Lexikon der Chemie: Stoffwechselregulation
Stoffwechselregulation, die Gesamtheit der Steuerung (durch äußere Einflüsse) und Regulation (insbesondere Selbstregulation durch Rückkopplung) der am Stoffwechsel beteiligten Enzyme, die Regulation von Transportprozessen einbegriffen. Die S. ist Voraussetzung für ein normales Zellwachstum und garantiert, daß der Durchsatz der Metabolite durch die verschiedenen Stoffwechselsequenzen koordiniert abläuft. Nach der Art der Signal- oder Informationsübertragung unterscheidet man nervale und humorale (durch gelöste Substanzen wie Metabolite und Hormone vermittelte) Regulationen, die als interzelluläre S. den intrazellulären (Tab.) gegenüber gestellt werden können.
Stoffwechselregulation. Tab.: Intrazelluläre Mechanismen.
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| Regulation der Enzymmenge | "Grobkontrolle" | |
| Regulation der Genaktivität | Induktion bzw. Derepression und Repression der Enzymsynthese (Negativkontrolle), Katabolytrepression (Positivkontrolle) | |
| Veränderung der Aktivität der RNA-Polymerase | Transcriptionskontrolle z. B. durch höhere phosphorylierte Nucleotide | |
| Regulation der "Reifung" der RNA und Proteinbiosynthese | Regulation des "Processing" und der Translation auf den verschiedenen Stufen der Eiweißsynthese | |
| Regulation der Proteolyse | Veränderung des Proteinturnovers durch Verschiebung des Verhältnisses von Enzym- synthese und -abbau (Inaktivierung) zugunsten des letzteren | |
| Regulation der Enzymaktivität | "Feinkontrolle" | |
| Isosterie | kompetitive Hemmung durch Substratanaloge, Produkthemmung | |
| Allosterie | physikalische Modifikation durch allosterische Effektoren (positive oder negative) | |
| chemische Modifikation | Knüpfung oder Lösung kovalenter Bindungen (Phosphorylierung, Adenylylierung, Uridylylierung, ADP-Ribosylierung, Acetylierung, Methylierung, Oxidation von SH-Gruppen) interkonvertierbarer Enzyme durch spezifische Enzyme | |
| limitierte Proteolyse | Demaskierung des aktiven Zentrums von Proenzymen und Bindungen des aktiven Enzyms | |
| stöchiometrische Regulation | Regulation des Ablaufs chemischer Reaktionen durch Veränderung der Konzentration des – Adenylsäuresystems – NAD+/NADH-Verhältnisses | |
| Kompartimentierung | Untergliederung der Zelle in Kompartimente mit unterschiedlicher Enzymausstattung; Metabolitkompartimentierung (Poolbildung) | |
| Membranbildung | Kompartimentierung, Regulation des Stoffaustausches, Schaffung von Konzentrations- und pH-Gradienten für Osmose und Phosphorylierung | |
| Multienzymbildung, multifunk- tionelle Proteine | Enzymaggregation, Metabolitkompartimentierung |
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