انتقال الجزيئات عبر الغشاء الخلوي

يعد غشاء الخلية أحد أعظم المهام المتعددة في علم الأحياء ، حيث يوفر هيكلًا للخلية ، ويحمي محتويات العصارة الخلوية من البيئة ، ويسمح للخلايا بالعمل كوحدات متخصصة ، والغشاء الخلوي هو واجهة الخلية مع بقية العالم ، إنه حارس البوابة ، إذا صح التعبير، فإن هذة الطبقة الثنائية الفوسفوليبيد تحدد الجزيئات التي يمكن أن تتحرك داخل الخلية أو خارجها ، وبالتالي فهي مسؤولة إلى حد كبير عن الحفاظ على التوازن الدقيق لكل خلية .

طرق انتقال المواد عبر الغشاء الخلوي

تتعدد طرق

انتقال جزيئات الماء عبر الغشاء البلازمي

والمواد الغذائية أيضا حيث تنتقل عن طريق خاصية الانتشار البسيط والانتشار الميسر ، والنفاذية والاسموزية ، والبلعمة والنقل النشط ، وغيرها من الطرق التي سوف نوضحها بشيء من التفصيل في السطور التالية .

الانتشار البسيط

هو تحرك الجزيئات أسفل تدرجاتها عبر الغشاء ، ويجب أن تكون الجزيئات التي تمارس الانتشار البسيط صغيرة وغير قطبية ، حتى تمر عبر الغشاء ، يمكن تعطيل الانتشار البسيط إذا زادت مسافة الانتشار ، إذا امتلأت الحويصلات الهوائية في رئتينا بالسوائل (الوذمة الرئوية) ، تزداد المسافة التي يجب أن تقطعها الغازات ويقل نقلها .

الانتشار الميسر

هو الانتشار الذي يتم مساعدته على طول (تسهيله) قناة نقل الغشاء ، هذه القنوات عبارة عن بروتينات سكرية (بروتينات متصلة بالكربوهيدرات) تسمح للجزيئات بالمرور عبر الغشاء ، تكون هذه القنوات دائمًا محددة إما لجزيء معين أو نوع معين من الجزيء (أي قناة أيون) ، وبالتالي فهي مرتبطة بإحكام بوظائف فسيولوجية معينة، على سبيل المثال ، تعتبر إحدى قنوات النقل هذه مهمة للغاية في مرض السكري ، GLUT4 هو ناقل الجلوكوز الموجود في الدهون والعضلات الهيكلية، يحفز الأنسولين GLUT4 لإدخاله في أغشية هذه الخلايا بحيث يمكن امتصاص الجلوكوز من الدم ، نظرًا لأن هذه آلية سلبية، فإن كمية السكر التي تدخل خلايانا تتناسب مع كمية السكر التي نستهلكها ، حتى النقطة التي يتم فيها استخدام جميع قنواتنا (التشبع) ، في داء السكري من النوع الثاني ، لا تستجيب الخلايا أيضًا لوجود الأنسولين ، وبالتالي لا تدخل GLUT4 في أغشيتها ، يمكن أن يؤدي هذا إلى ارتفاع مستويات السكر في الدم مما قد يؤدي إلى أمراض القلب والسكتة الدماغية والفشل الكلوي . [1]

العوامل المؤثرة على الإنتشار

مدى تدرج التركيز: كلما زاد الاختلاف في التركيز ، زادت سرعة الانتشار ، كلما اقترب توزيع المادة من التوازن ، أصبح معدل الانتشار أبطأ .
انتشار كتلة الجزيئات: تتحرك الجزيئات الأثقل ببطء ، لذلك، فإنها تنتشر بشكل أبطأ ، والعكس صحيح بالنسبة للجزيئا ت الأخف.
درجة الحرارة : تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة الطاقة وبالتالي حركة الجزيئات ، مما يزيد من معدل الانتشار ، تقلل درجات الحرارة المنخفضة من طاقة الجزيئات ، وبالتالي تقلل من معدل الانتشار .
كثافة المذيب: مع زيادة كثافة المذيب، ينخفض معدل الانتشار ، وتتباطأ الجزيئات لأنها تواجه صعوبة أكبر في المرور عبر الوسط الأكثر كثافة ، إذا كان الوسط أقل كثافة، يزداد الانتشار ، نظرًا لأن الخلايا تستخدم الانتشار لتحريك المواد داخل السيتوبلازم، فإن أي زيادة في كثافة السيتوبلازم ستثبط حركة المواد ، مثال على ذلك هو الشخص الذي يعاني من الجفاف، عندما تفقد خلايا الجسم الماء ، ينخفض معدل الانتشار في السيتوبلازم ، وتتدهور وظائف الخلايا ، تميل الخلايا العصبية إلى أن تكون حساسة للغاية لهذا التأثير ، يؤدي الجفاف في كثير من الأحيان إلى فقدان الوعي وربما الغيبوبة بسبب انخفاض معدل الانتشار داخل الخلايا .
الذوبان : تمر المواد غير القطبية أو القابلة للذوبان في الدهون عبر أغشية البلازما بسهولة أكبر من المواد القطبية ، مما يسمح بمعدل أسرع للانتشار .
مساحة سطح وسماكة غشاء البلازما : زيادة مساحة السطح تزيد من معدل الانتشار ، في حين أن الغشاء السميك يقلله .
المسافة المقطوعة : كلما زادت المسافة التي يجب أن تقطعها المادة ، كان معدل الانتشار أبطأ، هذا يضع قيودًا عليا على حجم الخلية ، ستموت الخلية الكروية الكبيرة لأن العناصر الغذائية أو النفايات لا يمكنها الوصول إلى مركز الخلية أو مغادرته ، لذلك ، يجب أن تكون الخلايا إما صغيرة الحجم، كما هو الحال في العديد من بدائيات النوى ، أو مفلطحة كما هو الحال مع العديد من حقيقيات النوى أحادية الخلية .[4]

النقل النشط

دائمًا ما تتضمن أنواع النقل الغشائي التي تمت مناقشتها حتى الآن مواد تتحرك أسفل تدرج تركيزها ، من الممكن أيضًا نقل المواد عبر الأغشية مقابل تدرج تركيزها (من مناطق تركيز منخفض إلى مناطق تركيز عالٍ) ، نظرًا لأن هذا رد فعل غير موات بقوة، فإن الطاقة مطلوبة لهذه الحركة، مصدر الطاقة هو انهيار ATP ، إذا تم استخدام طاقة ATP مباشرة لضخ الجزيئات ضد تدرج تركيزها يسمى

النقل النشط

الأولى.

وفي بعض الحالات ، قد يكون استخدام ATP غير مباشر ، على سبيل المثال ، إذا كانت الخلية تستخدم ATP لضخ Na + ثم تستخدم تدرج تركيز Na + لجلب الجلوكوز ، فسيكون نقل الجلوكوز مثالًا على النقل النشط الثانوي .[2]

الالتقام الخلوي

(إدخال “الخلية”) هو عملية ابتلاع مادة للخلية عن طريق تغليفها بجزء من غشاء الخلية ، ثم ضغط ذلك الجزء من الغشاء بمجرد الضغط عليه ، يصبح جزء الغشاء ومحتوياته حويصلة مستقلة داخل الخلايا ، والحويصلة هو كيس واحد يشبه عضية كروية وجوفاء الغشاء يحدها غشاء الدهون طبقة ثنائية، غالبًا ما يجلب الالتقام الخلوي المواد إلى الخلية التي يجب تفكيكها أو هضمها .

البلعمة

(“أكل الخلية”) هو الالتقام الخلوي للجزيئات الكبيرة ، تشارك العديد من الخلايا المناعية في البلعمة من مسببات الأمراض الغازية ، فإن وظيفتهم هي مراقبة أنسجة الجسم بحثًا عن المواد غير المرغوب فيها ، مثل غزو الخلايا البكتيرية، وتبلعمها، وهضمها، على عكس البلعمة، فإن كثرة الخلايا (شرب الخلية) تجلب سائلًا يحتوي على مواد مذابة إلى الخلية من خلال حويصلات الغشاء تأخذ البلعمة والكريات الحبيبية أجزاء كبيرة من المواد خارج الخلية، وعادة ما تكون غير انتقائية للغاية في المواد التي تجلبها ، تنظم الخلايا عملية الالتقام الخلوي لمواد معينة عن طريق الالتقام الخلوي بواسطة مستقبلات .[3]

الاسموزية

الاسموزية هو نوع من انتشار جزيئات الماء عبر نصف نفاذية غشاء ، من محلول ذي إمكانات مائية عالية إلى منطقة ذات إمكانات مائية منخفضة ، الخلية ذات الجهد المائي السلبي الأقل سوف تسحب الماء ، ولكن هذا يعتمد على ذلك عوامل أخرى مثل جهد المذاب (الضغط في الخلية مثل المذاب) ، وجهد الضغط (الضغط الخارجي مثلاً جدار الخلية) .[4]