Tip:
Highlight text to annotate it
X
مرحباً انا السيد اندرسون وأهلاً بكم في أساسيات علم الحياة الفيديو رقم 16
هذا الفيديو يتحدث عن النقل عبر غشاء الخلية . لقد تحدثت سابقاً عن الغشاء الخلوي
وأجزاءه مثل الطبقة الشحمية الفوسفورية, الشحوم السكرية, البروتينات,والكوليسترول.
يجب عليك مشاهدة الفيديو الذي يتحدث عن ذلك لكي
تستطيع ان تفهم النقل عبر الغشاء الخلوي .
تخيل انه في هذه الجهة من الصندوق لدينا جزيئات غاز حيث انها محصورة
داخل هذه الجهة من الصندوق. اذا ازلنا الحاجز الذي يحصر جزيئات الغاز هذه في الصندوق
فان جزيئات الغاز هذه سوف تنتشر بالأرجاء. حيث أنها
ستصطدم ببعضها البعض. وبذلك عندما زدنا حجم الفراغ الذي تشغله هذه الجزيئات
فانها ستتحرك باتجاه هذا الفراغ. كم من الطاقة تتطلب لتحريك هذه الجزيئات باتجاه الفراغ ؟
انها لا تتطلب طاقة على الاطلاق . حيث انها سوف تتحرك بشكل عشوائي في الفراغ دون استهلاك طاقة.
اذا ازلنا الصندوق الذي يحصر جزيئات الغاز ليس فقط الحاجز ماذا يحدث ؟
ايضاً ستنتشر الجزيئات في الأرجاء وتتباعد عن بعضها أكثر فأكثر. وهذه الحركة العشوائية تدعى الانتشار
أما اذا اردنا تحريك جزيئات الغاز بالاتجاه الاخر, اي اذا اردنا ان نقرب الجزيئات من بعضها
تماماً كما يتم الامر في الخلية, فان هذه الحركة تتطلب
طاقة. اي عندما نريد تحريك الجزيئات بعكس حركتها العشوائية فان هذا يتطلب تأمين ( ثلاثي فوسفات الأدينوسين) ATP
وهذا ماندعوه بالنقل الفاعل. بشكل عام لدينا نوعين
من طرق النقل عبر الغشاء الخلوي, النقل الفاعل والنقل المنفعل.
اشهر أنواع النقل المنفعل يدعى الانتشار.
الانتشار هو حركة الجزيئات العشوائية وهو مهم جداً
لأن الكسجين ينتشر داخل الخلايا بهذه الطريقة ولأن
ثنائي اكسيد الكربون يخرج من الخلايا بهذه الطريقة ايضاً. لدينا نوع محدد من انواع الانتشار يدعى التناضح
والتناضح هو انتشار الماء عبر غشاء نصف نفوذ. ان التناضح له تأثير كبير على
الخلايا فهو يسبب زيادة أو نقصان التوتر في السائل على جانبي الغشاء او يمكن ان لايسبب اي تغيير في التوتر
وهذا يؤدي الى خسارة او اكتساب جزيئات ماء داخل الخلايا
بحسب التناضح. ويمكن ان نتحكم و نستخدم التناضح لصالحنا في بعض الأحيان.
نوع اخر مهم من النقل المنفعل يدعى الانتشار المسهل
وهو يشبه الانتشار العادي لكنه يحتاج الى الجزيائات البروتينية الموجودة على الغشاء لكي تنقل المادة عبر الغشاء.
ان النقل المنفعل لايحتاج استهلاك طاقة. أما النقل الفاعل
يحتاج الى استهلاك (ثلاثي فوسفات الأدينوسين) أي طاقة ,لجعل الجزيئات تتحرك بعكس اتجاه الانتشار المنفعل
أي جعل الجزيئات تتحرك بالاتجاه الذي يقاوم حركتها
ان ادينوسين ثلاثي الفوسفات وجزيئات البروتين الموجودة على غشاء الخلية مسؤولين عن القيام بالنقل الفاعل.
