Τι είναι η μεταβολική ρύθμιση;

Η μεταβολική ρύθμιση είναι η διαδικασία με την οποία όλα τα κύτταρα mdash;από τα βακτήρια έως τους ανθρώπους mdash;Ελέγξτε τις χημικές διαδικασίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή.Ο μεταβολισμός είναι οργανωμένος σε πολύπλοκες, εξαρτώμενες από τις βηματικές αντιδράσεις που ονομάζονται μεταβολικές οδούς.Οι πανταχού παρούσες ειδικές πρωτεΐνες που ονομάζονται ένζυμα είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο ρυθμίζονται αυτές οι οδοί, αν και η συγκέντρωση θρεπτικών ουσιών, αποβλήτων και ορμονών μπορεί να ελέγχει τους μεταβολικούς ρυθμούς.Οι μεταβολικές διαταραχές είναι κληρονομικές ασθένειες που προκαλούνται από την απουσία βασικών ενζύμων που διαταράσσουν την κανονική ρύθμιση μιας δεδομένης οδού. Ο μεταβολισμός περιγράφει τις χημικές αντιδράσεις με τις οποίες λειτουργούν οι οργανισμοί, από την κυτταρική αναπνοή έως τα γεγονότα που βασίζονται στην πέψη, την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή.Τα συστήματα που ονομάζονται μεταβολικές οδούς συντονίζουν αυτές τις λειτουργίες και συνήθως ξεκινούν ή σταματούν από πρωτεΐνες που ονομάζονται ένζυμα.Η μεταβολική ρύθμιση είναι η βάση του βιολογικού ελέγχου του μεταβολισμού, καθώς επιτρέπει στα ζωντανά κύτταρα να κατευθύνουν αυτές τις οδούς.Στα μη ζωντανά συστήματα, η ισορροπία με το εξωτερικό περιβάλλον συμβαίνει στο τέλος των χημικών αντιδράσεων, οι οποίες θα σκοτώσουν ένα ζωντανό κύτταρο.Έτσι, η μεταβολική ρύθμιση βοηθά στη διατήρηση του ζωντανού συστήματος σε μια χημικά ισορροπημένη κατάσταση, που ονομάζεται ομοιόσταση.

Η πιο βασική μορφή μεταβολικής ρύθμισης συμβαίνει όταν τα γονίδια δίνουν εντολή στα κύτταρα να παράγουν ένζυμα και να ρυθμίζουν την ποσότητα τους.Επιπλέον, σε μια μεταβολική οδό, τα μόρια υφίστανται σημαντικές αλλαγές και χρησιμοποιούνται είτε από το κύτταρο είτε επεξεργάζονται για να δημιουργήσουν ένα άλλο βήμα στο μονοπάτι.Ορισμένα από αυτά τα μόρια, που ονομάζονται υποστρώματα, είναι αποτελεσματικά μέσα μεταβολικής ρύθμισης μέσω της συγκέντρωσής τους.Ο ρυθμός μεταβολικής οδού θα αλλάξει, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα και τη συγκέντρωση ενός υποστρώματος, η οποία πρέπει να δεσμεύεται με ένα ένζυμο για να λειτουργήσει.Εκτός από τα υποστρώματα, τα ένζυμα συχνά εξαρτώνται από άλλα ένζυμα και από βιταμίνες.

Εκτός από το πιο παθητικό είδος μεταβολικής ρύθμισης με συγκέντρωση υποστρώματος, υπάρχουν άμεσοι έλεγχοι στους περισσότερους πολυκυτταρικούς οργανισμούς.Ακόμη και τα φυτά χρησιμοποιούν ορμόνες για να ελέγξουν το μεταβολισμό τους.Στα υψηλότερα ζώα, η εξωτερική ρύθμιση του μεταβολισμού μπορεί να προέρχεται από χημικά σήματα που ελέγχουν την ενζυμική δραστικότητα, είτε με άμεση δράση σε ένζυμα είτε επηρεάζοντας τα γονίδια που ρυθμίζουν την παραγωγή τους.Ορισμένες μορφές μεταβολικής ρύθμισης αλλάζουν μόνο τον ρυθμό χρόνου κατά τον οποίο εμφανίζεται μια βιοχημική διαδικασία.Άλλοι ενεργοποιούν μια διαδικασία ή αποτρέπουν την εκκίνηση.Στα ζώα, οι μεταβολικοί ρυθμοί ελέγχου λειτουργούν από την αναπνοή στο σωματικό λίπος. Υπάρχουν πολλές διαταραχές του μεταβολισμού, συμπεριλαμβανομένων χιλιάδων συγγενών ελλείψεων γονιδίων που κωδικοποιούν βασικά ένζυμα.Οι ασθένειες του θυρεοειδούς μπορούν να αλλάξουν ριζικά τον μεταβολικό ρυθμό, προκαλώντας παχυσαρκία ή πλησίον της αστράγας.Μερικές φορές, ο ανθρώπινος μεταβολισμός είναι υπερβολικά αργός ή γρήγορος λόγω των καταστάσεων της νόσου και μπορεί να αντιμετωπιστεί ιατρικά.Ορισμένα φάρμακα ή διατροφικές ουσίες μπορούν να ειπωθούν ότι ενισχύουν τους μεταβολικούς ρυθμούς μεταβάλλοντας το ρυθμό των οδών που εμπλέκονται με την πέψη υδατανθράκων ή λίπους.Σε ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη, για παράδειγμα, οι επιδράσεις της ορμόνης ινσουλίνης στον μεταβολισμό της ζάχαρης διακυβεύονται και η συνθετική ινσουλίνη πρέπει να χορηγείται για την αποκατάσταση της φυσιολογικής μεταβολικής ρύθμισης.