معلومة

6.5: القنوات والناقلات - علم الأحياء

6.5: القنوات والناقلات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مع بداية القرن الماضي ، بدأ عدد من العلماء في العمل على تحديد طبيعة الطبقة الحدودية للخلية. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، لوحظ أن الجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان في الماء دخلت الخلايا بشكل أسرع مما كان متوقعًا بناءً على افتراض أن الغشاء يعمل كحاجز بسيط كاره للماء - وهو افتراض يُعرف باسم قانون أوفرتون. هناك نوعان عامان من محفزات نفاذية الغشاء: الحاملات والقنوات.

بروتينات الناقل هي بروتينات غشائية تنتقل ذهابًا وإيابًا عبر الغشاء. ترتبط بجزيئات محبة للماء عند تواجدها في المنطقة المحبة للماء من الغشاء ، وتمسك بالجزيء المرتبط أثناء عبورها للمنطقة الكارهة للماء من الغشاء ، ثم تطلق "حمولتها" عندما تصل مرة أخرى إلى المنطقة المحبة للماء في الغشاء. غشاء. كل من حركات الناقل والبضائع عبر الغشاء ، وإطلاق الجزيئات المنقولة ، مدفوعة بالحركة الحرارية (الاصطدام مع الجزيئات الأخرى) ، لذلك لا يلزم وجود مصدر طاقة آخر. يمكننا كتابة هذه الفئة من ردود الفعل على النحو التالي:


رف الكتب

NCBI Bookshelf. خدمة للمكتبة الوطنية للطب ، المعاهد الوطنية للصحة.

ألبرتس ب ، جونسون أ ، لويس جيه ، وآخرون. البيولوجيا الجزيئية للخلية. الطبعة الرابعة. نيويورك: جارلاند ساينس 2002.

  • بالاتفاق مع الناشر ، يمكن الوصول إلى هذا الكتاب من خلال ميزة البحث ، ولكن لا يمكن تصفحه.


قنوات البروتين / البروتينات الحاملة

هل يمكن لأحد أن يشرح الفرق بين قناة البروتين والبروتينات الحاملة.

جاء في كتابي أن البروتينات الجوهرية تعمل كناقلات لنقل الجزيئات القابلة للذوبان في الماء.

ولكن من أجل الانتشار الميسر ، تقول إن قنوات البروتينات تنقل جزيئات قابلة للذوبان في الماء عبر طبقة ثنائية الفوسفوليبيد.

إذن كيف يتم نقل الجزيئات القابلة للذوبان في الماء - هل يتم ذلك عبر قناة بروتينية أم بروتين ناقل؟

أي مساعدة سوف تكون محل تقدير كبير.

ليس هذا ما تبحث عنه؟ جرب & hellip

يو مرتبط. لم أحصل على هذا تمامًا أيضًا ، لكن بعد فترة عملت عليه. Lemme احصل على ملاحظاتي.

أولاً ، البروتينات الخارجية والداخلية هي مجرد أنواع من البروتينات. الجوهر يعني أنه يمر عبر الغشاء كله. خارجي يعني أنه موجود فقط على جانب واحد من الغشاء. هذا كل ما يعنيه ذلك. الكتاب المدرسي لديه صور لهذا. حاليا:

  • إنها بروتينات جوهرية ، لذلك تمتد عبر الغشاء بأكمله
  • إنهم يصنعون أساسًا قناة / مسارًا / ثقبًا للأشياء التي تمر من خلالها
  • القناة التي تصنعها بروتينات القناة مليئة بالماء. هذا يعني فقط ذوبان في الماء المواد يمكن أن تمر.
  • نشر الميسر يحدث هنا. هذا هو الانتشار في الأساس ، من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض. الميسر يعني فقط أنه يحتاج إلى هذا البروتين ليعمل ، والبروتين هنا هو بروتين القناة الذي يصنع الثقب في الغشاء. (لا تقل حفرة ، استخدم كلمات ألطف مثل القناة / المسار)
  • بعض القنوات هي أيضا مسور و / أو انتقائي. بوابات تعني أنه يفتح فقط عندما يتم تحفيزه بشكل مناسب. انتقائي يعني أنه يسمح فقط لبعض المواد بالمرور.
  • هذه يمكن أن تفعل كلاهما سهل الانتشار والنقل النشط
  • إذا كنت تريد صورة لما يبدو عليه ، فإنه يلتقط الجزيء على جانب واحد من الغشاء ثم يغير شكله ويضعه على الجانب الآخر.
  • الشيء الذي يجب تذكره هنا هو أن الجزيء الذي يتحرك عبر الغشاء يرتبط فعليًا بالبروتين ، على عكس القنوات التي يُحدث فيها البروتين ثقبًا لتمرير الجزيئات من خلاله.
  • ل نشر الميسر تستخدم الجزيئات طاقتها الحركية المضمنة في وسائل الارتباط مع بروتين القناة ، الذي ينقله إلى الجانب الآخر من الغشاء. نظرًا لأن هذا هو الانتشار ، فإنه ينتقل من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض.
  • ل النقل النشط يستخدم ATP لنقل الجزيئات من التركيز المنخفض إلى التركيز العالي.
  • في كلتا الحالتين ، مع البروتينات الحاملة ، يرتبط الجزيء بالبروتين.

إذا كنت مخطئا ، أخبرني أحدهم. واسأل إذا كان لديك أي أسئلة

(المنشور الأصلي بواسطة مرتبط)
هل يمكن لشخص ما أن يشرح الفرق بين قناة البروتين والبروتينات الحاملة.

جاء في كتابي أن البروتينات الجوهرية تعمل كناقلات لنقل الجزيئات القابلة للذوبان في الماء.

ولكن من أجل الانتشار الميسر ، تقول إن قنوات البروتينات تنقل جزيئات قابلة للذوبان في الماء عبر طبقة ثنائية الفوسفوليبيد.

أعطى cazmasetro ملخصًا جيدًا جدًا لخصائص بروتينات القناة والبروتينات الحاملة أعلاه ، وهو بسيط جدًا في جوهره: بروتينات القناة هي `` نفق '' عبر غشاء الخلية ، تلتقط البروتينات الحاملة جزيئًا ، وتنقله إلى الآخر جانب الغشاء ، واتركه يذهب. أشياء سوبر بسيطة.

تعتبر البروتينات الحاملة أكثر تعقيدًا قليلاً في الآليات التي تستخدمها ، ولديها الكثير من طرق العمل المختلفة ، لكنني لا أعتقد أنك بحاجة إلى القلق بشأن ذلك ، والوصف الأساسي هو كما قلت بالفعل .

لتوضيح شيء لا أشعر به واضح جدًا في الرد أعلاه: "الانتشار الميسر" في البروتينات الحاملة يعني فقط أن العملية لا تتطلب طاقة: لا تحتاج إلى إنفاق أي طاقة لتحريك الجزيء من جانب واحد من الغشاء إلى آخر.

لا تحتاج أيضًا إلى حفظ القائمة أعلاه إذا كنت تفهم أساسيات الانتشار والنقل النشط ، ويمكنك استخدام القليل من الفطرة السليمة ، يمكنك معرفة ما تفعله بروتينات القناة والبروتينات الحاملة!

إذن كيف يتم نقل الجزيئات القابلة للذوبان في الماء - هل يتم ذلك عبر قناة بروتينية أم بروتين ناقل؟

أي مساعدة سوف تكون محل تقدير كبير.

انه الاثنين! في بعض الأحيان تستخدم القنوات ، وأحيانًا تستخدم شركات الجوال ، اعتمادًا على الموقف.

القنوات والناقلات والمضخات

مقدمة لمبادئ نقل الغشاء: كيف تتحرك الجزيئات والأيونات عبر غشاء الخلية عن طريق الانتشار البسيط وباستخدام مكونات الغشاء المتخصصة (القنوات والناقلات والمضخات). يؤكد النص على الجوانب الكمية لهذه الحركة وتفسيرها من حيث حركية النقل. تم وصف الدراسات الجزيئية للقنوات والناقلات والمضخات بالتفصيل بالإضافة إلى المبادئ الهيكلية وأوجه التشابه الأساسية بين الناقلات المختلفة وعلاقاتها التطورية. كما يتم النظر في تنظيم الناقلات ودورها في الصحة والمرض.

مقدمة لمبادئ نقل الغشاء: كيف تتحرك الجزيئات والأيونات عبر غشاء الخلية عن طريق الانتشار البسيط وباستخدام مكونات الغشاء المتخصصة (القنوات والناقلات والمضخات). يؤكد النص على الجوانب الكمية لهذه الحركة وتفسيرها من حيث حركية النقل. يتم وصف الدراسات الجزيئية للقنوات والناقلات والمضخات بالتفصيل بالإضافة إلى المبادئ الهيكلية وأوجه التشابه الأساسية بين الناقلات المختلفة وعلاقاتها التطورية. كما يتم النظر في تنظيم الناقلات ودورها في الصحة والمرض.


القنوات

يشار إلى البروتينات المتكاملة المشاركة في النقل الميسر بشكل جماعي باسم بروتينات النقل ، وهي تعمل إما كقنوات للمادة أو الناقلات. في كلتا الحالتين ، تكون بروتينات عبر الغشاء (تمتد عبر الغشاء). القنوات خاصة بالمادة التي يتم نقلها. تحتوي بروتينات القناة على مجالات محبة للماء تتعرض للسوائل داخل الخلايا وخارجها ، كما أن لها أيضًا قناة محبة للماء من خلال لبها توفر فتحة رطبة من خلال طبقات الغشاء (شكل 1). يسمح المرور عبر القناة للمركبات القطبية بتجنب الطبقة المركزية غير القطبية من غشاء البلازما التي من شأنها أن تبطئ أو تمنع دخولها إلى الخلية. الأكوابورينات عبارة عن بروتينات قناة تسمح للماء بالمرور عبر الغشاء بمعدل مرتفع جدًا.

شكل 1 ينقل النقل الميسر المواد إلى أسفل تدرجات تركيزها. قد يعبرون غشاء البلازما بمساعدة بروتينات القناة. (الائتمان: تعديل العمل لماريانا رويز فيلاريال)


شرح خطوة بخطوة لنظام نقل الإلكترون

يمكن تلخيص نظام نقل الإلكترون في الخطوات التالية:

الخطوة 1: توليد القوة المحركة للبروتون

في الخطوة الأولى من سلسلة نقل الإلكترون ، NADH + و FADH2 يتأكسد جزيء تحلل السكر ودورة كريب إلى NAD + و FAD ، على التوالي ، إلى جانب إطلاق إلكترونات وبروتونات عالية الطاقة. تنتشر الإلكترونات في غشاء الميتوكوندريا الداخلي يتكون من سلسلة من مجمعات البروتين الكبيرة.

