होमोस्टैसिस को बनाए रखने के लिए आवश्यक रासायनिक प्रतिक्रियाएं

होमोस्टैसिस शरीर के भीतर आंतरिक स्थिरता की स्थिति है। होमियोस्टैसिस उस प्रक्रिया को भी संदर्भित करता है जिसमें एक जीव शरीर के तापमान, जल स्तर और नमक के स्तर जैसी चीजों का संतुलन बनाए रखता है। होमोस्टैसिस को बनाए रखने के लिए कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। अन्य अणुओं को तोड़कर हार्मोन बनाना चाहिए। नमक आयनों को खाने या हड्डियों में संग्रहीत भोजन से अवशोषित किया जाना चाहिए। शरीर को गर्म करने के लिए मांसपेशियों को गर्मी पैदा करने की आवश्यकता होती है।

एक कोशिका के अंदर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को करने वाले अधिकांश एंजाइम एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) नामक एक ऊर्जा अणु का उपयोग करते हैं - "ट्राई" का अर्थ है कि इस पर तीन फॉस्फेट अणु हैं। एटीपी एक रिचार्जेबल बैटरी की तरह है। एटीपी को एडेनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) में तोड़ा जा सकता है - "डी" का मतलब है कि दो फॉस्फेट हैं - और एक फॉस्फेट (पी) अणु। एडीपी और पी में टूट जाने पर, एटीपी ऊर्जा छोड़ता है जो एंजाइमों को अणुओं को तोड़ने या बनाने की शक्ति देता है। होमोस्टैसिस को कई सेलुलर प्रक्रियाओं द्वारा बनाए रखा जाता है जिसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। एंजाइमों के अलावा बंधन बनाते हैं और तोड़ते हैं, एटीपी का उपयोग करने वाले अन्य प्रोटीन में प्रोटीन पंप शामिल होते हैं जो एक झिल्ली में लवण को स्थानांतरित करते हैं।

विटामिन डी एक हार्मोन है जो कैल्शियम होमियोस्टेसिस को बनाए रखने में मदद करता है; यानी शरीर में कैल्शियम का उचित स्तर। होमोस्टैसिस को प्रभावित करने से पहले इसे कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बनाया जाना चाहिए। यह त्वचा में कोलेस्ट्रॉल से आता है, जो सूरज की रोशनी की चपेट में आने पर अपना आकार बदल लेता है। विटामिन डी का यह अग्रदूत तब यकृत में जाता है जहां इसे संशोधित किया जाता है। अंत में, यह गुर्दे में जाता है जहां इसे विटामिन डी का सक्रिय रूप बनने के लिए फिर से संशोधित किया जाता है। सक्रिय रूप में कोलेस्ट्रॉल की तुलना में पूरी तरह से अलग संरचना होती है, यहां और वहां अतिरिक्त रासायनिक भागों को जोड़ा जाता है। सक्रिय विटामिन डी बनाने के लिए कई एंजाइमों की आवश्यकता होती है, जिसे 1,25-हाइड्रॉक्सी विटामिन डी कहा जाता है।

कैल्शियम होमियोस्टेसिस में रक्त से कैल्शियम को निकालना भी शामिल है, न कि केवल भोजन से इसे रक्त में अवशोषित करना। मानव रक्त में बहुत अधिक या बहुत कम कैल्शियम नहीं हो सकता है, इसलिए अतिरिक्त कैल्शियम हड्डियों के अंदर जमा हो जाता है। कैल्शियम आयनों को अस्थि ऊतक में जमा करने की प्रक्रिया एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जो नियमित रूप से होती है। कैल्शियम एक धनायन (उच्चारण कैट-आई-ऑन) के रूप में मौजूद है, जिसका अर्थ है कि इसका एक सकारात्मक विद्युत आवेश है। हड्डी में, कैल्शियम को कैल्शियम हाइड्रॉक्सीपैटाइट के रूप में संग्रहीत किया जाता है, जिसका अर्थ है कि यह फॉस्फेट नामक नकारात्मक रूप से आवेशित अणुओं से बंधा होता है। जब कोशिका रक्त से कैल्शियम निकालना चाहती है और इसे हड्डियों में जमा करना चाहती है, तो हड्डी की कोशिकाएं अपने चारों ओर फॉस्फेट के अणुओं को थूक देती हैं, जो सकारात्मक रूप से आवेशित कैल्शियम आयनों को आकर्षित करती हैं। कैल्शियम फॉस्फेट से बांधता है और क्रिस्टल बनाता है।

जब मानव शरीर बहुत ठंडा हो जाता है, तो वह खुद को गर्म करने के लिए गर्मी पैदा करके तापमान होमियोस्टैसिस बनाए रखता है। मानव शरीर कंकाल की मांसपेशियों की कोशिकाओं और भूरी वसा कोशिकाओं में गर्मी बनाकर अपना आंतरिक तापमान बढ़ा सकता है। इन कोशिकाओं में कई माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं, जो एक कोशिका के भीतर पाउच होते हैं जो एटीपी अणुओं का उत्पादन करते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया पहले एक डिब्बे में बहुत सारे हाइड्रोजन आयनों को जमा करके एटीपी बनाते हैं, और फिर उन आयनों को स्वाभाविक रूप से दूसरे डिब्बे में बहने देते हैं - जैसे पानी एक बांध से बहता है। यह प्रवाह शक्ति उत्पन्न करता है जिसका उपयोग नए एटीपी अणुओं को बनाने के लिए किया जाता है। हालाँकि, जब हाइड्रोजन आयन इस तरह से प्रवाहित होते हैं तो ऊष्मा उत्पन्न होती है। कोशिकाओं को जानबूझकर माइटोकॉन्ड्रिया में रिसाव का कारण बताकर शरीर गर्म हो जाता है, ताकि अधिक हाइड्रोजन आयन प्रवाहित हो सकें। ऐसा होने के लिए कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं की आवश्यकता होती है। ये प्रतिक्रियाएं कोशिकीय श्वसन कहलाती हैं।