اشهر انواع النقل الفاعل هو النقل الذي تقوم به مضخة الصوديوم - البوتياسيوم البروتينة الموجودة على الغشاء الخلوي
حيث ان لها دور كبير في المحافظة على تغيير نسبة المواد الكيميائية في الخلايا العصبية. لدينا ايضاً نوعين اخرين
من النقل الفاعل وهما الالتقام ( دخول المواد الى داخل الخلية ) والايماس ( قذف الخلية لمحتوياتها) وهذين النوعين من النقل الفاعل
مسؤولين عن نقل الجزيئات الكبيرة في الخلية وحتى يمكن ان تنتقل عضيات الخلية عبر تلك الطريقة. والان لنبدأ بالحديث عن انواع النقل عبر الغشاء الخلوي
اول نوع اذاً من النقل المنفعل ندعوه الانتشار. وذكرنا قبل قليل ان الانتشار لا يحتاج
طاقة ,فهو عبارة فقط عن انتقال الجزيئات بشكل عشوائي حيث تملأ الفراغ الذي تشغله هذه الجزيئات.
في الشكل الترسيمي هذا لدينا نوعين من الغاز سندعو النوع الأول (ا) والنوع
الاخر من الغاز (ب) حيث سيكون النوع الثاني لونه اسود . ان النوعين المختلفين من الغاز منفصلين عن بعضهما بواسطة حاجز
ان هذه الجزيئات بكل قسم تتحرك بشكل عشوائي .واذا ازلنا الحاجز الذي يفصلها عن بعضها سوف نلاحظ
بعد مدة من الزمن ان كل من الجزيئات الموجودة سوف تنتقل الى الاتجاه الاخر
بحسب التراكيز (اي سوف تتجه الى مكان التركيز الأقل من النوع نفسه). حيث ان الجزيئات الرمادية اللون سوف تتجه في هذا الاتجاه
والجزيئات السوداء اللون سوف تتجه في ذلك الاتجاه. وذلك ماندعوه بالانتقال بحسب التراكيز
ان شكل مسار انتقال الجزيئات ليس بالضروري أن يكون مستقيماً
بل شكل المسار منحني وعشوائي . أين يمكن ان نلاحظ مثل هذا النوع من النقل عبر الغشاء الخلوي في جسمنا ؟
سوف نلاحظه بالحويصلات الهوائية فهذا الحويصل الهوائي موجود في الرئتين.
عندما نستنشق الهواء سوف تنتقل جزيئات الهواء وصولاً الى
الحويصلات الهوائية في الرئتين حتى تملأها وهي أكياس صغيرة من الخلايا الرقيقة.
بعد وصول الهواء الى الحويصلات سوف تتم عملية الانتشار بحسب فرق التراكيز. فالهواء المستنشق مملوء بجزيئات الأكسجين
وذلك يؤدي الى اتشار جزيئات الاكسجين الى الشعيرات الدموية (حيث المكان ذو التراكيز الأقل من الاكسجين )
وكذلك الأمر بالنسبة لجزيئات ثنائي اكسيد الكربون الموجودة في الهواء. حيث ان الشعيرات الدموية تحتوي
الكثير من جزيئات ثنائي أكسيد الكربون التي سوف تنتقل الى الحويصلات الرئوية (حيث المكان ذو التراكيز الأقل من ثنائي أكسيد الكربون). وهذا الأنتقال للجزيئات لا يتطلب طاقة .
فعندما استنشق الهواء هكذا فان الاكسجين سوف يدخل الى الحويصلات الرئوية ومن ثم
يدخل الى مجرى الدم. ومن ثم سوف يدخل الى خلايا جسمي بواسطة الانتشار
دون استهلاك طاقة. وعندما اقوم بعملية الزفير فان جزيئات ثنائي أكسيد الكربون سوف تخرج من مجرى الدم الى الحويصلات الهوائية
بواسطة الانتشار. كم من الطاقة تلزم للقيام بعملية الانشار باتجاه التراكيز الأقل ؟ لا نحتاج الى الطاقة (ادينوسين ثلاثي الفوسفات)
لننتقل الى نوع اخر انواع الانتشار ,وهو التناضح . التناضح يعني انتشار
الماء عبر حاجز نصف نفوذ. لدينا هنا تجربة الانبوب المنحني
وفي كل جزء من اجزاء الأنبوب هذا يحتوي على تركيز مختلف من المواء المنحلة بالماء
حيث انه في كل جزء يحتوي نسبة مختلفة من السكر المنحل بالماء عن الجزء الاخر من الأنبوب
ان جزيئات السكر لاتستطيع الانتشار عبر الحاجز بين جزئي الانبوب , لكن جزيئات الماء تستطيع. فالى أي جهة سوف تنتقل جزيئات الماء ؟
ان جزيئات الماء سوف تنتقل من الجزء الذي يحتوي تركيز اكثر من الجزيئات المنحلة بالماء الى الجزء الذي يحتوي تركيز أقل من الجزيئات المنحلة
وبذلك سوف نلاحظ ان الجهة اللتي تحتوي على كمية أو تركيز أقل من الجزيئات المنحلة بالماء سوف
ترتفع منسوب الماء فيها .بحيث لانستطيع مشاهدة انحلال السكر فيها الذي ادى الى ارتفاع منسوبها.
