الأربعاء، 25 أغسطس 2010

الخلية، وحدة البناء والوظيفة


• مقدمة Introduction:
تعتبر الخلية الوحدة الأساسية الحية الفعالة في الجسم، إذ يتألف كامل الجسم البشري من حوالي 75- 100 تريليون خلية، وتتجمع الخلايا المتشابهة مع بعضها لتشكل الأنسجة، وتجمّع الأنسجة ذات الوظائف المتشابهة يشكل الأعضاء، وتتشكل الأجهزة systems من عدة أعضاء ذات وظائف متكاملة.
يتشكل الجسم البشري من مجموعة أجهزة تتكامل وتنتظم وظائفها مع بعضها البعض، وكل نمط من الخلايا مهيأ لإنجاز عمل خاص واحد أو لإنجاز عدة أعمال في بعض الأحيان ( مثل كريات الدم الحمراء تنقل الأكسجين من الرئة إلى النسج ).
وعلى الرغم من أن الكثير من الخلايا في الجسم تختلف غالباً بشكل ملحوظ عن بعضها البعض، فإن لها خصائص أساسية محددة ومتشابهة، فعلى سبيل المثال، يتحد الأكسجين مع السكريات والدسم والبروتينات لتحرير الطاقة التي تحتاجها الخلية لأداء وظائفها، والآليات العامة لتحويل المواد الغذائية إلى طاقة هي واحدة بشكل أساسي في جميع الخلايا، كما أن جميع الخلايا تطرح النواتج النهائية لتفاعلاتها الكيميائية إلى السوائل المحيطة.

لفهم وظائف الأعضاء والأجهزة لا بد أولاً من فهم تنظيم الخلية ومعرفة وظائف مختلف مكوناتها بشكل مختصر.
الخلية
وحدة البناء والوظيفة
في الكائنات الحية

* مفهوم الخلية :

يمكن أن نلخص مفهوم الخلية كما يُنظر إليه هذه الأيام فيما يلي :

1 – الخلايا هي الوحدات البنائية لكل الكائنات الحية تقريباً سواء كان الكائن الحي يتكون من خلية واحدة كالأميبا أو البكتيريا، أو عدة خلايا كالإنسان أو شجرة، فإن كل الكائنات الحية تتكون من وحدات بنائية أساسية تُسمى الخلايا، فالخلايا هي الوحدات البنائية في تركيب الكائنات الحية .

2 ـ الخلايا هي الوحدات الوظيفية لكل الكائنات الحية تقريباً، فكل التفاعلات الكيميائية الضرورية للحفاظ على الأنظمة الحية وتكاثرها تحدث داخل الخلايا، فالعمليات الكيميائية ( الأيضMetabolism ) التي توفر الطاقة اللازمة لانقباض خلية عضلية مثلاً تحدث في الخلية العضلية ذاتها، كما يحدث نفس الشيء بالنسبة لعمليات تكاثر الخلية، كلها تحدث في داخل الخلايا .

3 ـ تنشأ الخلايا من خلايا سابقة لها، فالخلايا لا تتولد تلقائياً، فالكائن عديد الخلايا ينمو عن طريق تضاعف خلاياه، وعن طريق انقسامات خلوية خاصة تُكوّن بعض الكائنات الحية خلايا جنسية متخصصة كالبويضات والحيوانات المنوية لها القدرة عند الاتحاد ببعضها على تكوين كائن حي جديد بإذن الله .

4 ـ تحتوي الخلايا على مادة وراثية ( حمض نووي ) حيث تنتقل من خلالها صفات معينة من الخلايا الأبوية إلى الخلايا البنوية، وتحتوي هذه المادة الوراثية على " شفرة " تضمن استمرارية النوع من جيل من الخلايا إلى الجيل التالي .

* ملاحظات عامة :

* لكل الخلايا سطح يغطيها يُطلق عليه غشاء الخلية ينظم حركة مرور المواد من وإلى الخلية .

*كل الخلايا تحتوي على معلومات وراثية توجد على شكل " شفرة " في جزيئات حمض نووي، وفي بعض أنواع الخلايا يوجد الحمض النووي في منطقة خاصة تُحاط بغشاء وتسمى النواة، وفي بعض الأنواع الأخرى من الخلايا يتوزع الحمض النووي في وسط الخلية .

