La regulación metabólica es el proceso mediante el cual todas las células, desde las bacterias hasta los humanos, controlan los procesos químicos necesarios para la vida. El metabolismo está organizado en reacciones complejas dependientes de pasos denominadas vías metabólicas. Las proteínas especiales ubicuas llamadas enzimas son la principal forma en que se regulan estas vías, aunque la concentración de nutrientes, productos de desecho y hormonas puede controlar las tasas metabólicas. Los trastornos metabólicos son enfermedades hereditarias causadas por la ausencia de enzimas clave que interrumpen la regulación normal de una vía determinada.
El metabolismo describe las reacciones químicas mediante las cuales funcionan los organismos, desde la respiración celular hasta los eventos subyacentes a la digestión, el crecimiento y la reproducción. Los sistemas llamados vías metabólicas coordinan estas funciones y generalmente son iniciados o detenidos por proteínas llamadas enzimas. La regulación metabólica es la base del control biológico del metabolismo, ya que permite que las células vivas dirijan estas vías. En los sistemas no vivos, el equilibrio con el entorno exterior se produce al final de las reacciones químicas, que matarían a una célula viva. Por lo tanto, la regulación metabólica ayuda a mantener el sistema vivo en un estado químicamente equilibrado, llamado homeostasis.
La forma más básica de regulación metabólica ocurre cuando los genes instruyen a las células a producir enzimas y regular su cantidad. Además, en una vía metabólica, las moléculas experimentan cambios significativos y son utilizadas por la célula o procesadas para generar otro paso en la vía. Algunas de estas moléculas, llamadas sustratos, son medios efectivos de regulación metabólica a través de su concentración. La velocidad de una vía metabólica cambiará, dependiendo de la disponibilidad y concentración de un sustrato, que debe unirse a una enzima para funcionar. Además de los sustratos, las enzimas a menudo dependen de otras enzimas y de vitaminas.
Además del tipo de regulación metabólica de «retroalimentación» más pasiva por la concentración de sustrato, existen controles directos en la mayoría de los organismos multicelulares. Incluso las plantas usan hormonas para controlar su metabolismo. En animales superiores, la regulación externa del metabolismo puede provenir de señales químicas que controlan la actividad enzimática, ya sea actuando directamente sobre las enzimas o afectando los genes que regulan su producción. Algunas formas de regulación metabólica cambian solo la velocidad de tiempo en que ocurre un proceso bioquímico; otros activan un proceso o impiden que se inicie. En los animales, la tasa metabólica controla funciones desde la respiración hasta la grasa corporal.
Hay muchos trastornos del metabolismo, incluidos miles de deficiencias congénitas de genes que codifican enzimas esenciales. Las enfermedades de la tiroides pueden cambiar radicalmente la tasa metabólica, causando obesidad o casi inanición. A veces, el metabolismo humano es excesivamente lento o rápido debido a estados patológicos y puede tratarse médicamente. Se puede decir que algunos medicamentos o sustancias nutricionales aumentan las tasas metabólicas al cambiar la velocidad de las vías involucradas con la digestión de carbohidratos o grasas. En pacientes con diabetes mellitus, por ejemplo, los efectos de la hormona insulina sobre el metabolismo del azúcar están comprometidos y se debe administrar insulina sintética para restaurar la regulación metabólica normal.