Skip to main content
Global

5.4: النقل بالجملة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196265

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف كثرة الخلايا، بما في ذلك البلعمة، وداء البينوكليتات، وتضخم الخلايا الباطنية بوساطة المستقبلات
    • فهم عملية خروج الخلايا

    بالإضافة إلى نقل الأيونات والجزيئات الصغيرة عبر الغشاء، تحتاج الخلايا أيضًا إلى إزالة الجزيئات والجسيمات الأكبر واستيعابها (انظر الجدول\(\PageIndex{1}\) للحصول على أمثلة). حتى أن بعض الخلايا قادرة على ابتلاع الكائنات الحية الدقيقة أحادية الخلية بأكملها. ربما تكون قد افترض بشكل صحيح أن امتصاص الخلية لجزيئات كبيرة وإطلاقها يتطلب طاقة. ومع ذلك، لا يمكن لجسيم كبير المرور عبر الغشاء، حتى مع الطاقة التي توفرها الخلية.

    إندوسيتوسيس

    إن إندوسيتوسيس هو نوع من النقل النشط الذي ينقل الجسيمات، مثل الجزيئات الكبيرة وأجزاء من الخلايا وحتى الخلايا الكاملة، إلى الخلية. هناك اختلافات مختلفة في إندوسيتوسيس، ولكن جميعها تشترك في خاصية مشتركة: يتضخم الغشاء البلازمي للخلية، ويشكل جيبًا حول الجسيم المستهدف. ينقبض الجيب، مما يؤدي إلى احتواء الجسيم في حويصلة داخل الخلايا تم إنشاؤها حديثًا تتكون من غشاء البلازما.

    البلعمة

    البلعمة (حالة «أكل الخلايا») هي العملية التي يتم من خلالها استيعاب الجزيئات الكبيرة، مثل الخلايا أو الجسيمات الكبيرة نسبيًا، بواسطة الخلية. على سبيل المثال، عندما تغزو الكائنات الحية الدقيقة جسم الإنسان، فإن نوعًا من خلايا الدم البيضاء يسمى العدلات سيزيل الغزاة من خلال هذه العملية، مما يحيط بالكائنات الحية الدقيقة ويبتلعها، والتي يتم تدميرها بعد ذلك بواسطة العدلات (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي غشاء بلازما يشكل جيبًا حول جسيم في السائل خارج الخلية. بعد ذلك يبتلع الغشاء الجسيم الذي يصبح محاصرًا في فجوة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): في البلعمة، يحيط غشاء الخلية بالجسيم ويبتلعه. (تصوير: ماريانا رويز فيلاريال)

    استعدادًا للبلعمة، يصبح جزء من السطح المواجه للداخل لغشاء البلازما مغلفًا ببروتين يسمى كلاثرين، والذي يعمل على استقرار هذا الجزء من الغشاء. ثم يمتد الجزء المطلي من الغشاء من جسم الخلية ويحيط بالجسيم، ثم يحيط به في النهاية. بمجرد وضع الحويصلة التي تحتوي على الجسيم داخل الخلية، ينفصل الكلاثرين عن الغشاء وتندمج الحويصلة مع الليزوزوم لتكسير المادة في المقصورة المشكلة حديثًا (إندوزوم). عندما يتم استخراج العناصر الغذائية التي يمكن الوصول إليها من تدهور المحتويات الحويصلية، يندمج الإندوسوم المشكل حديثًا مع غشاء البلازما ويطلق محتوياته في السائل خارج الخلية. يصبح الغشاء الداخلي مرة أخرى جزءًا من غشاء البلازما.

