الرئيسية
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم - Pump/K+Na+
يعد وجود اختلاف في تركيز الصوديوم (Na+)والبوتاسيوم (K+) بين داخل الخلية ( السيتوبلازم) وخارجها (الوسط المحيط) من المميزات العامة لمعظم خلايا الحيوانات الفقارية واللافقارية، وغالبا يكون [Na+ ] في السيتوبلازم منخفض (10mM) بينما[K+] عالي (mM10-160)، والعكس بالنسبة لمحيط الخلية فيكون [Na+ ] عالي (140mM) بينما [K+] منخفض (5mM)، ويتم المحافظة على هذه الفرق اعتماداً على فعالية مضخة الصوديوم والبوتاسيوم Na+-/K+-Pump المستهلكة للطاقة المستمدة من تحلل مركب الطاقة (ATP).
مضخة الصوديوم والبوتاسيوم هي في الواقع أنزيم يدعى أدينوسين ثلاثي الفوسفاتيز الناقل للصوديوم والبوتاسيوم Na+ / K+ transporting ATPase يدخل في تكوين الأغشية البلازمية، ويكون على هيئة قنطرة تمتد على طول الغشاء وتصل بين داخل الخلية ومحيطها الخارجي. يعمل أنزيم Na+-/ K+ ATPase على ضخ 3Na+ إلى خارج الخلية و2K+ إلى داخلها.
يكثر وجود الأنـزيم الناقل للصـوديوم والبوتاسـيوم في أغشـية الخلايا العصبية والعضـلية ويعمل على ضخ الصـوديوم والبوتاسيوم في اتجاهين مختلفين، ويؤدي ذلك إلى إحداث اختلاف في التحدر الكهربي Electrochemical gradient والتركيز الكيميائي Chemical concentration لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم، ويؤدي هذا الاختلاف إلى حدوث الاستقطاب Polarization في الأغشية مما يسهّل نقل الاستحثاث العصبية Nerve impulse وانتشارها على أسطح الخلايا القابلة للاستحثاث.
لا بد من وجود الأنزيم الناقل للصوديوم والبوتاسيوم في الغشاء، والذي يتطلب وجود الـ ATP الموجود في سيتوبلازم الخلية الذي يستحثه البوتاسيوم من الخارج، وفي مقابل 3 أيونات من الصوديوم تطرد إلى خارج الخلية يتم إدخال أيونين من البوتاسيوم إلى داخل الخلية ويتحلل جزيء الـATP إلى ADP وفوسفات غير عضوي (Pi). الدراسات التحليلية أظهرت أن الأنزيم يحدث له فسفرة أثناء النقل المتزامن للصوديوم والبوتاسيوم في كل دورة نقلية كما يعتمد النقل على ميكانيكية التغير التركيبي، كما أنه يمكن أن يتم النقل بطريقة مشابهة لميكانيكية الالتفاف.
لقد تم عزل أنزيم Na+ /K+ - transporting ATPase من مختلف أغشية خلايا الأنسجة الحيوانية واتضح أن خواصه بصفة عامة متشابهة وتشمل ما يلي:-
1- يتطلب وجود أيون المغنيسيوم Mg2+ والـ .ATP
2- يستحث بأيونات الصوديوم والبوتاسيوم.
3- يتأثر بالأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة وتركيز الصوديوم والبوتاسيوم والـ ATP.
4- معظم أنزيمات Na+/ K+-ATPase المستخلصة من الأغشية الخلوية الحيوانية يمكن تثبيطها Inhibited بمركبات الجليكوسيديات القلبية مثل الوابين Ouabain، الذي يمتاز بقدرته على تنشيط عضلة القلب إذا استخدم بتركيز منخفض، ولكنه سام جداً إذا استخدم بتركيز مرتفع لمعظم الحيوانات الفقارية واللافقارية، ومع ذلك وجد أن بعض الحيوانات التي تتغذى على النباتات السامة المحتوية على مركبات الجليكوسيدات القلبية تتحمل تركيزات مرتفعة من الوابين وان الـ Na+/ K-+ ATPase المستخلص من أغشيتها البلازمية مقاوم للتأثير التثبيطي للوابين، ومن الكائنات التي تتحمل تركيز عالي من الجليكوسيدات القلبية حشرة " تيس أو نطاط" العشار Poekilocerus bufonius التيتتغذى على نبات العشار Calotrpis procera وتخزن المواد السامة في غدّةٍ خاصة تستخدمها للدفاع ضد المفترسات.
5- يتأثر بتركيز مكونات وسط التفاعل المستخدم في دراسة خواص الأنزيم.
مضخة الكالسيوم Ca2+-Pump
تعد من أهم مضخات النقل النشط في الخلايا الحية، خاصة الحيوانية، والعامل الأساسي فيها أنزيم أدينوسين ثلاثي الفوسفاتيز المعتمد على وجود المغنيسيوم (Mg2+) والقابل للاستحثاث بالكالسيوم Mg2+ -dependent Ca2+ -stimulated -ATPase ويوجد هذا الأنزيم في أغشية الخلايا الحيوانية ويكثر وجوده في الشبكة البلازمية اللحمية Sarcoplasmic reticulum الداخلة في تكوين الأنسجة العضلية وينحصر دوره في تنظيم تركيز Ca2+في سيتوبلازم الخلايا العضلية والشبكة الأندوبلازمية Endoplasmic reticulum.
تمتاز الخلايا (الألياف) العضلية بأن ارتفاع تركيز أيونات الكالسيوم في الساركوبلازم Sarcoplasm (سيتوبلازم الخلية العضلية المحتوية ومعظمه متحور لخيوط العضلية Myofilaments) يؤدي إلى الارتباط بين خيوط الأكتين Actin والمايوسين Myosin عن طريق الجسور العرضية Cross-bridges ويحدث تقلص Contraction العضلة، بينما انخفاض تركيزه يؤدي إلى انفصالها وحدوث الارتخاء Relaxation تبعاً لتغير تركيز الكالسيوم المعتمد على الاستحثاث العصبية من الجهاز العصبي، وتحدث الحركة نتيجةً لتكرار التقلص والارتخاء.
لقد وجد أن أنزيم Ca2+ - ATPase يشكل حوالي 70% من بروتينات الشبكة البلازمية اللحمية في بعض أنواع العضلات، وقد تم التوصل إلى معرفة بعض تفاصيل تركيبه والتغيرات التي تؤدي إلى تنشيطه أو إيقاف نشاطه. دراسة خواص Ca2+ - ATPase المستخلص من مختلف الأنسجة والمصادر(أغشية الخلايا، الشبكة الأندوبلازمية والساركوبلازمية) أوضحت يتأثر بكثير من المتغيرات (درجة الجرارة، الأس الهيدروجيني، المثبطات وتركيز الكالسيوم والـ ATP).
نظرا لدور Ca2+ في الكثير من النشاطات الحيوية وخاصة تنشط الأنزيمات الهامة في الأيض الخلوي فلابد من امتلاك الخلايا لآليات تستطيع من خلالها التحكم في خفض أو زيادة تركيزه في السيتوبلازم حسب الحالة الفسيولوجية للخلية العضلية أو الخلايا العادية . إضافة إلى ذلك قد يستخدم Ca2+ كإشارة كيميائية Chemical signal لتغيير سلوك ونشاط الأنسجة مثل ما يحدث عند تحول عضلات الطيران في الحشرات من حالة الراحة إلى الطيران حيث ينطلق من الشبكة الساركوبلازمية لينشط سلسلة من الأنزيمات الهامة لتكوين الطاقة.
مضخة الهيدروجين H+ - Pump أو V-Type ATPase
توجد مضخة الهيدروجين Vacular ATPase) ) V-Type ATPase في أغشية معظم الخلايا وخاصة الطلائية منها، وتلعب دور هام في الإفراز والتوازن المائي وتعد المضخة الأساسية للنقل النشط وتكوين التحدر الكيموكهربي قي الخلايا النباتية ، وهذا يعني أنها تؤدي دور مشابه لمضخة الصوديوم. وتلعب أيضا دور هام في عضيات للميتوكندريا و والبلاستيدات الخضراء لأنها تشكل الآلية الأساسية لتكوين الطاقة ATP المعروفة بالأكسدة الفسفورية Oxidative phosphorylation في للميتوكندريا والفسفرة الضوئية Photophosphorylation في والبلاستيدات الخضراء، ويتم ذلك عن طريق عامل تزاوج (اقتران أو تزامن) Coupling factor يدعى F-ATPase(شكل 5-36) يربط بين نقل الالكترونيات وفسفرة الـ ADP بإضافة فوسفات غير عضوي Pi لينتج ATP ويوجد عامل التزاوج السابق في جميع الأغشية التي تستطيع القيام بعملية البناء الضوئي كالخلايا البكتيرية وخلايا الطحالب الخضراء المزرقة.
» إختبار الثلاثي الثالث مادة العلوم الطبيعية
» دلیل بناء اختبار مادة علوم الطبیعة والحیاة في امتحان شھادة البكالوریا – أكتوبر 2017
» ملفات مفتوحة المصدر لجميع مصممين الدعاية والاعلان
» مادة الرياضيات السنة الاولى ثانوي
» برنامج لصنع توقيت مؤسسة تربوية
» كل ما يخص الثانية متوسط من مذكرات ووثائق للأساتذة
» المنهاج والوثيقة المرافقة له للجيل الثاني في كل المواد لمرحلة التعليم المتوسط
» دليل استخدام كتاب الرياضيات الجيل الثاني سنة4