يؤدي مرور الإلكترونات من بروتين حامل إلى آخر إلى فقدان بعض الطاقة أو ATP. ثم يتم استخدام ATP بواسطة مجمعات البروتين لنقل البروتونات من المصفوفة إلى الفضاء بين الغشاء. وهكذا ، فإن انتشار البروتونات عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي يتم التوسط عبره كيميائي، مما يؤدي إلى إنشاء ملف بروتون القوة الدافعة عبر التدرج الكهروكيميائي.

الخطوة 2: تخليق جزيء عالي الطاقة ATP

تولد أيونات H + قوة دافعة بروتون تسهل انحدار حركة عبر ال تدرج التركيز من غشاء الميتوكوندريا الداخلي. تميل أيونات H + إلى الانتشار مرة أخرى في مصفوفة الميتوكوندريا عبر بروتينات القناة عبر a إنزيم عبر الغشاء (سينسيز ATP) ، وبالتالي إنتاج ATP.

الخطوه 3: تقليل الأكسجين

لاستمرار نظام نقل الإلكترون ، يجب إطلاق الإلكترونات غير النشطة عبر متقبل الإلكترون ا2مركب. يقبل الأكسجين الإلكترونات من المجمع الرابع. في النهاية ، يرتبط ناقل الأكسجين بـ البروتونات الحرة ويقلل من العائد ح2ا.

مكونات خدمات الاختبارات التربوية

نظام نقل الإلكترون هو مزيج من العناصر التالية:

مجمع أنا

وهو يتألف من فلافين أحادي النوكليوتيد وبروتين الحديد والكبريت. مركب أنا أو "نازعة هيدروجين NADH"يؤكسد NADH + إلى NAD + ويطلق إلكترونين وأربعة بروتونات. يضخ نازعة هيدروجين NADH أربعة بروتونات من مصفوفة الى العصارة الخلوية وينقل إلكترونين في غشاء الميتوكوندريا الداخلي. وهكذا ، فإن نازعة الهيدروجين NADH يخلق تركيز أيون H + عالي عبر التدرج الكهروكيميائي.

الإنزيم المساعد Q أو "يوبيكوينون"يربط المعقد الأول والثاني. يوبيكوينون Ubiquinone مركب قابل للذوبان في الدهون ، ويمكن أن يتحرك بحرية في قلب مسعور من غشاء الميتوكوندريا. س يقلل إلى QH2 وتسلم إلكترونتها إلى المجمع الثالث. يتلقى Coenzyme-Q الإلكترون المنطلق من NADH و FADH2 الجزيئات.

مجمع II

يتكون من إنزيم ، "نازعة هيدروجين السكسينات”، وتحتوي على الحديد والسكسينات. المركب II يؤكسد FADH2 إلى FAD + . نازعة هيدروجين السكسينات بالإضافة إلى FADH2 ينقل الإلكترونات مباشرة إلى ETC ، متجاوزًا المعقد الأول. لا ينشط المركب I وينتج عددًا قليلاً من ATPs.

المجمع الثالث

السيتوكروم ب, أوكسيدوروكتاز أو المجمع الثالث يتكون من بروتين Fe-S مع مركز Rieske (2Fe-Fs). في السيتوكروم ، المجموعة الاصطناعية هي الهيمتحمل الإلكترونات. مع مرور الإلكترونات ، يتم تقليل الحديد إلى Fe 2+ ويتأكسد إلى Fe 3+. لذلك ، ينقل السيتوكروم ب الإلكترونات إلى المركب التالي ، أي السيتوكروم ج.

السيتوكروم ج

يحتوي السيتوكروم ج أيضًا بروتين Fe-S ومجموعة الهيم الاصطناعية. يقبل فقط إلكترون واحد في وقت واحد وينقل الإلكترونات إلى المجمع الرابع.

المجمع الرابع

انه يتكون من السيتوكروم أ و أ3، والتي تحتوي على مجموعتين من الهيم (واحدة في كل منهما). السيتوكروم أ3 يتكون من ثلاثة أيونات النحاس (اثنان من النحاسأ و واحد النحاسب). تتمثل وظيفة المركب الرابع في الإمساك بحامل الأكسجين بقوة بين أيونات الحديد والنحاس حتى يتم تقليل الأكسجين إلى جزيء ماء. يتحد الأكسجين مع اثنين من البروتون الجزيئات و يطلق الماء من خلال الحفاظ على جهد أيون الغشاء.

المجمع الخامس

إنها قناة بروتين أيون تتكون من إنزيم عبر الغشاء (سينسيز ATP أو مجمع ATP-synthase). يسمح المركب V بمرور البروتونات من تركيز عالٍ إلى تركيز منخفض ضد التدرج المحتمل. ينتج عن مرور التناضح الكيميائي للبروتونات الدوران الجزيئي من إنزيم ATP synthase وبالتالي يتسبب في إطلاق ATP.

ملخص سلسلة نقل الإلكترون

يشير ETS إلى نظام ينتج الطاقة في شكل ATP عبر سلسلة من التفاعلات الكيميائية. يقع ETS في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، ويحتوي على مجمعات بروتينية حاملة للإلكترون وحاملات الإلكترون وبروتينات القناة. تنتقل الإلكترونات من مجمع إلى آخر عن طريق تفاعلات الأكسدة والاختزال.

يتم التقاط الطاقة الحرة أثناء نقل الإلكترون كتدرج بروتون واستخدامها بواسطة سينسيز ATP لاشتقاق ATP. يستقبل حامل الإلكترون Co-Q الإلكترونات المتكونة من تقليل FADH2 و NADH. Coenzyme-Q يقلل من QH2 ويمرر الإلكترونات إلى مجمع البروتين الثالث (cyt-b).

يحتوي المركب III على مجموعة heme ، حيث يتقلص Fe 3+ إلى Fe 2+ بعد قبول الإلكترونات القادمة من Co-Q. ينقل المركب الثالث الإلكترونات إلى cyt-c ، حيث ينخفض ​​Fe 3+ إلى Fe 2+ وينقل الإلكترونات إلى المجمع الرابع.

يقبل المركب الرابع الإلكترونات وينقلها إلى حامل الأكسجين. يحمل الأكسجين الإلكترونات غير النشطة ويتحد مع أيونات البروتون الحرة في المصفوفة ، ويطلق النفايات على شكل ماء.

آلية نظام نقل الإلكترون

تشير سلسلة نقل الإلكترون أحيانًا إلى "السلسلة التنفسية"، وهي المرحلة الثالثة أو الأخيرة من التنفس الخلوي. يتطلب وجود الأكسجين لإجراء التنفس الخلوي. يتم إنتاج الطاقة أثناء نقل الإلكترونات من ناقل إلى آخر.

تسخر الخلية فقدان الطاقة أثناء نقل الإلكترون لضخ البروتونات في العصارة الخلوية. يخلق تدرجًا كيميائيًا. يصبح التدرج الكيميائي التنازلي مشحونًا بالطاقة الكامنة للإلكترونات. وأخيرا، فإن الطاقة الكامنة يتحول إلى الطاقة الكيميائية (ATP) بواسطة مركب سينسيز ATP.

وبالتالي ، فإن نظام نقل الإلكترون هو آلية منتجة للطاقة ، والتي تخضع لمبدأ "يستهلك الطاقة لتوليد الطاقة". تمتلك ETS سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال حيث تفقد الإلكترونات الطاقة. يستخدم الغشاء فقدان الطاقة أثناء انتشار البروتونات مرة أخرى في المصفوفة ويخلق جزيءًا عالي الطاقة ، ATP.

موقع خدمات الاختبارات التربوية

يقع نظام نقل الإلكترون ومجمعاته البروتينية ، جنبًا إلى جنب مع بروتين قناة سينسيز ATP ، في غشاء الميتوكوندريا الداخلي. في رسم تخطيطي ، يمكننا أن نرى موقع سلسلة نقل الإلكترون ، الموجود بين العصارة الخلوية والمصفوفة.

يوجد أربعة كبير مجمعات البروتين في سلسلة نقل الإلكترون ، والتي تتوسط في نقل الإلكترونات. بالإضافة إلى مجمعات البروتين ، توجد ناقلات إلكترون فردية موجودة مثل شارك Q و CYT-C.

كل من الإنزيم المساعد Q و cytochrome-C عبارة عن ناقلات إلكترون قابلة للانتشار ، والتي يمكن أن تنتقل داخل الغشاء. إلى جانب هذا ، هناك واحد قناة البروتين الأيونية (سينسيز ATP) الذي يتوسط في نقل البروتونات إلى أسفل تدرج التركيز عن طريق توليد ATP.

معادلة ETC

يمكن معادلة التفاعل الكلي في سلسلة نقل الإلكترون بطريقة معطاة في الصورة. في سلسلة نقل الإلكترون ، يمكن لكل جزيء من الجلوكوز أن ينتج 34 جزيءًا من ATP ، كما هو موضح في المعادلة أدناه:


وبالتالي ، فإن صافي إنتاج الطاقة في سلسلة نقل الإلكترون هو 34 ATP الجزيئات.


النقل النشط

النقل النشط تتطلب الآليات استخدام طاقة الخلية & # 8217s ، عادة في شكل أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). إذا كان لابد من انتقال مادة إلى الخلية عكس تدرج تركيزها - أي إذا كان تركيز المادة داخل الخلية أكبر من تركيزها في السائل خارج الخلية (والعكس صحيح) - فيجب على الخلية استخدام الطاقة لتحريك المادة. تقوم بعض آليات النقل النشطة بنقل المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير ، مثل الأيونات ، عبر الغشاء. آليات أخرى تنقل جزيئات أكبر بكثير.

التدرج الكهروكيميائي

لقد ناقشنا تدرجات التركيز البسيطة - التراكيز التفاضلية للمادة عبر الفضاء أو الغشاء - ولكن في الأنظمة الحية ، تكون التدرجات أكثر تعقيدًا. نظرًا لأن الأيونات تتحرك داخل وخارج الخلايا ولأن الخلايا تحتوي على بروتينات لا تتحرك عبر الغشاء وغالبًا ما تكون سالبة الشحنة ، فهناك أيضًا تدرج كهربائي ، وهو اختلاف في الشحنة ، عبر غشاء البلازما. الجزء الداخلي من الخلايا الحية سالب كهربائيًا فيما يتعلق بالسائل خارج الخلية الذي يتم الاستحمام فيه ، وفي الوقت نفسه ، تحتوي الخلايا على تركيزات أعلى من البوتاسيوم (K +) وتركيزات أقل من الصوديوم (Na +) مقارنة بالسائل خارج الخلية . لذلك في الخلية الحية ، يميل تدرج تركيز Na + إلى دفعه إلى الخلية ، ويميل التدرج الكهربائي لـ Na + (أيون موجب) أيضًا إلى دفعه إلى الداخل إلى الداخل سالب الشحنة. ومع ذلك ، فإن الوضع أكثر تعقيدًا بالنسبة لعناصر أخرى مثل البوتاسيوم. يميل التدرج الكهربائي لـ K + ، أيون موجب ، أيضًا إلى دفعه إلى الخلية ، لكن تدرج التركيز لـ K + يميل إلى دفع K + خارج من الخلية (الشكل 1). يُطلق على التدرج المركب للتركيز والشحنة الكهربائية التي تؤثر على أيون اسمها التدرج الكهروكيميائي.

سؤال الممارسة

الشكل 1. تنشأ التدرجات الكهروكيميائية من التأثيرات المجمعة لتدرجات التركيز والتدرجات الكهربائية. (الائتمان: & # 8220Synaptitude & # 8221 / ويكيميديا ​​كومنز)

يعتبر حقن محلول البوتاسيوم في دم الشخص مميتًا ، ويستخدم في عقوبة الإعدام والقتل الرحيم. لماذا تعتقد أن حقنة محلول البوتاسيوم مميتة؟

التحرك ضد الانحدار

لتحريك المواد عكس التركيز أو التدرج الكهروكيميائي ، يجب أن تستخدم الخلية الطاقة. يتم حصاد هذه الطاقة من ATP المتولدة من خلال استقلاب الخلية & # 8217s. آليات النقل النشطة ، تسمى مجتمعة مضخات، تعمل ضد التدرجات الكهروكيميائية. تمر المواد الصغيرة باستمرار عبر أغشية البلازما. يحافظ النقل النشط على تركيزات الأيونات والمواد الأخرى التي تحتاجها الخلايا الحية في مواجهة هذه الحركات السلبية. قد يتم إنفاق الكثير من إمدادات الخلية من الطاقة الأيضية في الحفاظ على هذه العمليات. (تُستخدم معظم الطاقة الأيضية لخلايا الدم الحمراء & # 8217s للحفاظ على عدم التوازن بين مستويات الصوديوم والبوتاسيوم الخارجية والداخلية التي تتطلبها الخلية.) نظرًا لأن آليات النقل النشطة تعتمد على استقلاب الخلية و # 8217s للحصول على الطاقة ، فهي حساسة للكثيرين السموم الأيضية التي تتداخل مع إمداد الـ ATP.

توجد آليتان لنقل المواد ذات الوزن الجزيئي الصغير والجزيئات الصغيرة. النقل النشط الأساسي يحرك الأيونات عبر الغشاء ويحدث فرقًا في الشحنة عبر هذا الغشاء ، والذي يعتمد بشكل مباشر على ATP. النقل النشط الثانوي يصف حركة المادة التي ترجع إلى التدرج الكهروكيميائي الذي تم إنشاؤه بواسطة النقل النشط الأولي الذي لا يتطلب ATP بشكل مباشر.

البروتينات الحاملة للنقل النشط

يعد وجود بروتينات أو مضخات حاملة معينة لتسهيل الحركة من تكيف الغشاء المهم للنقل النشط: هناك ثلاثة أنواع من هذه البروتينات أو الناقلون (الشكل 2). أ أحادي القارب يحمل أيونًا أو جزيءًا محددًا. أ المتناغم يحمل اثنين من الأيونات أو الجزيئات المختلفة ، وكلاهما في نفس الاتجاه. ان مضاد الحمى يحمل أيضًا اثنين من الأيونات أو الجزيئات المختلفة ، ولكن في اتجاهات مختلفة. يمكن لجميع هذه الناقلات أيضًا نقل جزيئات عضوية صغيرة غير مشحونة مثل الجلوكوز. توجد هذه الأنواع الثلاثة من البروتينات الحاملة أيضًا في الانتشار الميسر ، لكنها لا تتطلب ATP للعمل في هذه العملية. بعض الأمثلة على مضخات النقل النشط هي Na + - K + ATPase ، التي تحمل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم ، و H + - K + ATPase ، التي تحمل أيونات الهيدروجين والبوتاسيوم. كلاهما عبارة عن بروتينات حاملة لمضادات الحمل. هناك نوعان من البروتينات الحاملة الأخرى هما Ca2 + ATPase و H + ATPase ، والتي تحمل الكالسيوم وأيونات الهيدروجين فقط ، على التوالي. كلاهما مضخات.

الشكل 2. أحادي القارب يحمل جزيء أو أيونًا واحدًا. يحمل المتناظر جزيئين أو أيونات مختلفة ، كلاهما في نفس الاتجاه. يحمل مضاد الحمى أيضًا جزيئين أو أيونات مختلفة ، ولكن في اتجاهات مختلفة. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة & # 8220Lupask & # 8221 / ويكيميديا ​​كومنز)

النقل الأساسي النشط

يسمح النقل النشط الأساسي الذي يعمل مع النقل النشط للصوديوم والبوتاسيوم بحدوث النقل النشط الثانوي. لا تزال طريقة النقل الثانية تعتبر نشطة لأنها تعتمد على استخدام الطاقة كما يفعل النقل الأولي (الشكل 3).

الشكل 3. يحرك النقل النشط الأولي الأيونات عبر الغشاء ، مما يؤدي إلى التدرج الكهروكيميائي (النقل الكهروضوئي). (الائتمان: تعديل العمل لماريانا رويز فيلاريال)

من أهم المضخات في خلايا الحيوانات هي مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (Na + -K + ATPase) ، والتي تحافظ على التدرج الكهروكيميائي (والتركيزات الصحيحة لـ Na + و K +) في الخلايا الحية. تحرك مضخة الصوديوم والبوتاسيوم K + داخل الخلية أثناء تحريك Na + للخارج في نفس الوقت ، بمعدل ثلاثة Na + لكل اثنين من أيونات K + تتحرك فيها. يوجد Na + -K + ATPase في شكلين ، اعتمادًا على اتجاهه نحو الداخل أو الخارج للخلية وانجذابه لأيونات الصوديوم أو البوتاسيوم. تتكون العملية من الخطوات الست التالية.

  1. مع توجيه الإنزيم نحو الجزء الداخلي للخلية ، يكون للناقل تقارب كبير لأيونات الصوديوم. ترتبط ثلاثة أيونات بالبروتين.
  2. يتم تحلل ATP بواسطة حامل البروتين وترتبط به مجموعة فوسفات منخفضة الطاقة.
  3. نتيجة لذلك ، يغير الناقل شكله ويعيد توجيه نفسه نحو الجزء الخارجي من الغشاء. ينخفض ​​تقارب البروتين & # 8217s للصوديوم وتترك أيونات الصوديوم الثلاثة الحامل.
  4. يؤدي تغيير الشكل إلى زيادة تقارب الناقل & # 8217s لأيونات البوتاسيوم ، ويرتبط اثنان من هذه الأيونات بالبروتين. بعد ذلك ، تنفصل مجموعة الفوسفات منخفضة الطاقة عن الناقل.
  5. مع إزالة مجموعة الفوسفات وإرفاق أيونات البوتاسيوم ، يعيد البروتين الحامل وضعه نحو داخل الخلية.
  6. البروتين الحامل ، في تكوينه الجديد ، لديه تقارب منخفض للبوتاسيوم ، ويتم إطلاق الأيونات في السيتوبلازم. يمتلك البروتين الآن تقاربًا أكبر مع أيونات الصوديوم ، وتبدأ العملية مرة أخرى.

حدثت عدة أشياء نتيجة لهذه العملية. في هذه المرحلة ، يوجد عدد أكبر من أيونات الصوديوم خارج الخلية أكثر من الداخل وأيونات البوتاسيوم في الداخل أكثر من الخارج. لكل ثلاثة أيونات من الصوديوم تتحرك للخارج ، يتحرك اثنان من أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. ينتج عن ذلك أن يكون الجزء الداخلي أكثر سالبة قليلاً بالنسبة إلى الخارج. هذا الاختلاف في المسؤولية مهم في تهيئة الظروف اللازمة للعملية الثانوية. لذلك ، فإن مضخة الصوديوم والبوتاسيوم هي مضخة كهربائية (مضخة تخلق عدم توازن في الشحن) ، مما يؤدي إلى اختلال التوازن الكهربائي عبر الغشاء ويساهم في إمكانات الغشاء.

النقل الثانوي النشط (النقل المشترك)

يجلب النقل النشط الثانوي أيونات الصوديوم ، وربما مركبات أخرى ، إلى الخلية. نظرًا لأن تركيزات أيون الصوديوم تتراكم خارج غشاء البلازما بسبب عمل عملية النقل الأولية النشطة ، يتم إنشاء تدرج كهروكيميائي. إذا كان بروتين القناة موجودًا وكان مفتوحًا ، فسيتم سحب أيونات الصوديوم عبر الغشاء. تُستخدم هذه الحركة لنقل المواد الأخرى التي يمكن أن تلتصق ببروتين النقل عبر الغشاء (الشكل 4). تدخل العديد من الأحماض الأمينية ، وكذلك الجلوكوز ، إلى الخلية بهذه الطريقة. تُستخدم هذه العملية الثانوية أيضًا لتخزين أيونات الهيدروجين عالية الطاقة في الميتوكوندريا في الخلايا النباتية والحيوانية لإنتاج ATP. يتم ترجمة الطاقة الكامنة التي تتراكم في أيونات الهيدروجين المخزنة إلى طاقة حركية حيث تتدفق الأيونات عبر بروتين القناة سينسيز ATP ، وتستخدم هذه الطاقة لتحويل ADP إلى ATP.

سؤال الممارسة

يمكن للتدرج الكهروكيميائي ، الذي تم إنشاؤه بواسطة النقل النشط الأولي ، تحريك المواد الأخرى ضد تدرجات تركيزها ، وهي عملية تسمى النقل المشترك أو النقل النشط الثانوي.

الشكل 4 (الائتمان: تعديل عمل ماريانا رويز فيلاريال)


نشر الميسر

العديد من الجزيئات القابلة للذوبان في الماء التي لا تستطيع اختراق طبقة الدهون الثنائية كبيرة جدًا بحيث لا يمكن وضعها في القنوات المفتوحة. في هذه الفئة السكريات والأحماض الأمينية. بعض الأيونات أيضًا لا تنتشر عبر القنوات. تدخل هذه المواد الحيوية الخلية وتخرج منها من خلال عمل ناقلات الغشاء ، والتي ، مثل القنوات ، عبارة عن بروتينات داخلية تعبر غشاء الخلية. على عكس القنوات ، لا تفتح الجزيئات الناقلة ثقوبًا في الغشاء. بدلا من ذلك ، فإنها تقدم مواقع على جانب واحد من الغشاء الذي ترتبط به الجزيئات من خلال التجاذب الكيميائي. موقع الربط محدد للغاية ، وغالبًا ما يناسب التركيب الذري لنوع واحد فقط من الجزيئات. عندما يرتبط الجزيء بموقع الربط ، ثم في عملية غير مفهومة تمامًا ، يقوم الناقل بإحضاره عبر الغشاء ويطلقه على الجانب الآخر.

يعتبر هذا الإجراء نوعًا من الانتشار لأن الجزيئات المنقولة تتحرك أسفل تدرجات تركيزها ، من التركيز العالي إلى المنخفض. لتنشيط عمل الناقل ، لا توجد حاجة إلى طاقة أخرى غير طاقة الارتباط الكيميائي للجزيئات المنقولة. يشبه هذا الإجراء على الناقل التحفيز ، فيما عدا أن الجزيئات (تسمى في هذا السياق الركائز) لا تحفز تفاعلًا كيميائيًا بل تحفز انتقالها عبر غشاء الخلية. اثنان من هذه الركائز هي الجلوكوز وأيون البيكربونات.


الاختلافات بين البروتينات الحاملة والقناة

آلية

تنقل البروتينات الحاملة المواد المذابة عبر الغشاء البيولوجي عن طريق الارتباط بالمذاب والتناوب بين شكلين. تشبه آليتها تفاعلات الركيزة الإنزيمية التي تتبع معادلة Michaelis-Menten (ومع ذلك ، فإنها لا تغير الركيزة ، أي المذاب).

تتفاعل بروتينات القناة بشكل أقل مع المادة المذابة التي تنقلها.

طبيعة المذاب

تنقل البروتينات الحاملة كلا من المواد المذابة القطبية وغير القطبية عبر الغشاء البيولوجي.

▶ تنقل بروتينات القناة المواد المذابة الصغيرة والقطبية عبر الغشاء البيولوجي.

النوعية

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

تعود خصوصية البروتينات الحاملة إلى مواقع الارتباط المحددة التي ترتبط بها الجزيئات الذائبة.

تعود خصوصية بروتينات القناة إلى مرشح انتقائية أيون.

مرشح انتقائية أيون: في أبسط الكلمات ، يمكن تعريفه بأنه أضيق جزء من المسام والذي سيسمح فقط بمرور جزيئات محددة ذات حجم وشحنة معينة بالمرور.

معدل نقل المذاب

يبلغ معدل نقل المادة المذابة بواسطة البروتينات الحاملة حوالي 10 4 أيونات في الثانية.

▶ نظرًا لأن البروتينات لا تنقلب من شكل إلى آخر ، فإن معدل نقل البروتينات المذابة عن طريق القناة أعلى بكثير ، أي 10 8 أيونات في الثانية.

طبيعة النقل

عادة ما تقوم البروتينات الحاملة بنقل الجزيئات مقابل تدرج التركيز للقيام بذلك ، فهي تتطلب طاقة. يمكن توفير هذه الطاقة لها إما عن طريق التحلل المائي لـ ATP (المعروف باسم النقل النشط) أو يمكن أن يقترن بنقل جزيء مذاب آخر (يُعرف بالانتشار الميسر).

أمثلة على النقل النشط بوساطة البروتين الناقل

1. Na + / K + ATPase: يلعب دورًا مهمًا في امتصاص الخلية للجلوكوز. يتم ضخ ثلاثة أيونات Na + خارج الخلية ، ويتم ضخ أيوني K + داخل الخلية. يحدث هذا مقابل تدرج التركيز ، ويتم استهلاك 1 ATP لهذه العملية. تساعد أيونات الصوديوم في إدخال الجلوكوز داخل الخلية (كما هو موضح أدناه).

2. SR Ca 2+ ATPase: إنه موجود في شبكة Sarcoplasmic Reticulum (يُشار إليها اختصارًا باسم شبكة Endoplasmic Reticulum المتخصصة SR الموجودة في خلايا العضلات). يتم نقل اثنين من أيونات Ca 2+ من العصارة الخلوية إلى SR. تستهلك هذه الخطوة 1 ATP وهي ضرورية لتقلص العضلات.

أمثلة على الانتشار الميسر بوساطة البروتين الناقل

1. Symport: النقل المشترك للجزيئات أو الأيونات في نفس اتجاه الغشاء البيولوجي.

على سبيل المثال مضخة الجلوكوز التي تعمل بالـ Na +: يوجد في الخلايا الظهارية المعوية. تمتص الخلايا المعوية الجلوكوز بهذه المضخة. هنا ، يتحرك الجلوكوز عكس تدرج تركيزه. يتم توفير الطاقة اللازمة لأداء ذلك من خلال حركة أيونات الصوديوم في الخلايا ، وتكون هذه الحركة أسفل تدرج تركيزها ويفضل.

