انواع انتقال در سلول

انتقال با واسطه ماده حامل :

مولکول هایی مثل گلوکز به وسیله پروتئین های حامل اختصاصی از عرض غشا انتقال می یابد. انتقال با میانجیگری ها ملی که در آن حرکت خالص ذر جهت رو به پایین شیب غلظتی بوده ، و به این علت غیر فعال می باشد، انتشار تسهیل شده خوانده میشود. انتقال با واسطه ی ماده حامل که در خلاف شیب غلظتی به وقوع می پیوندد، و در نتیجه به انرژی متابولیکی نیاز دارد، انتقال فعال نامیده می شود.

انتقال مولکول های درشت توسط پروتئین های حامل وهقع در غشا میانجی گری می شود. گرچه این قبیل ناقل ها به طور مستقیم قابل مشاهده نیستند، با وجود این حضور آنها به این دلیل که روند انتقال شان ویژگی های مشترکی با فعالیت آنزیمی دارد، قابل استنتاج است. این ویژگی ها شامل : 1-اختصاصی بودن 2- رقابت 3- اشباع شدن است. شبیه پروتئین های آنزیمی، پروتئین های ناقل فقط با مولکول های خاص واکنش می دهند.همچنین اگر دو اسید آمینه ای که به وسیله ناقل یکسانی انتقال داده می شوند، با یکدیگر رقابت می کنند. بنابراین میزان انتقال هر کدام از اسیدآمینه ها ضمن انتقال توام از زمان انتقال منفرد آن ها کمتر است. چنانچه غلظت مولکول انتقال یافته افزایش یابد ، میزان انتقال آن،(فقط تا یک حداکثر) نیز افزوده می شود.فراتر از این میزان ، که حداکثر انتقال می شود(TM) افزایش هر چه بیشتر غلظت موجب افزایش هر چه بیشتر میزان انتقال نشده ، این امر نشان دهنده ویژگی اشباع ناقل است.

انتشار تسهیل شده :

انتقال گلوکز خون از عرض غشا و سلول های بافتی به وسیله ی انتشار تسهیل شده به وقوع می پیوندد. انتشار تسهیل شده مثل انتشار ساده ، انرژی خود را از طریق انرژی حرارتی مولکول های در حال انتشار کسب کرده،متضمن انتقال خالص مواد از عرض غشا از طرف غلظت بیشتر به سمت غلطت کمتر است.بر خلاف انتشار ساده(مولکول های غیر قطبی آب و یون های معدنی از طریق غشا) انتشار گلوکز از طریق غشای سلولی ویژگی های انتقال با واسطه حامل (اختصاصی بودن رقابت و اشباه شدن را نشان می دهد.

                              

لذا انتشار گلوکز از طریق غشای سلولی بایستی به وسیله ی پروتیین های حاملی میانجی گری گردد. یک نونه از تصویر ذهنی قابل ارایه در مورد چنین حامل هایی این است که هر کدام از دو زیر واحد پروتیینی تشکیل یافته ، به طریقی با گلوکز واکنش نشان می دهند که ضمن آن کانالی در عرض غشا به وجود می آید.در نتیجه گلوکز می تواند از طرف با غلظت بیشتر به طرف دارای غلظت کمتر حرکت کند.

انتقال فعال:

حرکت مولکول ها و یون ها در خلاف شیب غلظتی آن ها از غلظت کم تر به سوی غلظت بیشتر به صرف انرژی سلولی نیازمند است که از ATP  کسب می گردد.این انتقال در اصطلاح انتقال فعال نامیده می شود.چنانچه سلولی با سیانید ( که فسفریلاسیون اکسیداتیو را مهار می کند.) مسموم شده باشد، انتقال فعال مهار خواهد شد، این پدیده بر خلاف انتقال غیر  فعال است  که می تواند حتی پس از اثر مسمومیت متابولیکی و مرگ سلولی (به علت عدم تشکیل ATP) تداوم یابد.

انتقال فعال اولیه:

زمانی که هیدرولیز ATP به طور مستقیم برای عمل پروتئین حامل مورد نیاز باشد، انتقال فعال اولیه به وقوع می پیوندد. به نظر می رسد این حامل ها پروتئین های سراسر گسترده در پهنای غشا باشند. باور بر این است که در این مورد توالی وقایع زیر به وقوع می پیوندد:

1-مولکول و یا یون منتقل شونده به  محل شناخته شده خاص پروتئین ناقل متصل میشود. 2- این اتصال موجب تحریک تجزیه شدن ATP گردیده ، به نوبه خود به فسفریلاسیون پروتئین ناقل منجر می گردد. 3- در اثر فسفریلاسیون پروتئین حامل در شکل فضایی خود دچار تغییر می گردد. 4- پروتئین حامل از طریق عمل لنگر مانندی ، مولکول یا یون انتقال یافته را در سوی دیگر غشا رها می کنند.

