التفاعلات الكيميائية المطلوبة للحفاظ على التوازن

الاستتباب هو حالة من الاستقرار الداخلي داخل الجسم. يشير الاستتباب أيضًا إلى العملية التي يحافظ فيها الكائن الحي على توازن أشياء مثل درجة حرارة الجسم ومستويات المياه ومستويات الملح. تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية من أجل الحفاظ على التوازن. يجب أن تصنع الهرمونات عن طريق تكسير الجزيئات الأخرى. يجب امتصاص أيونات الملح من الطعام الذي يؤكل أو يخزن في العظام. تحتاج العضلات إلى إنتاج الحرارة لتدفئة الجسم.

الغالبية العظمى من الإنزيمات التي تجعل التفاعلات الكيميائية تحدث داخل الخلية تستخدم جزيء طاقة يسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) - يعني "ثلاثي" أن هناك ثلاثة جزيئات فوسفات عليها. ATP يشبه البطارية القابلة لإعادة الشحن. يمكن تقسيم ATP إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP) - تعني كلمة "di" وجود نوعين من الفوسفات - وجزيء فوسفات واحد (P). عند تقسيمه إلى ADP و P ، يطلق ATP طاقة تمنح الإنزيمات القدرة على تكسير الجزيئات أو تكوينها. يتم الحفاظ على التوازن من خلال العديد من العمليات الخلوية التي تتطلب ATP. بصرف النظر عن الإنزيمات التي تصنع وتكسر الروابط ، تشتمل البروتينات الأخرى التي تستخدم ATP على مضخات البروتين التي تنقل الأملاح عبر الغشاء.

فيتامين د هو هرمون يساعد في الحفاظ على توازن الكالسيوم. أي مستويات الكالسيوم المناسبة في الجسم. يجب إجراؤه عبر تفاعلات كيميائية متعددة قبل أن يؤثر على التوازن. يأتي من الكوليسترول في الجلد ، والذي يتغير شكله عند تعرضه لأشعة الشمس. ينتقل هذا فيتامين د بعد ذلك إلى الكبد حيث يتم تعديله. أخيرًا ، يذهب إلى الكلى حيث يتم تعديله مرة أخرى ليصبح الشكل النشط لفيتامين د. يحتوي الشكل النشط على بنية مختلفة تمامًا عن الكوليسترول ، مع إضافة أجزاء كيميائية إضافية هنا وهناك. هناك حاجة إلى إنزيمات متعددة لإنتاج فيتامين د النشط ، والذي يُسمى 1،25-هيدروكسي فيتامين د.

يتضمن توازن الكالسيوم أيضًا إخراج الكالسيوم من الدم ، وليس مجرد امتصاصه من الطعام إلى الدم. لا يمكن أن يحتوي دم الإنسان على كمية كبيرة جدًا أو قليلة جدًا من الكالسيوم ، لذلك يتم تخزين الكالسيوم الزائد داخل العظام. عملية ترسيب أيونات الكالسيوم في أنسجة العظام هي تفاعل كيميائي يحدث بانتظام. يوجد الكالسيوم كاتيون (وضوحا القط العين) ، مما يعني أنه يحتوي على شحنة كهربائية موجبة. يتم تخزين الكالسيوم في العظام على شكل هيدروكسيباتيت الكالسيوم ، مما يعني أنه مرتبط بجزيئات سالبة الشحنة تسمى الفوسفات. عندما تريد الخلية إخراج الكالسيوم من الدم وتخزينه في العظام ، تقوم الخلايا العظمية ببصق جزيئات الفوسفات حولها ، مما يجذب أيونات الكالسيوم موجبة الشحنة. يرتبط الكالسيوم بالفوسفات ويشكل البلورات.

عندما يصبح جسم الإنسان باردًا جدًا ، فإنه يحافظ على توازن درجة الحرارة عن طريق إنتاج الحرارة لتدفئة نفسه. يمكن لجسم الإنسان زيادة درجة حرارته الداخلية عن طريق توليد الحرارة في خلايا العضلات والهيكل العظمي والخلايا الدهنية البنية. تحتوي هذه الخلايا على العديد من الميتوكوندريا ، وهي أكياس داخل الخلية تنتج جزيئات ATP. تنتج الميتوكوندريا ATP أولاً عن طريق تخزين الكثير من أيونات الهيدروجين في حجرة واحدة ، ثم ترك تلك الأيونات تتدفق بشكل طبيعي إلى حجرة أخرى - مثل تدفق الماء عبر السد. يولد هذا التدفق الطاقة التي تُستخدم لتشكيل جزيئات ATP جديدة. ومع ذلك ، تنتج الحرارة عندما تتدفق أيونات الهيدروجين بهذه الطريقة. يسخن الجسم عن طريق إخبار الخلايا بالتسبب عن قصد في حدوث تسرب في الميتوكوندريا ، بحيث يتدفق المزيد من أيونات الهيدروجين. يجب إجراء العديد من التفاعلات الكيميائية من أجل حدوث ذلك. ردود الفعل هذه هي جزء مما يسمى التنفس الخلوي.