لمساعدة تلميذ / الإختبارات / الأغشية البيولوجية. النقل السلبي للمواد عبر الغشاء: الوصف والميزات النقل السلبي للمواد عبر غشاء الخلية

الأغشية البيولوجية. النقل السلبي للمواد عبر الغشاء: الوصف والميزات النقل السلبي للمواد عبر غشاء الخلية

11.12.2023

هناك عدة آليات لنقل المواد عبر الغشاء.

انتشار- اختراق المواد عبر الغشاء على طول تدرج التركيز (من منطقة يكون فيها تركيزها أعلى إلى منطقة يكون فيها تركيزها أقل). يتم النقل المنتشر للمواد (الماء والأيونات) بمشاركة بروتينات الغشاء التي لها مسام جزيئية، أو بمشاركة المرحلة الدهنية (للمواد القابلة للذوبان في الدهون).

مع سهولة الانتشارترتبط بروتينات نقل الغشاء الخاصة بشكل انتقائي بأيون أو جزيء أو آخر وتنقلها عبر الغشاء على طول تدرج التركيز.

النقل النشطينطوي على تكاليف الطاقة ويعمل على نقل المواد ضد تدرج تركيزها. هويتم تنفيذها بواسطة بروتينات حاملة خاصة تشكل ما يسمى ب مضخات أيونية.الأكثر دراسة هي مضخة Na-/K- في الخلايا الحيوانية، والتي تضخ أيونات Na+ بشكل فعال بينما تمتص أيونات K- ونتيجة لذلك، يتم الحفاظ على تركيز أعلى من K- وتركيز Na+ أقل في الخلية مقارنة بـ بيئة. تتطلب هذه العملية طاقة ATP. نتيجة للنقل النشط بمساعدة مضخة غشائية في الخلية، يتم أيضًا تنظيم تركيز Mg2- وCa2+. أيون انتشار الخلايا الغشائية

أثناء عملية النقل النشط للأيونات إلى داخل الخلية، تخترق السكريات المختلفة والنيوكليوتيدات والأحماض الأمينية عبر الغشاء السيتوبلازمي.

الجزيئات الكبيرة من البروتينات والأحماض النووية والسكريات ومجمعات البروتين الدهني وما إلى ذلك لا تمر عبر أغشية الخلايا، على عكس الأيونات والمونومرات. يتم نقل الجزيئات الكبيرة ومجمعاتها وجزيئاتها إلى الخلية بطريقة مختلفة تمامًا - من خلال الالتقام الخلوي. في الالتقام (إندو... - إلى الداخل) تلتقط منطقة معينة من البلازما وتغلف المواد خارج الخلية، وتحيط بها في فجوة غشائية تنشأ نتيجة لغزو الغشاء. بعد ذلك، ترتبط هذه الفجوة مع الليزوزوم، حيث تقوم إنزيماته بتكسير الجزيئات الكبيرة إلى مونومرات.

العملية العكسية للالتقام هي خروج الخلايا (exo... - خارج). بفضلها، تزيل الخلية المنتجات داخل الخلايا أو المخلفات غير المهضومة المحاطة بالفجوات أو الحويصلات. تقترب الحويصلة من الغشاء السيتوبلازمي وتندمج معه وتنطلق محتوياته في البيئة. هذه هي الطريقة التي تتم بها إزالة الإنزيمات الهضمية والهرمونات والهيمسيلولوز وما إلى ذلك.

وهكذا، فإن الأغشية البيولوجية، باعتبارها العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية، لا تخدم فقط كحدود مادية، ولكنها بمثابة أسطح وظيفية ديناميكية. تحدث العديد من العمليات البيوكيميائية على أغشية العضيات، مثل الامتصاص النشط للمواد، وتحويل الطاقة، وتخليق ATP، وما إلى ذلك.

· الحاجز - يضمن التمثيل الغذائي المنظم والانتقائي والسلبي والنشط مع البيئة. على سبيل المثال، يحمي غشاء البيروكسيسوم السيتوبلازم من البيروكسيدات التي تشكل خطرا على الخلية. النفاذية الانتقائية تعني أن نفاذية الغشاء للذرات أو الجزيئات المختلفة تعتمد على حجمها وشحنتها الكهربائية وخصائصها الكيميائية. تضمن النفاذية الانتقائية فصل الخلية والأقسام الخلوية عن البيئة وتزويدها بالمواد الضرورية.
النقل - يتم نقل المواد داخل وخارج الخلية عبر الغشاء. يضمن النقل عبر الأغشية: توصيل العناصر الغذائية، وإزالة المنتجات النهائية الأيضية، وإفراز المواد المختلفة، وإنشاء التدرجات الأيونية، والحفاظ على الرقم الهيدروجيني الأمثل وتركيز الأيونات في الخلية، وهو أمر ضروري لعمل الإنزيمات الخلوية. الجسيمات التي لا تستطيع لأي سبب من الأسباب عبور طبقة ثنائية الفسفوليبيد (على سبيل المثال، بسبب خصائصها المحبة للماء، حيث أن الغشاء الداخلي كاره للماء ولا يسمح بمرور المواد المحبة للماء، أو بسبب حجمها الكبير)، ولكنها ضرورية للخلية ، يمكن أن يخترق الغشاء من خلال بروتينات حاملة خاصة (الناقلات) وبروتينات القناة أو عن طريق الالتقام الخلوي.

في النقل السلبيتعبر المواد الطبقة الدهنية الثنائية دون إنفاق طاقة على طول تدرج التركيز عن طريق الانتشار. أحد أشكال هذه الآلية هو تسهيل الانتشار، حيث يساعد جزيء معين المادة على المرور عبر الغشاء. قد يحتوي هذا الجزيء على قناة تسمح بمرور نوع واحد فقط من المواد.

النقل النشطيتطلب إنفاق الطاقة لأنه يحدث مقابل تدرج التركيز. توجد بروتينات مضخة خاصة على الغشاء، بما في ذلك ATPase، الذي يضخ بنشاط أيونات البوتاسيوم (K+) إلى داخل الخلية ويضخ أيونات الصوديوم (Na+) خارجها.

· المصفوفة - تضمن موقعًا نسبيًا معينًا واتجاهًا لبروتينات الغشاء، وتفاعلها الأمثل.
· الميكانيكية - يضمن استقلالية الخلية، وبنيتها داخل الخلايا، وكذلك الاتصال مع الخلايا الأخرى (في الأنسجة). تلعب جدران الخلايا دورًا رئيسيًا في ضمان الوظيفة الميكانيكية، وفي الحيوانات، المادة بين الخلايا.
· الطاقة - أثناء عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء والتنفس الخلوي في الميتوكوندريا، تعمل أنظمة نقل الطاقة في أغشيتها، والتي تشارك فيها البروتينات أيضًا؛
· المستقبل - بعض البروتينات الموجودة في الغشاء هي مستقبلات (جزيئات تستقبل الخلية بواسطتها إشارات معينة).

على سبيل المثال، تعمل الهرمونات المنتشرة في الدم فقط على الخلايا المستهدفة التي لديها مستقبلات تتوافق مع هذه الهرمونات. ترتبط الناقلات العصبية (المواد الكيميائية التي تضمن توصيل النبضات العصبية) أيضًا ببروتينات مستقبلات خاصة في الخلايا المستهدفة.

· إنزيمية – بروتينات الغشاء غالباً ما تكون إنزيمات. على سبيل المثال، تحتوي الأغشية البلازمية للخلايا الظهارية المعوية على إنزيمات هضمية.
· تنفيذ توليد وتوصيل القدرات الحيوية.