پمپ سدیم – پتاسیم

به حامل های انتقال دهنده اولیه در اغلب موارد تحت عنوان پمپ ها اطلاق می گردد. برخی ناقل ها  تنها یک مولکول و یا یون را انتقال می دهد و سایر حامل ها یک مولکول و یا یک یون را با مولکول و یا یون دیگر مبادله می کنند.مهم ترین نوع اخیر این حامل پمپ Na+/K+  است. این پروتئین حامل ، که در عین حال یک آنزیم آدنوزین تری فسفاتاز(ATPase) نیز می باشد، ATP را به P و ADP تبدیل کرده ، در یک زمان سه یون Na+ را از داخل به بیرون و دو یون K+  را به طور فعال به داخل سلول انتقال می دهد.

همه سلول ها تعداد زیادی پمپ Na+/K+  دارند که به طور مستمر فعال اند.

این شیب غلظتی برای سه منظور زیر مورد استفاده قرار می گیرد: 1- شیب غلظتی سدیم برای فراهم کردن انرژی جهت هم انتقالی سایر مولکول ها 2- فعالیت پمپ Na+/K+   برای تنظیم مصرف کالری در حال استراحت و میزان متابولیسم پایه بدن و 3-شیب های غلظتی Na+/K+   در دو سمت غشا های پلاسمایی سلول های عضلانی و عصبی برای تولید تکانه های الکتریکی. افزون بر این ، بیرون راندن Na+ به دلایل اسمزی حایز اهمیت است. اگر پمپ ها عمل خودشان را متوقف سازند، Na+  افزایش یافته در داخل سلول هابه نوبه خود موجب کشیده شدن آب و سرانجام آسیب به سلول ها می گردد.

انتقال فعال ثانویه ( هم انتقالی)

در انتقال فعال ثانویه انرژی مورد نیاز برای حرکت رو به بالای یک مولکول و یا یون ، از انتقال رو به پاییین یون Na+  به درون سلول کسب می شود.برای حفظ غلظت کم درون سلولی یون Na+ هیدورلیزATPP به طور غیر مستقیم به وسیله پمپ Na+/K+ مورد نیاز است. انتشار Na+ به داخل سلول ممکن است انرژی حرکت رو  به بالای یک مولکول و یا یون متفاوت را به داخل یا خارج فراهم سازد.برای مثال ، در سلول بافت پوشش روده باریک و توبول های کلیه ، گلوکز در جهت خلاف شیب غلظتی خود به وسیله حاملی که همزمان به انتقال Na+ نیازمند است، انتقال داده می شود. در این روند گلوکز و سدیم در یک جهت ( به درون سلول) و در اثر شیب غلظتی که به وسیله پمپ Na+/K+ ایجاد شده ، حرکت میکنند. به علت توزیع پمپ های Na+/K+ و حاملین گلوکز در غشای سلول اپی تلیال ، Na+ و گلوکز از مجرای روده و توبول های کلیوی به  داخل خون انتقال داده می شوند.

هم چنین هم انتقالی می تواند در جهات مخالف به وقوع بپیوندد. برای مثال بیرون راندن Ca2+ از برخی سلول هابه طورتوام با انتشار غیر فعال Na+ به درون سلول انجام می گیرد.گر چه در این مورد انرژی سلولی بدست آمده از ATP به طور مستقیم برای انتقال Ca2+ به بیرون از سلول مورد استفاده قرار  نمی گیرد، ولی این انرژی  به طور ثابت برای حفظ شیب غلظتی Na+ مورد نیاز است، بدین ترتیب حرکت خالص Ca2+ به بیرون از سلول ها ، مثالی از انتقال فعال ثانویه می باشد.

 

پتانسیل غشا:

ویژگی هایی مانند نفوذ پذیری غشا ی سلول، حضور مولکول های غیر قابل انتشار با بار منفی در داخل سلول ، و عمل پمپ های Na+/K+ توزیع نابرابر بار ها بین دو سوی غشا را ایجاد می کند.در نتیجه این امر  داخل سلول در مقایسه با بیرون آن دارای بار منفی می گردد. این اختلاف بار، یا اختلاف پتانسیل به عنوان پتانسیل غشا شناخته می شود.

