Zellmembran und Zellkontakte
Zytoplasma
Organellen
Extrazelluläre Matrix
Lipide und Lipoproteine Prinzipien der Stoffwechselregulation
Vitamine und Spurenelemente
Nucleotide und Nucleinsäuren Lebenszyklus von Zellen
Therapeutische Möglichkeiten
Keimzellen und Vererbung
Die vielen enzymatischen Reaktionen, die in jeder Sekunde im Körper eines Menschen ablaufen, müssen fein aufeinander abgestimmt sein, um auf den wechselnden Bedarf an Energie und Biomolekülen reagieren zu können. Für die Stoffwechselregulation stehen zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung, z.B.:
Regulation mithilfe verschiedener Isoenzyme
allosterische Regulation der Enzymaktivität
Regulation der Enzymmenge
reversible kovalente Modifikation von Enzymen
Aktivierung von Enzymen durch limitierte Proteolyse
In den meisten Multienzymsystemen wird der erste Schritt eines Reaktionswegs von einem regulatorischen Enzym katalysiert, das auf bestimmte Signale mit einer erhöhten oder verminderten Aktivität reagiert. Die Anpassung der Reaktionsgeschwindigkeit reguliert die Geschwindigkeit des gesamten Stoffwechselwegs. Auf diese Weise wird die Verschwendung von Energie und Metaboliten verhindert. Der Fluss durch einen Stoffwechselweg kann auf vielfältige Art und Weise gesteuert werden.
Isoenzyme bieten zahlreiche Möglichkeiten für die Regulation derselben Reaktion in verschiedenen Geweben oder Organellen wie auch in verschiedenen Entwicklungsstadien. Mit ihrer Hilfe kann der Stoffwechsel an die spezifischen physiologischen Anforderungen des jeweiligen Gewebes angepasst werden.
Bei der Verwendung von Isoenzymen kommt u.a. die hyperbolische Abhängigkeit einer enzymatisch katalysierten Reaktion von der Substratkonzentration zum Tragen. Eine Erhöhung der Substratkonzentration führt auch zu einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit (das gilt nicht für den Bereich der Substratsättigung). Messungen haben ergeben, dass viele enzymatische Reaktionen im Bereich des -Wertes, also bei halbmaximaler Geschwindigkeit, ablaufen. Unter diesen Bedingungen haben bereits geringfügige Änderungen der Substratkonzentration einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Reaktion. So kann durch Nutzung von Isoenzymen mit unterschiedlichen -Werten der Fluss durch einzelne Stoffwechselwege beispielsweise über die Substratkonzentration reguliert werden.
Vereinfachtes Modell der Gerinnungskaskade
Eingezeichnet sind auch die hemmenden Einflüsse durch Antithrombin III (ATIII) und des Protein-C/S-Systems (PC/PS). Stoffwechsel der Kohlenhydrate
Regulation der Glykolyse oder die Frage nach der Geschwindigkeit
Die Glykolyse