وستستمر عملية انحلال جزيئات السكر في الجزء ذو التركيز الأقل من السكر الى ان يصبح تركيز جزيئات السكر المنحلة متساوي على جانبي الغشاء النصف نفوذ
بمعنى اخر نسبى الماء بالنسبة للسكر المنحل هي نفسها على جانبي الغشاء الذي يفصل بين جزئي الأنبوب
وهذا ما يفسر أنه عندما نضع كمية من الملح على حشرة من الرخويات فانها سوف تذبل
بسبب ان الماء سوف ينتقل من المنطقة ذات
التركيز العالي من الماء الى التركيز المنخفض على السطح الملحي
اين نستطيع أن نلاحظ مثل هذا الانتقال من جزيئات الماء في جسمنا ؟ في كريات الدم الحمراء
فكريات الدم الحمراء محاطة بالبلازما وتركيز البلازما
نفسه داخل وخارج الكرية الحمراء لأن الماء يدخل الكرية الحمراء
ويخرج منها. أي أن تركيز الماء على جانبي غشاء خلية كرية الدم الحمراء متساوي
لكن ان يتخلخل تركيز الماء على أحد جانبي غشاء خلية الكرية الحمراء. فاذا ادخلنا محلول ملحي
الى مجرى الدم ماذا سيحدث ؟ ماسيحدث هو أن
الماء حول كريات الدم الحمراء سوف يصبح ملحي وبالتالي سوف ينقص تركيز الماء حول الخلايا هذه
مما يؤدي الى خروج الماء من داخل خلية الدم الحمراء الى خارجها اي الى منطقة التركيز الأقل من الماء فيؤدي الى
ذبول الكرية الحمراء. وكذلك الأمر اذا اضفنا كمية اضافية من الماء الى المجرى الدموي
ماذا سيحدث ؟ ماسيحدث هو أنه سترتفع نسبة الماء خارج الخلية الحمراء
اي ان تركيز الماء يرتفع هنا لذلك سوف تدخل جزيئات الماء الى داخل الكرية الحمراء اي الى منطقة التركيز الأقل
وبالتالي سوف تنفجر الكرية الحمراء. وهكذا اذا كانت الكرية الحمراء محاطة
بماء تركيزه أقل من التركيز الموجود داخل الخلية ندعو هذه الحالة (زيادة التوتر) واذا كانت محاطة بتركيز ماء اكثر من التركيز داخل الخلية
ندعو هذه الحالة (نقصان التوتر). وبالنهاية عند الوصول الى تساوي التركيزين خارج الخلية وداخلها ندعو الحالة بحالة توازن او تساوي التوتر
حول الغشاء الخلوي النصف نفوذ وهو نفسه غشاء الخلية
أو اي غشاء خلوي يحيط بأي خلية.
