النقل النشط: النقل الأولي والثانوي - مادة الاحياء - 2026

و النقل النشط هو نوع من الخلايا النقل التي جزيئات المذاب تتحرك عبر غشاء الخلية، من منطقة ذات تركيز أقل من المواد المذابة إلى منطقة حيث تركيز هذه أعلى.

ما يحدث بشكل طبيعي هو أن الجزيئات تتحرك من الجانب حيث تكون أكثر تركيزًا إلى الجانب حيث تكون أقل تركيزًا ؛ إنه ما يحدث بشكل عفوي دون استخدام أي نوع من الطاقة في العملية. في هذه الحالة ، يُقال أن الجزيئات تتحرك أسفل تدرج التركيز.

في المقابل ، في النقل النشط ، تتحرك الجسيمات عكس تدرج التركيز وبالتالي تستهلك الطاقة من الخلية. تأتي هذه الطاقة عادة من ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP).

تحتوي الجزيئات الذائبة أحيانًا على تركيز أعلى داخل الخلية من الخارج ، ولكن إذا احتاج الجسم إليها ، يتم نقل هذه الجزيئات إلى الداخل عن طريق بروتينات ناقلة موجودة في غشاء الخلية.

ما هو النقل النشط؟

لفهم ماهية النقل النشط ، من الضروري فهم ما يحدث على جانبي الغشاء الذي يحدث النقل من خلاله.

عندما تكون مادة ما بتركيزات مختلفة على جوانب متقابلة من الغشاء ، يُقال أن هناك تدرج تركيز. نظرًا لأن الذرات والجزيئات يمكن أن تكون مشحونة كهربائيًا ، فيمكن أن تتشكل التدرجات الكهربائية أيضًا بين الأجزاء الموجودة على جانبي الغشاء.

تعتبر الحركة الأيونية انتقائية للكاتيونات أو الأنيونات بسبب حجم المسام واستقطابها. عندما يمر اثنان أنيون من الداخل إلى الخارج للخلية ، يتغير الشكل الخارجي من +5 إلى +3. المصدر: Wikimedia commons. المؤلف: Methylisopropylisergamide.

يوجد فرق في الجهد الكهربي في كل مرة يوجد فيها صافي فصل للشحنات في الفضاء. في الواقع ، غالبًا ما تمتلك الخلايا الحية ما يسمى بجهد الغشاء ، وهو الاختلاف في الجهد الكهربائي (الجهد) عبر الغشاء ، والذي ينتج عن التوزيع غير المتكافئ للشحنات.

التدرجات شائعة في الأغشية البيولوجية ، لذلك غالبًا ما يكون إنفاق الطاقة مطلوبًا لتحريك جزيئات معينة ضد هذه التدرجات.

يتم استخدام الطاقة لنقل هذه المركبات من خلال البروتينات التي يتم إدخالها في الغشاء والتي تعمل كناقلات.

إذا أدخلت البروتينات جزيئات ضد تدرج التركيز ، فهي وسيلة نقل نشطة. إذا كان نقل هذه الجزيئات لا يتطلب طاقة ، فيقال إن النقل يكون سلبيا. اعتمادًا على مصدر الطاقة ، يمكن أن يكون النقل النشط أساسيًا أو ثانويًا.

النقل النشط الأساسي

النقل النشط الأساسي هو النقل الذي يستخدم مباشرة مصدرًا للطاقة الكيميائية (على سبيل المثال ، ATP) لتحريك الجزيئات عبر الغشاء مقابل تدرجه.

واحدة من أهم الأمثلة في علم الأحياء لتوضيح آلية النقل الأولية النشطة هذه هي مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ، الموجودة في الخلايا الحيوانية والتي تعتبر وظيفتها ضرورية لهذه الخلايا.

مضخة الصوديوم والبوتاسيوم عبارة عن بروتين غشائي ينقل الصوديوم من الخلية والبوتاسيوم إلى الخلية. لتنفيذ هذا النقل ، تتطلب المضخة طاقة من ATP.

النقل النشط الثانوي

النقل النشط الثانوي هو الذي يستخدم الطاقة المخزنة في الخلية ، وهذه الطاقة تختلف عن ATP ، وبالتالي يأتي تمييزها بين نوعي النقل.

