Homeostas på cellnivå är avgörande för att upprätthålla homeostas i hela organismen. Djurceller har flera sätt att hjälpa dem att hålla sig i jämvikt.
cellmembran och fosfolipid dubbelskikt
cellmembranet fungerar som en gräns som skiljer den inre cellulära miljön från den yttre miljön. Det är selektivt permeabelt vilket innebär att det låter vissa material passera men reglerar passagen av andra material.
fosfolipid-dubbelskiktet är en tvåskiktsstruktur som utgör cellmembranet som omger cellen. Den består av fosfatmolekyler och lipidmolekyler med de hydrofoba ändarna av lipidmolekylerna vända inåt och de hydrofila fosfatändarna vända utåt. Den är ca 7,5 nm tjock. Förutom fosfolipidmolekylerna innehåller membranet också kolhydrater, glykoproteiner, proteinkanaler, kolesterol och filament som utgör en cytoskelett och ger stöd.
de två mekanismerna genom vilka molekyler transporteras över cellmembranet är aktiv transport och passiv transport. Aktiv transport kräver utgifter för energi medan passiva resultat från slumpmässig rörelse av molekyler. Osmos och diffusion är två typer av passiv transport. I osmos rör sig vatten från områden med större koncentration till en mindre koncentration tills jämvikt uppnås. Det är den viktigaste processen genom vilken vatten rör sig in och ut ur cellen. Små molekyler passerar genom cellmembranet genom diffusion, även med användning av en koncentrationsgradient.
bilden ovan visar detaljer om fosfolipid-dubbelskiktet i cellmembranet.
Jontransportmekanismer
det finns flera jontransportmekanismer i cellmembranet som fungerar för att upprätthålla korrekta nivåer av lösta ämnen inuti och utanför cellen. En av de viktigaste är natrium-kalium ATPase-pumpen. Detta system använder den energi som lagras i ATP för att pumpa kalium in i cellen och natrium ut ur cellen. En annan kritisk pump är kalciumatpaspumpen som flyttar kalcium ut ur cellen eller pumpar den in i endoplasmatisk retikulum. Denna överföring av joner fram och tillbaka över membranet skapar en membranpotential som driver jonströmmarna. Dessutom rör sig vatten in och ut ur cellen baserat på skillnaderna i jonkoncentrationerna. På så sätt hjälper jontransport till att reglera både cellens volym och membranpotentialen.
bilden ovan visar komponenterna i en natrium-kaliumpump i fosfolipid-dubbelskiktet i cellmembranet.
cellulär kommunikation
det finns tre grundläggande typer av intercellulär kommunikation som används för att upprätthålla homeostas. Den första är när direktkontakt inträffar mellan membranen i två celler och de signalerar till varandra. Den andra är när celler använder kemiska signaler med kort räckvidd över korta avstånd. Den tredje är långväga signaler som utsöndras i blodomloppet och kan transporteras var som helst i kroppen.
Gap-korsningar är strukturer som låter celler kommunicera med varandra i en process som kallas cell-till-cell-igenkänning. Embryonal utveckling och immunsvaret är två exempel på var denna kommunikation används. Parakrinsignalering avser kemisk signalering som förändrar beteendet hos närliggande celler. Ett exempel på detta är neurotransmittorn acetylkolin som bär ett kemiskt meddelande från en nervcell till en annan.
hormoner är hur celler kommunicerar över längre avstånd, känd som endokrin signalering. Ett exempel är utsöndringen av insulin i bukspottkörteln i blodomloppet som färdas genom hela kroppen för att signalera celler att ta in glukos. En cell kan också använda kemisk signalering på sig själv i en process som kallas autokrin signalering. Denna typ av cellulär kommunikation ses med cytokin interleukin-1 i monocyter i immunsystemet. En yttre stimulans producerar interleukin – 1 som kan binda till receptorerna i samma cell som producerade den.
bilden ovan visar flera typer av kemisk signalering som uppstår mellan celler.