بمساعدة الغشاء، يتم الحفاظ على تركيز ثابت للأيونات في الخلية: تركيز أيون K+ داخل الخلية أعلى بكثير منه خارجها، وتركيز Na+ أقل بكثير، وهو أمر مهم للغاية، لأن هذا يضمن الحفاظ على فرق الجهد على الغشاء وتوليد دفعة عصبية.

· وضع علامات على الخلية - توجد مستضدات على الغشاء تعمل كعلامات - "علامات" تسمح بالتعرف على الخلية. هذه هي البروتينات السكرية (أي البروتينات ذات السلاسل الجانبية المتفرعة من السكريات قليلة السكاريد المرتبطة بها) والتي تلعب دور "الهوائيات". بسبب تكوينات السلسلة الجانبية التي لا تعد ولا تحصى، فمن الممكن عمل علامة محددة لكل نوع من الخلايا. وبمساعدة العلامات، يمكن للخلايا التعرف على الخلايا الأخرى والعمل بالتنسيق معها، على سبيل المثال، في تكوين الأعضاء والأنسجة. وهذا يسمح أيضًا لجهاز المناعة بالتعرف على المستضدات الأجنبية.

الفيزياء الحيوية لنقل المواد عبر الغشاء.

أسئلة الاختبار الذاتي

1. ما هي الأشياء التي تشملها البنية التحتية لمجمع النقل بالسيارات؟

2. تسمية المكونات الرئيسية للتلوث البيئي الناتج عن مجمعات النقل الآلي.

3. اذكر الأسباب الرئيسية لتكوين التلوث البيئي بواسطة مجمع النقل بالسيارات.

4. تسمية المصادر ووصف آليات تكوين وتوصيف تركيبة تلوث الهواء من المناطق الصناعية ومناطق مؤسسات النقل البري.

5. إعطاء تصنيف للمياه العادمة الناتجة عن مؤسسات النقل البري.

6. تسمية وتوصيف الملوثات الرئيسية للمياه العادمة الناتجة عن مؤسسات النقل البري.

7. وصف مشكلة المخلفات الصناعية الناتجة عن مؤسسات النقل البري.

8. توصيف توزيع كتلة الانبعاثات الضارة والمخلفات الهجومية حسب أنواعها.

9. تحليل مساهمة مرافق البنية التحتية ATK في التلوث البيئي.

10. ما هي أنواع المعايير التي يتكون منها نظام المعايير البيئية. أعط وصفًا لكل نوع من هذه الأنواع من المعايير.

1. بوندارينكو إي.في. السلامة البيئية للنقل البري: كتاب مدرسي للجامعات / E.V. بوندارينكو، أ.ن. نوفيكوف، أ.أ. فيليبوف، أو.ف. تشيماريفا ، ف. فاسيليفا، م. كوروتكوف // أوريل: جامعة أوريل التقنية الحكومية، 2010. – 254 ص. 2. بوندارينكو إي.في. بيئة النقل البري: [النص]: كتاب مدرسي. بدل / إي.في. بوندارينكو، ج.ب. دفورنيكوف أورينبورغ: ريك غو أوسو، 2004. – 113 ص. 3. كاجانوف آي إل. دليل حول الصرف الصحي والنظافة في شركات النقل بالسيارات. [النص] / آي.إل. كاجانوف، في.د. موروشيك مينيسوتا: بيلاروسيا، 1991. – 287 ص. 4. كارتوشكين أ.ب. مفهوم جمع ومعالجة زيوت التشحيم المستعملة / أ.ب. كارتوشكين // كيمياء وتكنولوجيا الوقود والزيوت 2003. - العدد 4. – ص 3 – 5. 5. لوكانين ف.ن. البيئة الصناعية والنقل [النص] / ف.ن. لوكانين، يو.ف. تروفيمينكو م: أعلى. المدرسة، 2001. - 273 ص. 6. موسوعة النقل بالسيارات الروسية. التشغيل الفني وصيانة وإصلاح المركبات. – ت.3. – م: RBOOIP “Prosveshcheniye”، 2001. – 456 ص.

الخلية عبارة عن نظام مفتوح يتبادل المادة والطاقة بشكل مستمر مع البيئة. يعد نقل المواد عبر الأغشية البيولوجية شرطًا ضروريًا للحياة. ترتبط عمليات التمثيل الغذائي للخلايا وعمليات الطاقة الحيوية وتكوين الإمكانات الحيوية وتوليد النبض العصبي وما إلى ذلك بنقل المواد عبر الأغشية يؤدي انتهاك نقل المواد عبر الأغشية الحيوية إلى أمراض مختلفة. يتضمن العلاج غالبًا اختراق الأدوية عبر أغشية الخلايا. يعد غشاء الخلية حاجزًا انتقائيًا أمام المواد المختلفة الموجودة داخل الخلية وخارجها. هناك نوعان من النقل الغشائي: النقل السلبي والنشط.

الجميع أنواع النقل السلبيعلى أساس مبدأ الانتشار. الانتشار هو نتيجة للحركات المستقلة الفوضوية للعديد من الجزيئات. يقلل الانتشار تدريجيًا من تدرج التركيز حتى يتم الوصول إلى حالة التوازن. في هذه الحالة، سيتم إنشاء تركيز متساوٍ عند كل نقطة، وسيحدث الانتشار في كلا الاتجاهين بالتساوي، وهو نقل سلبي، لأنه لا يحتاج إلى طاقة خارجية. هناك عدة أنواع من الانتشار في الغشاء البلازمي:

1 ) الانتشار مجاني.

يتم ضمان وظيفة النقل الحاجز لجهاز سطح الخلية عن طريق النقل الانتقائي للأيونات والجزيئات والهياكل فوق الجزيئية داخل وخارج الخلية. يضمن النقل عبر الأغشية توصيل العناصر الغذائية وإزالة المنتجات الأيضية النهائية من الخلية، والإفراز، وإنشاء التدرجات الأيونية وإمكانات الغشاء، والحفاظ على قيم الرقم الهيدروجيني المطلوبة في الخلية، وما إلى ذلك.

تعتمد على آليات نقل المواد داخل وخارج الخلية الطبيعة الكيميائية المادة المنقولة وخصائصها التركيزات على جانبي غشاء الخلية، وكذلك من الأحجام الجسيمات المنقولة. يتم نقل الجزيئات والأيونات الصغيرة عبر الغشاء عن طريق النقل السلبي أو النشط. يتم نقل الجزيئات الكبيرة والجزيئات الكبيرة من خلال النقل في "تغليف غشائي"، أي بسبب تكوين حويصلات محاطة بغشاء.

النقل السلبييسمى نقل المواد عبر الغشاء على طول تدرج تركيزها دون استهلاك الطاقة. يحدث هذا النقل من خلال آليتين رئيسيتين: الانتشار البسيط والانتشار الميسر.

بواسطة انتشار بسيطيتم نقل الجزيئات القطبية وغير القطبية الصغيرة والأحماض الدهنية وغيرها من المواد العضوية الكارهة للماء ذات الوزن الجزيئي المنخفض. يسمى نقل جزيئات الماء عبر الغشاء عن طريق الانتشار السلبي التنافذ.مثال على الانتشار البسيط هو نقل الغازات عبر الغشاء البلازمي للخلايا البطانية للشعيرات الدموية إلى سائل الأنسجة المحيطة والعودة.

يتم نقل الجزيئات والأيونات المحبة للماء التي لا تستطيع المرور بشكل مستقل عبر الغشاء باستخدام بروتينات نقل غشائية محددة. تسمى آلية النقل هذه نشر الميسر.

هناك فئتان رئيسيتان من بروتينات النقل الغشائي: بروتينات الناقلو بروتينات القناة.جزيئات المادة المنقولة مرتبطة بـ البروتين الناقلتسبب تغيرات تكوينية، مما يؤدي إلى نقل هذه الجزيئات عبر الغشاء. يعد الانتشار الميسر انتقائيًا للغاية فيما يتعلق بالمواد المنقولة.

