نفاذية الغشاء

ال نفاذية الغشاء يميز نفاذية الجزيئات من خلال غشاء الخلية. يتم فصل جميع الخلايا عن الفضاء بين الخلايا بواسطة أغشية حيوية وفي نفس الوقت تحتوي على عضيات خلوية محاطة بدورها بأغشية. نفاذية الأغشية ضرورية للتشغيل السلس للتفاعلات البيوكيميائية.

ما هي نفاذية الغشاء؟

يتم تعريف نفاذية الغشاء على أنها نفاذية الغشاء الحيوي للسوائل والمواد الذائبة. ومع ذلك ، فإن أغشية الخلايا ليست منفذة لجميع المواد. لذلك ، يشار إليها أيضًا باسم أغشية شبه منفذة (أغشية شبه منفذة).

تتكون الأغشية الحيوية من طبقتين فسفوليبيد منفذين للغازات مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى المواد غير القطبية القابلة للذوبان في الدهون. يمكن أن تمر هذه المواد عبر الأغشية عبر الانتشار الطبيعي. لا يُسمح بمرور الجزيئات القطبية والماء. لا يمكن نقلها إلا عبر الغشاء عبر عمليات النقل السلبية أو النشطة.

تحمي الأغشية الفضاء الخلوي الداخلي والفضاء داخل عضيات الخلية. أنها تضمن الحفاظ على الظروف الكيميائية والفيزيائية الخاصة للتفاعلات البيوكيميائية الهامة دون تدخل خارجي.

تضمن نفاذية الأغشية النقل الانتقائي للمواد الحيوية من الفضاء خارج الخلية إلى الخلية وإزالة المنتجات الأيضية من الخلية. الأمر نفسه ينطبق على عضيات الخلية الفردية.

الوظيفة والمهمة

تعتبر الأغشية ضرورية للغاية للعملية غير المضطربة للتفاعلات البيوكيميائية الحيوية داخل الخلايا وعضيات الخلية. تعتبر نفاذية الغشاء أمرًا حيويًا بنفس القدر حتى تتمكن من إمداد الخلايا بالعناصر الغذائية المهمة مثل البروتينات أو الكربوهيدرات أو الدهون. يجب أيضًا أن تكون المعادن والفيتامينات والمكونات النشطة الأخرى قادرة على المرور عبر الغشاء. في الوقت نفسه ، يتم إنشاء منتجات التمثيل الغذائي التي يجب التخلص منها من الخلية.

ومع ذلك ، فإن الأغشية قابلة للاختراق فقط للجزيئات المحبة للدهون وجزيئات الغاز الصغيرة مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون. لا يمكن نقل الجزيئات القطبية أو المحبة للماء أو الجزيئات الكبيرة إلا عبر الغشاء باستخدام عمليات النقل. هناك خيارات سلبية ونشطة لنقل الغشاء لهذا الغرض.

يعمل النقل السلبي دون توفير الطاقة في اتجاه تدرج محتمل أو تركيز. تخضع الجزيئات الصغيرة المحبة للدهون أو جزيئات الغاز للانتشار الطبيعي. لم يعد الانتشار الطبيعي ممكنًا مع الجزيئات الأكبر. يمكن لبعض بروتينات النقل أو بروتينات القناة تسهيل النقل هنا. تمتد بروتينات النقل عبر الغشاء مثل النفق. يمكن تمرير الجزيئات القطبية الأصغر عبر هذا النفق عبر عمل الأحماض الأمينية القطبية. يتيح ذلك أيضًا نقل الأيونات الصغيرة المشحونة عبر النفق.

ينتج خيار النقل السلبي الآخر عن عمل البروتينات الحاملة المتخصصة في جزيئات معينة. عندما يرسو الجزيء ، يغيرون شكله وينقلونه عبر الغشاء.

في حالة النقل الغشائي النشط ، فإن الإمداد بالطاقة ضروري. يتم نقل الجزيء المقابل مقابل تدرج تركيز أو تدرج كهربائي. تنتج عمليات إمداد الطاقة عن التحلل المائي لـ ATP ، أو تراكم تدرج الشحنة على شكل مجال كهربائي أو زيادة الانتروبيا عن طريق بناء تدرج تركيز.

الإلتقام أو الإفراز الخلوي متاح للمواد التي لا تستطيع اختراق الغشاء على الإطلاق. في حالة الالتقام الخلوي ، يأخذ غشاء الغشاء الحيوي قطرة من السائل وينقلها إلى الخلية. هذا يخلق ما يسمى بالجسيم الداخلي ، والذي ينقل مواد مهمة إلى السيتوبلازم. أثناء عملية الإفراز الخلوي ، يتم نقل الفضلات في السيتوبلازم إلى الخارج بواسطة حويصلات النقل المغلفة بالغشاء.

الامراض والاعتلالات

يمكن أن تؤدي الاضطرابات في نفاذية الأغشية إلى حالات مرضية مختلفة. تؤثر التغييرات على نفاذية الأيونات المختلفة. غالبًا ما تكون اضطرابات نفاذية الأغشية نتيجة لأمراض القلب والأوعية الدموية. يمكن أن يؤثر ذلك على توازن الكهارل في الجسم.

ومع ذلك ، فإن العديد من الأسباب الوراثية تسبب أيضًا اضطرابات نفاذية الأغشية. تشارك بروتينات مختلفة في بنية الغشاء وهي مسؤولة عن الأداء الصحيح للطبقة الدهنية الثنائية. التغيرات الجينية في بروتينات معينة مسؤولة ، من بين أمور أخرى ، عن التغيرات في نفاذية الغشاء.

أحد الأمثلة على ذلك هو مرض Myotonia congenita Thomsen. هذا المرض هو اضطراب وراثي في ​​وظيفة العضلات. يتم تحور الجين الذي يرمز لقنوات الكلوريد في أغشية الألياف العضلية. يتم تقليل نفاذية أيونات الكلوريد. هذا يؤدي إلى إزالة استقطاب ألياف العضلات بشكل أسهل من الأشخاص الأصحاء. يزداد الميل إلى الانقباض العضلي ، والذي يشعر به على أنه تصلب. على سبيل المثال ، لا يمكن فتح القبضة المغلقة إلا بتأخير معين. حتى العيون لا يمكن فتحها إلا بعد 30 ثانية من الإغلاق ، وهو ما يعرف باسم lid-lag.

هناك أيضًا أمراض المناعة الذاتية التي تستهدف على وجه التحديد الأغشية الحيوية. في هذا السياق ، يُعرف ما يسمى بمتلازمة أضداد الشحوم الفوسفورية (APS). في هذا المرض ، يتم توجيه جهاز المناعة في الجسم ضد البروتينات المرتبطة بالفوسفوليبيدات في الغشاء. والنتيجة هي زيادة تخثر الدم. يزداد احتمال الإصابة بالنوبات القلبية والسكتات الدماغية والانسداد الرئوي.

يمكن أيضًا العثور على الاضطرابات في نفاذية الغشاء فيما يسمى بمرض الميتوكوندريا. في الميتوكوندريا ، يتم الحصول على الطاقة من حرق الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. الميتوكوندريا هي عضيات خلوية محاطة أيضًا بغشاء. يتم إنتاج عدد كبير من الجذور الحرة داخل محطات توليد الطاقة هذه. إذا لم يتم التقاط هذه الأغشية ، فسوف تتلف الأغشية. هذا يحد بشدة من وظيفة الميتوكوندريا. ومع ذلك ، فإن أسباب انخفاض فعالية الزبالين الراديكاليين متنوعة.