homeostazia la nivel celular este esențială pentru menținerea homeostaziei în întregul organism. Celulele animale au mai multe moduri de a le ajuta să rămână în echilibru.
membrana celulară și bistratul fosfolipidic
membrana celulară funcționează ca o limită care separă mediul celular intern de mediul extern. Este selectiv permeabil, ceea ce înseamnă că permite trecerea unor materiale, dar reglează trecerea altor materiale.
bistratul fosfolipidic este o structură cu două straturi care alcătuiește membrana celulară care înconjoară celula. Acesta cuprinde molecule de fosfat și molecule lipidice cu capetele hidrofobe ale moleculelor lipidice orientate spre interior și capetele fosfatului hidrofil orientate spre exterior. Are o grosime de aproximativ 7,5 nm. Pe lângă moleculele de fosfolipide, membrana conține și carbohidrați, glicoproteine, canale proteice, colesterol și filamente care alcătuiesc un citoschelet și oferă sprijin.
cele două mecanisme prin care moleculele sunt transportate prin membrana celulară sunt transportul activ și transportul pasiv. Transportul activ necesită cheltuieli de energie, în timp ce pasiv rezultă din mișcarea aleatorie a moleculelor. Osmoza și difuzia sunt două tipuri de transport pasiv. În osmoză, apa se deplasează din zone cu concentrație mai mare la o concentrație mai mică până la atingerea echilibrului. Este cel mai important proces prin care apa intră și iese din celulă. Moleculele mici trec prin membrana celulară prin difuzie, folosind și un gradient de concentrație.
imaginea de mai sus prezintă detalii despre bistratul fosfolipidic al membranei celulare.
mecanisme de transport de ioni
există mai multe mecanisme de transport de ioni în membrana celulară care funcționează pentru a menține niveluri adecvate de substanțe dizolvate în interiorul și în afara celulei. Una dintre cele mai importante este pompa ATPază sodiu-potasiu. Acest sistem folosește energia stocată în ATP pentru a pompa potasiul în celulă și sodiul din celulă. O altă pompă critică este pompa de ATPază de calciu care mută calciul din celulă sau îl pompează în reticulul endoplasmatic. Acest transfer de ioni înainte și înapoi prin membrană creează un potențial de membrană care conduce curenții ionici. De asemenea, apa se deplasează în și din celulă pe baza diferențelor în concentrațiile de ioni. În acest fel, transportul ionic ajută la reglarea atât a volumului celulei, cât și a potențialului membranei.
imaginea de mai sus prezintă componentele unei pompe de sodiu-potasiu în bistratul fosfolipidic al membranei celulare.
comunicare celulară
există trei tipuri de bază de comunicare intercelulară utilizate pentru a menține homeostazia. Primul este atunci când are loc un contact direct între membranele a două celule și se semnalează reciproc. Al doilea este atunci când celulele folosesc semnale chimice cu rază scurtă de acțiune pe distanțe scurte. Al treilea este semnalele cu rază lungă de acțiune care sunt secretate în fluxul sanguin și pot fi transportate oriunde în organism.
joncțiunile Gap sunt structuri care permit celulelor să comunice între ele într-un proces numit recunoaștere celulă-celulă. Dezvoltarea embrionară și răspunsul imun sunt două exemple în care se utilizează această comunicare. Semnalizarea paracrină se referă la semnalizarea chimică care schimbă comportamentul celulelor din apropiere. Un exemplu în acest sens este neurotransmițătorul acetilcolină care poartă un mesaj chimic de la o celulă nervoasă la alta.
hormonii sunt modul în care celulele comunică pe distanțe mai mari, cunoscute sub numele de semnalizare endocrină. Un exemplu este secreția de insulină de către pancreas în fluxul sanguin care se deplasează în tot corpul pentru a semnala celulelor să ia glucoză. O celulă poate utiliza, de asemenea, semnalizarea chimică pe sine într-un proces numit semnalizare autocrină. Acest tip de comunicare celulară este văzut cu citokina interleukină-1 în monocite din sistemul imunitar. Un stimul extern produce interleukina-1 care se poate lega de receptorii aceleiași celule care a produs-o.
imaginea de mai sus prezintă mai multe tipuri de semnalizare chimică care are loc între celule.