Homeostase is een toestand van interne stabiliteit in het lichaam. Homeostase verwijst ook naar het proces waarbij een organisme de balans in stand houdt van zaken als lichaamstemperatuur, waterniveaus en zoutniveaus. Veel chemische reacties vinden plaats om de homeostase te behouden. Hormonen moeten worden gemaakt door andere moleculen te breken. Zoutionen moeten worden opgenomen uit het voedsel dat wordt gegeten of opgeslagen in botten. Spieren moeten warmte produceren om het lichaam op te warmen.
Energie vrijmaken uit ATP
De overgrote meerderheid van enzymen die chemische reacties in een cel laten plaatsvinden, gebruiken een energiemolecuul dat adenosinetrifosfaat (ATP) wordt genoemd - "tri" betekent dat er drie fosfaatmoleculen op zitten. ATP is als een oplaadbare batterij. ATP kan worden opgesplitst in adenosinedifosfaat (ADP) - "di" betekent dat er twee fosfaten zijn - en een enkel fosfaat (P) molecuul. Wanneer het wordt opgesplitst in ADP en P, geeft ATP energie vrij die enzymen de kracht geeft om moleculen te breken of te maken. Homeostase wordt in stand gehouden door vele cellulaire processen die ATP nodig hebben. Afgezien van enzymen die bindingen maken en breken, omvatten andere eiwitten die ATP gebruiken eiwitpompen die zouten over een membraan verplaatsen.
Vitamine D-synthese
Vitamine D is een hormoon dat helpt bij het handhaven van de calciumhomeostase; dat wil zeggen, de juiste calciumspiegels in het lichaam. Het moet via meerdere chemische reacties worden gemaakt voordat het de homeostase kan beïnvloeden. Het komt van cholesterol in de huid, dat van vorm verandert als het door zonlicht wordt geraakt. Deze voorloper van vitamine D gaat vervolgens naar de lever waar het wordt gemodificeerd. Ten slotte gaat het naar de nieren waar het opnieuw wordt gemodificeerd om de actieve vorm van vitamine D te worden. De actieve vorm heeft een heel andere structuur dan cholesterol, met hier en daar extra chemische delen. Er zijn meerdere enzymen nodig om actieve vitamine D te maken, die 1,25-hydroxy-vitamine D wordt genoemd.
Calciumafzetting in botten
Calciumhomeostase houdt ook in dat calcium uit het bloed wordt gehaald en niet alleen uit voedsel in het bloed wordt opgenomen. Menselijk bloed kan niet te veel of te weinig calcium bevatten, dus overtollig calcium wordt in de botten opgeslagen. Het proces van het afzetten van calciumionen in botweefsel is een chemische reactie die regelmatig plaatsvindt. Calcium bestaat als een kation (spreek uit als cat-eye-on), wat betekent dat het een positieve elektrische lading heeft. In bot wordt calcium opgeslagen als calciumhydroxyapatiet, wat betekent dat het gebonden is aan negatief geladen moleculen die fosfaten worden genoemd. Wanneer de cel calcium uit het bloed wil halen en in botten wil opslaan, spugen botcellen fosfaatmoleculen om zich heen uit, die de positief geladen calciumionen aantrekken. Het calcium bindt aan het fosfaat en vormt kristallen.
Cellulaire ademhaling om warmte te produceren
Wanneer het menselijk lichaam te koud wordt, handhaaft het de temperatuurhomeostase door warmte te produceren om zichzelf op te warmen. Het menselijk lichaam kan zijn interne temperatuur verhogen door warmte aan te maken in skeletspiercellen en bruine vetcellen. Deze cellen bevatten veel mitochondriën, dit zijn zakjes in een cel die ATP-moleculen produceren. Mitochondriën maken ATP door eerst veel waterstofionen op te slaan in één compartiment en die ionen vervolgens op natuurlijke wijze in een ander compartiment te laten stromen - zoals water dat door een dam stroomt. Deze stroom genereert energie die wordt gebruikt om nieuwe ATP-moleculen te vormen. Er wordt echter warmte geproduceerd wanneer waterstofionen op deze manier stromen. Het lichaam warmt op door cellen te vertellen dat ze met opzet lekken in mitochondriën moeten veroorzaken, zodat er meer waterstofionen gaan stromen. Hiervoor moeten veel chemische reacties plaatsvinden. Deze reacties maken deel uit van wat cellulaire ademhaling wordt genoemd.