بروتينات القناةتشكل مسام مملوءة بالماء تخترق الطبقة الدهنية الثنائية. عندما تكون هذه المسام مفتوحة، تمر من خلالها الأيونات غير العضوية أو جزيئات النقل وبالتالي يتم نقلها عبر الغشاء. تنقل القنوات الأيونية ما يقرب من 106 أيونات في الثانية، وهو ما يزيد عن 100 مرة معدل النقل الذي تقوم به البروتينات الحاملة.

تحتوي معظم بروتينات القناة على "البوابات"،التي تفتح لفترة وجيزة ثم تغلق. اعتمادًا على طبيعة القناة، قد تفتح البوابة استجابةً لارتباط جزيئات الإشارة (قنوات البوابة ذات البوابات الليجندية)، أو التغيير في إمكانات الغشاء (قنوات البوابات ذات الجهد الكهربي)، أو التحفيز الميكانيكي.

النقل النشطيسمى نقل المواد عبر الغشاء ضد تدرجات تركيزها. يتم تنفيذه بمساعدة البروتينات الحاملة ويتطلب طاقة، المصدر الرئيسي لها هو ATP.

مثال على النقل النشط الذي يستخدم طاقة التحلل المائي ATP لضخ أيونات Na + و K + عبر غشاء الخلية هو العمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوممما يضمن خلق إمكانات الغشاء على غشاء البلازما للخلايا.

تتكون المضخة من بروتينات إنزيم أدينوسين ثلاثي الفوسفات المحددة المدمجة في الأغشية البيولوجية، والتي تحفز انقسام بقايا حمض الفوسفوريك من جزيء ATP. تشتمل ATPases على: مركز إنزيم وقناة أيونية وعناصر هيكلية تمنع التسرب العكسي للأيونات أثناء تشغيل المضخة. يتم استهلاك أكثر من ثلث الـ ATP الذي تستهلكه الخلية لتشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

اعتمادا على قدرة بروتينات النقل على نقل نوع أو أكثر من الجزيئات والأيونات، يتم تقسيم النقل السلبي والنشط إلى uniport وcoport، أو النقل المزدوج.

يونيبورت -هذا هو النقل الذي يعمل فيه البروتين الحامل فقط فيما يتعلق بالجزيئات أو الأيونات من نوع واحد. في النقل المزدوج، يكون البروتين الحامل قادرًا على نقل نوعين أو أكثر من الجزيئات أو الأيونات في وقت واحد. تسمى هذه البروتينات الحاملة الحمالون المشاركون، أو ناقلات المرتبطة.هناك نوعان من coport: simport و antiport. متى simportaيتم نقل الجزيئات أو الأيونات في اتجاه واحد، ومتى مضاد -في اتجاهين متعاكسين. على سبيل المثال، تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم وفقًا لمبدأ المنفذ المضاد، حيث تضخ بنشاط أيونات Na + خارج الخلايا وأيونات K + إلى الخلايا ضد تدرجاتها الكهروكيميائية. مثال على التعايش هو إعادة امتصاص الجلوكوز والأحماض الأمينية من البول الأولي بواسطة الخلايا الأنبوبية الكلوية. في البول الأولي، يكون تركيز Na + دائمًا أعلى بكثير منه في السيتوبلازم في الخلايا الأنبوبية الكلوية، وهو ما يتم ضمانه عن طريق تشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. يؤدي ربط جلوكوز البول الأولي بالبروتين الحامل المترافق إلى فتح قناة Na +، والتي تكون مصحوبة بنقل أيونات Na + من البول الأولي إلى الخلية على طول تدرج تركيزها، أي عن طريق النقل السلبي. يؤدي تدفق أيونات Na + بدوره إلى حدوث تغييرات في تكوين البروتين الحامل، مما يؤدي إلى نقل الجلوكوز في نفس اتجاه أيونات Na +: من البول الأولي إلى الخلية. في هذه الحالة، لنقل الجلوكوز، كما هو واضح، يستخدم الناقل المترافق طاقة التدرج الأيوني Na + الناتج عن تشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. وبالتالي، فإن عمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم والناقل المرتبط بها، والذي يستخدم تدرج أيونات Na + لنقل الجلوكوز، يجعل من الممكن إعادة امتصاص كل الجلوكوز تقريبًا من البول الأولي وإدراجه في عملية التمثيل الغذائي العام للجسم.

بفضل النقل الانتقائي للأيونات المشحونة، تحمل البلازما في جميع الخلايا تقريبًا شحنات موجبة على جانبها الخارجي وشحنات سالبة على جانبها السيتوبلازمي الداخلي. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء فرق محتمل بين جانبي الغشاء.

يتم تحقيق تكوين إمكانات الغشاء بشكل رئيسي بسبب عمل أنظمة النقل المضمنة في البلازما: مضخة الصوديوم والبوتاسيوم وقنوات البروتين لأيونات K +.

كما ذكرنا أعلاه، أثناء تشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، مقابل كل أيونين بوتاسيوم تمتصهما الخلية، يتم إزالة ثلاثة أيونات صوديوم منها. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء فائض من أيونات Na + خارج الخلايا، ويتم إنشاء فائض من أيونات K + في الداخل. ومع ذلك، هناك مساهمة أكثر أهمية في خلق إمكانات الغشاء من خلال قنوات البوتاسيوم، والتي تكون مفتوحة دائمًا في الخلايا أثناء الراحة. ونتيجة لذلك، تخرج أيونات K+ من الخلية على طول تدرج التركيز في البيئة خارج الخلية. ونتيجة لذلك، يحدث فرق جهد يتراوح بين 20 إلى 100 مللي فولت بين جانبي الغشاء. تحتوي بلازما الخلايا القابلة للاستثارة (العصب والعضلات والإفراز) بالإضافة إلى قنوات K + على العديد من قنوات Na + التي تفتح لفترة قصيرة عندما تعمل الإشارات الكيميائية أو الكهربائية أو غيرها على الخلية. يؤدي فتح قنوات Na + إلى حدوث تغيير في إمكانات الغشاء (إزالة استقطاب الغشاء) واستجابة خلية محددة للإشارة.

تسمى بروتينات النقل التي تولد اختلافات محتملة عبر الغشاء المضخات الكهربائية.تعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم كمضخة كهربائية رئيسية للخلايا.

النقل في عبوات غشائيةتتميز بحقيقة أن المواد المنقولة في مراحل معينة من النقل تقع داخل حويصلات غشائية، أي أنها محاطة بغشاء. اعتمادًا على الاتجاه الذي يتم فيه نقل المواد (داخل الخلية أو خارجها)، ينقسم النقل في التغليف الغشائي إلى الالتقام الخلوي والإخراج الخلوي.

الالتقامهي عملية امتصاص الخلية للجزيئات الكبيرة والجسيمات الأكبر حجمًا (الفيروسات والبكتيريا وشظايا الخلية). يتم إجراء عملية الالتقام عن طريق البلعمة واحتساء الخلايا.

البلعمة -عملية الالتقاط والامتصاص النشط بواسطة خلية من الجسيمات الدقيقة الصلبة التي يزيد حجمها عن 1 ميكرون (بكتيريا، شظايا الخلية، إلخ). أثناء البلعمة، تتعرف الخلية، بمساعدة مستقبلات خاصة، على مجموعات جزيئية محددة من الجسيم المبتلعم.

