ปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นต่อการรักษาสภาวะสมดุล

สภาวะสมดุลคือสภาวะของความมั่นคงภายในร่างกาย สภาวะสมดุลยังหมายถึงกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตรักษาสมดุลของสิ่งต่างๆ เช่น อุณหภูมิของร่างกาย ระดับน้ำและระดับเกลือ ปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างเกิดขึ้นเพื่อรักษาสภาวะสมดุล ฮอร์โมนต้องสร้างโดยการทำลายโมเลกุลอื่นๆ เกลือไอออนจะต้องถูกดูดซึมจากอาหารที่รับประทานหรือเก็บไว้ในกระดูก กล้ามเนื้อต้องสร้างความร้อนเพื่อให้ร่างกายอบอุ่น

เอนไซม์ส่วนใหญ่ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นภายในเซลล์ใช้โมเลกุลพลังงานที่เรียกว่าอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ซึ่ง "ไตร" หมายความว่ามีโมเลกุลฟอสเฟตอยู่ 3 โมเลกุล ATP เปรียบเสมือนแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ATP สามารถแบ่งออกเป็นอะดีโนซีนไดฟอสเฟต (ADP) - "di" หมายถึงมีฟอสเฟตสองตัว - และโมเลกุลฟอสเฟต (P) ตัวเดียว เมื่อแตกตัวเป็น ADP และ P เอทีพีจะปล่อยพลังงานที่ทำให้เอ็นไซม์สามารถแตกตัวหรือสร้างโมเลกุลได้ สภาวะสมดุลได้รับการดูแลโดยกระบวนการระดับเซลล์จำนวนมากที่ต้องใช้ ATP นอกเหนือจากเอ็นไซม์ที่สร้างและทำลายพันธะ โปรตีนอื่นๆ ที่ใช้ ATP ยังรวมถึงปั๊มโปรตีนที่เคลื่อนเกลือผ่านเมมเบรน

วิตามินดีเป็นฮอร์โมนที่ช่วยรักษาสมดุลของแคลเซียม นั่นคือระดับแคลเซียมที่เหมาะสมในร่างกาย จำเป็นต้องทำผ่านปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างก่อนที่จะส่งผลต่อสภาวะสมดุล มาจากคอเลสเตอรอลในผิวหนังซึ่งจะเปลี่ยนรูปร่างเมื่อโดนแสงแดด สารตั้งต้นของวิตามินดีนี้จะไปที่ตับซึ่งมีการปรับเปลี่ยน สุดท้ายจะไปที่ไตซึ่งจะถูกดัดแปลงอีกครั้งเพื่อให้กลายเป็นวิตามินดีในรูปแบบออกฤทธิ์ รูปแบบแอคทีฟมีโครงสร้างที่แตกต่างจากโคเลสเตอรอลโดยสิ้นเชิง โดยมีการเพิ่มส่วนประกอบทางเคมีเพิ่มเติมที่นี่และที่นั่น ต้องใช้เอนไซม์หลายชนิดเพื่อสร้างวิตามินดี ซึ่งเรียกว่าวิตามินดี 1,25-ไฮดรอกซี

สภาวะสมดุลของแคลเซียมยังเกี่ยวข้องกับการนำแคลเซียมออกจากเลือด ไม่ใช่แค่ดูดซับจากอาหารเข้าสู่กระแสเลือด เลือดมนุษย์ไม่สามารถมีแคลเซียมมากเกินไปหรือน้อยเกินไป ดังนั้นแคลเซียมส่วนเกินจึงถูกเก็บไว้ภายในกระดูก กระบวนการฝากแคลเซียมไอออนในเนื้อเยื่อกระดูกเป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นเป็นประจำ แคลเซียมมีอยู่ในรูปของไอออนบวก (ออกเสียง cat-eye-on) ซึ่งหมายความว่ามีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ในกระดูก แคลเซียมจะถูกเก็บไว้เป็นแคลเซียมไฮดรอกซีอะพาไทต์ ซึ่งหมายความว่ามันถูกผูกไว้กับโมเลกุลที่มีประจุลบที่เรียกว่าฟอสเฟต เมื่อเซลล์ต้องการดึงแคลเซียมออกจากเลือดและเก็บไว้ในกระดูก เซลล์กระดูกจะคายโมเลกุลของฟอสเฟตออกมารอบๆ ซึ่งดึงดูดแคลเซียมไอออนที่มีประจุบวก แคลเซียมจับกับฟอสเฟตและสร้างผลึก

เมื่อร่างกายมนุษย์เย็นเกินไป ร่างกายจะรักษาสภาวะสมดุลของอุณหภูมิโดยสร้างความร้อนเพื่อให้ร่างกายอบอุ่น ร่างกายมนุษย์สามารถเพิ่มอุณหภูมิภายในได้โดยทำให้ความร้อนในเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างและเซลล์ไขมันสีน้ำตาล เซลล์เหล่านี้ประกอบด้วยไมโทคอนเดรียจำนวนมาก ซึ่งเป็นถุงภายในเซลล์ที่ผลิตโมเลกุลเอทีพี ไมโทคอนเดรียสร้าง ATP โดยเก็บไฮโดรเจนไอออนจำนวนมากไว้ในห้องแรกก่อน จากนั้นจึงปล่อยให้ไอออนเหล่านั้นไหลเข้าสู่อีกช่องหนึ่งตามธรรมชาติ เช่น น้ำที่ไหลผ่านเขื่อน กระแสนี้สร้างพลังงานที่ใช้เพื่อสร้างโมเลกุล ATP ใหม่ อย่างไรก็ตาม ความร้อนจะเกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนไอออนไหลในลักษณะนี้ ร่างกายจะอุ่นขึ้นโดยบอกให้เซลล์จงใจทำให้เกิดการรั่วไหลในไมโตคอนเดรีย เพื่อให้ไฮโดรเจนไอออนไหลออกมามากขึ้น ปฏิกิริยาเคมีหลายอย่างจำเป็นต้องเกิดขึ้นเพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่าการหายใจระดับเซลล์