Quais são e como atuam os mecanismos de regulação do metabolismo?

Regulação metabólica é o processo pelo qual todas as células – a partir de bactérias aos seres humanos – controlam os processos químicos necessários para a vida.

O metabolismo é organizado em, passo dependente reações complexas chamadas vias metabólicas.

As proteínas especiais chamadas de enzimas são a principal forma que essas vias são reguladas, embora a concentração de nutrientes, produtos residuais, e os hormônios podem controlar as taxas metabólicas.

Distúrbios metabólicos são as doenças causadas pela ausência de enzimas-chave que perturbam a regulação normal de um dado percurso herdado.

O metabolismo descreve as reações químicas em que os organismos da função, de da respiração celular para os eventos subjacentes a digestão, crescimento e reprodução. Sistemas chamado vias metabólicas coordenam essas funções e, geralmente, são iniciados ou parados por proteínas chamadas de enzimas.

 
A regulação metabólica é a base do controle biológico de metabolismo, uma vez que permite as células vivas para dirigir estas vias.

Nos sistemas não biológicos, de equilíbrio com o ambiente exterior ocorre após a conclusão das reações químicas, que matariam a célula viva. Assim, a regulação metabólica ajuda a manter o sistema vivo em um estado quimicamente equilibrado, chamado de homeostase.

A forma mais básica de regulação metabólica ocorre quando os genes instruem as células a produzir enzimas e regular sua quantidade. Além disso, numa via metabólica, as moléculas sofrem mudanças significativas e são utilizadas pela célula ou processados ??para gerar mais um passo na via. Algumas destas moléculas, chamadas substratos, são meios eficazes de regulação metabólica através de sua concentração. A taxa de uma via metabólica vai mudar, dependendo da existência e concentração de um substrato, o qual tem de se ligar a uma enzima a fim de funcionar. Em adição aos substratos, as enzimas são frequentemente dependente de outros enzimas e de vitaminas.

Mesmo as plantas usam hormônios para controlar o seu metabolismo. Nos animais superiores, a regulação externa do metabolismo pode vir de sinais químicos que controlam a atividade da enzima, seja por ação direta sobre as enzimas ou por afetar os genes que regulam a sua produção. Algumas formas de regulação metabólica alterar apenas a taxa de tempo em que ocorre um processo bioquímico; outros ativar um processo ou evitar que ele seja iniciado. Em animais, a taxa metabólica controla as funções de respiração a gordura corporal.

Existem muitas doenças do metabolismo, incluindo milhares de deficiências congênitas de genes que codificam enzimas essenciais. Doenças da tireóide pode mudar radicalmente a taxa metabólica, causando a obesidade ou quase inanição. Às vezes, o metabolismo humano é excessivamente lenta ou rápida devido a estados de doença e pode ser tratada clinicamente. Algumas drogas ou substâncias nutricionais pode ser dito para aumentar as taxas metabólicas, alterando a taxa de vias envolvidas com hidratos de carbono ou a digestão de gordura. Em doentes com diabetes mellitus, por exemplo, os efeitos da insulina sobre o metabolismo da hormona de açúcar estão comprometidos, e insulina sintética deve ser administrada para restabelecer a regulação metabólica normal.

Fonte: www.wisegeek.com

Regulação Metabólica
Regulação do Metabolismo Celular
A regulação do metabolismo é fundamental para que um organismo possa responder de modo rápido e eficiente a variações das condições ambientais, alimentares ou ainda a condições adversas como traumas e patologias. A regulação metabólica é feita pela modulação de enzimas regulatórias de processos metabólicos chaves, de tal modo que se possa ativar ou inibir reações químicas específicas para cada situação resultando em respostas biológicas adequadas [1,2]. Para garantir a eficiência necessária, o organismo lança mão de vários tipos de regulação enzimática que podem ocorrer simultaneamente.