ثم، عند نقطة اتصال الجسيم مع غشاء الخلية، يتم تشكيل نتوءات البلازما - أرجل كاذبة,التي تغلف الجسيمات الدقيقة من جميع الجوانب. ونتيجة لاندماج الأرجل الكاذبة، يتم وضع مثل هذا الجسيم داخل حويصلة محاطة بغشاء يسمى يبلوع.إن تكوين البلغومات هو عملية تعتمد على الطاقة وتحدث بمشاركة نظام الأكتوميوسين. يمكن للبلعوم، الذي يغرق في السيتوبلازم، أن يندمج مع الإندوسوم المتأخر أو الليزوزوم، ونتيجة لذلك يتم هضم الجسيمات الدقيقة العضوية التي تمتصها الخلية، على سبيل المثال الخلية البكتيرية. في البشر، عدد قليل فقط من الخلايا قادرة على البلعمة: على سبيل المثال، الخلايا الضامة للنسيج الضام وكريات الدم البيضاء. تمتص هذه الخلايا البكتيريا بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الجسيمات التي تدخل الجسم، وبالتالي تحميه من مسببات الأمراض والجسيمات الأجنبية.

كثرة الخلايا- امتصاص الخلية للسائل على شكل محاليل ومعلقات حقيقية وغروية. تشبه هذه العملية بشكل عام عملية البلعمة: يتم غمر قطرة من السائل في المنخفض المتكون لغشاء الخلية، وتحيط بها وتجد أنها محاطة بحويصلة يبلغ قطرها 0.07-0.02 ميكرون، مغمورة في الهيالوبلازم. الخلية.

آلية احتساء الخلايا معقدة للغاية. تحدث هذه العملية في مناطق متخصصة من جهاز سطح الخلية تسمى الحفر الحدودية، والتي تشغل حوالي 2% من سطح الخلية. حفر ذات حدودهي غزوات صغيرة للبلازما، يوجد بجانبها كمية كبيرة من البروتين في الهيالوبلازم المحيطي كلاثرين.يوجد في منطقة الحفر المتاخمة على سطح الخلايا أيضًا العديد من المستقبلات التي يمكنها التعرف على الجزيئات المنقولة وربطها على وجه التحديد. عندما تربط المستقبلات هذه الجزيئات، تحدث بلمرة الكلاثرين، وتغزو البلازما. نتيجة ل، فقاعة ذات حدود,تحمل جزيئات قابلة للنقل. حصلت هذه الفقاعات على اسمها لأن الكلاثرين على سطحها يشبه حافة غير مستوية تحت المجهر الإلكتروني. بعد الانفصال عن البلازماليما، تفقد الحويصلات المتاخمة للكلاثرين وتكتسب القدرة على الاندماج مع الحويصلات الأخرى. تتطلب عمليات بلمرة وإزالة بلمرة الكلاثرين طاقة ويتم حظرها عند نقص ATP.

يضمن كثرة الخلايا، بسبب التركيز العالي للمستقبلات في الحفر المتاخمة، انتقائية وكفاءة نقل جزيئات معينة. على سبيل المثال، تركيز جزيئات المواد المنقولة في الحفر المتاخمة هو 1000 مرة أعلى من تركيزها في البيئة. كثرة الخلايا هي الطريقة الرئيسية لنقل البروتينات والدهون والبروتينات السكرية إلى الخلية. من خلال عملية الإحتساء، تمتص الخلية كمية من السائل تعادل حجمها يوميا.

طرد خلوي- عملية إزالة المواد من الخلية. يتم أولاً وضع المواد المراد إزالتها من الخلية في حويصلات النقل، والتي عادة ما يكون سطحها الخارجي مغطى ببروتين الكلاثرين، ثم يتم توجيه هذه الحويصلات إلى غشاء الخلية. هنا يندمج غشاء الحويصلات مع البلازما، ويتم سكب محتوياتها خارج الخلية أو، مع الحفاظ على الاتصال مع البلازما، يتم تضمينها في الكأس السكري.

هناك نوعان من خروج الخلايا: التأسيسي (الأساسي) والمنظم.

الطرد التأسيسييحدث بشكل مستمر في جميع خلايا الجسم. إنه بمثابة الآلية الرئيسية لإزالة المنتجات الأيضية من الخلية واستعادة غشاء الخلية باستمرار.

تنظيم إفراز الخلايايتم تنفيذها فقط في خلايا خاصة تؤدي وظيفة إفرازية. يتراكم الإفراز المفرز في الحويصلات الإفرازية، ولا يحدث خروج الخلايا إلا بعد أن تتلقى الخلية الإشارة الكيميائية أو الكهربائية المناسبة. على سبيل المثال، تطلق خلايا بيتا الموجودة في جزر لانجرهانس في البنكرياس إفرازها في الدم فقط عندما يزيد تركيز الجلوكوز في الدم.

أثناء عملية الإخراج الخلوي، عادة ما يتم توجيه الحويصلات الإفرازية المتكونة في السيتوبلازم إلى مناطق متخصصة من الجهاز السطحي الذي يحتوي على عدد كبير من بروتينات الاندماج أو بروتينات الاندماج. عندما تتفاعل بروتينات الاندماج في غشاء البلازما والحويصلة الإفرازية، يتم تشكيل مسام الاندماج، الذي يربط تجويف الحويصلة بالبيئة خارج الخلية. في هذه الحالة يتم تنشيط نظام الأكتوميوسين، ونتيجة لذلك يتم سكب محتويات الحويصلة منه خارج الخلية. وهكذا، خلال عملية الاستخلاص المحفز، تكون الطاقة مطلوبة ليس فقط لنقل الحويصلات الإفرازية إلى البلازما، ولكن أيضًا لعملية الإفراز.

Transcytosis, أو استجمام , - هذا هو النقل الذي يتم من خلاله نقل الجزيئات الفردية عبر الخلية. يتم تحقيق هذا النوع من النقل من خلال مزيج من الاستئصال الداخلي والإخراج الخلوي. مثال على Transcytosis هو نقل المواد من خلال خلايا جدران الأوعية الدموية للشعيرات الدموية البشرية، والتي يمكن أن تحدث في كلا الاتجاهين.

استقطاب الغشاء في حالة الراحة، أي. يتم تفسير حدوث MP في وجود تدرج عبر الغشاء لتركيزات الأيونات في المقام الأول من خلال إطلاق K + داخل الخلايا في البيئة المحيطة بالخلية من خلال قنوات التسرب. وهكذا، في حالة الراحة الفسيولوجية، يكون غشاء الألياف العصبية، على سبيل المثال، أكثر نفاذية لـ K+ بمقدار 25 مرة من Na+. يؤدي إطلاق K+ المشحون إيجابيًا إلى تكوين شحنة موجبة على السطح الخارجي للغشاء. الأنيونات العضوية - مركبات جزيئية كبيرة تحمل شحنة سالبة ويكون غشاء الخلية غير منفذ لها، وتعطي شحنة سالبة للسطح الداخلي للغشاء في ظل هذه الظروف. وتتأثر درجة استقطاب الغشاء في حالة الراحة بحركة الأيونات الأخرى من خلاله، ولكن في ظروف الراحة النسبية تكون صغيرة.

في حالة الراحة، فإن تدفق الأيونات عبر الغشاء، والتحرك على طول تدرجات تركيزها، سيؤدي في النهاية إلى معادلة تركيز الأيونات داخل الخلية وفي بيئتها. لكن هذا لا يحدث في الخلايا الحية، حيث توجد آلية جزيئية خاصة في غشاء الخلية تسمى المضخة الأيونية. على سبيل المثال، تضمن مضخة الصوديوم والبوتاسيوم إزالة Na+ من سيتوبلازم الخلية وإدخال CL في السيتوبلازم. تعمل مضخة الأيونات على تحريك الأيونات ضد تدرج تركيزها، وبالتالي تعمل مع إنفاق الطاقة للتغلب على قوة التدرج. وفي الوقت نفسه، يعد عمل K4- وNa+-Hacoca عاملاً مهمًا آخر في إنشاء MP. من خلال ضخ ثلاثة Na+ من الخلية خلال كل دورة تشغيل وإدخال اثنين فقط من K+ إلى الخلية، تشكل المضخة شحنة سالبة داخل الخلايا ذات أصل كهربائي، تلخص الشحنة المرتبطة بانتشار K+.

وبالتالي، فإن ظهور MP المريح والحفاظ عليه يرجع إلى النفاذية الانتقائية لغشاء الخلية للأيونات وتشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.

تخلق إمكانات الغشاء المريح مجالًا كهربائيًا يضمن الحالة المغلقة لـ "بوابة" التنشيط والحالة المفتوحة لـ "بوابة" التعطيل لقنوات الصوديوم ، فضلاً عن الحفاظ على تنظيم مكاني معين للغشاء.

النقل السلبي

________________________

التناضح هو حركة جزيئات الماء (المذيب) عبر الغشاء من منطقة أقل إلى منطقة ذات تركيز أعلى من مادة مذابة. الضغط الأسموزي هو الحد الأدنى من الضغط الذي يجب تطبيقه على المحلول لمنع تدفق المذيب عبر الغشاء إلى محلول ذي تركيز أعلى من المادة.

تتحرك جزيئات المذيبات، مثل جزيئات أي مادة أخرى، بفعل قوة تنشأ نتيجة لاختلاف الجهود الكيميائية. عندما تذوب مادة ما، تقل القدرة الكيميائية للمذيب. لذلك، في المنطقة التي يكون فيها تركيز المذاب أعلى، تكون الإمكانات الكيميائية للمذيب أقل. وبالتالي، فإن جزيئات المذيبات، التي تنتقل من محلول بتركيز أقل إلى محلول بتركيز أعلى، تتحرك بالمعنى الديناميكي الحراري "لأسفل"، "على طول التدرج".

يتم تنظيم حجم الخلايا إلى حد كبير من خلال كمية الماء التي تحتوي عليها. لا تكون الخلية في حالة توازن كامل مع بيئتها. إن الحركة المستمرة للجزيئات والأيونات عبر غشاء البلازما تغير تركيز المواد في الخلية، وبالتالي، الاسموزي

ضغط محتوياته. إذا كانت الخلية تفرز مادة ما، فمن أجل الحفاظ على ضغط اسموزي ثابت، يجب عليها إما أن تفرز كمية مناسبة من الماء أو تمتص كمية مساوية من مادة أخرى. نظرًا لأن البيئة المحيطة بمعظم الخلايا منخفضة التوتر، فمن المهم للخلايا أن تمنع دخول كميات كبيرة من الماء إليها. يتطلب الحفاظ على حجم ثابت حتى في بيئة متساوية التوتر استهلاكًا للطاقة، وبالتالي يكون تركيز المواد غير القادرة على الانتشار في الخلية (البروتينات والأحماض النووية وما إلى ذلك) أعلى منه في البيئة المحيطة بالخلية. بالإضافة إلى ذلك، تتراكم المستقلبات باستمرار في الخلية، مما يعطل التوازن الاسموزي. إن الحاجة إلى إنفاق الطاقة للحفاظ على حجم ثابت يمكن إثباتها بسهولة في تجارب التبريد أو مثبطات التمثيل الغذائي. في مثل هذه الظروف، تنتفخ الخلايا بسرعة.

لحل "المشكلة التناضحية"، تستخدم الخلايا طريقتين: فهي تضخ مكونات محتوياتها أو الماء الذي يدخلها إلى النسيج الخلالي. في معظم الحالات، تستخدم الخلايا الخيار الأول - ضخ المواد، في أغلب الأحيان الأيونات، باستخدام مضخة الصوديوم (انظر أدناه).

بشكل عام، يتم تحديد حجم الخلايا التي ليس لها جدران صلبة من خلال ثلاثة عوامل:

أ) كمية المواد الموجودة فيها والتي لا تستطيع اختراق الغشاء؛

ب) التركيز في النسيج الخلالي للمركبات القادرة على المرور عبر الغشاء.

ج) نسبة معدلات اختراق وضخ المواد من الخلية.

تلعب مرونة غشاء البلازما دورًا مهمًا في تنظيم توازن الماء بين الخلية والبيئة، مما يخلق ضغطًا هيدروستاتيكيًا يمنع تدفق الماء إلى الخلية. إذا كان هناك اختلاف في الضغط الهيدروستاتيكي في منطقتين من الوسط، فيمكن ترشيح الماء من خلال مسام الحاجز الذي يفصل بين هذه المناطق.

تكمن ظاهرة الترشيح في العديد من العمليات الفسيولوجية، مثل تكوين البول الأولي في النيفرون، وتبادل الماء بين الدم وسائل الأنسجة في الشعيرات الدموية.

هناك عدة أنواع من الانتشار.

▲ انتشار بسيط من خلال المصفوفة الدهنية للغشاء، والتي تمر من خلالها الجزيئات الصغيرة غير القطبية - 02، N2، الإيثانول، الأثير، الجزيئات القطبية الصغيرة التي لا تحتوي على شحنة - اليوريا والأمونيا وثاني أكسيد الكربون وكذلك المواد القابلة للذوبان في الدهون - الأحماض الدهنية منخفضة الوزن الجزيئي، هرمونات الغدة الدرقية، الهرمونات الستيرويدية للغدد التناسلية وقشرة الغدة الكظرية، فيتامينات أ و د3.

ز يسمح الانتشار البسيط عبر قنوات الأيونات الغشائية للأيونات غير العضوية بالتحرك على طول التركيز أو التدرج الكهروكيميائي.

أ. إن الانتشار الميسر بمساعدة الناقلات يكمن وراء نقل معظم الجزيئات القطبية للمركبات متوسطة الحجم التي ليس لها أي شحنة: الجلوكوز والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. عادة، يرتبط الناقل بمادة معينة أو مجموعة مواد ذات صلة. وفي وجود تركيزات عالية من المادة، قد يكون حجم وسرعة النقل محدودين بسبب تشبع الناقلات.

ينقل النقل النشط المواد ضد تدرج التركيز ويتطلب طاقة. لضمان النقل النشط، تنفق الخلايا من 30 إلى 70٪ من الطاقة المولدة في عملية الحياة. مصدر الطاقة للنقل النشط في الخلية هو طاقة التدرجات الأيونية عبر الغشاء وطاقة روابط ATP. اعتمادًا على نوع الطاقة المستخدمة في النقل، يتم التمييز بين نوعين من النقل النشط.

g النقل النشط الأساسي الناتج عن عمل بروتينات المضخة الغشائية. تجمع هذه البروتينات بين خصائص نظام النقل لنقل الأيونات وخصائص الإنزيم الذي يكسر ATP. يتم استخدام الطاقة الناتجة بواسطة المضخة لنقل الأيونات. تم العثور على المضخات التالية في أغشية الخلايا:

تقوم مضخة K+~, Na+ بنقل ثلاثة Na+ إلى الخارج مقابل اثنين من K+ إلى الداخل، أي. ضد تدرج التركيز. لدورة واحدة من تشغيل المضخة، 1 مول. اعبي التنس المحترفين. بسبب تشغيل هذه المضخة، يتم إنشاء تدرج تركيز لـ Na+ وK+، والذي يستخدم لتكوين الخلية MP، بالإضافة إلى النقل النشط الثانوي؛

مضخة Ca2+: مدمجة في غشاء الخلية وأغشية العضيات الخلوية؛ نظرًا للنشاط العالي لـ Ca2+ كمنظم للعديد من العمليات التي تحدث في الخلية، يجب التحكم بشكل صارم في تركيزه داخل الخلايا؛ تضخ المضخة Ca2+ إلى البيئة الخارجية للخلية أو إلى مخازن داخل الخلايا؛

مضخة H+، هي مضخة بروتون تعمل في الغشاء الخارجي وفي أغشية العضيات الخلوية؛ ينقل H+ ضد تدرج التركيز من الخلية إلى البيئة، على سبيل المثال من الخلايا الجدارية في المعدة إلى عصير المعدة أو من الخلايا الظهارية الأنبوبية الكلوية إلى البول الأنبوبي.

يستخدم النقل النشط الثانوي طاقة تدرج تركيز أيون، على سبيل المثال Na+، الناتج عن تشغيل المضخة، لنقل المواد. وبهذه الطريقة، يتم نقل الجلوكوز والأحماض الأمينية في خلايا الغشاء المخاطي للأمعاء أو في أنابيب الكلى. الصوديوم، الذي يتحرك على طول التدرج الكهروكيميائي بواسطة جزيء حامل، يعزز في الوقت نفسه النقل ضد تدرج تركيز الجلوكوز أو الأحماض الأمينية المرتبطة بنفس الناقل.

ومن أنواع النقل النشط الثانوي عمل أنظمة التبادل الأيوني وأنظمة النقل المشترك. مصدر الطاقة لنقل أيون واحد هو طاقة تدرج تركيز أيون آخر. يمكن أن يحدث النقل داخل وخارج الخلية. تم وصف الأنواع التالية من المبادلات الأيونية:

يضمن تبادل Na+-, Ca2+ ضخ Ca2+ من الخلية بسبب حركة Na+ على طول التدرج الكهروكيميائي داخل الخلية؛ تعمل الآلية في الخلايا العصبية والخلايا العضلية والخلايا الظهارية والغدد الصماء.

يضمن تبادل Na+~,H+ إزالة البروتونات من الخلية إلى الوسط بسبب طاقة تدرج الصوديوم؛ تعمل الآلية في الخلايا العصبية وخلايا الكبد والعضلات وظهارة الأنابيب الكلوية.

C/ -, nso j - أعلى سرعة للمبادل الأيوني في نقل الأنيونات؛ يضمن امتصاص ثاني أكسيد الكربون المتكون في الأنسجة بواسطة كريات الدم الحمراء وخروجه منها على شكل HC03 مقابل تناول ثاني أكسيد الكربون~؛ تعمل الآلية، بالإضافة إلى كريات الدم الحمراء، في الخلايا العضلية والخلايا الظهارية في الكلى والأمعاء.

Na + -، K "-، O - رمز مجموعة من الأيونات في اتجاه واحد؛ يمكن أن يكون مصدر الطاقة هو تدرج تركيز أي من هذه الأيونات؛ يتم تحديد اتجاه النقل من خلال حالة توازن الخلية؛ تعمل الآلية في كريات الدم الحمراء البشرية وترتبط بالحاجة إلى تقليل تركيز هذه الأيونات في الخلية.

يتم نقل الجزيئات الكبيرة - البروتينات والسكريات والأحماض النووية - عن طريق الالتقام الخلوي وإخراج الخلايا.

يتكون الالتقام الخلوي من تكوين فجوة يتبعها انفصال جزء من الغشاء الذي تتلامس معه الركيزة الجزيئية. يتم نقل الحويصلات الداخلية الناتجة إما إلى الليزوزومات لتكسير المادة لاحقًا بواسطة الإنزيمات الليزوزومية، أو إلى الجانب الآخر من الخلية وتحرير المحتويات عن طريق الإخراج الخلوي. هناك ثلاثة أنواع من الالتقام:

احتساء الخلايا هو التقاط غير محدد للسائل خارج الخلية مع جزيئات كبيرة مذابة فيه لاستخدام الأخير لتلبية احتياجات الخلية أو للنقل عبر الخلية؛

الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات هو امتصاص المواد بعد تفاعلها مع المستقبلات الغشائية. بعد غزو الغشاء وإطلاقه، يتم نقل الإندوسومات الناتجة إلى الليزوزومات من أجل التحلل الأنزيمي؛ وبالتالي يتم تعطيل الهرمونات والجلوبيولين المناعي والمستضدات.

البلعمة هي التقاط الجزيئات الخلوية الكبيرة بواسطة خلايا متخصصة - الخلايا الصغيرة والبلاعم، تليها عملية الهضم.

خروج الخلايا هو إطلاق الركائز المعبأة في حبيبات (حويصلات) من الخلية عن طريق اندماج الأغشية الحبيبية مع غشاء الخلية. وهكذا يتم إطلاق الهرمونات والوسطاء والعصارات الهضمية.

text_fields

Arrow_upward

في الحيوانات ذات الجهاز الوعائي المغلق، ينقسم السائل خارج الخلية تقليديًا إلى مكونين:

1) السائل الخلالي
2) تعميم بلازما الدم.

السائل الخلالي هو جزء من السائل خارج الخلية الموجود خارج الجهاز الوعائي ويغمر الخلايا.

حوالي ثلث إجمالي ماء الجسم هو سائل خارج الخلية، والثلثين المتبقيين هو سائل داخل الخلايا.

تختلف تركيزات الشوارد والمواد الغروية بشكل كبير في البلازما والسوائل الخلالية وداخل الخلايا. الاختلافات الأكثر وضوحًا هي المحتوى المنخفض نسبيًا لأنيونات البروتين في السائل الخلالي، مقارنةً بالسائل داخل الخلايا وبلازما الدم، والتركيزات الأعلى للصوديوم والكلور في السائل الخلالي، والبوتاسيوم في السائل داخل الخلايا.

يرجع التركيب غير المتكافئ لسوائل الجسم المختلفة إلى حد كبير إلى طبيعة الحواجز التي تفصل بينها. تفصل أغشية الخلايا السائل داخل الخلايا عن السائل خارج الخلية، وتفصل جدران الشعيرات الدموية السائل الخلالي عن البلازما. يمكن أن يحدث نقل المواد من خلال هذه الحواجز بشكل سلبيمن خلال الانتشار والترشيح والتناضح، وكذلك من خلال النقل النشط.

النقل السلبي

text_fields

Arrow_upward

أرز. 1.12 أنواع النقل السلبي والنشط للمواد عبر الغشاء.

من الناحية التخطيطية، يتم عرض الأنواع الرئيسية لنقل المواد عبر غشاء الخلية في الشكل. 1.12

الشكل. 1.12 أنواع النقل السلبي والنشط للمواد عبر الغشاء.

3 - تسهيل الانتشار،

النقل السلبي للموادمن خلال أغشية الخلايا لا يتطلب إنفاق الطاقة الأيضية.

أنواع النقل السلبي

text_fields

Arrow_upward

أنواع النقل السلبي للمواد:

انتشار بسيط
التنافذ
انتشار الأيونات
نشر الميسر

انتشار بسيط

text_fields

Arrow_upward

الانتشار هو العملية التي ينتشر من خلالها الغاز أو المواد المذابة لملء الحجم المتاح بالكامل.

الجزيئات والأيونات الذائبة في السائل تكون في حركة فوضوية، وتتصادم مع بعضها البعض، وجزيئات المذيبات وغشاء الخلية. يمكن أن يؤدي تصادم الجزيء أو الأيون مع الغشاء إلى نتيجتين: إما أن "يرتد" الجزيء عن الغشاء أو يمر عبره. وعندما يكون احتمال الحدث الأخير مرتفعا، نقول أن الغشاء نفاذية لهذامواد.

