20.2. Az egyes anyagcsere folyamatok szabályozásának általános alapelvei

A legtöbb sejtben egyszerre vannak jelen a különböző vegyületek (pl. a zsírsavak) lebontásáért és szintéziséért felelős enzimek. Az egy időben zajló lebontás és szintézis nyilvánvaló pazarlás lenne. A két folyamatot összehangoltan, reciprok módon kell szabályozni. Amíg az egyik zajlik, a másikat szüneteltetni kell.

Eukariótákban a lebontó és szintetikus folyamatok független szabályozhatóságának egyik fontos eleme, hogy ezek rendszerint térben elkülönítve, más-más sejtalkotóban zajlanak. A zsírsavak lebontása például a mitokondriumban és a peroxiszómákban, míg a zsírsavak szintézise az endoplazmás retikulumban, illetve növényeknél a színtestekben zajlik. Így az egyes lépésekben szereplő közös intermedierek koncentrációja is más és más lehet az egyes térrészekben.

A termodinamikai összefüggések ismeretében nyilvánvaló, hogy ha az egyik folyamat, például a lebontás, spontán végbemegy, akkor annak ellentettje nem mehet végbe spontán. Az ellenkező irányú folyamatot, amely önmagában endergonikus lenne, exergonikus reakciókhoz kapcsolva lehet végrehajtatni, exergonikussá tenni.

Ebből nyilvánvaló, hogy azokban a lebontó és felépítőanyagcsere útvonalakon, amelyek ugyanazt a két intermediert kötik össze, (pl. glükóz → → piroszőlősav, illetve piroszőlősav →  → glükóz) van legalább két egymástól eltérő reakció, amit eltérő enzimek katalizálnak.

Mind az önmagukban is exergonikus lebontó folyamatokban, mind pedig a kapcsolt reakciókkal exergonikussá tett felépítő folyamatokban legalább az egyik lépés termodinamikailag nagyon kedvező, nagy negatív ΔG-vel jár, gyakorlatilag irreverzibilis.

A lebontó folyamatoknál ezek azok a lépések, amelyek során ATP keletkezhet ADP-ből.

A felépítő folyamatoknál ezek általában azok a lépések, amelyek során ATP felhasználásával válik az adott lépés, és ezen keresztül a teljes folyamat exergonikussá, irreverzibilissé. A lebontó és felépítő folyamatok regulációjának fő módja az ilyen eltérő, nagy negatív ΔG-vel járó lépések regulálása az ezeket katalizáló enzimek szabályozása által.