Биология

Биология - Метаболизм - Регуляция и контроль

Подробное рассмотрение темы: Гормоны, Передача сигнала в клетке

Гомеостазом называют постоянство внутренней среды организма. Так как внешняя среда, окружающая большинство организмов, постоянно меняется, для поддержания постоянных условий внутри клеток, реакции обмена веществ должны точно регулироваться. Регуляция метаболизма позволяет организмам отвечать на сигналы и активно взаимодействовать с окружающей средой. В случае фермента, регуляция заключается в повышении и снижении его активности в ответ на сигналы. С другой стороны, фермент оказывает некоторый контроль над метаболическим путем, который определяется как эффект от изменения активности фермента на данный метаболический путь.

Влияние инсулина на поглощение глюкозы и обмен веществ. Инсулин связывается со своим рецептором, который в свою очередь запускает касакад реакций активации множества белков. К ним относятся: транслокация переносчика GLUT-4 к плазматической мембране и поступление глюкозы в клетку, синтез гликогена, гликолиз и синтез жирных кислот.

Выделяют несколько уровней регуляции метаболизма. В метаболическом пути происходит саморегуляция на уровне субстрата или продукта; например, уменьшение количества продукта может компенсировано увеличить поток субстрата реакции по данному пути пути. Этот тип регулирования часто включает аллостерическое регулирование активности некоторых ферментов в метаболических путях. Внешний контроль включает клетку многоклеточного организма, изменяющую свой метаболизм в ответ на сигналы от других клеток. Эти сигналы, как правило, в виде растворимых мессенджеров, например гормоны и факторы роста, определяются специфическими рецепторами на поверхности клеток. Затем эти сигналы передаются внутрь клетки системой вторичных мессенджеров, которые зачастую связаны с фосфорилированием белков.

Хорошо изученный пример внешнего контроля — регуляция метаболизма глюкозы инсулином. Инсулин вырабатывается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Гормон связывается с инсулиновым рецептором на поверхности клетки, затем активируется каскад протеинкиназ, которые обеспечивают поглощение молекул глюкозы клетками и преобразовать их в молекулы жирных кислот и гликогена. Метаболизм гликогена контролируется активностью фосфорилазы и гликогенсинтазы. Эти ферменты взаимосвязаны; фосфорилирование ингибируется гликогенсинтазой, но активируется фосфорилазой. Инсулин вызывает синтез гликогена путём активации белковых фосфатаз и уменьшает фосфорилирование этих ферментов.