Метаболические пути сложны и взаимозависимы. При изменении окружающей среды реакции метаболизма должны быть точно отрегулированы для поддержания постоянного набора условий в клетках, состояния, называемого гомеостазом. Контроль метаболических путей также позволяет организму реагировать на сигналы и активно взаимодействовать с их средами.
Концепция контроля и регулирования
Регулирование метаболических путей включает регулирование фермента в пути, путем увеличения или уменьшения его реакции на сигналы.
Контроль включает в себя мониторинг эффектов, которые эти изменения в активности фермента оказывают на общую скорость пути. Например, фермент может показать большие изменения в активности, которые сильно регулируются, но если эти изменения мало влияют на поток метаболического пути, то этот фермент не участвует в контроле пути.
Контроль обмена веществ
- Грубый контроль: контроль количества фермента. Это медленный процесс, поскольку он включает синтез белка.
- Тонкий контроль: контроль активности фермента. Это быстрый процесс, поскольку он включает в себя изменение активности фермента, уже доступного в клетках.
Внутреннее регулирование
Для внутренней регуляции метаболических путей реакции саморегулируются, чтобы реагировать на изменения уровней субстратов или продуктов. Например, уменьшение количества продукта может увеличить метаболический путь. Это называется механизмом обратной связи.
Внешнее управление
Внешнее управление включает клетку в многоклеточном организме, меняющую свой метаболизм в ответ на сигналы от других клеток.
Сигналы приближаются к путям через растворимые мессенджеры, такие как гормоны и факторы роста. Они действуют путем обнаружения специфическими рецепторами на поверхности клетки.
Эти сигналы затем передаются внутри ячейки с помощью вторых систем обмена сообщениями, которые часто связаны с фосфорилированием белков. Например, гормон-инсулин из бета-клеток поджелудочной железы продуцируется в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Связывание гормона с рецепторами инсулина на клетках затем активирует каскад протеинкиназ, которые заставляют клетки принимать глюкозу и превращать ее в молекулы хранения, такие как жирные кислоты и гликоген.
Регулирование углеводного обмена
Гомеостаз глюкозы представляет собой сложное взаимодействие метаболических путей. Это жизненно важно для живых организмов. Эти процессы либо увеличивают, либо уменьшают концентрацию глюкозы в крови, но они работают вместе, чтобы поддерживать оптимальный уровень.
Глюкоза происходит от углеводов, принимаемых в рационе. Углевод расщепляется на простые сахара: глюкозу, фруктозу и галактозу. Эти сахара всасываются в кишечник и транспортируются в печень через портальную вену. После этого печень превращает фруктозу и галактозу в глюкозу. Повышение уровня глюкозы в крови стимулирует выделение инсулина из b-клеток островков Лангерганса в поджелудочной железе.
Инсулин является единственным гормоном, который снижает уровень глюкозы в крови, и он делает это, активируя механизмы транспорта глюкозы и метаболизирующие глюкозу метаболические пути в разных тканях организма. Таким образом, инсулин снижает рецепторы глюкозы.
Инсулин стимулирует:
- поглощение глюкозы мышцами и жировой тканью
- гликолиз
- гликогенез (образование гликогена из свободной глюкозы)
- синтез белка
Инсулин ингибирует:
- глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот, жирных кислот и т.д.)
- липолиз (расщепление жирных кислот)
- протеолиз (расщепление белков)
- кетогенез (образование кетоновых тел)
- тревожный гомеостаз глюкозы жизненно важен в причинах таких заболеваний, как диабет.
Добавить комментарий