Steady_state_(biochemistry)
は、細胞膜を通過するイオンの定常状態についてです。その他の使用法については、定常状態を参照してください 参照：
定常状態（化学）
生化学では、定常状態とは、生体系の細胞や器官内の分子やイオンの内部濃度を一定に保つことを指します。生物は動的な定常状態にとどまり、細胞レベルと総レベルの両方での内部組成は比較的一定ですが、平衡濃度とは異なります。質量とエネルギーの連続的な流れは、生化学的経路の化学反応を介して分子の絶え間ない合成と分解をもたらします。本質的に、定常状態は細胞レベルでの恒常性と考えることができます。
コンテンツ
1 定常状態の維持 2 ATP 3 血糖値
4 血中乳酸
5 窒素含有分子
6 イオン
7 参考文献
定常状態の維持
図1：定常状態の代謝経路の場合、経路への入力速度と出力速度のバランスが取れているため、中間体AとBは一定の定常状態濃度を維持できます。
代謝調節は、基質の入力速度とそれが分解または変換される速度との間のバランスを達成し、したがって定常状態を維持します。代謝の流れ、またはフラックスの速度は変動し、代謝の要求に左右されます。ただし、代謝経路では、前のステップで提供された基質の速度と基質が生成物に変換される速度のバランスを取り、基質濃度を比較的一定に保つことにより、定常状態が維持されます。
熱力学的に言えば、生物はオープンシステムであり、周囲と物質やエネルギーを絶えず交換していることを意味します。分子の濃度を一定に保つと内部秩序が維持され、エントロピー的に不利になるため、定常状態を維持するにはエネルギーを一定に供給する必要が細胞が死んでエネルギーを利用しなくなると、その内部組成は周囲との平衡に向かって進みます。
場合によっては、新しい定常状態に到達するために、細胞が内部組成を調整する必要がたとえば、細胞分化には、分化中の細胞が新しい代謝要件を満たすことを可能にする特定のタンパク質調節が必要です。
ATP
ATP依存性の生化学反応の速度が代謝要求を満たすように、ATPの濃度は平衡レベルより上に維持する必要がATPが減少すると、ATPを基質として使用する酵素の飽和度が低下し、反応速度が低下します。 ATPの濃度もAMPの濃度よりも高く保たれ、ATP / AMP比の低下は、AMPKをトリガーして、ATPとAMPの濃度を定常状態に戻す細胞プロセスを活性化します。
PFK-1によって触媒される解糖経路の1つのステップでは、反応の平衡定数は約1000ですが、反応物（フルクトース-6-リン酸およびATP）に対する生成物（フルクトース-1，6-ビスリン酸およびADP）の定常状態濃度）はわずか0.1であり、ATPとAMPの比率が平衡濃度を大幅に上回って定常状態にあることを示しています。PFK-1の調節は、ATPレベルを平衡以上に維持します。
内細胞質の肝細胞、NADPHへのNADP +の定常状態比は、NAD +のNADHには主としてNADPH有利に、約1000個であり、一方こと約0.1であり、還元剤メインようにNAD +を酸化剤の化学反応です。
血糖値
図2：代謝経路の調節により、ヒトの血糖値は約5mMに維持されます。
血中グルコースレベルは、血流へのグルコースの進入速度のバランスをとることにより、定常状態の濃度に維持される（すなわち、摂取または細胞から放出による）と体組織によるグルコース取り込みの速度。入力速度の変化は消費量の変化に対応し、その逆も同様であるため、ヒトの血糖値は約5mMに保たれます。血糖値の変化は、インスリンまたはグルカゴンの放出を引き起こし、肝臓を刺激してブドウ糖を血流に放出するか、血流からブドウ糖を取り込み、ブドウ糖レベルを定常状態に戻します。たとえば、膵臓ベータ細胞は、血糖値の上昇の結果として酸化的代謝を増加させ、インスリンの分泌を引き起こします。脳内のブドウ糖レベルも定常状態に維持され、脳へのブドウ糖の送達は、血液脳関門の流れと脳細胞による取り込みとの間のバランスに依存しています。で硬骨魚類、定常状態よりも低い血糖値の低下は、赤血球中のグルコース代謝を制限する、血流中の細胞内、細胞外勾配を減少させます。
血中乳酸
血中乳酸値も定常状態に維持されます。安静時または低レベルの運動では、筋細胞での乳酸産生速度と筋細胞または血球での消費により、乳酸が特定の定常状態濃度で体内にとどまることができます。しかし、より高いレベルの運動が持続すると、血中ラクトースレベルは一定になる前に増加し、高濃度の新しい定常状態に到達したことを示します。最大乳酸定常状態（MLSS）は、持続的な高活性中に到達するラクターゼの最大一定濃度を指します。
窒素含有分子
アミノ酸などの窒素含有分子の代謝調節も定常状態に保たれています。体内のアミノ酸のレベルを表すアミノ酸プールは、入力速度（つまり、食事によるタンパク質摂取、代謝中間体の生成）と枯渇速度（つまり、体のタンパク質の形成から、エネルギー貯蔵分子への変換）。たとえば、リンパ節細胞のアミノ酸濃度は定常状態に保たれ、能動輸送が主要な侵入源であり、拡散が流出源です。
イオン
図3：細胞膜の両側のイオンの異なる定常状態濃度は静止膜電位を維持します。
原形質膜と細胞膜の主な機能の1つは、化学平衡とは異なるイオンの定常状態を維持するために、無機イオンの非対称濃度を維持することです。言い換えると、細胞膜の両側にイオンの分布が異なります。つまり、両側のイオンの量が等しくないため、電荷分離が存在します。ただし、イオンは細胞膜を横切って移動するため、一定の静止膜電位が達成されます。これはイオンの定常状態です。細胞イオンホメオスタシスのポンプリークモデルでは、エネルギーを利用して、電気化学的勾配に逆らってイオンを積極的に輸送します。この定常状態の勾配の維持は、膜を横切るイオンの受動的な動きによって散逸するときに、電気的および化学的作業を行うために使用されます。
心筋では、ATPは膜ATPアーゼを介して細胞外にナトリウムイオンを積極的に輸送するために使用されます。セルの電気的励起により、ナトリウムイオンがセルに流入し、一時的にセルが脱分極します。定常状態の電気化学勾配を回復するために、ATPaseはナトリウムイオンを除去し、細胞内のカリウムイオンを回復します。心拍数の上昇が持続し、より多くの脱分極を引き起こすと、細胞内のナトリウムレベルは一定になるまで増加し、新しい定常状態に到達したことを示します。
参考文献
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