Введение

Когда концентрации молекул в живой клетке или органе остаются постоянными, достигается стационарное состояние ионов через клеточные мембраны. В биохимии стационарное состояние относится к поддержанию постоянных внутренних концентраций молекул и ионов в клетках и органах живых систем. Живые организмы находятся в динамическом стационарном состоянии, при котором их внутренний состав как на клеточном, так и на макроскопическом уровне относительно постоянен, но отличается от концентраций равновесия.

Глюкоза в крови

Уровни глюкозы в крови поддерживаются на стабильном уровне за счет баланса между скоростью поступления глюкозы в кровоток (то есть при потреблении пищи или высвобождении из клеток) и скоростью усвоения глюкозы тканями организма. Уровень глюкозы в мозге также поддерживается на стабильном уровне, а доставка глюкозы в мозг зависит от баланса между проницаемостью гематоэнцефалического барьера и усвоением глюкозы клетками мозга. У телеостей снижение уровня глюкозы в крови ниже стабильного уровня уменьшает внутриклеточный и внеклеточный градиент в кровотоке, что ограничивает метаболизм глюкозы в эритроцитах.

Лактат крови

Уровень лактата в крови также поддерживается в стационарном состоянии. В состоянии покоя или при низких уровнях физической активности скорость образования лактата в мышечных клетках и его потребления в мышцах или кровяных клетках позволяет лактату оставаться в организме на определенном стационарном уровне концентрации. Однако, при продолжительной высокой физической нагрузке, уровень лактата в крови будет повышаться, прежде чем стабилизироваться, что указывает на достижение нового стационарного состояния с повышенной концентрацией. Максимальное стационарное состояние лактата (MLSS) – это максимальная постоянная концентрация лактата, достигаемая при продолжительной интенсивной деятельности.

Молекулы, содержащие азот

Метаболическая регуляция азотсодержащих молекул, таких как аминокислоты, также поддерживается на постоянном уровне.

Ионы

Одна из основных функций плазменной и клеточной мембраны — поддерживать асимметричные концентрации неорганических ионов, чтобы поддерживать ионное устойчивое состояние, отличное от электрохимического равновесия. Иными словами, существует разное распределение ионов по обе стороны клеточной мембраны, то есть количество ионов с каждой стороны не одинаково, и, следовательно, возникает разделение зарядов. Поддержание этого градиента устойчивого состояния, в свою очередь, используется для выполнения электрической и химической работы, когда он рассеивается посредством пассивного движения ионов через мембрану. Электрическое возбуждение клетки приводит к притоку ионов натрия в клетку, временно вызывая деполяризацию. Для восстановления электрохимического градиента устойчивого состояния АТФаза удаляет ионы натрия и восстанавливает концентрацию ионов калия в клетке. При устойчивом повышении частоты сердечных сокращений, вызывающем больше деполяризаций, уровень натрия в клетке увеличивается до постоянного значения, что указывает на достижение нового устойчивого состояния.

Стабильность стационарного состояния

Стационарные состояния могут быть стабильными или нестабильными. Стационарное состояние является нестабильным, если небольшое возмущение в одной или нескольких концентрациях приводит к отклонению системы от этого состояния. В отличие от этого, если стационарное состояние стабильно, любое возмущение вернется к исходному стационарному состоянию. Более подробную информацию можно найти на странице "Теория устойчивости".