2. Antiport: النقل المشترك للجزيئات أو الأيونات في الاتجاه المعاكس للغشاء البيولوجي.

على سبيل المثال مبادل Na + / Ca 2+: هنا ، تتحرك أيونات Na + إلى أسفل تدرجات تركيزها ، وهذا يوفر الطاقة لحركة Ca 2+ مقابل تدرج تركيزها. يتم نقل ثلاثة أيونات Na + داخل الخلية ، ويتم ضخ أيون Ca 2+ خارج الخلية.

تقوم بروتينات القناة دائمًا بنقل الجزيئات إلى أسفل تدرج التركيز من خلال عملية الانتشار ، وبالتالي تتوسط النقل السلبي.

أمثلة على النقل السلبي بوساطة البروتين

القنوات الأيونية ليست مفتوحة باستمرار ويقال إنها بوابات ، والتي تفتح فقط استجابة لحافز معين.

1. القنوات ذات الجهد الكهربائي: يتم تنشيط هذه القنوات الأيونية عندما يكون هناك فرق محتمل ناتج عبر الغشاء البيولوجي. مثال على ذلك هو قنوات الكالسيوم المعتمدة على الجهد ، والتي توجد في غشاء الخلية للخلايا العصبية والخلايا الدبقية وخلايا العضلات. يتم تنشيط هذه القنوات عندما يكون هناك فرق محتمل عبر الغشاء وتتسبب في تدفق أيونات Ca 2+ داخل الخلايا. قد يلعبون دورًا في النقل العصبي ، واسترخاء العضلات ، والتعبير الجيني ، وما إلى ذلك ، اعتمادًا على نوع الخلية التي يتواجدون فيها.

2. قنوات Ligand-gated: عادة ما توجد قناة مستقبلات النيكوتين أسيتيل كولين (nAchR) في الوصلات العصبية العضلية. عندما ترتبط قناة nAchR بالناقل العصبي ، أستيل كولين (يجند) ، تفتح القنوات المغلقة وتسمح بتدفق أيونات الصوديوم ، مما يساعد في تقلص العضلات.

المنشورات ذات الصلة

يشير بروتين الغشاء إلى جزيء بروتين مرتبط بغشاء الخلية أو مرتبط به. يشرح BiologyWise الفرق بين بروتينات الغشاء المحيطي والمتكامل.

تقدم المقالة التالية أمامنا اختلافات monocot مقابل dicot من خلال النظر في ميزاتها المختلفة. تابع القراءة لمعرفة المزيد عن تصنيفات ثنائية الفلقة وحيدة الفلقة.

العصارة الخلوية هي في الأساس السائل أو الجزء المائي من السيتوبلازم ، حيث تظل الأجزاء الأخرى من السيتوبلازم مثل العضيات والجسيمات المختلفة معلقة. تابع القراءة للعثور على & hellip


الفرق بين القناة والبروتينات الحاملة

تعريف

بروتينات القناة: بروتينات القناة هي بروتينات لها القدرة على تكوين مسام محبة للماء في أغشية الخلايا ، ونقل الجزيئات إلى أسفل تدرج التركيز.

بروتينات الناقل: البروتينات الحاملة هي بروتينات متكاملة يمكنها نقل المواد عبر الغشاء ، لأسفل وضد تدرج التركيز.

اتجاه النقل

بروتينات القناة: تنقل بروتينات القناة المواد إلى أسفل تدرج التركيز.

بروتينات الناقل: تنقل البروتينات الحاملة المواد إلى أسفل وعكس تدرج التركيز.

آلية النقل

بروتينات القناة: تشكل بروتينات القناة مسامًا تعبر الغشاء ، مما يسمح للجزيئات أو الأيونات المستهدفة بالمرور عبرها بالانتشار ، دون تفاعل.

بروتينات الناقل: ترتبط البروتينات الحاملة بجزيئات أو أيونات على جانب واحد من الغشاء وتطلقها على الجانب الآخر.

أنواع

بروتينات القناة: اعتمادًا على العامل الذي ينشطها أو يعطلها ، فإن بروتينات القناة تعتمد على الإمكانات ، وتعتمد على الترابط ، وتعتمد ميكانيكيًا على البروتينات ، وما إلى ذلك.

بروتينات الناقل: اعتمادًا على خصائص البروتينات الحاملة للنقل ، هناك أحاديات ، متناظرة ، مضادات الحمل ، إلخ.

استهلاك الطاقة

بروتينات القناة: لا تستهلك بروتينات القناة الطاقة لنقل الجزيئات والأيونات إلى أسفل تدرج التركيز.

بروتينات الناقل: تحتاج البروتينات الحاملة للطاقة لنقل المواد عكس تدرج التركيز. لا يتطلب نقل الجزيئات والأيونات إلى أسفل تدرج التركيز طاقة.

أمثلة

بروتينات القناة: تشمل أمثلة بروتينات القناة الكلوريد ، والبوتاسيوم ، والكالسيوم ، وقنوات أيونات الصوديوم ، والأكوابورينات ، وما إلى ذلك.

بروتينات الناقل: من أمثلة البروتينات الحاملة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ، ونقل الجلوكوز والصوديوم ، والفالينوميسين ، إلخ.


شاهد الفيديو: مقدمة في علم الخلية - Hücreler (شهر فبراير 2023).