نقل الغشاء: الوظيفة والدور والأمراض

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

ما هو نقل الغشاء؟

يحدث نقل الغشاء عندما تمر المواد عبر غشاء بيولوجي أو يتم نقلها بنشاط. تطوق الأغشية الحيوية منطقة مثل سيتوبلازم الخلايا ، مما يولد منطقة خاضعة للرقابة مع بيئة مستقلة نسبيًا عن العالم الخارجي. لا يمكن إنشاء البيئة الخلوية المحددة داخل الخلايا وصيانتها إلا بسبب الحماية من العالم الخارجي. تتكون الطبقة الثنائية للغشاء الحيوي من الفوسفورية وهو في حد ذاته قابل للاختراق فقط للغازات والصغيرة ، في معظم الحالات غير مشحون الجزيئات. بالنسبة للأيونات القطبية المحبة للماء والمواد الأخرى النشطة بيولوجيًا ، تتوافق طبقة الدهون الثنائية مع حاجز يتطلب آليات نقل إضافية للتغلب عليها. يتوافق نقل الغشاء مع مرور المواد عبر غشاء حيوي. يلعب مبدأان مختلفان دورًا في هذا. المبدأ الأول هو الانتشار أو التخلل الحر ، والثاني انتقائي كتلة المواصلات. بالإضافة إلى الانتشار البسيط ، المبادئ الوظيفية مثل النقل السلبي بالقناة البروتينات أو البروتينات الحاملة والنقل النشط جزء من النقل عبر الغشاء. يشمل النقل الانتقالي الغشائي بدوره الالتقام الخلوي والإخراج الخلوي والشفاء. نظرًا لأن أجزاء الغشاء نفسها يتم إزاحتها أثناء نقل تشريد الغشاء ، يُشار إلى هذا أحيانًا أيضًا باسم تدفق الغشاء. يدعم النقل الغشائي الوظائف الخلوية والتواصل الخلوي مع البيئة. انتقائي كتلة يتم تمكين النقل من خلال آليات النقل.

الوظيفة والمهمة

تتوافق الطبقة الدهنية ثنائية الجزيئية أو الطبقة الدهنية ثنائية الجزيء لغشاء حيوي مع حاجز بين الأجزاء المائية في شكل الفضاء خارج البلازمية والهيولي. بين المقصورات صغيرة فقط الجزيئات يمكن أن تنتشر من خلال غشاء حيوي ، مثل حمض الاسيتيك بالإضافة إلى ماء. لأكبر الجزيئات، معدل الانتشار منخفض نسبيًا. تسمى أيضًا نفاذية الأغشية للجزيئات الصغيرة شبه النفاذية وتشكل أساس التناضح. وفقًا للافتراضات الحالية ، فإن أي غشاء حيوي هو هيكل مائع مع وجود مخالفات عابرة داخل طبقة ثنائية الدهون. تذوب الجزيئات ذات الخاصية الكارهة للماء من خلال منطقة الغشاء الكارهة للماء بسبب معامل التقسيم. حتى الجسيمات الأكبر مثل الستيرويد هرمونات يمكن أن تمر عبر الأغشية عن طريق الانتشار. من ناحية أخرى ، تستفيد جزيئات معينة من نقل الغشاء المحدد. يرتبط مسار النقل بالنقل الغشائي المتكامل البروتينات المعروفة باسم المترجمين. النقل المحدد خاص بالركيزة وقابل للتشبع. تشتمل أدوات النقل في مسار النقل هذا على ناقلات محملة بالركيزة ويمكنها إحداث تغيير في التركيب في الغشاء لإدخال حمولتها. بسبب معدلات النقل العالية نسبيًا ، توجد قناة نقل دائمة في كل غشاء. الغشاء المتكامل البروتينات مع الأدوار في نقل الغشاء تتوافق عادة مع الهياكل القلة. في نقل محدد ، يوجد انتشار محفز دون استهلاك إضافي للطاقة أو نقل نشط في ظل استهلاك الطاقة. يوفر الانتشار المحفز والنقل النشط إمكانية نقل جسيم واحد فقط في اتجاه واحد ، وجسيمين معًا في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين. يتبع الانتشار المحفز بواسطة بروتينات النقل الغشائي فقط من التركيز تحقيق التوازن على طول الحاضر من التركيز تدرج المواد بين جزأي الخلية. يحدث النقل النشط دائمًا مقابل من التركيز الانحدار. تخدم مسام الغشاء الحيوي الخارجي الممر غير المحدد للجسيمات المحبة للماء. تتكون قناة النقل الفعلية للغشاء الحيوي من صفائح. لا يمكن الاستغناء عن نقل الأغشية لجميع وظائف الجسم وأنسجة الجسم ، مثل الجهاز العصبي وقنواتها الأيونية ذات الجهد الكهربائي.