تأتي الطاقة المستخدمة بواسطة النقل النشط الثانوي من التدرجات الناتجة عن النقل النشط الأولي ، ويمكن استخدامها لنقل الجزيئات الأخرى مقابل تدرج تركيزها.

على سبيل المثال ، عن طريق زيادة تركيز أيونات الصوديوم في الفضاء خارج الخلية ، بسبب تشغيل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ، يتم إنشاء التدرج الكهروكيميائي عن طريق الاختلاف في تركيز هذا الأيون على جانبي الغشاء.

في ظل هذه الظروف ، تميل أيونات الصوديوم إلى التحرك على طول تدرج تركيزها وتعود إلى داخل الخلية من خلال البروتينات الناقلة.

ناقلات مشتركة

يمكن استخدام هذه الطاقة من التدرج الكهروكيميائي للصوديوم لنقل المواد الأخرى عكس تدرجاتها. ما يحدث هو نقل مشترك ويتم تنفيذه بواسطة بروتينات ناقلة تسمى الناقلات المشتركة (لأنها تنقل عنصرين في وقت واحد).

مثال على ناقل مشترك مهم هو بروتين تبادل الصوديوم-الجلوكوز ، والذي ينقل كاتيونات الصوديوم إلى أسفل منحدره ، وبالتالي يستخدم هذه الطاقة لإدخال جزيئات الجلوكوز مقابل تدرجها. هذه هي الآلية التي يدخل بها الجلوكوز إلى الخلايا الحية.

في المثال السابق ، يقوم بروتين الناقل المشترك بتحريك العنصرين في نفس الاتجاه (داخل الخلية). عندما يتحرك كلا العنصرين في نفس الاتجاه ، فإن البروتين الذي ينقلهما يسمى المتماثل.

ومع ذلك ، يمكن للناقلين المشتركين أيضًا تحريك المركبات في اتجاهين متعاكسين ؛ في هذه الحالة ، يُطلق على البروتين الناقل اسم مضاد للحامل ، على الرغم من أنه يُعرف أيضًا باسم المبادلات أو الناقلات المضادة.

أحد الأمثلة على مضادات الحامل هو مبادل الصوديوم والكالسيوم ، والذي يقوم بواحدة من أهم العمليات الخلوية في إزالة الكالسيوم من الخلايا. يستخدم طاقة التدرج الكهروكيميائي للصوديوم لتعبئة الكالسيوم خارج الخلية: يترك كاتيون الكالسيوم لكل ثلاثة كاتيونات صوديوم تدخل.

الفرق بين إفراز الخلايا والنقل النشط

خروج الخلايا هو آلية مهمة أخرى للنقل الخلوي. وتتمثل مهمتها في طرد المواد المتبقية من الخلية إلى السائل خارج الخلية. في عملية الإفراز الخلوي ، يتم النقل بوساطة الحويصلات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الإفراز الخلوي والنقل النشط في أنه في حالة الانكشاف ، يتم لف الجسيم المراد نقله في هيكل محاط بغشاء (الحويصلة) ، يندمج مع غشاء الخلية لتحرير محتوياته إلى الخارج.

في النقل النشط ، يمكن نقل العناصر المراد نقلها في كلا الاتجاهين ، للداخل أو للخارج. في المقابل ، ينقل طرد الخلايا محتوياته إلى الخارج فقط.

أخيرًا ، يتضمن النقل النشط البروتينات كوسيط نقل ، وليس هياكل غشائية كما هو الحال في خروج الخلايا.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك.والتر ، ب. (2014). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة السادسة). علوم جارلاند.
2. كامبل ، إن وريس ، ج. (2005). علم الأحياء (الطبعة الثانية) تعليم بيرسون.
3. لوديش ، هـ ، بيرك ، أ ، كايزر ، سي ، كريجر ، إم ، بريتشر ، إيه ، بلويج ، إتش ، آمون ، إيه ومارتن ، ك. (2016). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الثامنة). دبليو فريمان وشركاه.
4. Purves ، W. ، Sadava ، D. ، Orians ، G. & Heller ، H. (2004). الحياة: علم الأحياء (الطبعة السابعة). سيناوير أسوشيتس و دبليو إتش فريمان.
5. سولومون ، إي ، بيرج ، إل ومارتن ، د. (2004). علم الأحياء (الطبعة السابعة) Cengage Learning.