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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.

Regulationstyp Regulationsmechanismus
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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