الانتشار الميسر: التعريف والمثال والعوامل

أثناء القيام بوظائف مثل النمو والانقسام والتوليف ، تستخدم الخلايا وتنتج مواد يجب أن تكون قادرة على عبور أغشية الخلايا والعضيات.

تسمح أغشية الخلايا شبه النفاذة لبعض الجزيئات بالسفر عبر أ تدرج التركيز من جانب الغشاء عالي التركيز إلى جانب التركيز المنخفض من خلال الانتشار البسيط.

نشر الميسر يسمح للجزيئات المهمة الأخرى بالعبور بطريقة انتقائية بحيث تستخدم البروتينات المضمنة في غشاء الخلية للسماح لمواد معينة بالعبور.

ال بروتينات الغشاء من الانتشار الميسر إما أن تشكل فتحات في الغشاء وتتحكم في ما يمكن أن يمر ، أو أنها تحمل جزيئات معينة بنشاط عبر الغشاء. هذه العملية مهمة بشكل خاص للتحكم في تدفق الأيونات لأن العديد من وظائف الخلايا تعتمد على وجود أيونات معينة للسماح بتفاعل كيميائي.

بالإضافة إلى الأيونات ، يمكن للبروتينات الحاملة أيضًا تسهيل مرور الجزيئات الكبيرة مثل الجلوكوز.

المواد التي تنتجها الخلية أو التي تحتاجها يمكن أن تنتقل عبر أغشية الخلايا والعضيات بعدة طرق. النقل السلبي لا يتطلب إدخال طاقة ويستخدم تدرج التركيز لتشغيل حركة الجزيئات.

في ال بسيط نوع الانتشار من النقل السلبي ، يحدث الانتشار عبر غشاء نصف نافذ من الجانب مع تركيز أعلى من المادة المنقولة إلى الجانب بتركيز منخفض. تمر المادة عبر الغشاء أسفل تدرج التركيز ، ولكن يتم حظر بعض الجزيئات.

إذا اضطررت الجزيئات المحظورة إلى عبور الغشاء لأنها ضرورية على الجانب الآخر ، يمكن للانتشار الميسر أن ينقل جزيئات معينة.

تعمل طريقة الانتشار من خلال البروتينات المضمنة في الغشاء ولكنها لا تزال تعتمد على تدرج التركيز لتشغيل الحركة الجزيئية عبر الغشاء. إنها لا تتطلب طاقة ، لكن البروتينات يمكن أن تكون انتقائية بشأن الجزيئات التي تنقلها.

في بعض الأحيان ، يجب نقل الجزيئات عبر الأغشية من جانب بتركيز منخفض إلى الجانب الذي يحتوي على تركيز عالٍ. هذا يتعارض مع تدرج التركيز ويتطلب طاقة.

الخلايا التي تنفذ النقل النشط أنتجوا الطاقة وخزنوها أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) الجزيئات.

النقل النشط تعتمد على بروتينات مشابهة لتلك المستخدمة في الانتشار الميسر ، لكنها تستخدم الطاقة من ATP لنقل الجزيئات عبر الغشاء مقابل تدرج التركيز.

بعد تكوين رابطة مع الجزيء المراد نقله ، يستخدمون أ مجموعة فوسفات من ATP لتغيير الشكل وإيداع الجزيء على الجانب الآخر من الغشاء.

أغشية الخلايا يمكن أن يسمح بمرور العديد من الجزيئات الصغيرة ، ولكن الأيونات المشحونة والجزيئات الأكبر يتم حظرها بشكل عام. الانتشار الميسر هو طريقة يمكن من خلالها دخول هذه المواد إلى الخلايا ومغادرتها. يمكن للبروتينات الحاملة المضمنة في الغشاء أن تسهل مرور الأيونات بطريقتين.

يتم ترتيب بعض البروتينات حول ممر مركزي وإنشاء ثقب في غشاء البلازما للخلية ، مما يفتح مسارًا عبر أحماض دهنية من داخل الغشاء. يمكن أن تمر أيونات معينة عبر هذه الفتحات ، لكن البروتينات الحاملة مصممة للسماح لنوع واحد فقط من الأيونات بالمرور.

لا تشكل البروتينات الأخرى فتحات ولكنها تنقل جزيئات كبيرة عبر أغشية الخلايا. لا يزال النقل مدعومًا بتدرج تركيز ، لكن البروتينات الحاملة ترتبط بنشاط بالمادة التي تنقلها.

يرتبط جزء البروتين الموجود خارج غشاء الخلية في الفضاء خارج الخلية بجزيء المادة المراد نقلها ثم يطلقها في داخل الخلية.

عادة نافرة من الماء تمنع الأحماض الدهنية غير القطبية للأغشية مرور الجزيئات القطبية المشحونة مثل أيونات الصوديوم. البروتينات الحاملة التي توفر فتحات لهذه الأيونات تجذب الأيونات وتسهل مرورها عبر القنوات الأيونية.

قد تكون مصممة لتسمح بمرور أيونات الصوديوم فقط دون غيرها مثل أيونات البوتاسيوم. قد تتحكم فتحات البروتين الناقل أيضًا في تدفق الأيونات ، وتغلق عندما لا تحتاج الخلية إلى المزيد من الأيونات.

لنقل جزيئات الجلوكوز ، والتي عادة ما تكون أكبر من أن تمر عبر الغشاء ، بروتينات نقل الجلوكوز لها موقع حيث يمكنها الارتباط بجزيئات الجلوكوز. يعلقون أنفسهم ويسهلون نقل الجلوكوز عبر غشاء الخلية. يصبح موقع البروتين الحامل فجوة نفاذة في الغشاء لا تسمح لجزيء الجلوكوز بالعبور في مكان آخر.

يجب أن تنسق الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا أنشطتها ، مثل متى تنمو ومتى تنقسم. تحقق الخلايا هذا التنسيق من خلال الإشارة إلى نوع النشاط الذي تشارك فيه وما هو مطلوب ، وإطلاق إشارات كيميائية. يساعد الانتشار الميسر في تشوير الخلايا.

يمكن أن تكون الإشارات محلية أو بعيدة ، مما يؤثر على الخلايا في الجوار المباشر أو الخلايا في الأعضاء والأنسجة الأخرى. في كل حالة ، تنتقل جزيئات الإشارة بين الخلايا وعليها إما أن تدخل الخلايا المستهدفة أو تتصل بغشائها لتوصيل إشاراتها.

يمكن لبروتينات الانتشار الميسرة أن تسمح لجزيئات الإشارة هذه بدخول الخلايا حسب الحاجة وإغلاق حلقة الاتصال.

لأن الانتشار الميسر هو أ آلية النقل السلبي، فهي محكومة بعوامل في البيئة المباشرة التي يتم فيها النقل.

هناك أربعة عوامل من هذا القبيل:

• تركيز: يعتمد الانتشار الميسر على الطاقة الكامنة التي يمثلها تدرج التركيز. الفرق الأكبر بين جانبي التركيز العالي والمنخفض يعني تدرجًا أعلى وانتشارًا أسرع.
• قدرة البروتين الناقل: يؤثر معدل الارتباط بين المادة المراد نقلها والبروتين مع سرعة النقل على معدل الانتشار.
• عدد مواقع البروتين الحامل: يعني المزيد من المواقع قدرة انتشار أعلى وانتشار أسرع.
• درجة حرارة: تعتمد التفاعلات الكيميائية على درجة الحرارة ، وتعني درجة الحرارة الأعلى تقدمًا أسرع في التفاعل وانتشارًا أسرع.

بينما يمكن للخلايا التحكم في عدد مواقع البروتين الحامل ، فإن سعة البروتين الحامل ثابتة ، و الخلية قدرة محدودة على التحكم في درجة حرارة العملية وتركيز المادة خارج زنزانة. تصبح القدرة على إغلاق نشاط موقع البروتين الحامل مهمة للتحكم في عمليات الخلية.

يعتني الانتشار البسيط باحتياجات الخلايا من حيث الجزيئات الصغيرة غير القطبية ، لكن المواد المهمة الأخرى لا يمكنها عبور الأغشية بسهولة. لا يمكن للجزيئات القطبية والجزيئات الأكبر أن تنتشر عبر أغشية البلازما شبه النفاذة للخلايا والعضيات لأن الطبقة الداخلية من الدهون والأحماض الدهنية تمنعها.

يسمح الانتشار الميسر للمواد ذات الجزيئات القطبية أو الكبيرة بالدخول والخروج من الخلايا بطريقة خاضعة للرقابة.

الجلوكوز و أحماض أمينية، على سبيل المثال ، جزيئات كبيرة تلعب دورًا رئيسيًا في وظائف الخلية. الجلوكوز عنصر غذائي مهم ، وتستخدم الأحماض الأمينية في العديد من عمليات الخلايا ، بما في ذلك انقسام الخلايا.

لكي تستمر هذه العمليات ، يسمح الانتشار الميسر للجزيئات بالمرور عبر أغشية الخلايا وأغشية العضيات مثل النواة.

حتى الجزيئات الأصغر مثل الأكسجين يمكن أن تستفيد من الانتشار الميسر. على الرغم من أن الأكسجين يمكن أن ينتشر عبر الأغشية ، إلا أن الانتشار الميسر من خلال البروتينات الحاملة يزيد من معدل النقل ويساعد في وظائف خلايا الدم والعضلات.

بشكل عام ، تلعب هذه البروتينات المضمنة في الغشاء دورًا حيويًا في مجموعة متنوعة من عمليات الخلايا.

موضوعات أخرى:

• نشبع
• خلايا الدم الحمراء