homeostaza na poziomie komórkowym ma kluczowe znaczenie dla utrzymania homeostazy w całym organizmie. Komórki zwierzęce mają kilka sposobów, aby pomóc im utrzymać się w równowadze.
błona komórkowa i dwuwarstwowa Fosfolipidowa
błona komórkowa funkcjonuje jako granica oddzielająca wewnętrzne środowisko komórkowe od środowiska zewnętrznego. Jest selektywnie przepuszczalny, co oznacza, że przepuszcza niektóre materiały, ale reguluje Przejście innych materiałów.
dwuwarstwowa fosfolipidowa jest dwuwarstwową strukturą, która tworzy błonę komórkową, która otacza komórkę. Składa się z cząsteczek fosforanu i cząsteczek lipidowych z hydrofobowymi końcami cząsteczek lipidowych skierowanymi do wewnątrz i hydrofilowymi końcami fosforanu skierowanymi na zewnątrz. Ma grubość około 7,5 nm. Oprócz cząsteczek fosfolipidów, błona zawiera również węglowodany, glikoproteiny, kanały białkowe, cholesterol i włókna, które tworzą cytoszkielet i dają wsparcie.
dwa mechanizmy, za pomocą których cząsteczki są transportowane przez błonę komórkową, to transport aktywny i transport pasywny. Aktywny transport wymaga wydatkowania energii, podczas gdy pasywny wynika z przypadkowego ruchu cząsteczek. Osmoza i dyfuzja to dwa rodzaje transportu pasywnego. W osmozie woda przemieszcza się z obszarów o większym stężeniu do mniejszego stężenia, aż do osiągnięcia równowagi. Jest to najważniejszy proces, w którym woda wchodzi i wychodzi z komórki. Małe cząsteczki przechodzą przez błonę komórkową przez dyfuzję, również za pomocą gradientu stężenia.
powyższy obraz przedstawia szczegóły dwuwarstwy fosfolipidowej błony komórkowej.
mechanizmy transportu jonów
istnieje kilka mechanizmów transportu jonów w błonie komórkowej, które działają w celu utrzymania odpowiedniego poziomu substancji rozpuszczonych wewnątrz i na zewnątrz komórki. Jedną z najważniejszych jest pompa ATPazy sodowo-potasowej. System ten wykorzystuje energię zgromadzoną w ATP do pompowania potasu do komórki i sodu z komórki. Inną krytyczną pompą jest pompa ATPazy wapnia, która przenosi wapń z komórki lub pompuje go do retikulum endoplazmatycznego. To przenoszenie jonów tam iz powrotem przez membranę tworzy potencjał membranowy, który napędza prądy jonowe. Ponadto woda porusza się i wychodzi z komórki w oparciu o różnice w stężeniach jonów. W ten sposób transport jonów pomaga regulować zarówno objętość komórki, jak i potencjał błony.
powyższy obraz przedstawia składniki pompy sodowo-potasowej w dwuwarstwie fosfolipidowej błony komórkowej.
istnieją trzy podstawowe rodzaje komunikacji międzykomórkowej używane do utrzymania homeostazy. Pierwszym z nich jest bezpośredni kontakt między błonami dwóch komórek i sygnalizują się nawzajem. Po drugie, komórki wykorzystują sygnały chemiczne krótkiego zasięgu na krótkich dystansach. Trzeci to sygnały dalekiego zasięgu, które są wydzielane do krwiobiegu i mogą być przenoszone w dowolnym miejscu ciała.
połączenia szczelin są strukturami, które pozwalają komórkom komunikować się ze sobą w procesie zwanym rozpoznawaniem komórki do komórki. Rozwój embrionalny i odpowiedź immunologiczna to dwa przykłady zastosowania tej komunikacji. Sygnalizacja parakrynowa odnosi się do sygnalizacji chemicznej, która zmienia zachowanie pobliskich komórek. Przykładem tego jest neuroprzekaźnik acetylocholina, który przenosi wiadomość chemiczną z jednej komórki nerwowej do drugiej.
hormony to sposób, w jaki komórki komunikują się na większe odległości, znany jako sygnalizacja hormonalna. Przykładem jest wydzielanie insuliny przez trzustkę do krwiobiegu, która przemieszcza się po całym ciele, aby zasygnalizować komórkom przyjmowanie glukozy. Komórka może również używać sygnalizacji chemicznej na sobie w procesie zwanym sygnalizacją autokrynną. Ten rodzaj komunikacji komórkowej obserwuje się z cytokiną interleukiną – 1 w monocytach układu odpornościowego. Bodziec zewnętrzny wytwarza interleukinę – 1, która może wiązać się z receptorami tej samej komórki, która ją wyprodukowała.
powyższy obraz pokazuje kilka rodzajów sygnalizacji chemicznej, która występuje między komórkami.