نقل الغشاء

في ال نقل الغشاء المواد تمر عبر غشاء بيولوجي أو يتم نقلها بنشاط عبر الأغشية. على عكس النقل النشط ، فإن الانتشار هو أبسط طريق لنقل الأغشية ولا يتطلب أي طاقة إضافية. ترتبط اضطرابات نقل الأغشية بمجموعة متنوعة من الأمراض المختلفة.

ما هو نقل الغشاء؟

تحيط الأغشية الحيوية بمناطق مثل سيتوبلازم الخلايا ، وبالتالي تولد منطقة خاضعة للرقابة مع بيئة مستقلة نسبيًا عن العالم الخارجي. لا يمكن بناء بيئة الخلية المحددة داخل الخلايا وصيانتها إلا بسبب الحماية من العالم الخارجي.

تتكون الطبقة المزدوجة من الغشاء الحيوي من الدهون الفوسفورية وهي قابلة للاختراق فقط للغازات والجزيئات الصغيرة في معظم الحالات غير المشحونة. بالنسبة للأيونات القطبية المحبة للماء والمواد النشطة بيولوجيًا الأخرى ، تتوافق طبقة ثنائية الطبقة الدهنية مع حاجز يتطلب آليات نقل إضافية للتغلب عليه.

يتوافق نقل الغشاء مع مرور المواد عبر الغشاء الحيوي. يلعب مبدأان مختلفان دورًا هنا. المبدأ الأول هو الانتشار أو التخلل الحر ، والثاني هو النقل الجماعي الانتقائي. بالإضافة إلى الانتشار البسيط ، يتم احتساب المبادئ الوظيفية مثل النقل السلبي عبر بروتينات القناة أو البروتينات الحاملة والنقل النشط للنقل عبر الغشاء.

ينتمي الإلتقام الخلوي والإفراز الخلوي والشفاء الخلوي إلى نقل إزاحة الغشاء. نظرًا لأن أجزاء الغشاء نفسها يتم إزاحتها أثناء نقل الغشاء ، فإن تدفق الغشاء يُذكر أحيانًا هنا أيضًا.

يدعم النقل الغشائي وظائف الخلية والتواصل الخلوي مع البيئة. أصبح التبادل الانتقائي للمواد ممكنًا من خلال آليات النقل.

الوظيفة والمهمة

تتوافق الطبقة الدهنية الثنائية الجزيئية أو الطبقة الدهنية ثنائية الجزيء لغشاء حيوي مع حاجز بين الأجزاء المائية في شكل الفضاء خارج البلازمية والهيولي. يمكن للجزيئات الصغيرة فقط أن تنتشر بين الحجيرات من خلال غشاء حيوي ، على سبيل المثال حمض الأسيتيك وكذلك الماء. بالنسبة للجزيئات الأكبر يكون معدل الانتشار منخفضًا نسبيًا.

تُعرف أيضًا نفاذية الأغشية إلى الجزيئات الصغيرة باسم نفاذية وتشكل أساس التناضح. وفقًا للافتراضات الحالية ، فإن كل غشاء حيوي عبارة عن هيكل مائع به اختلالات مؤقتة داخل طبقة ثنائية الدهون. تذوب الجزيئات ذات الخاصية الكارهة للماء من خلال منطقة الغشاء الكارهة للماء بسبب معامل توزيعها. حتى الجسيمات الأكبر مثل هرمونات الستيرويد يمكن أن تنتشر عبر الأغشية.

في المقابل ، تستخدم جزيئات معينة وسيلة نقل غشاء معينة. يرتبط طريق النقل ببروتينات نقل غشائية متكاملة تُعرف باسم المترجمين. النقل المحدد خاص بالركيزة وقابل للتشبع. تشتمل أدوات النقل الخاصة بمسار النقل هذا على ناقلات محملة بالركيزة والتي يمكنها إحداث تغيير في تكوين الغشاء من أجل إدخال شحنتها.

نظرًا لمعدلات النقل المرتفعة نسبيًا ، توجد قناة نقل دائمة في كل غشاء. عادةً ما تتوافق بروتينات الغشاء المتكاملة مع وظائف في نقل الغشاء مع الهياكل قليلة القسيمات. في حالة النقل المحدد ، يوجد انتشار محفز دون استهلاك إضافي للطاقة أو النقل النشط مع استهلاك الطاقة.

يوفر الانتشار المحفز والنقل النشط إمكانية نقل جسيم واحد فقط في اتجاه واحد ، ونقل جسيمين معًا في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين. لا يتبع الانتشار المحفز من خلال بروتينات النقل الغشائي إلا معادلة التركيز على طول تدرج تركيز المواد الموجود بين مقصورتين للخلية. دائمًا ما يحدث النقل النشط مقابل تدرج التركيز.

تُستخدم مسام الغشاء الحيوي الخارجي للمرور غير المحدد للجسيمات المحبة للماء. تتكون قناة النقل الفعلية للغشاء الحيوي من صفائح. لا غنى عن النقل الغشائي لجميع وظائف وأنسجة الجسم في الجسم ، على سبيل المثال للجهاز العصبي وقنواته الأيونية المعتمدة على الجهد.

الامراض والاعتلالات

يمكن أن تسبب الاضطرابات في أنظمة النقل الغشائي تلفًا شديدًا للخلايا وحتى فشلًا في الأعضاء. داخل الأمعاء أو الكلى ، تنجم اضطرابات نقل الأغشية ، على سبيل المثال ، عن اضطرابات الامتصاص والإفراز.

تؤدي اعتلالات الميتوكوندريا ، على سبيل المثال ، إلى اضطرابات نقل الأغشية. في هذه الحالة ، يتأثر نظام الإنزيم ، مما يتيح توليد الطاقة عن طريق الفسفرة المؤكسدة. تستحق اضطرابات سينسيز ATP إشارة خاصة في هذا السياق. هذا الإنزيم هو أحد أهم بروتينات الغشاء التي ، على سبيل المثال ، تقوم بوظيفة إنزيم النقل داخل مضخة البروتون. يحفز الإنزيم إمداد ATP في الجسم السليم ويتيح نقل البروتون الموفر للطاقة على طول التدرج البروتوني مع تكوين ATP. لذلك فإن سينسيز ATP هو أحد أهم محولات الطاقة في الكائن البشري ويحول أحد أشكال الطاقة إلى شكل آخر. اعتلالات الميتوكوندريا هي خلل في عمليات التمثيل الغذائي للميتوكوندريا التي تسبب نقصًا في تخليق ATP وبالتالي تقلل من أداء الجسم.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتأثر جميع البروتينات والإنزيمات الناقلة في النهاية بالطفرات أو عيوب النسخ. تترك الطفرات في المادة الجينية للبروتينات الناقلة البروتينات المصابة في شكل معدل بحيث يصبح نقل المادة الفعالة أكثر صعوبة. هذه الظاهرة وثيقة الصلة ببعض أمراض الأمعاء الدقيقة ، على سبيل المثال.

يمكن أن ترتبط الاضطرابات في تدفق الغشاء بمجموعة متنوعة من الأمراض. في الأورام ، على سبيل المثال ، غالبًا ما يكون الالتقام الخلوي أكثر صعوبة. يمكن أن تسبب العدوى أو الأمراض العصبية أيضًا اضطرابات في هذا الصدد. تعتبر الاعتلالات العصبية مع ضعف القدرة على المشي وانخفاض سرعة التوصيل العصبي وكذلك الاضطرابات الحسية مثالاً على الشكاوى التنكسية العصبية بسبب ضعف تدفق الغشاء.

كما أن مرض هنتنغتون المرتبط بالطفرة يعطل تدفق الغشاء بشكل عصبي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعاقة إفراز النواقل العصبية بسبب السموم. يعد الإفراز الخلوي المضطرب أيضًا أساس أمراض التمثيل الغذائي مثل التليف الكيسي. ترتبط اضطرابات كثرة الخلايا أيضًا بأمراض مثل الزهايمر.

لا يمكن أن يكون لاضطرابات نقل الأغشية العديد من الأسباب المختلفة فحسب ، بل تؤدي أيضًا في النهاية إلى العديد من الأعراض المختلفة ومجموعة متنوعة من الأمراض.