 
Existem dois tipos principais de regulação enzimática: uma intracelular, comandada pela presença de moduladores alostéricos enzimáticos positivos ou negativos [1-4], e uma que vem de fora da célula, sistêmica, e que é fundamental para que hajam ações coordenadas entre os diversos órgãos e tecidos. Este último tipo de regulação, a extracelular, é deflagrada por hormônios, e, relacionada à variação do perfil de fosforilação enzimática [1,2,5,6].

Regulação alostérica
Muitas das enzimas celulares são alostéricas, isto é, possuem um sítio de ligação alostérico, um sítio regulatório no qual se ligam compostos químicos chamados de moduladores alostéricos. A ligação dos moduladores no sítio alostérico afeta profundamente a atividade enzimática, a qual pode ser aumentada ou diminuída. Quando a ligação do modulador promove aumento da atividade enzimática ele é chamado de modulador alostérico positivo, e quando a ligação do modulador promover diminuição da atividade enzimática ele é chamado de modulador alostérico negativo [1-3,7].

A presença adequada de nutrientes para a célula resulta na produção de moléculas ricas em energia como a de adenosina trifosfato (ATP) e outras moléculas que serão moduladores alostéricos positivos ou negativos, ativando ou inibindo muitas enzimas regulatórias de vias metabólicas importantes [8-11]. Manter uma relação ATP/ADP alta é um dos parâmetros mais fundamentais para a manutenção da célula viva. Em condições normais a razão ATP/ADP é cerca de 10/1 e toda vez que esta razão é alterada ocorrem profundas alterações no metabolismo celular [9-11]. O ATP é gerado principalmente pelo metabolismo oxidativo de alimentos como carboidratos, lipídeos e proteínas. O intermediário comum dessas oxidações é o acetil-CoA, o qual iniciará o ciclo do ácido cítrico levando ao aumento da produção de citrato e resultando na formação das coenzimas reduzidas NADH e FADH2, as quais alimentarão a cadeia respiratória e propiciarão a produção de ATP via fosforilação oxidativa. Portanto, o incremento das concentrações de acetil-CoA, citrato, NADH ou FADH2 também podem ser considerados como sinalizadores de alta energia celular, já que os mesmos alimentam a principal via de produção de ATP, a fosforilação oxidativa [1,2,12]. Por outro lado, a diminuição ou ausência de nutrientes na célula, resulta na produção de moléculas de baixa energia como o ADP, AMP e NAD , os quais também são moduladores alostéricos de várias enzimas regulatórias [1,2]. O aumento das concentrações de AMP intracelulares além de regular a atividade de inúmeras enzimas por alosteria irá ativar enzimas quinases dependentes de AMP, resultando em uma enorme cascata de reações celulares [8,9,11]. De tal modo, que o perfil metabólico das células será profundamente modificado em função do nível de energia, o qual, em última instância, depende do aporte nutricional [8,11]. Para ilustrar a importância da regulação alostérica o Quadro 1 mostra como várias enzimas de vias metabólicas importantes podem ser ativadas ou inibidas em função das principais moléculas sinalizadores de presença ou ausência de energia na célula.

O anabolismo refere-se às reações químicas de síntese (produção) de nova matéria orgânica nos seres vivos, sendo que as reações anabólicas são aquelas sintetizam novos compostos (moléculas mais complexas) a partir de moléculas simples, com consumo de ATP. Como exemplos, menciona-se a síntese de proteínas, ácidos graxos, hormônios, entre outros.

O catabolismo refere-se às reações de decomposição ou degradação. Em outras palavras, o catabolismo corresponde à capacidade que o organismo possui de transformar uma substância em outra que sirva para seu desenvolvimento ou reparação. Nesse contexto, é interessante salientar que as reações catabólicas geram uma considerável quantidade de energia livre sob a forma de ATP, a partir da decomposição ou degradação de moléculas mais complexas, ou seja, para conseguir energia, é necessário que ocorra “quebra” de uma substância. Para exemplificar esse processo, menciona-se a “quebra” das proteínas do tecido muscular que acontece para a obtenção de energia.