* تحتوي الخلايا على العديد من تراكيب صغيرة تُسمى " عُضيات " وهي عبارة عن أعضاء صغيرة تقوم بوظائف هامة في الخلية، فبعض العضيات يختص بإطلاق الطاقة وبعضها الآخر يختص ببناء البروتين والبعض الآخر يختص بنقل المواد في داخل الخلية . ولا تحتوي كل الخلايا على كل أنواع العضيات، كما تُبنى بعض التصنيفات الرئيسية للكائنات الحية على وجود أو غياب بعض عضيات الخلية .

* حقيقيات النواة وأوليات النواة :

* حقيقيات النواة تحتوي على نواة محددة وخلاياها عادة ما تكون أكبر وأعقد من أوليات النواة، وتحتوي على عضيات أكثر من أوليات النواة .

* خلايا كل النباتات والحيوانات الرااقية حقيقية النواة . أما خلايا البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة فهي من أوليات النواة .

* لا تكون أوليات النواة كائنات عديدة الخلايا، ويقارن الشكل التالي بين أوليات النواة وحقيقيات النواة .

* بعض الأدوات والتقنيات التي تستخدم في دراسة الخلايا :

1 – الميكروتوم : Microtome

جهاز يُستخدم في الحصول على قطاعات رقيقة من الخلايا والأنسجة مما يُسهّل دراستها بالمجهر .

2 – المجهر الضوئي : Light Microscope

هو الأداة الرئيسية في دراسة تركيب الخلية، وتزداد تفاصيل معلوماتنا عن تشريح الخلية كلما زادت قوة تحليل المجهر الضوئي .

ويُقصد بقوة تحليل المجهر مدى قدرته على أن يفصل للعين نقطتين قريبتين جداً من بعضهما .

وتتناسب قدرة تحليل المجهر الضوئي تناسباً عكسياً مع الطول الموجي للطاقة الإشعاعية المستخدمة، وهذا يعني أنه كلما قصر الطول الموجي للأشعة المستخدمة كلما ازدادت القدرة التحليلية للمجهر، وأحدث المجاهر الضوئية تصل قدرتها التحليلية إلى 0.17 ميكرون ( الميكرون = 1000 / 1 مم ) .

3 – المجهر الإلكتروني : Electronic Microscope :

وضع العالم الفيزيائي بروجلي نظرية تقول بأن " الإلكترونات ذات طبيعة موجية "، ثم اتضح بعد ذلك أن طول موجات الإلكترونات يصل فقط إلى 0.05 أنجستروم ( الأنجستروم = 000 000 10/1 ) .

وعلى ذلك استنتج أنه إذا استُبدِل الشعاع الضوئي بشعاع من الإلكترونات، فإن قِصر الطول الموجي لشعاع الإلكترونات سيُحدِث زيادة مقابلة في قوة تحليل المجهر، وقد ثبُت صدق هذا التنبؤ حيث استُخدِم المجهر الضوئي عام 1934 للحصول على صور قوة التحليل بها أكبر كثيراً مما نحصل عليه من المجهر الضوئي .

ويستخدم المجهر الإلكتروني حزمة من الإلكترونات بدلاً من حزمة ضوئية وتستخدم ملفات مغناطيسية لتركز الحزمة الإلكترونية بنفس الطريقة التي تُستخدم بها العدسات الشيئية لتركيز الشعاع الضوئي من المجهر الضوئي .

وكما ذكرنا سابقاً أن قوة تحليل أحدث مجهر ضوئي ( عام 1990 ) تصل إلى 0.17 ميكرون بينما قوة تحليل المجهر الإلكتروني تصل إلى 0.0005 ميكرون . وعلاوة على ذلك فإنه بينما القيمة القصوى لتكبير الأشياء باستخدام المجهر الضوئي لا تزيد على 2000 مرة، فإن المجهر الإلكتروني يستطيع أن يكبّر الأشياء إلى أكثر من مليون مرة، ومن ذلك تتضح الفائدة العظمى للمجهر الإلكتروني بالنسبة للعلماء عامة وعلماء البيولوجي المحدثين خاصة .

التنظيم الخلوي لحقيقيات النواة
الظاهرة المميزة للخلايا حقيقية النواة هو تقسيمها إلى حجرات مُحاطة بأغشية تنفصل عن بعضها البعض كما تنفصل عن الغشاء البلازمي، وأوضح حجرة من هذه الحجرات هي النواة .

