الغشاء شبه المنفذ

كتابة: نورهان ناصر آخر تحديث: 29 أبريل 2021 , 22:01

الغشاء شبه المنفذ

الغشاء شبه المنفذ او القابل للنفاذ هو طبقة يمكن أن تمر خلالها جزيئات معينة فقط ، يمكن أن تكون الأغشية شبه المنفذة بيولوجية وصناعية ، تشمل الأغشية الاصطناعية شبه القابلة للنفاذ مجموعة متنوعة من المواد المصممة لأغراض الترشيح ، مثل تلك المستخدمة في التناضح العكسي ، والتي تسمح بمرور الماء فقط ، تتكون الأغشية البيولوجية للخلايا من صفحتين من الفسفوليبيد تحتويان على ذيل دهني متصل برأس قطبي ، تتجمع مناطق الذيل في كل ورقة معًا ، بينما تشير رؤوس الجزيئات إلى الخارج ، تشير الرؤوس القطبية إلى الخارج نحو بيئة الخلية وإلى الداخل نحو العصارة الخلوية ، وبهذه الطريقة ، تفصل منطقة كارهة للماء من ذيول الدهون بين جسمي المحلول.[1]

يمكن أن تنفذ عبر الغشاء شبه المنفذ

بينما يمكن أن ينزلق الماء والجزيئات الصغيرة الأخرى عبر الفجوات بين جزيئات الفوسفوليبيد ، فإن الجزيئات الأخرى مثل الأيونات والمغذيات الكبيرة لا يمكنها الدخول إلى الخلية أو الخروج منها ، وهذا يجعل طبقة الفسفوليبيد ثنائية الطبقة عبارة عن غشاء نصف نافذ ممتاز يسمح للخلايا بالحفاظ على محتوياتها منفصلة عن البيئة والخلايا الأخرى ، يمكن وصف تركيز المحلول المرتبط بغشاء نصف نافذ من خلال توتره مقارنة بالبيئة أو الخلايا الأخرى ، نظرًا لأن الأغشية البيولوجية قابلة للنفاذ إلى الماء ولكنها ليست ذائبة ، فإن الماء يميل إلى الانتقال إلى الخلايا مفرطة التوتر في بيئتها ، بينما ينتقل الماء من الخلايا منخفضة التوتر.

وظيفة الخلية شبة المنفذ

تحتوي أغشية معظم الخلايا أيضًا على مجموعة متنوعة من بروتينات النقل ، والتي تسهل حركة الجزيئات والأيونات الكبيرة عبر غشاء الخلية ، تتطلب بعض هذه البروتين ات طاقة للتحرك عبر الغشاء ، وهو شكل من أشكال النقل النشط ، بينما يتدفق الآخرون بحرية بمجرد فتح مسام البروتين عبر الغشاء ، وهذا ما يسمى بالنقل السلبي ، باستخدام هذه البروتينات المتخصصة ، يصبح غشاء الخلية غشاءًا قابلًا للنفاذ بشكل انتقائي ، حيث تحدد العوامل الوراثية للخلية الجزيئات التي يمكنها المرور عبر الغشاء ، تطورت الأغشية شبه القابلة للنفاذ بهذه الطريقة بمرور الوقت للسماح بمجموعة واسعة من الجزيئات وتقييدها ، والتي تمثل إلى حد كبير الوظائف المختلفة للخلايا في الكائنات الحية والأنسجة المختلفة.

الشعيرات الدموية قابلة للنفاذ بحرية إلى الماء والجزيئات الصغيرة ولكنها عادة لا تكون عالية النفاذية للبروتينات والمواد الأخرى ، في بعض الحالات المرضية ، كما هو الحال في بعض حالات الحساسية (على سبيل المثال ، خلايا النحل) أو بسبب إصابة موضعية ، كما هو الحال في الحروق.

وفي هذا الصدد ، فالنفاذية الانتقائية تعني أن الغشاء يسمح بمرور بعض الجزيئات أو الأيونات ويمنع مرور البعض الآخر ، القدرة على ترشيح النقل الجزيئي بهذه الطريقة تسمى النفاذية الانتقائية.

النفاذية الانتقائية مقابل شبه النفاذية

تنظم كل من الأغشية شبه النفاذة والأغشية القابلة للنفاذ انتقائيًا نقل المواد بحيث تمر بعض الجسيمات بينما لا يمكن للآخرين العبور ، تستخدم بعض النصوص الخطافات “قابلة للاختراق بشكل انتقائي” و “شبه قابلة للنفاذ” بالتبادل ، لكنها لا تعني نفس الشيء تمامًا ، يشبه الغشاء شبه القابل للنفاذ المرشح الذي يسمح للجسيمات بالمرور أو عدمه وفقًا للحجم أو القابلية للذوبان أو الشحنة الكهربائية أو أي خاصية كيميائية أو فيزيائية أخرى ، تسمح عمليات النقل السلبي للتناضح والانتشار بالنقل عبر أغشية شبه منفذة ، يختار الغشاء القابل للنفاذ بشكل انتقائي الجزيئات المسموح لها بالمرور بناءً على معايير محددة (مثل الهندسة الجزيئية) ، قد يتطلب هذا النقل الميسر أو النشط طاقة.

يمكن أن تنطبق شبه النفاذية على كل من المواد الطبيعية والاصطناعية. بالإضافة إلى الأغشية ، قد تكون الألياف أيضًا شبه قابلة للنفاذ ، بينما تشير النفاذية الانتقائية عمومًا إلى البوليمرات ، يمكن اعتبار المواد الأخرى شبه قابلة للنفاذ ، على سبيل المثال ، تعتبر شاشة النافذة حاجزًا شبه نافذ يسمح بتدفق الهواء ولكنه يحد من مرور الحشرات.

 الغشاء القابل للنفاذ بشكل انتقائي

تعتبر الطبقة الدهنية المزدوجة لغشاء الخلية مثالًا ممتازًا للغشاء الذي يكون شبه نافذ ونفاذ بشكل انتقائي ، يتم ترتيب الفوسفوليبيدات في الطبقة الثنائية بحيث تكون رؤوس الفوسفات المحبة للماء لكل جزيء على السطح ، معرضة للبيئة المائية أو المائية داخل وخارج الخلايا ، ذيول الأحماض الدهنية الكارهة للماء مخفية داخل الغشاء ، يجعل ترتيب الفسفوليبيد الطبقة الثنائية شبه قابلة للنفاذ ، يسمح بمرور المحاليل الصغيرة غير المشحونة ، يمكن للجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان في الدهون أن تمر عبر لب الطبقة المحبة للماء ، مثل هذه الهرمونات والفيتامينات التي تذوب في الدهون ، يمر الماء عبر الغشاء شبه النافذ عبر التناضح ، تمر جزيئات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عبر الغشاء عبر الانتشار.

ومع ذلك ، لا يمكن للجزيئات القطبية أن تمر بسهولة عبر طبقة ثنائية الدهون ، يمكن أن تصل إلى السطح الكارهة للماء ، لكن لا يمكنها المرور عبر الطبقة الدهنية إلى الجانب الآخر من الغشاء ، تواجه الأيونات الصغيرة مشكلة مماثلة بسبب شحنتها الكهربائية ، هذا هو المكان الذي تلعب فيه النفاذية الانتقائية ، تشكل بروتينات الغشاء قنوات تسمح بمرور أيونات الصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم والكلوريد.

يمكن أن ترتبط الجزيئات القطبية بالبروتينات السطحية ، مما يتسبب في تغيير تكوين السطح واكتساب مرورها ، تنقل بروتينات النقل الجزيئات والأيونات عبر الانتشار الميسر ، والذي لا يتطلب طاقة.

لا تعبر الجزيئات الكبيرة عمومًا طبقة الدهون الثنائية. هناك استثناءات خاصة ، في بعض الحالات ، تسمح بروتينات الغشاء المتكاملة بالمرور ، في حالات أخرى ، يلزم النقل النشط. هنا ، يتم توفير الطاقة على شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) للنقل الحويصلي ، تتكون الحويصلة الدهنية ثنائية الطبقة حول الجسيمات الكبيرة وتندمج مع غشاء البلازما إما للسماح للجزيء بالدخول أو الخروج من الخلية ، في حالة خروج الخلايا ، تنفتح محتويات الحويصلة على الجزء الخارجي من غشاء الخلية ، في حالة الالتقام الخلوي ، يتم أخذ جسيم كبير إلى الخلية.

بالإضافة إلى الغشاء الخلوي ، هناك مثال آخر على الغشاء القابل للنفاذ الانتقائي وهو الغشاء الداخلي للبيضة.[2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق