- مميزات
- المواصلات
- نقل انتشار بسيط
- النقل عن طريق الانتشار الميسر
- النقل المشترك
- نقل الغشاء النشط
- النقل النشط الثانوي
- المميزات
- المراجع
في غشاء شبه منفذ ، وتسمى أيضا "قابلة للاختراق بشكل انتقائي" هي الأغشية التي تسمح بمرور بعض المواد، ولكن منع مرور therethrough الآخرين. يمكن أن تكون هذه الأغشية طبيعية أو اصطناعية.
الأغشية الطبيعية هي أغشية جميع الخلايا الحية ، بينما الأغشية الاصطناعية ، التي يمكن أن تكون من أصل طبيعي (السليلوز) أو لا ، هي تلك التي يتم تصنيعها لاستخدامات مختلفة.
تمثيل تخطيطي لغشاء شبه نافذ (المصدر: آدم Rędzikowski عبر ويكيميديا كومنز)
مثال على فائدة الأغشية الاصطناعية أو الاصطناعية شبه المنفذة هي تلك المستخدمة في آلات غسيل الكلى ، أو تلك المستخدمة لتصفية المخاليط في الصناعة أو في العمليات الكيميائية المختلفة.
يحدث مرور المواد عبر غشاء شبه نافذ بآليات مختلفة. يمكن أن يحدث هذا في أغشية الخلايا والأغشية الاصطناعية عن طريق الانتشار عبر مسام بأقطار مختلفة ، والتي "تختار" بالحجم المواد التي تعبر الغشاء. يمكن أن يحدث أيضًا أن تدخل المواد عن طريق تذويب الانتشار في الغشاء.
في الخلايا الحية ، يمكن أن يحدث مرور المواد عبر الأغشية عن طريق ناقلات تعمل مع أو ضد تدرجات تركيز المواد. التدرج ، في هذه الحالة ، هو الفرق في تركيز مادة على جانبي الغشاء.
تحتوي جميع الخلايا على الأرض على أغشية تحمي وتفصل مكوناتها الداخلية عن البيئة الخارجية. بدون أغشية لا توجد خلايا ولا حياة بدون خلايا.
نظرًا لأن هذه الأغشية هي المثال الأكثر شيوعًا للأغشية شبه المنفذة ، فسيتم التركيز بشكل خاص على هذه الأغشية فيما يلي.
مميزات
أجريت الدراسات الأولى لتوضيح مكونات الأغشية البيولوجية باستخدام خلايا الدم الحمراء. في هذه الدراسات تم إثبات وجود طبقة مزدوجة تشكل الأغشية ومن ثم تم اكتشاف أن مكونات هذه الطبقات هي الدهون والبروتينات.
تتكون جميع الأغشية البيولوجية من مصفوفة دهنية مزدوجة تحتوي على أنواع مختلفة من البروتينات "المدمجة".
تتكون المصفوفة الدهنية لأغشية الخلايا من أحماض دهنية مشبعة وغير مشبعة ؛ هذا الأخير يعطي الغشاء سيولة معينة.
يتم ترتيب الدهون بطريقة تشكل طبقة ثنائية يكون فيها كل دهن ، الذي له رأس محب للماء (الذي له صلة بالماء) وذيول أو اثنين كارهين للماء (رهاب الماء ، يصد الماء) ، له ذيول هيدروكربونية. تواجه بعضها البعض في وسط الهيكل.
الفسفوليبيدات هي الدهون الأكثر وفرة التي تشكل الأغشية البيولوجية. وتشمل هذه الفوسفاتيديل كولين ، فوسفاتيديلينوسيتول ، فسفاتيديل إيثانولامين ، وفوسفاتيديل سيرين.
مثال على غشاء بيولوجي شبه منفذ (المصدر: LadyofHats عبر ويكيميديا كومنز)
من بين الدهون الغشائية هناك أيضًا الكوليسترول والشحميات السكرية ، وكلها ذات خصائص أمفيباثيك.
تتكون بروتينات الأغشية شبه المنفذة من عدة أنواع (بعضها قد يكون له نشاط إنزيمي):
(1) تلك التي تشكل قنوات أيونية أو مسام
(2) بروتينات ناقلة
(3) البروتينات التي تربط منطقة خلية بأخرى وتسمح بتكوين الأنسجة
(4) بروتينات المستقبل التي ترتبط بالشلالات داخل الخلايا و
المواصلات
في الغشاء البيولوجي شبه القابل للنفاذ ، يمكن أن يكون النقل عن طريق الانتشار البسيط ، والانتشار الميسر ، والنقل المشترك ، والنقل النشط ، والنقل النشط الثانوي.
نقل انتشار بسيط
في هذا النوع من النقل ، الطاقة التي تنقل المواد عبر الغشاء هي الاختلاف في التركيز الموجود لتلك المواد على جانبي الغشاء.
وبالتالي ، فإن المواد تمر بمعنى أكثر → أقل ، أي من المكان الذي تكون فيه أكثر تركيزًا إلى المكان الذي تكون فيه أقل تركيزًا.
