Kjemiske reaksjoner som kreves for å opprettholde homeostase

Homeostase er en tilstand av indre stabilitet i kroppen. Homeostase refererer også til prosessen der en organisme opprettholder balanse mellom ting som kroppstemperatur, vannstand og saltnivå. Mange kjemiske reaksjoner skjer for å opprettholde homeostase. Hormoner må lages ved å bryte andre molekyler. Saltioner må tas opp fra maten som spises eller lagres i bein. Muskler må produsere varme for å varme kroppen.

De aller fleste enzymer som får kjemiske reaksjoner til å skje i en celle, bruker et energimolekyl som kalles adenosintrifosfat (ATP) - "tri" betyr at det er tre fosfatmolekyler på det. ATP er som et oppladbart batteri. ATP kan brytes inn i adenosindifosfat (ADP) - "di" betyr at det er to fosfater - og et enkelt fosfat (P) -molekyl. Når det brytes inn i ADP og P, frigjør ATP energi som gir enzymer kraft til å bryte eller lage molekyler. Homeostase vedlikeholdes av mange cellulære prosesser som krever ATP. Bortsett fra enzymer som produserer og bryter bindinger, inkluderer andre proteiner som bruker ATP proteinpumper som beveger salter over en membran.

D-vitamin er et hormon som hjelper til med å opprettholde kalsiumhomeostase; det vil si riktige kalsiumnivåer i kroppen. Det må gjøres via flere kjemiske reaksjoner før det kan påvirke homeostase. Den kommer fra kolesterol i huden, som endrer form når den blir rammet av sollys. Denne forløperen til vitamin D går deretter til leveren der den modifiseres. Til slutt går den til nyrene der den modifiseres igjen for å bli den aktive formen for vitamin D. Den aktive formen har en helt annen struktur enn kolesterol, med ekstra kjemiske deler tilsatt her og der. Flere enzymer kreves for å lage aktivt vitamin D, som kalles 1,25-hydroksy vitamin D.

Kalsiumhomeostase innebærer også å ta kalsium ut av blodet, ikke bare absorbere det fra maten i blodet. Menneskelig blod kan ikke ha for mye eller for lite kalsium, så overflødig kalsium lagres i bein. Prosessen med å avsette kalsiumioner i beinvev er en kjemisk reaksjon som skjer regelmessig. Kalsium eksisterer som et kation (uttalt cat-eye-on), noe som betyr at det har en positiv elektrisk ladning. I bein lagres kalsium som kalsiumhydroksyapatitt, noe som betyr at det er bundet til negativt ladede molekyler kalt fosfater. Når cellen ønsker å ta kalsium ut av blodet og lagre det i bein, spytter benceller ut fosfatmolekyler rundt dem, noe som tiltrekker seg de positivt ladede kalsiumionene. Kalsiumet binder seg til fosfatet og danner krystaller.

Når menneskekroppen blir for kald, opprettholder den temperaturhomeostase ved å produsere varme for å varme seg selv. Menneskekroppen kan øke sin indre temperatur ved å lage varme i skjelettmuskulære celler og brune fettceller. Disse cellene inneholder mange mitokondrier, som er poser i en celle som produserer ATP-molekyler. Mitokondrier lager ATP ved først å lagre mange hydrogenioner i ett rom, og deretter la disse ionene naturlig strømme inn i et annet rom - som vann som strømmer gjennom en dam. Denne strømmen genererer kraft som brukes til å danne nye ATP-molekyler. Imidlertid produseres varme når hydrogenioner strømmer på denne måten. Kroppen varmer opp ved å fortelle cellene med vilje å forårsake lekkasjer i mitokondrier, slik at flere hydrogenioner strømmer. Mange kjemiske reaksjoner må finne sted for at dette skal skje. Disse reaksjonene er en del av det som kalles cellulær respirasjon.