نوع اخر لدينا من الانتقال المنفعل الذي لايحتاج طاقة لكنه يحتاج لجزيئات بروتينية لنقل الجزيئات
يدعى الانتشار المسهل ,مثال على ذلك عند انتقال جزيئات السكر
فعند انتقال جزيئات السكر عبر الغشاء الخلوي فانها تنتقل
عبر ممرات بروتينية بحيث لها شكل يختلف عن جزيئات السكر
لكن من الممكن أن يتغير شكل هذه الممرات البروتينية بما يتناسب مع شكل جزيئ السكر. فتنتقل الجزيئ بحسب فرق التركيز
فاذا لاحظت الشكل ستجد أن تركيز جزيئات السكر في هذه الجهة اعلى
من تركيز جزيئات السكر في الجهة الأخرى اذاً حركة جزيئات السكر سوف تكون
من مكان التركيز العالي الى مكان التركيز المنخفض لكن كونها بحاجة الى ممرات بروتينية لتنتقل
فسوف ندعوه بالانتشار المسهل ,مثال على ذلك في هذا الشكل
سوف نجد ناقل لجزيئات السكر في الغشاء الخلوي
في الطبقة الفوسفورية الشحمية بالتحديد لذلك فان الناقل البروتيني لجزيئات السكر
سوف يقوم بنقل جزيئات السكر من منطقة التركيز العالي
الى منطقة التركيز المنخفض. أو من الجهة العليا في هذا الشكل الى الجهة السفلية
ان انتقال السكر عبر الناقل البروتيني سببه ان جزيئات السكر حجمها يمنعها من الانتقال عبر الطبقة الشحمية الفوسفورية
لذلك اثناء حركتها العشوائية سوف ترتبط بالممر البروتيني هذا
وهذا الارتباط يتم عن طريق روابط كيميائية بين جزيئ السكر والممر البروتيني
مما يؤدي الى تغيير شكل هذا الممر عند الارتباط بجزيئ السكر
فيسمح بمرور جزيئ السكر الى منطقة التركيز المنخفض
اذاً تغيير شكل الممر البروتيني يجبر جزيئ السكر على الحركة باتجاه معين
أما باقي جزيئات السكر لاتزال تتحرك حركة عشوائية لكن بوجود ممرات البروتين
فنحن نضمن انتقالها الى مكان معين لذلك يدعى هذا الانتقال بالانتقال المسهّل حيث تنتقل الى مكان التركيز الأقل
هكذا واحدة تلو الاخرى وكل واحدة ترتبط بالناقل البروتيني
ثم تنتقل الى الجهة الخرى . لكن ماذا لو اردنا تحريك جزيئات السكر بالتجاه المعاكس ؟
أي ماذا لو اردنا تحريك جزيئات السكر من منطقة التركيز المنخفض
الى منطقة التركيز المرتفع ؟ سنلاحظ مثل تلك الحالة
في جسمنا على سبيل المثال في البشرة المحيطة بالامعاء الصغيرة حيث يوجد الكثير من جزيئات السكر
هناك لكن لايوجد الكثير من السكر في الخلايا داخل الأمعاء الصغيرة
لنفترض أننا نريد نقل جزيئات السكر بلاتجاه العكسي (من التركيز المنخفض لجزيئات السكر الى التركيز المرتفع)
لنقوم بهذا الانتقال نستعين بمساعد لنقل جزيئ السكر مثل الصوديوم على سبيل المثال
حيث يقوم جزيئ الصوديوم بحمل جزيئ الصوديوم للاتجاه المناسب وهذا تقريباً مبدأ النوع الاخر من الانتقال عبر الغشاء الخلوي الذي سأتكلم عنه الان.
الانتقال الفاعل (من التركيز المنخفض الى التركيز المرتفع) وهو يتطلب طاقة
وأشهر بروتين يساهم في الانتقال الفاعل هي
مضخات الصوديوم - بوتاسيوم , فهي كما في الشكل عبارة عن بروتين
يساهم بنقل الصوديوم الى خارج الخلية ويساهم
بنقل البوتاسيوم الى داخل الخلية ويمكن ملاحظة ان جزيئات الصوديوم تنتقل الى هذا الاتجاه
علماً ان تركيز الصوديوم في هذا الاتجاه مرتفع . كما ان جزيئات البوتاسيوم
تنتقل في الاتجاه المعاكس هذا علماً أن في هذا الاتجاه يوجد تركيز مرتفع من جزيئات البوتاسيوم
ولأجل ان تتم عملية الانتقال الفاعل يجب أن يتوفر لدينا طاقة (ادينوسين ثلاثي الفوسفات) فكما نلاحظ هنا أن
أدينوسين ثلاثي الفوسفات مرتبط بمضخة الصوديوم - بوتاسيوم
فيؤدي الى تغيير في شكل المضخة فتسمح بعبور الصوديوم من خلالها الى الخارج
وتسمح أيضاً بعبور البوتاسيوم من خلالها الى داخل الخلية. وبالتالي مع استمرار نقل الصوديوم والبوتاسيوم فنحن بحاجة للمزيد من الطاقة (أدينوسين ثلاثي الفوسفات)
أي نحن بحاجة لاستهلاك مستمر للطاقة لنحافظ عمل مضخة الصوديوم - بوتاسيوم بشكل جيد.
ان جميع الخلايا العصبية في جسمنا تستخدم مضخات صوديوم - بوتاسيوم هذه لسير عملها والكثير من الخلايا الأخرى أيضاً
تستخدم هذه المضخات لتحافظ على توازن نسب الصوديوم خارج الخلية
ونسب البوتاسيوم داخلها. ان الانتقال الفاعل هذا
يحتاج جزيئ واحد من (أدينوسين ثلاثي الفوسفات ) لنقل 3 جزيئات من الصوديوم للخارج و 2 جزيئ من البوتاسيوم للداخل
لدينا شكلين اخرين من الانتقال الفاعل هما الالتقام ( اندخال المواد الى داخل الخلية ) والايماس ( قذف الخلية لمحتوياتها )
متى يحدث الالتقام (دخول المواد الى الخلايا ) ؟ في هذا الشكل نجد
خلية بالعة وهذه الخلية هي من كريات الدم البيضاء
التي ستقوم بمهاجمة وابتلاع جميع الأجسام الغريبة في الجسم فنلاحظ هنا جميع الحبيبات الخضراء هذه
انها جراثيم يجب التخلص منها بواسطة الخلايا البالعة
والذي ستقوم به الخلايا البالعة هذه هي أنها ستقوم بثني الغشاء الخلوي الخاص بها الى الداخل.
وعندما تثني غلافها الخلوي الى الداخل تشكل كرية صغيرة تدعى اليبلوع أو الفجوة الغذائية وهذا اليبلوع
سوف يحتوي على جميع الجراثيم والأجسام الغريبة التي تم ابتلاعها من قبل الخلية البالعة
لذلك اليبلوع يحوي أنواع كثيرة من الأجسام والمواد الغريبة فهو يحتوي أيضاً على سوائل
ان اليبلوع سوف ينتقل الى داخل الخلية حتى يلتصق
جسيم حال فيشكل مايسمى باليبلوع الحال , حيث ستقوم الأنظيمات الهاضمة الموجودة في الجسيم الحال
بالانتشار داخل اليبلوع ومن ثم تقوم بهضم المواد داخله
تستطيع الخلية بعد تحليل الأجسام الغريبة تشكيل أضداد لتلك الأجسام الغريبة.
اذاً هذا هو الالتقام . لكن هل يتطلب هذا طاقة ؟
بالطبع ,لأننا سنحرك المواد الى داخل الخلية بعكس اتجاه فرق التراكيز (من التركيز المنخفض الى المرتفع)
وكذلك سيتحرك الغشاء الخلوي بالاتجاه المعاكس لذلك يتطلب طاقة.
وأخيراً سنتحدث عن الايماس (قذف الخلية لمحتوياتها) وهو عكس جهة الالتقام
وأفضل مثال على ذلك هو الاشارة العصبية التي تتحرك هكذا
حيث لدينا كمون العمل يتحرك بهذا الاتجاه ويجب
ارسال الاشارة العصبية عبر المشبك العصبي (الفراغ بين خليتين عصبيتين)
ولنقوم بهذا النوع من الانتقال للسيالة العصبية نحتاج ما يسمى النواقل العصبية وهي
جزيئات تعبر المشبك العصبي من جهة الى الجهة الأخرى
فتقوم بنقل كمون العمل من جهة الى جهة أخرى وبذلك تتم المحافظة على انتقال السيالة العصبية عبر الخلايا العصبية
باتجاه واحد ,لكن ليتم استمرار انتقال هذه السيالة سوف نحتاج الى نقل الكثير من النواقل العصبية
وهذه العملية تدعى الايماس أو قذف الخلية لمحتويات كثيرة
ان النواقل العصبية التي حررتها الخلية العصبية تعبر الفراغ بين الخليتين العصبيتين وتقوم بفتح مستقبلات عصبية على الخلية الاخرى .
لنلخص ما شرحناه , اذا لم نحتاج الى استهلاك طاقة
لنقل الجزيئات عبر الغشاء الخلوي فاننا ندعو هذا النقل بالنقل المنفعل, أما اذا احتجنا الى طاقة فندعو الانتقال هذا بالانتقال الفاعل
لكن كلا النوعين من النقل يفيدان بنقل الجزيئات والمواد التي تحتاجها الخلية عبر الغشاء الخلوي . أتمنى أن يكون هذا مفيداً .