikohidrata ili masti. U bolesnika s dijabetesom mellitusom, na primjer, učinci hormona inzulina na metabolizam šećera su ugroženi, pa se sintetski inzulin mora primijeniti kako bi se uspostavila normalna metabolička regulacija.