الأمراض والاضطرابات

يمكن أن يؤدي اضطراب أنظمة نقل الأغشية إلى تلف خلوي شديد وحتى فشل في الأعضاء ، حيث تؤدي اضطرابات نقل الأغشية داخل الأمعاء أو الكلى ، على سبيل المثال ، إلى اضطرابات الارتشاف والإفراز. اعتلالات الميتوكوندريا ، على سبيل المثال ، قيادة لاضطرابات نقل الأغشية. في هذه الحالة ، يتأثر نظام الإنزيم الذي يتيح إنتاج الطاقة عن طريق الفسفرة المؤكسدة. تعتبر اضطرابات سينسيز ATP جديرة بالملاحظة بشكل خاص في هذا السياق. هذا الإنزيم هو أحد أهم بروتينات الغشاء ، والذي ، على سبيل المثال ، يقوم بوظيفة إنزيم النقل داخل مضخة البروتون. في الجسم السليم ، يحفز الإنزيم توفير ATP ويتيح نقل البروتون المفضل للطاقة على طول التدرج البروتوني تحت تكوين ATP. لذلك ، يعتبر سينسيز ATP أحد أهم محولات الطاقة في الكائن البشري ، حيث يحول أحد أشكال الطاقة إلى شكل آخر. اعتلالات الميتوكوندريا هي الآن خلل في عمليات التمثيل الغذائي للميتوكوندريا التي تسبب نقصًا في تخليق ATP وبالتالي تقلل من أداء الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جميع البروتينات الناقلة و الانزيمات قد تتأثر في النهاية بالطفرات أو عيوب النسخ. تؤدي الطفرات في المادة الوراثية للبروتينات الناقلة إلى ظهور البروتينات المصابة في شكل معدل ، مما يجعلها نشطة كتلة النقل أكثر صعوبة. هذه الظاهرة ذات صلة ، على سبيل المثال ، ببعض أمراض الأمعاء الدقيقة. في المقابل ، يمكن أن تترافق الاضطرابات في تدفق الغشاء مع مجموعة متنوعة من الأمراض. على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم إعاقة عملية الالتقام الخلوي في الأورام. يمكن أن تسبب العدوى أو الأمراض العصبية أيضًا اضطرابات في هذا الصدد. تعتبر الاعتلالات العصبية ذات القدرة على المشي الضعيفة وسرعة التوصيل العصبي المنخفضة وكذلك الاضطرابات الحسية مثالاً على الشكاوى التنكسية العصبية بسبب ضعف تدفق الغشاء. أيضا ، ذات الصلة بالطفرة مرض هنتنغتون يعطل عصبيًا تدفق الغشاء. فضلا عن ذلك، ناقل عصبي قد يتضرر خروج الخلايا بسبب السموم. كما يكمن السبب وراء ضعف إفراز الخلايا في أمراض التمثيل الغذائي مثل التليف الكيسي. ترتبط اضطرابات كثرة الخلايا أيضًا بأمراض مثل الزهايمر مرض. لا يمكن أن يكون لاضطرابات نقل الأغشية العديد من الأسباب المختلفة فحسب ، بل في النهاية قيادة بالتساوي مع العديد من الأعراض المختلفة ومجموعة متنوعة من الأمراض.