На обмен веществ оказывают постоянное воздействие различные факторы внешней и внутренней среды. Большая часть их благодаря функционированию механизмов регуляции обмена веществ используется организмами для своего роста и развития. Наиболее простым механизмом регуляции обмена веществ, способствующим сохранению внутренней среды организма (поддержанию гомеостаза), является механизм восстановления в химической системе равновесия в соответствии с законом действующих масс. Таким механизмом регуляции обеспечивается устойчивость к случайным воздействиям значения рН в буферных жидкостях организма, предотвращение накопления в организме невыводимых метаболитов и т.п.
Более сложные механизмы регуляции обмена веществ обусловлены прямыми и обратными управляющими связями. Суть их состоит в воздействии метаболитов на интенсивность биохимических процессов, в которых они сами образуются или испытывают превращение. К таким механизмам относится регуляция активности ферментов, осуществляемая посредством аллостерического взаимодействия ферментов с субстратами или промежуточными продуктами.
Многоклеточные организмы наряду с внутриклеточными механизмами имеют надклеточные – гормональные механизмы регуляции обмена веществ. Гормональная регуляция координирует обмен веществ в различных тканях и органах и интегрирует его в рамках организма в целостную систему. Гормональная регуляция обмена веществ у растений осуществляется группой фитогормонов, у животных – эндокринной системой, источниками гормонов которой являются центральные и периферические железы внутренней секреции. Примером такого механизма регуляции у животных является поддержание концентрации глюкозы в крови на постоянном уровне. Повышение концентрации глюкозы в крови увеличивает продукцию инсулина, который стимулирует клетки на усиленное потребление глюкозы. Возникающий при этом дефицит глюкозы приводит к увеличению продукции другого пептидного гормона – глюкагона, который стимулирует восстановление концентрации глюкозы путем расщепления гликогена в клетках.
Нарушения механизмов регуляции обмена веществ могут быть вызваны прямым влиянием на него неблагоприятных факторов среды (недостатком или несбалансированностью органических и минеральных субстратов, низким или избыточным уровнем внешних физических воздействий и т.п.) или изменениями в наследственном аппарате организма.