Kas ir vielmaiņas regulēšana?

Metabolisms apraksta ķīmiskās reakcijas, ar kurām organismi funkcionē, ​​no šūnu elpošanas līdz notikumiem, kas ir pamatā gremošanu, augšanu un vairošanos. Sistēmas, ko sauc par vielmaiņas ceļiem, koordinē šīs funkcijas, un parasti tās sāk vai aptur proteīni, ko sauc par fermentiem. Metabolisma regulēšana ir metabolisma bioloģiskās kontroles pamatā, jo tā ļauj dzīvām šūnām vadīt šos ceļus. Nedzīvās sistēmās līdzsvars ar ārējo vidi rodas ķīmisko reakciju noslēgumā, kas varētu nogalināt dzīvu šūnu. Tādējādi vielmaiņas regulēšana palīdz uzturēt dzīvo sistēmu ķīmiski līdzsvarotā stāvoklī, ko sauc par homeostāzi.

Visvienkāršākā vielmaiņas regulēšanas forma notiek, kad gēni liek šūnām ražot fermentus un regulēt to daudzumu. Turklāt vielmaiņas ceļā molekulās notiek būtiskas izmaiņas, un šūnas tās izmanto vai apstrādā, lai ģenerētu vēl vienu ceļa posmu. Dažas no šīm molekulām, ko sauc par substrātiem, ir efektīvi vielmaiņas regulēšanas līdzekļi, izmantojot to koncentrāciju. Metabolisma ceļa ātrums mainīsies atkarībā no substrāta pieejamības un koncentrācijas, kam jāsaistās ar fermentu, lai tas darbotos. Papildus substrātiem fermenti bieži ir atkarīgi no citiem fermentiem un vitamīniem.

Papildus pasīvākai “atgriezeniskās saites” vielmaiņas regulēšanai ar substrāta koncentrāciju, lielākajā daļā daudzšūnu organismu pastāv tieša kontrole. Pat augi izmanto hormonus, lai kontrolētu vielmaiņu. Augstākiem dzīvniekiem vielmaiņas ārējais regulējums var rasties no ķīmiskiem signāliem, kas kontrolē fermentu aktivitāti, vai nu tieši iedarbojoties uz fermentiem, vai ietekmējot gēnus, kas regulē to ražošanu. Dažas vielmaiņas regulēšanas formas maina tikai bioķīmiskā procesa norises ātrumu; citi aktivizē procesu vai neļauj tam sākt. Dzīvniekiem vielmaiņas ātrums kontrolē funkcijas no elpošanas līdz ķermeņa taukiem.

Ir daudz vielmaiņas traucējumu, tostarp tūkstošiem iedzimtu gēnu trūkumu, kas kodē svarīgus enzīmus. Vairogdziedzera slimības var radikāli mainīt vielmaiņas ātrumu, izraisot aptaukošanos vai gandrīz badu. Dažreiz cilvēka vielmaiņa slimības dēļ ir pārāk lēna vai ātra, un to var ārstēt medicīniski. Var teikt, ka dažas zāles vai uztura vielas veicina vielmaiņas ātrumu, mainot ogļhidrātu vai tauku gremošanu. Piemēram, pacientiem ar cukura diabētu tiek traucēta hormona insulīna ietekme uz cukura metabolismu, un, lai atjaunotu normālu vielmaiņas regulējumu, ir jāievada sintētiskais insulīns.