- الأغشية الخلوية :

يحيط بالمادة الحية في الخلية ( البروتوبلازم Protoplasm ) جدار خلوي ( Cell Wall ) صلب أو شبه صلب يعطي الحماية والشكل للخلية ولا يُعتبر ذا طبيعة بروتوبلازمية، ويعتبر الجدار الخلوي مادة إفرازية ناتجة عن المادة الحية في داخل الخلية، وهو من مكونات الخلية النباتية ولا يظهر في الخلايا الحيوانية .

تمر المواد من وإلى الخلية خلال الغشاء البلازمي Plasma Membrane ، ولقد أظهرت الدراسات الكيميائية للأغشية البلازمية المنزوعة من الخلايا ما يلي :

1 ـ أن الأغشية البلازمية والأغشية الخلوية الداخلية ( مثل أغشية الشبكة الإندوبلازمية وأغشية الميتوكوندريا ) لها جميعاً نفس التركيب، وإن كان هناك بعض الفروق الصغيرة .

2 ـ أن كل الأغشية تتكون من ثلاث أنواع من الجزيئات هي الفوسفوليبيدات (Phospholipids ) وهي مواد ليبيدية مرتبطة بوحدة من الفوسفور، والجليكوليبيدات وهي مواد ليبيدية مرتبطة بوحدة من المواد الكربوهيدراتية، والبروتين، وتمثل الليبيدات تقريباً نصف كتلة مكونات معظم الأغشية، وتكون البروتينات النصف الآخر.

3 ـ أن الأغشية ليست جدران خاملة تعمل فقط كحاويات أو مرشحات، ولكنها تلعب دوراً رئيسياً في الكثير من الوظائف البيولوجية والظواهر الغشائية مثل :

أ – الأسموزية : Osmosis

وتعني انتقال المذيب ( المذيب في الكائنات الحية هو الماء عادة ) خلال الغشاء البلازمي للخلية من منطقة ذات تركيز أعلى إلى أخرى ذات تركيز أقل . وحيث أن جزيئات الماء صغيرة فإن قدرة التحكم المباشر للخلية على حركة الماء عبر الغشاء محدودة إلى حد ما .

ب – الديلسة : Dialysis

هي مرور مادة ذائبة خلال الغشاء البلازمي، وتحدث الديلسة مادام الغشاء منفذاً للأيون محل الدراسة أما إذا كان الغشاء غير منفذ لهذا الأيون فإن الأيون لا يستطيع أن ينتشر خلاله، ومن ذلك يتضح أن خصائص الغشاء هي العامل الحاسم في تحديد أي المواد الذائبة ستمر خلاله ( كل الأغشية البيولوجية منفذة للماء ) .

ج – النقل الميسرFacilitated transport والنقل النشط Active transport :

هناك عدة مظاهر مشتركة بين النقل الميسر والنقل النشط تتضمن :

ـ حركة الجزيئات والأيونات عبر الأغشية بمعدلات أسرع مما يحدث بالديلسة وحدها .

ـ درجة عالية من التخصص، فلكل منهما قدرة اختيارية بالنسبة للمواد التي تسمح بنقلها .

كما يوجد بين النقل الميسر والنقل النشط فروق جوهرية تتمثل في :

ـ أن النقل النشط يتطلب بذل قدر من الطاقة بواسطة الخلية بينما النقل الميسر لا يتطلب ذلك .

ـ يستطيع النقل النشط أن ينقل المواد عبر الغشاء ضد اتجاه التركيز، أي من المنطقة ذات التركيز الأقل إلى المنطقة ذات التركيز الأعلى، بينما لا يستطيع النقل الميسر أن يقوم بذلك .

• تنظيم الخلية Organization of the cell :
تتألف الخلية النموذجية من جزءين رئيسيين هما النواة والسيتوبلازم، وتكون النواة مفصولة عن السيتوبلازم بواسطة الغشاء النووي، وتفصل الخلية عن السوائل المحيطة بها بواسطة غشاء الخلية.

تدعى مجموعة المواد التي تكون الخلية بالبروتوبلازم، وهي مكونة بشكل رئيسي من خمس مواد رئيسية هي:
1) الماء Water:
ويشكل حوالي 75 – 85 % من حجم الخلية وهو الوسط السائل الأساسي في الخلية.
2) الكهارل Electrolytes:
تعتبر الأيونات التالية هي الأيونات الأكثر أهمية في الخلية وهي: البوتاسيوم والمغنيزيوم والفوسفات والسلفات والبيكربونات وكمية قليلة من الصوديوم والكلور والكالسيوم. تعد الكهارل العناصر الكيميائية اللاعضوية الضرورية للتفاعلات الخلوية كما أنها ضرورية لبعض آليات التحكم الخلوية.
مثال: تسمح الكهارل التي تعمل على غشاء الخلية بنقل الدفعات الكهربائية في الأعصاب والألياف العضلية، بينما تحدد الكهارل داخل الخلية فعالية التفاعلات الأنزيمية الضرورية للاستتباب الخلوي.
3) البروتينات Proteins:

هي المادة الأكثر وفرة في الخلايا بعد الماء، فهي تشكل في الحالة السوية 10 – 20 % من كتلة الخلية، ويمكن أن تقسم إلى نمطين مختلفين، البروتينات البنيوية والبروتينات الكريوية.
تختلف البروتينات البنيوية عن البروتينات الكريوية فيما يلي:
تتألف البروتينات البنيوية من بوليمرات لجزيئات بروتينية عديدة وهي توجد بشكل خاص في الألياف بمختلف أنواعها، في حين أن البروتينات الكريوية هي جزيئات بروتينية مفردة وهي على الغالب أنزيمات الخلية.
4) الشحميات Lipids:
هي عبارة عن عدة أنماط من المواد مجموعة مع بعضها؛ لأن لها خاصة مشتركة وهي انحلالها في مذيبات الدسم، والشحميات الأكثر أهمية في معظم الخلايا هي الشحميات الفوسفورية والكولسترول وتشكل حوالي 2% من الكتلة الكلية للخلية، والأهمية الخاصة للشحميات الفوسفورية والكولسترول هي أنها بشكل عام غير منحلة بالماء.
تحوي بعض الخلايا الشحمية (بالإضافة إلى الشحميات الفوسفورية والكولسترول) كميات كبيرة من الغليسيريدات الثلاثية بحيث تشكل حوالي 95% من كتلة الخلية، وتشكل الدسم المخزونة في هذه الخلايا المستودع الرئيس للمواد الغذائية المعطية للطاقة في الجسم.

5) السكريات Carbohydrates:
تملك السكريات وظيفة بنيوية ضئيلة في الخلية ماعدا قسم منها هي البروتينات السكرية، ولكنها تقوم بدور كبير في التغذية وتشكل 1% من كامل كتلة الخلية.
• البنى الفيزيائية المكونة للخلية Physical structure of the cell:
ليست الخلية مجرد كيس للسوائل والأنزيمات والمواد الكيميائية، بل تحوي أيضاً بنى فيزيائية دقيقة البنية تدعى العضيات Organelles. وبالتالي فإن البنية الفيزيائية للخلية هي عبارة عن البنى الغشائية والعضيات كما يظهر في الشكل.










1) البنى الغشائية في الخلية:
إن جميع مكونات الخلية تكون محاطة بواسطة غشاء مؤلف بشكل أساسي من الشحميات والبروتينات. تتضمن هذه الأغشية غشاء الخلية والغشاء النووي وغشاء الشبكة السيتوبلازمية الباطنة وأغشية المتقدرات.

تشكل الشحميات في الأغشية الحائل الذي يمنع الحركة الحرة للماء والمواد المنحلة به بين مختلف أقسام الخلية، وبالمقابل فإن جزيئات البروتين الموجودة في الغشاء والتي تخترقه من جهة لأخرى تشكل ممرات تنفذ عبرها المواد المختلفة وفقاً لآليات معينة.

بالإضافة إلى أن العديد من بروتينات الغشاء هي أنزيمات تحفز عدداً كبيراً من التفاعلات الكيميائية المختلفة.