    داء البينوكات

    يُطلق على أحد الاختلافات في إندوسيتوسيس اسم بينوكيتوسيس. هذا يعني حرفيًا «شرب الخلايا» وقد تم تسميته في وقت كان الافتراض فيه أن الخلية كانت تتناول عن قصد السائل خارج الخلية. في الواقع، هذه عملية تستوعب الجزيئات، بما في ذلك الماء، التي تحتاجها الخلية من السائل خارج الخلية. ينتج عن زيادة عدد الخلايا الصبغية حويصلة أصغر بكثير من البلعمة، ولا تحتاج الحويصلة إلى الاندماج مع الليزوزوم (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي غشاءً بلازميًا يشكل جيبًا حول السائل الموجود في السائل خارج الخلية. بعد ذلك يبتلع الغشاء السائل الذي يصبح محاصرًا في فجوة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): في حالة كثرة الخلايا الصبغية، يتضخم غشاء الخلية ويحيط بحجم صغير من السائل ويتقرص. (تصوير: ماريانا رويز فيلاريال)

    يُطلق على أحد أشكال داء البينوكات اسم كثرة الكريات البيضاء. تستخدم هذه العملية بروتين طلاء، يسمى الكافيولين، على الجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما، والذي يؤدي وظيفة مشابهة للكلاثرين. تحتوي التجاويف الموجودة في غشاء البلازما التي تشكل الفجوات على مستقبلات غشائية وطوافات دهنية بالإضافة إلى الكافيولين. تكون الفجوات أو الحويصلات المتكونة في الكهوف (الكهفية المفردة) أصغر من تلك الموجودة في كثرة الخلايا الصبغية. تُستخدم كثرة الخلايا النباتية لجلب الجزيئات الصغيرة إلى الخلية ولنقل هذه الجزيئات عبر الخلية لإطلاقها على الجانب الآخر من الخلية، وهي عملية تسمى نقل الخلايا.

    إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات

    يستخدم الاختلاف المستهدف من إندوسيتوسيس بروتينات المستقبلات في غشاء البلازما التي لها صلة ارتباط محددة لمواد معينة (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي جزءًا من غشاء البلازما المطلي بالكلاثرين على الجانب السيتوبلازمي وله مستقبلات في الجانب خارج الخلية. تربط المستقبلات مادة ما، ثم تقرص لتشكل حويصلة.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): في إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات، يستهدف امتصاص الخلية للمواد نوعًا واحدًا من المواد التي ترتبط بالمستقبل على السطح الخارجي لغشاء الخلية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)

    في التعدد الخلوي بوساطة المستقبلات، كما هو الحال في البلعمة، يتم ربط الكلثرين بالجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما. إذا كان امتصاص المركب يعتمد على التنسج الخلوي بوساطة المستقبلات وكانت العملية غير فعالة، فلن تتم إزالة المادة من سوائل الأنسجة أو الدم. بدلاً من ذلك، سيبقى في تلك السوائل ويزيد تركيزه. تحدث بعض الأمراض البشرية بسبب فشل إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات. على سبيل المثال، يتم إزالة شكل الكوليسترول الذي يطلق عليه البروتين الدهني منخفض الكثافة أو LDL (يشار إليه أيضًا باسم الكوليسترول «الضار») من الدم عن طريق إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات. في فرط كوليستيرول الدم الوراثي البشري، تكون مستقبلات LDL معيبة أو مفقودة تمامًا. يعاني الأشخاص المصابون بهذه الحالة من مستويات الكوليسترول المهددة للحياة في الدم، لأن خلاياهم لا تستطيع إزالة جزيئات LDL من دمائهم.

    على الرغم من أن إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات مصمم لجلب مواد محددة توجد عادة في السائل خارج الخلية إلى الخلية، فقد تدخل مواد أخرى إلى الخلية في نفس الموقع. تحتوي جميع فيروسات الإنفلونزا والدفتيريا وتوكسين الكوليرا على مواقع تتفاعل مع مواقع ربط المستقبلات العادية وتدخل إلى الخلايا.

    رابط إلى التعلم

    فيديو\(\PageIndex{1}\): شاهد إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات أثناء العمل، وانقر على أجزاء مختلفة للحصول على رسم متحرك مركّز.

    إكسل الخلايا

    العملية العكسية لنقل المواد إلى الخلية هي عملية خروج الخلايا. إن خروج الخلايا هو عكس العمليات التي تمت مناقشتها أعلاه من حيث أن الغرض منه هو طرد المواد من الخلية إلى السائل خارج الخلية. يتم تغليف مواد النفايات بغشاء ويتم دمجها مع الجزء الداخلي من غشاء البلازما. يفتح هذا الاندماج الغلاف الغشائي على السطح الخارجي للخلية، ويتم طرد مادة النفايات إلى الفضاء خارج الخلية (الشكل\(\PageIndex{4}\)). تشمل الأمثلة الأخرى للخلايا التي تطلق الجزيئات عن طريق خروج الخلايا إفراز بروتينات المصفوفة خارج الخلية وإفراز الناقلات العصبية في الشق المشبكي بواسطة الحويصلات المشبكية.

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي الحويصلات التي تندمج مع غشاء البلازما وتطلق محتوياتها إلى السائل خارج الخلية.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): في حالة خروج الخلايا، تندمج الحويصلات المحتوية على مواد مع غشاء البلازما. ثم يتم تحرير المحتويات إلى الجزء الخارجي من الخلية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)
    الجدول\(\PageIndex{1}\): طرق النقل ومتطلبات الطاقة وأنواع المواد المنقولة.
    طريقة النقل نشط/سلبي تم نقل المواد
    الانتشار سلبي مادة ذات وزن جزيئي صغير
    التناضح سلبي الماء
    تسهيل النقل/الانتشار سلبي الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والجلوكوز
    النقل الأساسي النشط نشطة الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم
    النقل الثانوي النشط نشطة الأحماض الأمينية واللاكتوز
    البلعمة نشطة الجزيئات الكبيرة أو الخلايا الكاملة أو الهياكل الخلوية
    كثرة الخلايا الصبغية والكرات البيضاء نشطة جزيئات صغيرة (سائل/ماء)
    كثرة الخلايا الداخلية بوساطة المستقبلات نشطة كميات كبيرة من الجزيئات الكبيرة

    ملخص

    تتطلب طرق النقل النشطة الاستخدام المباشر لـ ATP لتزويد النقل بالوقود. يمكن أن تبتلع خلايا أخرى الجسيمات الكبيرة، مثل الجزيئات الكبيرة أو أجزاء من الخلايا أو الخلايا الكاملة، في عملية تسمى البلعمة. في حالة البلعمة، يتبخر جزء من الغشاء ويتدفق حول الجسيم، ثم ينقبض في النهاية ويترك الجسيم محاطًا بالكامل بغلاف من غشاء البلازما. يتم تقسيم محتويات الحويصلة حسب الخلية، حيث يتم استخدام الجسيمات إما كغذاء أو إرسالها. زيادة عدد الخلايا الصبغية هي عملية مماثلة على نطاق أصغر. يتغلغل غشاء البلازما ويتقلص، مما ينتج غلافًا صغيرًا من السائل من خارج الخلية. تستورد Pinocytosis المواد التي تحتاجها الخلية من السائل خارج الخلية. تقوم الخلية بطرد النفايات بطريقة مماثلة ولكن عكسية: فهي تدفع فجوة غشائية إلى غشاء البلازما، مما يسمح للفجوة بالاندماج مع الغشاء ودمج نفسها في بنية الغشاء، وإطلاق محتوياتها إلى الخارج.

    مسرد المصطلحات

    الكافيولين
    البروتين الذي يغطي الجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما ويشارك في عملية تحديث السائل عن طريق كثرة الخلايا الضوئية
    كلثرين
    بروتين يغطي السطح المواجه للداخل لغشاء البلازما ويساعد في تكوين هياكل متخصصة، مثل الحفر المطلية، لعلاج البلعمة
    إندوسيتوسيس
    نوع النقل النشط الذي ينقل المواد، بما في ذلك السوائل والجسيمات، إلى الخلية
    نزلة الخلايا
    عملية تمرير المواد السائبة من الخلية
    داء البينوكات
    اختلاف في إندوسيتوسيس الذي يستورد الجزيئات الكبيرة التي تحتاجها الخلية من السائل خارج الخلية
    كثرة الخلايا البدينة
    اختلاف في عدد الكريات البيضاء التي تستخدم بروتين طلاء مختلف (الكافيولين) على الجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما
    إندوسيتوسيس بوساطة المستقبلات
    تنوع إندوسيتوسيس الذي ينطوي على استخدام بروتينات ربط محددة في غشاء البلازما لجزيئات أو جزيئات معينة، والحفر المطلية بالكلاثرين التي تصبح حويصلات مغلفة بالكلاثرين