پروتئین های سلولی و گروه های فسفات ATP و سایر مولکول های آلی در PH معمول سیتوپلاسم سلول بار منفی دارند.تعداد این بار های منفی(آنیون) به علت عدم نفوذ غشا ی سلول ، در داخل سلول ثابت میماند. از آنجایی که این مولکول های آلی دارای بار منفی ، قادر به ترک سلول نیستند،یون های معدنی حاوی بار مثبت (کاتیون ها) را که به اندازه کافی برای انتشار از طریق منافذ غشا سلول کوچک می باشند، از مایع برون سلولی جذب می کنند.به عبارت دیگر، توزیع کاتیون های معدنی کوچک ( به طور عمده +K و +Na  وCa2+ ) بین بخش های درون سلولی و برون سلولی ، به وسیله یون های ثابت دارای بار منفی واقع در درون سلول تحت تاثیر قرار می گیرد.

از آن جایی که غشا خیلی نسبت به +K نفوذ پذیر است، تا به هر کاتیون دیگر، +K در اثر جاذبه الکتریکی اش نسیت به آنیون های ثابت دیگر بیشتر از سایر کاتیون ها در درون سلول انباشته می گردد.بنابراین به جای توزیع برابر +K بین بخش های درون و برون سلولی ، این یون داخل سلول با غلظت بسیار زیادی تجمع می یابد. در بدن انسان ، غلظت درون سلولی +K (mEq/L150(  در مقایسه با غلظت برون سلولی آن  (Eq/L m5) بسیار زیاد است.

میلی اکی والان =غلظت(میلی مول) * ظرفیت یون -1

در اثر توزیع نا برابر بارها بین درون و بیرون سلول ها، هر سلول به باطری یا انباره ای تبدیل می گردد که قطب مثبت آن در بیرون و قطب منفی آن در داخل غشا سلول قرار گرفته، دامنه اختلاف پتانسیل بر حسب ولتاژ سنجیده می شود.اگر چه ولتاژ این باطری بسیار کوچک است(کم تر از یک دهم)، با وجود این اهمیت فوق العاده ای در انقباض عضله ، تنظیم ضربان قلب، تولید تکانه های عصبی و سایر وقایع فیزیولوژیک دارد. 

                     

پتانسیل های تعادلی:

پتانسیل تعادلی عبارتت از ولتاژ فرضی تولید شده در دو سوی غشا ، در صورتی که فقط یک یون توانایی انتشار از طریق غشا را داشته با شد. از آنجایی که غشا نسبت به +K بسیار نفوذ پذیر است، ما می توانیم نظریه مطرح کنیم که به وقایع ناشی از عبور تنها یون قابل نفوذ +K از دو سوی غشا نزدیک تر باشد. با قبول این مورد ،یون  +K بایستی تا زمان تثبیت غلظت آن را در داخل و برون سلول منتشر شده و بدین ترتیب تعادلی را بر قرار سازد.

در نقطه تعادل ، مقدار نیروهای جاذبه الکتریکی و شیب غلظت شان برابر بوده ، جهت آن ها متضاد یکدیگر است.در تعادل حاصل شده ، بایستی +K در داخل سلول بیشتر از بیرون سلول بوده، اختلاف غلظتی در اثر جذب +K به وسیله آنیون های ثابت در دو سوی غشا برقرار گردد.

در مورد این نقطه می توان این قبیل سوال ها را مطرح نمود: آیا آنیون های ثابت خنثی می شود؟ آیا بارها متعادل می شوند؟ پاسخ این گونه سوال ها به این نکته مربوط می شود که چه مقدار +K ( که به غلظت مایع برون سلولی+K مربوط می گردد) به داخل سلول وارد می شود. در حقیقت ، در غلظت های پتاسیمی که در بدن یافت میشود، پاسخ به این سوال منفی است ، چرا  که +K کافی در داخل سلول وجود ندارد تا آنیون های ثابت را خنثی سازد.

از این رو ، در حالت تعادل ، غلظت بارهای منفی درون غشا سلول بایستی از بیرون آن بیشتر بوده ، اختلاف بار، و هم چنین اختلاف غلظت در دو سوی غشا وجود داشته باشد. بزرگی اختلاف بار یا اختلاف پتانسیل در دو طرف غشا در این شرایط 90mv است. علامت (+ و – ) به کار رفته در مورد این اعداد قطبیت درون سلول را نشان می دهد. وقتی عدد مذکور با علامت منفی بیان می شود( به صورت 90mv – ) نشان دهنده این است که  داخل سلول قطبیت منفی دارد. چنانچه تنها یون قابل انتشار یون +K باشد ، در این صورت اختلاف پتانسیل حاصل 90mv – بوده ، پتانسیل تعادلی پتاسیم ( به اختصار Ek) خوانده می شود.