يمكن أن يحدث الانتشار لأن المادة مخففة في الغشاء أو تمر عبر المسام أو القنوات. المسام أو القنوات من نوعين: تلك التي تكون مفتوحة دائمًا وتلك التي تفتح وتغلق ، أي أنها مفتوحة مؤقتًا.
يمكن أن تكون المسام المفتوحة بشكل عابر بدورها (1) معتمدة على الجهد ، أي أنها تفتح استجابة لجهد معين و (2) تعتمد على الترابط ، والتي يجب أن ترتبط ببعض المواد الكيميائية المحددة لفتحها.
النقل عن طريق الانتشار الميسر
في هذه الحالة ، يقوم الناقل بنقل المادة المراد نقلها من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر. هذه الناقلات عبارة عن بروتينات غشائية يمكن أن تكون بشكل دائم على الغشاء أو في حويصلات تلتحم به عند الحاجة.
تعمل وسائل النقل هذه أيضًا لصالح تدرجات تركيز المواد التي تنقلها.
لا تتطلب هذه الأنواع من النقل استهلاكًا للطاقة ، وبالتالي تسمى وسائل النقل السلبية ، لأنها تحدث لصالح تدرج التركيز.
النقل المشترك
هناك نوع آخر من النقل السلبي عبر أغشية شبه منفذة يسمى cotransport. في هذه الحالة ، يتم استخدام تدرج التركيز لمادة ما في النقل المصاحب لمادة أخرى مقابل تدرجها.
يمكن أن يكون هذا النوع من النقل في شكلين: symport ، حيث يتم نقل المادتين في نفس الاتجاه ، و antisport ، حيث يتم نقل مادة واحدة في اتجاه واحد والأخرى في الاتجاه المعاكس.
نقل الغشاء النشط
هذه تتطلب طاقة وتلك المعروفة تستخدم ATP ، وهذا هو السبب في أنها تسمى ATPases. تعمل هذه الناقلات ذات النشاط الأنزيمي على تحلل ATP للحصول على الطاقة المطلوبة لحركة المواد مقابل تدرج تركيزها.
ثلاثة أنواع من ATPases معروفة:
مضخات Na + / K + ومضخات الكالسيوم (الكالسيوم ATPases). هذه لها هيكل يتكون من α و ß وحدة فرعية مدمجة داخل الغشاء.
ATPases V و ATPases F ، والتي لها شكل جذعي مميز يتكون من عدة وحدات فرعية ورأس يدور حول الوحدات الفرعية الجذعية.
تعمل ATPases V على ضخ أيونات الهيدروجين ضد تدرج التركيز ، في المعدة وفي الجسيمات الحالة ، على سبيل المثال. في بعض الحويصلات ، مثل تلك التي تحتوي على مادة الدوبامين ، توجد قنابل هيدروجينية من هذا النوع تضخ H + في الحويصلات.
تستفيد F ATPases من التدرج اللوني H + بحيث تنتقل عبر هيكلها وتأخذ ADP و P وتشكل ATP ، أي أنها تقوم بتصنيعها بدلاً من التحلل المائي لـ ATP. توجد هذه في أغشية الميتوكوندريا.
النقل النشط الثانوي
هذا النقل هو الذي ، باستخدام التدرج الكهروكيميائي الناتج عن قاعدة ATPase ، يسحب مادة أخرى ضد التدرج اللوني. أي أن نقل المادة الثانية مقابل تدرج تركيزها لا يقترن مباشرة باستخدام ATP بواسطة الجزيء الناقل.
المميزات
في الخلايا الحية ، يجعل وجود أغشية شبه قابلة للنفاذ من الممكن الحفاظ على تركيزات المواد التي تختلف تمامًا عن تلك الموجودة في نفس المواد في البيئة خارج الخلية.
ومع ذلك ، على الرغم من هذه الاختلافات في التركيز ووجود قنوات أو مسام مفتوحة لبعض المواد ، فإن هذه الجزيئات لا تتسرب أو تدخل ، إلا إذا كانت هناك حاجة إلى شروط معينة أو تغييرها.
سبب هذه الظاهرة هو أن هناك توازنًا كهروكيميائيًا يتسبب في اختلافات التركيز عبر الأغشية ليتم تعويضها بالتدرج الكهربائي الناتج عن الأيونات القابلة للانتشار وهذا يحدث بسبب عدم قدرة بعض المواد على الخروج داخل الخلايا..
المراجع
- ألبرتس ، ب ، دينيس ، ب ، هوبكن ، ك ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، راف ، إم ،… والتر ، ب. (2004). بيولوجيا الخلية الأساسية. أبينجدون: جارلاند ساينس ، مجموعة تايلور وفرانسيس.
- ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، راف ، إم ، روبرتس ، ك ، والتر ، ب. (2008). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة الخامسة). نيويورك: Garland Science و Taylor & Francis Group.
- برن ، ر. ، وليفي ، م. (1990). علم وظائف الأعضاء. موسبي. الطبعة الدولية إد.
- فوكس ، سي (2006). فسيولوجيا الإنسان (الطبعة التاسعة). نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة ماكجرو هيل.
- لوكي ، م. (2008). البيولوجيا التركيبية الغشائية: مع الأسس البيوكيميائية والفيزيائية الحيوية. صحافة جامعة كامبرج.