غشاء الخلية والنقل الجلسة الثانية

تخيل أنك تقف بجانب زهرة مزهرة جميلة. تأخذ نفسًا عميقًا، وفجأة، تملأ رائحة عطرية رائعة حواسك. ولكن هل تساءلت يومًا كيف تنتقل تلك الرائحة الساحرة من الزهرة إلى أنفك، على الرغم من أنك على مسافة بعيدة؟. حسنًا، يرجع ذلك إلى عملية رائعة تسمى الانتشار. الانتشار هو عملية تنتشر فيها الجسيمات أو الجزيئات أو المواد وتتحرك من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة ذات تركيز أقل.

عندما تطلق الزهرة عطرها، في البداية يمكن رؤية جزيئات الرائحة في الهواء المحيط بالزهرة بكمية أكبر. ومع ذلك، ومع مرور الوقت، تبدأ جزيئات الرائحة هذه بالانتشار. تصطدم هذه الجزيئات مع بعضها البعض وتتحرك بشكل عشوائي. انتشروا في جميع الاتجاهات. تنتقل جزيئات الرائحة هذه من المنطقة التي تتواجد فيها بكميات كبيرة إلى المنطقة التي تتواجد فيها بكميات أقل.

كما نعلم، يعمل غشاء الخلية كحاجز يفصل داخل الخلية عن بيئتها الخارجية. عندما يكون هناك اختلاف في تركيز الجزيء على جانبي الغشاء، فإن الجزيئات تنتشر بشكل طبيعي لمعادلة التركيزات. على سبيل المثال، عندما تكون جزيئات الأكسجين أكثر تركيزًا خارج الخلية من داخلها، فإنها تنتشر عبر غشاء الخلية إلى داخل الخلية حتى يصبح التركيز متوازنًا. وبالمثل، فإن جزيئات ثاني أكسيد الكربون، والتي يتم إنتاجها كنفايات داخل الخلية، سوف تنتشر إلى خارج الخلية حيث تصبح أقل تركيزا.

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على عملية الانتشار. تلعب درجة الحرارة دورًا حاسمًا في الانتشار لأنها تؤثر بشكل مباشر على الطاقة الحركية للجسيمات. عند درجات الحرارة المرتفعة، تمتلك الجسيمات طاقة حركية أكبر. بسبب الطاقة الحركية الأكبر، تتحرك الجسيمات بشكل أسرع وتتصادم بشكل متكرر. تتسبب هذه الاصطدامات النشطة في تشتت الجسيمات وانتشارها بشكل أسرع. عند درجات الحرارة المنخفضة، تمتلك الجسيمات طاقة حركية أقل. بسبب انخفاض الطاقة الحركية تتحرك الجسيمات ببطء وتتصادم بشكل أقل. ويؤدي هذا إلى معدل انتشار أبطأ.

يؤثر تدرج التركيز أيضًا على معدل الانتشار. يخبرنا تدرج التركيز عن مدى الاختلاف بين المناطق المزدحمة والأقل ازدحامًا. إذا كانت الرائحة قوية جدًا في زاوية one وبقية الغرفة ليس بها أي رائحة تقريبًا، فإن تدرج التركيز يكون قويًا. في هذه الحالة، سوف تتحرك الجسيمات بسرعة وتنتشر بشكل أسرع لأن هناك فرقًا كبيرًا في مدى ازدحامها.

عندما يتم توزيع الرائحة بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة، فإن تدرج التركيز ليس حادًا. وفي مثل هذه الحالات، يمكن للجسيمات أن تتحرك أيضًا، ولكن بسرعة أبطأ. وذلك لأنه لا يوجد فرق كبير في مدى ازدحامهم.

هناك عامل آخر يؤثر على الانتشار وهو مساحة السطح. عندما تكون هناك مساحة سطح أكبر متاحة، فإنها تسمح بتفاعل أكبر بين الجسيمات. ويؤدي هذا إلى انتشار أسرع. تخيل أن لديك كتلة صلبة وتحتاج إلى إذابتها في سائل. إذا كانت الكتلة على شكل مكعب صغير، فسوف يستغرق الأمر وقتًا أطول حتى تذوب مقارنةً بسحقها إلى مسحوق. ويرجع ذلك إلى أن الجسيمات الأصغر حجمًا في المسحوق توفر نقاط اتصال أكثر بين المادة الصلبة والسائلة. وهذا يسهل انتشار الجزيئات المذابة بشكل أسرع.

الانتشار الميسر هو عملية تساعد بعض أنواع الجزيئات على التحرك عبر غشاء الخلية. ويستخدم proteins خاصة كمساعدين لجعل هذه الحركة أسهل. فكر في غشاء الخلية باعتباره حارس البوابة. فهو يسمح لبعض الجزيئات بالدخول إلى الخلية أو الخروج منها بحرية، ولكن البعض الآخر يحتاج إلى المساعدة. تساعد Proteins الموجودة في غشاء الخلية هذه الجزيئات.

تعمل هذه proteins مثل الأبواب أو الناقلات. لديهم أشكال محددة تناسب بعض أنواع الجزيئات. عندما يأتي جزيء يناسب البروتين، فإنه يرتبط بالبروتين، مثل المفتاح الذي يناسب القفل. بمجرد ارتباط الجزيء بالبروتين، يتغير شكل البروتين. يمكن أن يؤدي هذا التغيير إلى فتح قناة، مثل النفق، يمكن للجزيء أن يمر من خلالها. وبدلاً من ذلك، يمكن للبروتين أن يلتف حول الجزيء ويحمله عبر الغشاء، مثل الناقل الخاص.

قبل مناقشة التناضح دعونا نكتشف ما هو المذاب والمذيب. المذاب هو المادة التي تذوب في مادة أخرى. إنه المكون الأصغر في الحل. يمكن أن يكون صلبًا، أو سائلًا، أو غازًا. المذيب هو مادة يمكنها إذابة مواد أخرى. إنه المكون الأكبر في الحل. المذيب عادة ما يكون سائلا، ولكن يمكن أن يكون أيضا غازا أو مادة صلبة. على سبيل المثال، الملح يذوب بسهولة في الماء. الملح مذاب والماء مذيب.

التناضح هو العملية التي تنتقل بها جزيئات الماء عبر غشاء ذو نفاذية انتقائية من منطقة ذات تركيز منخفض من المواد المذابة إلى منطقة ذات تركيز أعلى من المواد المذابة. تستمر حركة الماء حتى يتساوى تركيز المواد المذابة على جانبي الغشاء. ويمكننا أيضًا أن نقول إن حركة الماء مستمرة حتى تصل تركيزات الماء إلى حالة التوازن.

النقل النشط هو عملية تسمح للمواد، مثل الأيونات أو الجزيئات، بالتحرك عبر غشاء الخلية من منطقة ذات تركيز أقل إلى منطقة ذات تركيز أعلى. يتطلب النقل النشط إنفاق الطاقة على شكل ATP. وذلك لأن المواد تنتقل من منطقة تركيزها المنخفض إلى منطقة تركيزها المرتفع.

البلعمة الخلوية هي عملية خلوية تقوم فيها الخلايا باستقبال المواد من البيئة الخارجية عن طريق ابتلاعها من خلال غشاء الخلية. أولاً، تقوم الخلية بتحديد والتعرف على المادة أو الجسيم المحدد الذي تريد تناوله. ثم يحيط غشاء الخلية بالمادة المستهدفة. ويتم ذلك عن طريق طي المادة إلى الداخل. ونتيجة لذلك يتكون جيب أو كيس صغير يسمى الحويصلة. تتحرك الحويصلة إلى داخل الخلية. بمجرد دخولها إلى الخلية، يمكن للحويصلة أن تندمج مع حجرات خلوية أخرى. تحتوي هذه المقصورات على إنزيمات يمكنها تفتيت المواد المغلفة. وهذا يسمح للخلية بالاستفادة من المكونات.

يمكن تصنيف عملية البلعمة الخلوية إلى أنواع مختلفة. وهما البلعمة والالتهام الخلوي. في عملية البلعمة، تقوم الخلايا بابتلاع الجسيمات الصلبة الكبيرة، مثل البكتيريا، أو الحطام الخلوي، أو المواد الغريبة الأخرى. تتضمن عملية شرب الخلايا، المعروفة أيضًا باسم عملية البلعمة الخلوية، الامتصاص غير الانتقائي للمواد المذابة والسوائل من البيئة المحيطة. تقوم الخلية بتكوين حويصلات صغيرة لامتصاص السائل خارج الخلية.

الإخراج الخلوي هو العملية الخلوية التي تقوم بها الخلايا بإطلاق المواد أو الجسيمات من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية. داخل الخلية، يتم تجميع المواد المراد إطلاقها في أكياس متخصصة محاطة بغشاء تسمى الحويصلات. تتحرك هذه الحويصلات نحو غشاء الخلية وتتماشى معه. يندمج غشاء الحويصلة مع غشاء الخلية. يؤدي هذا الاندماج إلى إنشاء فتحة بين الجزء الداخلي من الحويصلة والبيئة الخارجية. يتم إطلاق محتويات الحويصلة من خلال هذه الفتحة إلى الفضاء خارج الخلية.