تساوی نرنست

پتانسیل غشا به طور دقیق شیب انتشاری را متعادل ساخته، از حدکت خالص یک یون خاص ممانعت به عمل می آورد. از آنجایی که شیب غلظتی به اختلاف غلظت یون مربوط می باشد، میزان پتانسیل تعادلی نیز به نسبت غلظت های یون در دو سوی غشا بستگی دارد. تعادل نرنست این امکان را فراهم می سازد تا پتانسیل تعادلی مطرح شده به طور نظری برای یون خاصی باغلظت معلوم محاسبه گردد.فرمول زیر در دمای 370  اعتبار دارد.

Ex=  Log ] [

Ex= پتانسیل تعادلی بر حسب میلی وات( mv) برای یون x

X =غلظت یون خارج سلولی

Xi= غلظت یون داخل سلولی

Z= ظرفیت یون

باید توجه کرد که کاربرد تساوی نرنست در مورد پتانسیل تعادلی یک کاتیون ، زمانی که Xi بیشتر از X0باشد حاصل منفی ارائه خواهد داد.اگر ما به جای XX یون دیگری را جایگزین کنیم ، باز هم این مورد صدق می کند. به عنوان مثال غلظت +K داخل سلول عملا 30 برابر بیشتر از بیرون آن است(150میلی اکی والان در لیتر در مقایسه با 5 میلی اکی والان درلیتر) از آنجایی که لگاریتم  برابربا 1.477- میباشد، پتانسیل تعادلی +K باغلظت واقعی معلوم 90mv – خواهد بود.

چنانچه بخواهیم پتانسیل تعادلی یون Na+  را محاسبه کنیم بدین طریق عمل می کنیم:

(غلظت +Na  برون سلولی mEq/L 145 است در حالی که غلظت درون سلولی آن mEq/L 12 می باشد) و این در حالی است که شیب انتشاری   Na+  را به داخل سلول می برد.بار ینقابله با این انتشار ، پتانسیل غشا داخل سلول باید دارای قطبیت مثبت باشد. طبق رابطه، حاصل لگاریتم مثبت و در نتیجه پتانسیل تعادلی Na+  بعد از محاسبه 0mv6 + برابر می شود. بنابراین پتانسیل برابر معادل 0mv6 + می بایست از انتشار Na+  به داخل سلول ممانعت به عمل آورد. در صورتی که پتانسیل 90mv – باشد؛ بایستی از انتشار یون پتاسیم به بیرون از سلول جلوگیری شود. واضح است که پتانسیل غشا نمی تواند در یک زمان شامل هر دو مقدار باشد. در واقع پتانسیل غشا به ندرت هر یک از دو مقدار را شامل شده، بلکه به جای آن در نقطه ای بین این دو حد قرار می گیرد. ما این مقدار را برای تمایز از پتانسیل نعادلی فرضی ، پتانسیل استراحت غشا ، خواهیم خواند. در  واقع مقدار پتانسیل استراحت غشا به نفوذپذیری غشا نسبت به هر یون و پتانسیل تعادلی آن یون قابل انتشار مربوط می شود

پتانسیل استراحت غشا:

پتانسیل استراحت غشا اغلب سلول های بدن در محدودهmv85- تاmv65-  قرار می گیرد. همان طور که دیده می شود این مقدار بسیار نزدیک به مقداری است که ما برای یون +K پیش بینی کرده بودیم ، یعنی زمانی که +K تنها یون قابل عبور از غشا باشد، پتانسیل تعادلی را برقرار می سازد. با وجود این ، پتانسیل استراحت غشا کاملا با پتانسیل تعادلی یون Na+  متفاوت است. علت آن این است که غشا نسبت به یون +K بسیار قابل نفوذ پذیر از یون Na+  است. زمانی که سلول ها ی عصبی تکانه های عصبی را تولید می کنند، در عمل نفوذ پذیری نسبت به یون Na+ افزایش یافته ف در حالی که پتانسیل غشا به سمت پتانسیل تعادلی یون Na+  میل می کند.

نقش پمپ Na+/K+

از آنجایی که پتانسیل غشا از پتانسیل تعادلی منفی تر می باشد ، د رنتیجه، مقداری یون Na+  به داخل سلول وارد شده مقداری یون +K نیز از آن خارج می گردد.با در نظر گرفتن این نکته غلظت یون های +K و Na+  در حالت تعادل نیست. با وجود این، غلظت یون های +K و Na+  به علت مصرف دایم انرژی طی انتقال به وسیله پمپ Na+/K+ ثابت نگه داشته می شود. پمپ Na+/K+  بانشت یون ها از غشا مقابله کرده، بدین ترتیب پتانسیل غشا حفظ می شود. در حقیقت پمپ Na+/K+ عملی بیش از مقابله صرف در برابر نشت یون ها انجام می دهد.

بدین معنی که همزمان با انتقال سه یون سدیم به بیرون از سلول و دو یون پتاسیم به داخل سلول به ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سوی غشا کمک می کند.اثر الکترژونیک (تولید الکتریسته) پمپ تا چندین میلی ولت الکتریسته بیشتر به پتانسیل غشا اضافه می کند. در اثر همه این فعالیت ها در یک سلول نمونه 1-غلظت درون سلولی نسبتا ثابتی از +K و Na+  برقرار شده 2-پتانسیل غشایی ثابتی ( در غیاب تحریک) در سلول های عصبی و عضلانی در محدوده mv85- تاmv65-  ایجاد می شود.

                                 

                            

 

 

مطالب مرتبط

7 دیدگاه‌

  1. daniel khozaie گفت:

    خیلی سایت خوب وتخصصی است.از این سایت بهترین استفاده رو میکنم

  2. امیرسام گفت:

    سلام
    می دونیم که فعالیت پمپ سدیم پتاسیم از نوع انتقال فعال هستش ، یعنی سدیم رو از داخل که غلظت کمتری داره به بیرون و پتاسیم رو که در بیرون غلظت کمتری داره به داخل سلول هدایت می کنه و چون این انتقال در خلاف جهت شیب غلظت هست مجبوره ATP مصرف کنه
    حالا سوالم اینه که بعد از پایان پتانسیل عمل که جای یونها تقریبا عوض شده و در داخل بیشتر سدیم داریم و در خارج بیشتر پتاسیم، دوباره پمپ سدیم-پتاسیم فعال میشه و سدیم رو به خارج و پتاسیم رو به داخل هدایت می کنه
    حالا توی این مرحله هم باز کار این پمپ از نوع انتقال فعاله؟
    چون وقتی مثلا داخل سلول سدیم زیاد شده و پمپ باید سدیم رو به خارج هدایت کنه ، دیگه در خلاف شیب غلظت نیست و در واقع میشه در جهت شیب غلظت. ولی میدونیم که انتقال فعال در خلاف شیب غلظت هست
    چون توی بعضی از سایتها و منابع معتبر دیدم و خوندم که نوشتن بعد از پایان پتانسیل عمل ، پمپ سدیم-پتاسیم با مصرف ATP فعال میشه (انتقال فعال) و جای یونهای سدیم و پتاسیم رو به حالت اولیه خودش برمیگردونه
    آیا امکانش هست پمپ سدیم -پتاسیم در حالت آرامش از طریق انتقال فعال کار کنه(ینی خلاف شیب غلظت) و بعد از پتانسیل عمل در جهت شیب غلظت (ینی انتشار)؟
    اگر انتشار هست پس دیگه چرا انرژی مصرف میکنه؟و اگه انتقال فعال هست پس شیب غلظت به کدوم سمت هست؟

    ببخشید که سوالم طولانی شد

  3. Moein گفت:

    بعد از پتانسیل عمل هنوز هم سدیم بیرون بیشتر از داخل سلول است و هنوز پتاسیم داخل بیشتر از بیرون است.

  4. Abdul hadi گفت:

    سلام من عبدالهادی هستم از افغانستان ممنون از برنامه خوب تان

  5. علیرضا گفت:

    با سلام لازم به یادآوری هست که در همه حال غلضت یون سدیم در بیرون بیشتر از داخل و همواره غلظت یون پتاسیم در داخل بیشتر از بیرون است.ممن.ن

  6. mahdi گفت:

    یک سوال برای من پیش اومده اونم اینه که خود مولکول atp به چه روشی جا به جا میشه؟

  7. a.k گفت:

    سلام مرسی از مطالب خوبتون فقط میخواستم بدونم انتقال سدیم و پتاسیم در مویرگ ها هم از طریق پمپ سدیم و پتاسیم انجام میشه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *