Ķīmiskās reakcijas, kas nepieciešamas homeostāzes uzturēšanai

Homeostāze ir ķermeņa iekšējās stabilitātes stāvoklis. Homeostāze attiecas arī uz procesu, kurā organisms uztur līdzsvaru starp tādām lietām kā ķermeņa temperatūra, ūdens līmenis un sāls līmenis. Lai uzturētu homeostāzi, notiek daudzas ķīmiskas reakcijas. Hormoni jāveido, sadalot citas molekulas. Sāls joniem jābūt absorbētiem no pārtikas, kas tiek apēsts vai uzglabāts kaulos. Muskuļiem ir jāražo siltums, lai sildītu ķermeni.

Lielākā daļa fermentu, kas izraisa ķīmiskās reakcijas šūnā, izmanto enerģijas molekulu, ko sauc par adenozīna trifosfātu (ATP) - “tri” nozīmē, ka uz tā ir trīs fosfāta molekulas. ATP ir kā uzlādējams akumulators. ATP var sadalīt adenozīna difosfātā (ADP) - "di" nozīmē, ka ir divi fosfāti - un viena fosfāta (P) molekula. Sadalot ADP un P, ATP izdala enerģiju, kas fermentiem piešķir spēku sadalīt vai veidot molekulas. Homeostāzi uztur daudzi šūnu procesi, kuriem nepieciešama ATP. Papildus fermentiem, kas veido un pārtrauc saites, citi proteīni, kas izmanto ATP, ietver olbaltumvielu sūkņus, kas pārvieto sāļus pa membrānu.

D vitamīns ir hormons, kas palīdz uzturēt kalcija homeostāzi; tas ir, pareizs kalcija līmenis organismā. Lai tas varētu ietekmēt homeostāzi, tas jāveic vairākās ķīmiskās reakcijās. Tas nāk no holesterīna ādā, kas, mainoties formai, ko ietekmē saules gaisma. Pēc tam šis D vitamīna priekštecis nonāk aknās, kur tas tiek modificēts. Visbeidzot, tas nonāk nierēs, kur tas atkal tiek modificēts, lai kļūtu par aktīvo D vitamīna formu. Aktīvajai formai ir pilnīgi atšķirīga struktūra nekā holesterīnam, šeit un tur ir pievienotas papildu ķīmiskās daļas. Lai izveidotu aktīvo D vitamīnu, ko sauc par 1,25-hidroksi D vitamīnu, nepieciešami vairāki fermenti.

Kalcija homeostāze ietver arī kalcija izņemšanu no asinīm, ne tikai tā absorbēšanu no pārtikas asinīs. Cilvēka asinīs nevar būt par daudz vai par maz kalcija, tāpēc kalcija pārpalikums tiek uzglabāts kaulos. Kalcija jonu nogulsnēšanās process kaulu audos ir ķīmiska reakcija, kas notiek regulāri. Kalcijs eksistē kā katjons (izteikts kaķis ar aci), tas nozīmē, ka tam ir pozitīvs elektriskais lādiņš. Kaulā kalcijs tiek uzglabāts kā kalcija hidroksiapatīts, tas nozīmē, ka tas ir saistīts ar negatīvi lādētām molekulām, ko sauc par fosfātiem. Kad šūna vēlas izņemt kalciju no asinīm un uzglabāt to kaulos, kaulu šūnas sev apkārt izspļauj fosfāta molekulas, kas piesaista pozitīvi lādētos kalcija jonus. Kalcijs saistās ar fosfātu un veido kristālus.

Kad cilvēka ķermenis kļūst pārāk auksts, tas uztur temperatūras homeostāzi, radot siltumu, lai sasildītos. Cilvēka ķermenis var paaugstināt iekšējo temperatūru, radot siltumu skeleta muskuļu šūnās un brūnās tauku šūnās. Šīs šūnas satur daudz mitohondriju, kas ir maisiņi šūnā, kas ražo ATP molekulas. Mitohondriji veido ATP, vispirms vienā nodalījumā uzglabājot daudz ūdeņraža jonu un pēc tam ļaujot šiem joniem dabiski ieplūst citā nodalījumā - piemēram, ūdenim, kas plūst caur aizsprostu. Šī plūsma rada enerģiju, kas tiek izmantota jaunu ATP molekulu veidošanai. Tomēr siltums rodas, ūdeņraža joniem šādā veidā plūstot. Ķermenis sasilst, liekot šūnām apzināti izraisīt mitohondriju noplūdi, lai plūst vairāk ūdeņraža jonu. Lai tas notiktu, jānotiek daudzām ķīmiskām reakcijām. Šīs reakcijas ir daļa no tā, ko sauc par šūnu elpošanu.