Reaksi Kimia yang Diperlukan untuk Mempertahankan Homeostasis

Homeostasis adalah keadaan stabilitas internal di dalam tubuh. Homeostasis juga mengacu pada proses di mana suatu organisme mempertahankan keseimbangan hal-hal seperti suhu tubuh, kadar air dan kadar garam. Banyak reaksi kimia terjadi untuk mempertahankan homeostasis. Hormon harus dibuat dengan memecah molekul lain. Ion garam harus diserap dari makanan yang dimakan atau disimpan ke dalam tulang. Otot perlu menghasilkan panas untuk menghangatkan tubuh.

Sebagian besar enzim yang membuat reaksi kimia terjadi di dalam sel menggunakan molekul energi yang disebut adenosin trifosfat (ATP) -- “tri” berarti ada tiga molekul fosfat di dalamnya. ATP seperti baterai isi ulang. ATP dapat dipecah menjadi adenosin difosfat (ADP) -- "di" berarti ada dua fosfat -- dan satu molekul fosfat (P). Ketika dipecah menjadi ADP dan P, ATP melepaskan energi yang memberi enzim kekuatan untuk memecah atau membuat molekul. Homeostasis dipertahankan oleh banyak proses seluler yang membutuhkan ATP. Selain enzim yang membuat dan memutuskan ikatan, protein lain yang menggunakan ATP termasuk pompa protein yang memindahkan garam melintasi membran.

Vitamin D adalah hormon yang membantu menjaga homeostasis kalsium; yaitu, kadar kalsium yang tepat dalam tubuh. Itu perlu dibuat melalui beberapa reaksi kimia sebelum dapat mempengaruhi homeostasis. Itu berasal dari kolesterol di kulit, yang berubah bentuk saat terkena sinar matahari. Prekursor vitamin D ini kemudian pergi ke hati di mana ia dimodifikasi. Akhirnya, ia pergi ke ginjal di mana ia dimodifikasi lagi menjadi bentuk aktif vitamin D. Bentuk aktif memiliki struktur yang sama sekali berbeda dari kolesterol, dengan bagian kimia tambahan ditambahkan di sana-sini. Beberapa enzim diperlukan untuk membuat vitamin D aktif, yang disebut 1,25-hidroksi vitamin D.

Homeostasis kalsium juga melibatkan pengambilan kalsium dari darah, tidak hanya menyerapnya dari makanan ke dalam darah. Darah manusia tidak dapat memiliki terlalu banyak atau terlalu sedikit kalsium, sehingga kelebihan kalsium disimpan di dalam tulang. Proses pengendapan ion kalsium ke dalam jaringan tulang merupakan reaksi kimia yang terjadi secara teratur. Kalsium ada sebagai kation (diucapkan cat-eye-on), yang berarti memiliki muatan listrik positif. Dalam tulang, kalsium disimpan sebagai kalsium hidroksiapatit, yang berarti terikat pada molekul bermuatan negatif yang disebut fosfat. Ketika sel ingin mengambil kalsium dari darah dan menyimpannya di tulang, sel-sel tulang mengeluarkan molekul fosfat di sekitarnya, yang menarik ion kalsium bermuatan positif. Kalsium mengikat fosfat dan membentuk kristal.

Ketika tubuh manusia menjadi terlalu dingin, ia mempertahankan homeostasis suhu dengan menghasilkan panas untuk menghangatkan dirinya sendiri. Tubuh manusia dapat meningkatkan suhu internalnya dengan membuat panas pada sel otot rangka dan sel lemak coklat. Sel-sel ini mengandung banyak mitokondria, yang merupakan kantong di dalam sel yang menghasilkan molekul ATP. Mitokondria membuat ATP dengan terlebih dahulu menyimpan banyak ion hidrogen dalam satu kompartemen, dan kemudian membiarkan ion tersebut mengalir secara alami ke kompartemen lain -- seperti air yang mengalir melalui bendungan. Aliran ini menghasilkan tenaga yang digunakan untuk membentuk molekul ATP baru. Namun, panas dihasilkan ketika ion hidrogen mengalir dengan cara ini. Tubuh melakukan pemanasan dengan memberi tahu sel untuk secara sengaja menyebabkan kebocoran di mitokondria, sehingga lebih banyak ion hidrogen yang mengalir. Banyak reaksi kimia perlu terjadi agar ini terjadi. Reaksi-reaksi ini adalah bagian dari apa yang disebut respirasi seluler.