إذا كان تركيز المادة على جانبي الغشاء مختلفا، يحدث تدفق الجزيئات الموجهة من محلول أكثر تركيزا إلى محلول مخفف. يحدث الانتشار حتى يتم مساواة تركيز المادة على جانبي الغشاء. تمر عبر غشاء الخلية كما هو شديد الذوبان في الماء (محبة للماء)المواد و نافرة من الماء،سيئة أو غير قابلة للذوبان تماما فيه.

تنتشر المواد الكارهة للماء شديدة الذوبان في الدهون بسبب ذوبانها في الدهون الغشائية.

يخترق الماء والمواد شديدة الذوبان فيه من خلال عيوب مؤقتة في المنطقة الهيدروكربونية بالغشاء ، ما يسمى. مكامن الخلل،وأيضا من خلال المسام,المناطق المحبة للماء الموجودة بشكل دائم في الغشاء.

عندما يكون غشاء الخلية غير منفذ أو نفاذية ضعيفة للذوبان، ولكن نفاذية للماء، فإنه يخضع للقوى الاسموزية. عند انخفاض تركيز المادة في الخلية عن تركيزها في البيئة، تنكمش الخلية؛ فإذا كان تركيز المذاب في الخلية أعلى، يندفع الماء إلى داخل الخلية.

التنافذ

text_fields

Arrow_upward

التنافذ- حركة جزيئات الماء (المذيب) عبر الغشاء من منطقة أقل إلى منطقة ذات تركيز أعلى للمادة المذابة.

الضغط الاسموزيهو الحد الأدنى من الضغط الذي يجب تطبيقه على المحلول لمنع تدفق المذيب عبر الغشاء إلى محلول ذي تركيز أعلى من المادة.

يتم تنظيم حجم الخلايا إلى حد كبير من خلال كمية الماء التي تحتوي عليها. لا تكون الخلية في حالة توازن كامل مع بيئتها. تؤدي الحركة المستمرة للجزيئات والأيونات عبر غشاء البلازما إلى تغيير تركيز المواد في الخلية، وبالتالي الضغط الأسموزي لمحتوياتها. إذا كانت الخلية تفرز مادة ما، فمن أجل الحفاظ على ضغط اسموزي ثابت، يجب عليها إما أن تفرز كمية مناسبة من الماء أو تمتص كمية مساوية من مادة أخرى. نظرًا لأن البيئة المحيطة بمعظم الخلايا منخفضة التوتر، فمن المهم للخلايا أن تمنع دخول كميات كبيرة من الماء إليها. يتطلب الحفاظ على حجم ثابت حتى في بيئة متساوية التوتر استهلاكًا للطاقة، وبالتالي يكون تركيز المواد غير القادرة على الانتشار في الخلية (البروتينات والأحماض النووية وما إلى ذلك) أعلى منه في البيئة المحيطة بالخلية. بالإضافة إلى ذلك، تتراكم المستقلبات باستمرار في الخلية، مما يعطل التوازن الاسموزي. إن الحاجة إلى إنفاق الطاقة للحفاظ على حجم ثابت يمكن إثباتها بسهولة في تجارب التبريد أو مثبطات التمثيل الغذائي. في مثل هذه الظروف، تنتفخ الخلايا بسرعة.

لحل "المشكلة الاسموزية"، تستخدم الخلايا طريقتين:فهي تضخ مكونات محتوياتها أو الماء الذي يدخلها إلى النسيج الخلالي. في معظم الحالات، تستخدم الخلايا الفرصة الأولى - ضخ المواد، في أغلب الأحيان الأيونات، باستخدام مضخة الصوديوم(انظر أدناه).

بشكل عام، يتم تحديد حجم الخلايا التي ليس لها جدران صلبة من خلال ثلاثة عوامل:

1) كمية المواد الموجودة فيها والتي لا تستطيع اختراق الغشاء.
2) التركيز في النسيج الخلالي للمركبات القادرة على المرور عبر الغشاء.
3) نسبة معدلات اختراق وضخ المواد من الخلية.

انتشار الأيونات

text_fields

Arrow_upward

انتشار الأيوناتيحدث بشكل رئيسي من خلالالهياكل البروتينية الغشائية المتخصصة - الأيونية كاليفورنيانقدي،عندما تكون مفتوحة. اعتمادًا على نوع الأنسجة، قد تحتوي الخلايا على مجموعة مختلفة من القنوات الأيونية.

هناك قنوات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والصوديوم والكالسيوم والكلوريد. يتميز نقل الأيونات عبر القنوات بعدد من الميزات التي تميزه عن الانتشار البسيط. وهذا ينطبق إلى حد كبير على قنوات الكالسيوم.

يمكن تحديد موقع القنوات الأيونيةفي الحالات المفتوحة والمغلقة والمعطلة. يتم التحكم في انتقال القناة من حالة إلى أخرى إما عن طريق تغيير فرق الجهد الكهربائي على الغشاء، أو عن طريق تفاعل المواد الفعالة من الناحية الفسيولوجية مع المستقبلات.

وبناء على ذلك، يتم تقسيم القنوات الأيونية إلى تعتمد على الجهدو بوابات المستقبلات.يتم تحديد النفاذية الانتقائية للقناة الأيونية لأيون معين من خلال وجود مرشحات انتقائية خاصة عند فمه.

نشر الميسر

text_fields

Arrow_upward

بالإضافة إلى الماء والأيونات، فإن العديد من المواد (من الإيثانول إلى الأدوية المعقدة) تخترق الأغشية البيولوجية عن طريق الانتشار البسيط. في الوقت نفسه، حتى الجزيئات القطبية الصغيرة نسبيًا، على سبيل المثال الجليكول والسكريات الأحادية والأحماض الأمينية، لا تخترق عمليًا غشاء معظم الخلايا بسبب الانتشار البسيط. يتم نقلهم من قبل نشر الميسر.

ويسمى الانتشار الميسرمادة على طول تدرج تركيزها، والتي تتم بمشاركة جزيئات حاملة البروتين الخاصة.

يمكن أيضًا إجراء نقل Na + و K + و Cl - و Li + و Ca 2+ و HCO 3 - و H + ناقلات محددة. السمات المميزة لهذا النوع من النقل الغشائي هي المعدل المرتفع لنقل المادة مقارنة بالانتشار البسيط، والاعتماد على بنية جزيئاتها، والتشبع، والمنافسة، والحساسية لمثبطات معينة - وهي مركبات تمنع الانتشار الميسر.

جميع الميزات المدرجة للانتشار الميسر هي نتيجة لخصوصية البروتينات الحاملة وعددها المحدود في الغشاء. بمجرد الوصول إلى تركيز معين من المادة المنقولة، عندما تكون جميع الناقلات مشغولة بجزيئات أو أيونات منقولة، فإن زيادتها الإضافية لن تؤدي إلى زيادة في عدد الجزيئات المنقولة - ظاهرة التشبع. المواد المتشابهة في التركيب الجزيئي والتي يتم نقلها بواسطة نفس الناقل سوف تتنافس على الناقل - ظاهرة المنافسة.

هناك عدة أنواع من نقل المواد من خلال الانتشار الميسر (الشكل 1.13):

أرز. 1.13 تصنيف طرق النقل الغشائي.

Uniport, عندما يتم نقل الجزيئات أو الأيونات عبر الغشاء بغض النظر عن وجود أو نقل مركبات أخرى (نقل الجلوكوز والأحماض الأمينية عبر الغشاء القاعدي للخلايا الظهارية)؛

سيمبورت, حيث يحدث نقلها بشكل متزامن وأحادي الاتجاه مع مركبات أخرى (نقل السكريات والأحماض الأمينية المعتمدة على الصوديوم Na + K + و2Cl - وcotran-sport)؛

أنتيبورت - (انتقال المادة يرجع إلى النقل المتزامن والموجه بشكل معاكس لمركب أو أيون آخر (Na + /Ca 2+, Na + /H + Cl - /HCO 3 - - مبادلات).

Simport و antiport أنواع النقل المشترك,حيث يتم التحكم في سرعة النقل من قبل جميع المشاركين في عملية النقل.

طبيعة بروتينات النقل غير معروفة. استنادا إلى مبدأ التشغيل، يتم تقسيمها إلى نوعين. تقوم الحاملات من النوع الأول بحركات مكوكية عبر الغشاء، بينما تكون الحاملات من النوع الثاني مدمجة في الغشاء وتشكل قناة. ويمكن نمذجة عملها باستخدام المضادات الحيوية الأيونية التي تنقل المعادن القلوية. لذلك، واحد منهم - (فالينوميسين) - يعمل كحامل حقيقي ينقل البوتاسيوم عبر الغشاء. يتم إدخال جزيئات الجراميسيدين A، وهو حامل أيون آخر، في الغشاء واحدًا تلو الآخر، لتشكل "قناة" لأيونات الصوديوم.

تحتوي معظم الخلايا على نظام انتشار سهل. ومع ذلك، فإن قائمة المستقلبات المنقولة عبر هذه الآلية محدودة للغاية. هذه هي في الأساس السكريات والأحماض الأمينية وبعض الأيونات. لا يتم نقل المركبات التي تعتبر منتجات استقلابية وسيطة (السكريات المفسفرة، منتجات استقلاب الأحماض الأمينية، العناصر الكبيرة) باستخدام هذا النظام. وبالتالي، يعمل الانتشار الميسر على نقل تلك الجزيئات التي تستقبلها الخلية من البيئة. والاستثناء هو نقل الجزيئات العضوية من خلال الظهارة، والتي سيتم مناقشتها بشكل منفصل.

النقل النشط

text_fields

Arrow_upward

النقل النشطيتم تنفيذها عن طريق نقل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATPases) ويحدث بسبب طاقة التحلل المائي ATP.

يوضح الشكل 1.12 أنواع النقل السلبي والنشط للمواد عبر الغشاء.

1،2 - انتشار بسيط من خلال قناة ثنائية الطبقة والأيونات،
3 - تسهيل الانتشار،
4 - النقل النشط الأساسي،
5- النقل النشط الثانوي .

أنواع النقل النشط

text_fields

Arrow_upward

أنواع النقل النشط للمواد:

النقل النشط الأساسي

النقل النشط الثانوي

النقل النشط الأساسي

text_fields

Arrow_upward

لا يمكن تفسير انتقال المواد من بيئة ذات تركيز منخفض إلى بيئة ذات تركيز أعلى من خلال الحركة على طول التدرج، أي. انتشار. يتم تنفيذ هذه العملية بسبب طاقة التحلل المائي ATP أو الطاقة الناتجة عن تدرج تركيز أي أيونات، غالبًا الصوديوم. إذا كان مصدر الطاقة للنقل النشط للمواد هو التحلل المائي لـ ATP، وليس حركة بعض الجزيئات أو الأيونات الأخرى عبر الغشاء، فإن النقل مُسَمًّىنشط الأساسي.

يتم إجراء النقل النشط الأساسي عن طريق النقل ATPases، والذي يسمى مضخات أيونية.في الخلايا الحيوانية، الأكثر شيوعًا هو Na + ,K + - ATPase (مضخة الصوديوم)، وهو بروتين متكامل للغشاء البلازمي وCa 2+ - ATPase الموجود في الغشاء البلازمي للشبكة البلازمية الساركو (إندو) . جميع البروتينات الثلاثة لها خاصية مشتركة - القدرة على الفسفرة وتشكيل شكل فسفرة وسيط من الإنزيم. في حالة الفسفرة، يمكن أن يتواجد الإنزيم في شكلين من المطابقات، والتي يتم تحديدها عادة ه 1و ه 2.

التشكل الانزيمي - هذه طريقة للتوجيه المكاني (وضع) لسلسلة البولي ببتيد في جزيئها. تتميز المطابقتان المشار إليهما للإنزيم باختلاف الأيونات المنقولة، أي. قدرة مختلفة على ربط الأيونات المنقولة.

Na + /K + - يوفر ATPase نقلًا نشطًا مقترنًا لـ Na + من الخلية و K + إلى السيتوبلازم. يوجد في جزيء Na + /K + - ATPase منطقة خاصة (قسم) يحدث فيها ارتباط أيونات Na وK في تكوين الإنزيم E 1، وتواجه هذه المنطقة الجزء الداخلي من الشبكة البلازمية. لتنفيذ هذه المرحلة من تحويل Ca 2+ -ATPase، من الضروري وجود أيونات المغنيسيوم في الشبكة الساركوبلازمية. وبعد ذلك، تتكرر دورة الإنزيم.

النقل النشط الثانوي

text_fields

Arrow_upward

النقل النشط الثانويهو انتقال مادة ما عبر الغشاء عكس تدرج تركيزها بسبب طاقة تدرج تركيز مادة أخرى تنشأ أثناء عملية النقل النشط. في الخلايا الحيوانية، المصدر الرئيسي للطاقة للنقل النشط الثانوي هو طاقة تدرج تركيز أيونات الصوديوم، والتي يتم إنشاؤها بسبب عمل Na + /K + - ATPase. على سبيل المثال، يحتوي غشاء خلايا الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة على بروتين ينقل (ينقل) الجلوكوز والصوديوم إلى الخلايا الظهارية. يحدث نقل الجلوكوز فقط إذا تم نقل Na +، بالتزامن مع ارتباط الجلوكوز بالبروتين المحدد، على طول التدرج الكهروكيميائي. يتم الحفاظ على التدرج الكهروكيميائي لـ Na + عن طريق النقل النشط لهذه الكاتيونات خارج الخلية.

في الدماغ، يرتبط عمل مضخة Na + بالامتصاص العكسي (إعادة استيعاب) الوسطاء -المواد النشطة من الناحية الفسيولوجية التي يتم إطلاقها من النهايات العصبية تحت تأثير العوامل المحفزة.

في الخلايا العضلية القلبية وخلايا العضلات الملساء، يرتبط عمل Na + , K + -ATPase بنقل Ca 2+ عبر غشاء البلازما، بسبب وجود بروتين في غشاء الخلية ينقل (مضادات) Na + و كاليفورنيا 2+ . يتم نقل أيونات الكالسيوم عبر غشاء الخلية في مقابل أيونات الصوديوم وبسبب طاقة تدرج تركيز أيونات الصوديوم.

تم اكتشاف بروتين في الخلايا يقوم بتبادل أيونات الصوديوم خارج الخلية مع بروتونات داخل الخلايا - Na + /H + - مبادليلعب هذا الناقل دورًا مهمًا في الحفاظ على درجة حموضة ثابتة داخل الخلايا. يتناسب المعدل الذي يحدث به تبادل Na + /Ca 2+ و Na + /H + مع التدرج الكهروكيميائي لـ Na + عبر الغشاء. عندما ينخفض تركيز Na + خارج الخلية، يتم تثبيط Na + , K + -ATPase بواسطة جليكوسيدات القلب أو في بيئة خالية من البوتاسيوم، يزداد تركيز الكالسيوم والبروتونات داخل الخلايا. هذه الزيادة في تركيز Ca 2+ داخل الخلايا عند تثبيط Na +، K + -ATPase تكمن وراء الاستخدام السريري للجليكوسيدات القلبية لتعزيز تقلصات القلب.

مواد ذات صلة:

خريطة الموقع