Il termine omeostasi è stato classicamente applicato all’ambiente esterno, ma può essere applicato anche alle condizioni intracellulari (cioè all’interno della cellula). Infatti, il fine ultimo di mantenere un ambiente interno costante è quello di promuovere l’omeostasi intracellulare e per questo che le condizioni nel citosol sono strettamente regolate.
Controllo dell’attività enzimatica per l’omeostasi intracellulare.
Tra i meccanismi che possono regolare l’attività enzimatica per mantenere l’omeostasi intracellualare abbiamo:
- Il prodotto finale delle reazioni può inibire l’attività catalitica degli enzimi. L’inibizione indotta dal prodotto finale della reazione è un esempio di controllo a feedback negativo.
- Alcune proteine regolatrici intracellulari, come la proteina calmodulina legante il calcio, possono controllare l’attività enzimatica.
- In terzo luogo, gli enzimi possono essere controllati con modificazioni covalenti, quali fosforilazione o defosforilazione.
- L’ambiente ionico intracelluare gioca un ruolo fondamentale nel controllo dell’attività enzimatica e quindi dell’omeostasi intracellulare.
Omeostasi intracellulare del calcio e del pH.
L’ambiente ionico intracellulare, influenza la struttura e l’ attività degli enzimi. Rientrano nell’ambiente ionico intracellulare: la concentrazione di ioni idrogeno [ H+], la forza ionica e la concentrazione di ioni calcio [Ca2+].
Omeostasi intracellulare, il pH.
La concentrazione degli ioni idrogeno e quindi il pH influenzano la carica elettrica delle molecole proteiche e, quindi, la loro configurazione e proprietà leganti. Il pH influenza le reazioni chimiche nelle cellule e l’organizzazione delle proteine strutturali. Le cellule regolano il loro pH attraverso meccanismi tampone degli ioni idrogeno e da estrusione degli stessi nel liquido extracellulare.
Omeostasi intracellulare, la forza ionica.
La struttura e l’attività delle proteine cellulari sono anche colpiti da forza ionica. La forza ionica citosolica dipende dal numero totale e la carica degli ioni per unità di volume di acqua all’interno delle cellule. Cellule possono regolare la loro forza ionica mantenendo la giusta miscela di ioni e di molecole non ionizzate.
Omeostasi intracellulare del calcio.
Molte cellule usano il calcio come un segnale intracellulare o ” messaggero” per l’attivazione enzimatica, e, quindi, devono possedere meccanismi di regolazione citosolico della concentrazione del calcio indicata come: [Ca2+]. La concentrazione citosolico del calcio in cellule a riposo è bassa, circa 10-7 M, molto al di sotto della concentrazione extracelluare, circa 2,5 mM. Ricordiamo che il calcio rientra a far parte degli elementi del secondo gruppo.
La concentrazione citosolica del calcio è regolata dal legame del calcio alle proteine intracellulari, il trasporto del calcio è regolato da pompe del calcio ATP dipendenti che introducono il calcio in mitocondri e altri organelli (ad esempio, reticolo sarcoplasmatico nel muscolo), e l’estrusione del calcio è regolata tramite di scambiatori di membrana Na+/Ca2+ e pompe del calcio.