2) السيتوبلازم وعضياته:
يمتلئ السيتوبلازم بالعديد من الجزيئات والعضيات المنتشرة سواءً الكبيرة منها أو الصغيرة، حيث يتراوح حجمها من بضع نانومترات إلى عدة ميكرومترات، ويدعى الجزء الصافي من السيتوبلازم والذي تنتشر فيه الجزيئات بالعصارة الخلوية وهي تحوي بروتينات منحلة وكهارل وغلوكوز وكميات ضئيلة من المركبات الشحمية، وتنتشر في السيتوبلازم كريات الدسم المحايدة وحبيبات الغليكوجين والريباسات والحبيبات الإفرازية بالإضافة إلى خمس عضيات هامة بشكل خاص هي:

• الشبكة السيتوبلازمية الباطنة:
وتقسم إلى شبكة حبيبية ( توجد على سطحها الريبوزومات ) وظيفتها تركيب البروتينات في الخلية، وشبكة لا حبيبية تعمل على تركيب المواد الشحمية.

• جهاز غولجي:
يرتبط مع الشبكة السابقة بعلاقة وثيقة، حيث تنقل تلك المواد البروتينية والشحمية المصنعة فيها إلى جهاز غولجي، وبعد ذلك تعامل لتشكيل الجسيمات الحالة والحويصلات الإفرازية ومكونات سيتوبلازمية أخرى.

• الجسيمات الحالة:
عضيات حويصلية تشكل بواسطة جهاز غولجي لتنتشر بعد ذلك في السيتوبلازم، تحاط هذه الجسيمات بالغشاء النموذجي وتملأ بأعداد كبيرة من الأنزيمات المحلمهة، وتعتبر بمثابة جهاز هضمي داخل الخلايا والذي يسمح للخلية بهضم وإزالة المواد أو البنى غير المرغوب فيها.

• الجسيمات فوق المؤكسدة:
تشبه فيزيائياً الجسيمات الحالة ولكنها تختلف عنها بأمرين هامين:
- يعتقد أنها تتشكل بالتبرعم من الشبكة السيتوبلازمية الباطنة وليس من جهاز غولجي.
- تحوي أنزيمات أكسدة أكثر من أنزيمات الحلمهة.

• المتقدرات:
تعتبر المتقدرات محطات توليد الطاقة داخل الخلية، حيث تصبح الخلية بدونها غير قادرة على استخلاص الطاقة من المواد الغذائية والأكسجين، وبالتالي سوف تتوقف جميع الوظائف الخلوية.

3) النواة:
هي مركز التحكم في الخلية ( ينظم عمل الخلية ) وتحوي كميات كبيرة من الحمض النووي DNA والتي تدعى بالجينات، وهي تتحكم بالفعاليات التي تحدث داخل الخلية، كما أنها تتحكم بالتوالد أيضاً.

• نقل الشوارد والجزيئات عبر الخلية:
يفصل غشاء الخلية بين السائل خارج الخلايا والسائل داخل الخلايا، ويكون السائل خارج الخلايا محتوياً على كميات كبيرة من الصوديوم وكمية صغيرة من البوتاسيوم، بينما يحتوي السائل داخل الخلايا على كميات كبيرة من البوتاسيوم وكمية قليلة من الصوديوم، أما بالنسبة لبقية الشوارد والجزيئات فيحتوي السائل خارج الخلايا على كميات كبيرة من الكلور، أما تركيز الفوسفات والبروتينات فهي أكثر بكثير في السائل داخل الخلايا، هذه الاختلافات العديدة ضرورية جداً للمحافظة على حياة الخلية.

يتألف غشاء الخلية من طبقة شحمية مضاعفة مع أعداد كبيرة من جزيئات البروتين العائمة في الشحم والكثير منها يخترق الغشاء من جانب لآخر كما في الشكل:

بنية غشاء الخلية
02Cell.jpg (83.03 KiB) شوهد 640 مرات


تكون هذه الطبقة الشحمية المضاعفة غير قابلة للانحلال مع أي من السائل خارج أو داخل الخلايا، ولذلك فهي تشكل حائلاً أمام حركة معظم جزيئات الماء والمواد المنحلة به بين أقسام السائل الخلايا والسائل خارج الخلايا، ومع ذلك يمكن للكثير من المواد أن تخترق هذه الطبقة الشحمية المضاعفة وتدخل إلى الخلية أو تغادرها مارة مباشرة عبر المادة الشحمية نفسها.

ومن ناحية أخرى، تملك جزيئات البروتين خواص نقل مختلفة تماماً، فبنيتها الجزئية تعترض استمرارية الطبقة الشحمية المضاعفة ولذلك فهي تشكل مسلكاً عبر غشاء الخلية.

طرق النقل عبرالغشاء الخلوي:
أ‌- الانتشار (النقل المنفعل):
ويعني الانتشار: حركة الجزيئات بشكل عشوائي إما عبر الفراغات الجزيئية في الغشاء أو بالاتحاد مع البروتين الحامل، والطاقة التي تسبب الانتشار هي الطاقة الحركية السوية لحركة المادة.



يقسم الانتشار عبر غشاء الخلية إلى نمطين منفصلين:
1- الانتشار البسيط:
وهو حركة الجزيئات أو الشوارد عبر فتحات الغشاء أو الفراغات بين الجزيئات دون الحاجة للارتباط بالبروتينات الموجودة في الغشاء، وطبقاً لذلك يمكن للانتشار البسيط أن يحدث بسبيلين:
• الانتشار البسيط عبر الطبقة الشحمية المضاعفة:
- تم في دراسات تجريبية فصل شحوم الخلية عن البروتينات ثم إعادة تركيبها من جديد وتشكيل أغشية صنعية تتألف من طبقة شحمية مضاعفة بدون أي بروتينات ناقلة وبوساطة ذلك تم تحديد خصائص النقل لهذه الطبقة الشحمية المضاعفة.

يعد الذوبان الشحمي للمادة أحد أهم العوامل التي تحدد السرعة التي ستتحرك بها مادة ما عبر الطبقة الشحمية المضاعفة، وطبقاً لذلك تتناسب سرعة انتشار بعض المواد مع درجة ذوبانها الشحمي ( الأكسجين- الآزوت- الكحول)، ويتم نقل الأكسجين إلى داخل الخلية كما لو أن غشاء الخلية غير موجود.

- نقل الماء: على الرغم من أن الماء لا يذوب في شحم الغشاء فهو يخترق غشاء الخلية بسرعة كبيرة، والكثير منه يعبر مباشرة عبر الطبقة الشحمية، ولكن ما يمر منه عبر قنوات البروتين أكثر، وسرعة اختراق الماء لغشاء الخلية مذهلة جداً ( تبلغ كمية الماء التي تعبر الغشاء الخلوي للكرية الحمراء كل ثانية مقداراً يعادل حجم الكرية الحمراء نفسها مئة مرة ).

- وتستطيع الجزيئات الأخرى غير الذوابة في الشحم أيضاً أن تمر بالطريقة نفسها التي تمر بها جزيئات الماء إذا كانت صغيرة إلى حد كاف، وتنقص سرعة الانتشار بشكل كبير جداً كلما أصبحت هذه الجزيئات أكبر.

- أما بالنسبة للشوارد حتى الصغيرة منها كالهيدروجين والصوديوم والبوتاسيوم فإنها تخترق الطبقة الشحمية المضاعفة بسرعة أقل من الماء بحوالي مليون مرة، ويعود سبب عدم نفوذية الطبقة الشحمية المضاعفة للشوارد إلى الشحنة الكهربائية التي تعوق الحركة الشاردية.

• الانتشار البسيط عبر قنوات البروتين:

يعتقد أن قنوات البروتين تشكل مسالك مائية عبر أخلة جزيئات البروتين، وإن إعادة البناء ثلاثي الأبعاد المحوسب لبعض هذه الجزيئات قد أظهر بوضوح وجود قنوات أنبوبية الشكل تمتد من النهايات خارج الخلايا إلى النهايات داخل الخلايا، وبالتالي يمكن للمواد أن تنتشر مباشرة عبر هذه القنوات من أحد جوانب الغشاء إلى الجانب الآخر.

تتصف هذه القنوات بأنها غالباً ما تكون نفوذة بشكل انتقائي، كما يمكن فتح وإغلاق الكثير من هذه القنوات بواسطة البوابات، ويتم التحكم بانفتاح وانغلاق البوابات بإحدى طريقتين:
- بوابة الفولتاج: في هذه الطريقة يستجيب الشكل الجزيئي للبوابة لكمون الفعل الكهربائي عبر غشاء الخلية.
- بوابة الربيطة: تنقتح عن طريق ارتباط جزء آخر بالبروتين، وهذا الارتباط يحدث تبدلاً شكلياً في جزءي البروتين يؤدي إلى فتح أو إغلاق البوابة.

2- الانتشار الميسر:

تنتشر المادة عبر الغشاء بمساعدة بروتين حامل؛ ولهذا السبب يدعى الانتشار الميسر، ويختلف الانتشار الميسر عن الانتشار البسيط عبر قناة مفتوحة بأن سرعة الانتشار تزداد بشكل يتناسب مع تركيز المادة المنتشرة في الانتشار البسيط، بينما في الانتشار الميسر نجد أن سرعة الانتشار تزداد بزيادة تركيز المادة حتى تقترب من حد أقصى يدعى السرعة القصوى، أو حد التدفق الأعظمي Maximum Flux بحيث لا يزداد بعده الانتشار. هذا الفرق بين الانتشار البسيط والانتشار الميشر يبدو واضحاً في الشكل 3.

شكل يظهر الفرق بين الانتشار الميسر والانتشار البسيط



العوامل التي تؤثر على معدل الانتشار الصافي:
1) نفوذية الغشاء. ويتأثر بالعوامل التالية:
1. ثخانة الغشاء.
2. الذوبان الشحمي.
3. عدد القنوات البروتينية الموجودة في الغشاء.
4. درجة الحرارة.
5. الوزن الجزيئي للمادة المنتشرة.
2) اختلاف تركيز المادة لمنتشرة على جانبي الغشاء.
3) فرق الضغط عبر الغشاء.
4) فرق الكمون الكهربائي بين طرفي الغشاء في حالة الشوارد.

ب‌- النقل الفاعل:

ويعني حركة الشوارد أو المواد الأخرى عبر الغشاء بالاتحاد مع بروتين حامل، وتتم هذه الحركة عكس مدروج الطاقة ( التحرك من منطقة ذات تركيز منخفض إلى منطقة ذات تركيز مرتفع )، ويتطلب حدوث هذه الحركة وجود مصدر إضافي للطاقة إضافة إلى الطاقة الحركية.

تتطلب الأمور في بعض الأحيان وجود مادة ما بتركيز عالٍ في السائل داخل الخلايا على الرغم من أن تركيزها في السائل خارج الخلايا منخفض. وعلى العكس من ذلك، فمن الضروري أن تبقى تراكيز الشوارد الأخرى منخفضة جداً داخل الخلية على الرغم من أن تركيزها في السائل خارج الخلايا كبير جداً، ومن الواضح أنه لا يمكن لأي مما سبق أن يحدث بواسطة الانتشار البسيط، وإنما يحتاج إلى النقل الفاعل: وهو العملية التي يتم أثناءها نقل جزيئات أو شوارد عكس مدروج التركيز ويتم صرف طاقة أثناء عملية النقل.

يقسم النقل الفاعل إلى نمطين بحسب مصدر الطاقة المستخدمة في عملية النقل:

1- النقل الفاعل الأولي:

يتم الحصول على الطاقة مباشرة من تحلل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP)، ومن بين المواد التي يتم نقلها بهذه الطريقة الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والهيدروجين والكلور، وأهم آلية درست بشكل مفصل هي مضخة (الصوديوم-البوتاسيوم)، وهي عملية النقل التي تضخ شوارد الصوديوم نحو الخارج عبر غشاء الخلية وفي الوقت نفسه تضخ شوارد البوتاسيوم من الخارج إلى الداخل، وهذه المضخة موجودة في كل الخلايا ومهمتها الحفاظ على فرق التركيز عبر غشاء الخلية بالإضافة إلى توطيد الكمون الكهربائي السلبي داخل الخلايا، وتشكل هذه المضخة عنصراً أساسياً في وظيفة العصب لنقل التنبيهات العصبية عبر الجهاز العصبي.

2- النقل الفاعل الثانوي:
يتم الحصول على الطاقة بشكل ثانوي من مدروج التركيز الشاردي الذي حصل بواسطة النقل الفاعل الأولي.

وفي كلتا الحالتين: يعتمد النقل على وجود بروتين حامل ليتم اختراق الغشاء عبره كما في النقل الميسر، ولكن في النقل الفاعل تختلف خصائص الحامل البروتيني عن الحامل في الانتشار الميسر بقدرته على نقل الطاقة إلى المادة المنقولة لتحريكها بعكس المدروج الكهربائي.

هناك 3 تعليقات: