תגובות כימיות הנדרשות לשמירה על הומאוסטזיס

הומאוסטזיס הוא מצב של יציבות פנימית בגוף. הומאוסטזיס מתייחס גם לתהליך שבו אורגניזם שומר על איזון בין דברים כמו טמפרטורת הגוף, רמות המים ורמות המלח. תגובות כימיות רבות מתרחשות על מנת לשמור על הומאוסטזיס. יש ליצור הורמונים על ידי שבירת מולקולות אחרות. יש לספוג יוני מלח מהמזון הנאכל או מאוחסן בעצמות. השרירים צריכים לייצר חום על מנת לחמם את הגוף.

הרוב המכריע של האנזימים הגורמים לתגובות כימיות לקרות בתוך תא משתמש במולקולת אנרגיה הנקראת אדנוזין טריפוספט (ATP) - "טרי" פירושו שיש עליה שלוש מולקולות פוספט. ATP הוא כמו סוללה נטענת. ניתן לשבור ATP לאדנוזין דיפוספט (ADP) - "די" פירושו שיש שני פוספטים - ומולקולת פוספט אחת (P). כאשר הוא נשבר ל- ADP ו- P, ATP משחרר אנרגיה שנותנת לאנזימים את הכוח לשבור או ליצור מולקולות. ההומאוסטזיס מתוחזק על ידי תהליכים סלולריים רבים הדורשים ATP. מלבד אנזימים יוצרים וקושרים קשרים, חלבונים אחרים המשתמשים ב- ATP כוללים משאבות חלבון המעבירות מלחים על פני קרום.

ויטמין D הוא הורמון המסייע בשמירה על הומיאוסטזיס של סידן; כלומר, רמות סידן תקינות בגוף. זה צריך להיעשות באמצעות מספר תגובות כימיות לפני שהוא יכול להשפיע על הומאוסטזיס. זה בא מכולסטרול בעור, שמשנה את צורתו כאשר הוא נפגע מאור השמש. מבשר זה לוויטמין D ואז עובר לכבד שם הוא שונה. לבסוף, הוא עובר לכליות שם הוא שונה שוב והופך לצורה הפעילה של ויטמין D. לצורה הפעילה יש מבנה שונה לחלוטין מכולסטרול, עם חלקים כימיים נוספים שנוספו פה ושם. אנזימים מרובים נדרשים לייצור ויטמין D פעיל, הנקרא ויטמין D 1,25-הידרוקסי.

הומיאוסטזיס של סידן כולל גם הוצאת סידן מהדם, ולא רק ספיגתו מהמזון לדם. בדם האנושי לא יכול להיות יותר מדי או פחות מדי סידן, ולכן עודף סידן נשמר בתוך העצמות. תהליך הפקדת יוני הסידן לרקמת העצם הוא תגובה כימית המתרחשת באופן קבוע. סידן קיים כקטיון (מבוטא בעין-חתול), כלומר יש לו מטען חשמלי חיובי. בעצם, סידן מאוחסן כסידן הידרוקסי אפטיט, כלומר הוא קשור למולקולות טעונות שליליות הנקראות פוספטים. כאשר התא רוצה להוציא סידן מהדם ולאחסן אותו בעצמות, תאי עצם יורקים סביבם מולקולות פוספט, מה שמושך את יוני הסידן הטעונים באופן חיובי. הסידן נקשר לפוספט ויוצר גבישים.

כשגוף האדם קר מדי, הוא שומר על הומאוסטזיס בטמפרטורה על ידי הפקת חום שיחמם את עצמו. גוף האדם יכול להגדיל את הטמפרטורה הפנימית שלו על ידי יצירת חום בתאי שריר השלד ותאי השומן החומים. תאים אלה מכילים מיטוכונדריה רבות, שהם שקיות בתוך תא המייצר מולקולות ATP. המיטוכונדריה מייצרת ATP על ידי אגירה ראשונה של הרבה יוני מימן בתא אחד, ואז נותנת ליונים האלה באופן טבעי לזרום לתא אחר - כמו מים הזורמים דרך סכר. זרימה זו מייצרת כוח המשמש ליצירת מולקולות ATP חדשות. עם זאת, חום מופק כאשר יוני מימן זורמים בדרך זו. הגוף מתחמם בכך שהוא אומר לתאים לגרום בכוונה לדליפות במיטוכונדריה, כך שיוני מימן נוספים יזרמו. תגובות כימיות רבות צריכות להתרחש על מנת שזה יקרה. תגובות אלו הן חלק ממה שמכונה נשימה תאית.