انتقال فعال ثانویه در غشاي سلول
انتقال فعال ثانویه در غشاي سلول
یکی از ویژگی هاي مهم انتقال فعال، حرکت مواد در جهت خلاف شیب غلظت است. مثلاً حرکت سدیم از داخل به خارج از سلول در خلاف
.
(Na-K pump) جهت غلظت 10 برابري خود یا حرکت پتاسیم در خلاف جهت شیب غلظت 30 برابري به وسیله پمپ سدیم-پتاسیمیکی از نقشهاي پمپ سدیم-پتاسیم این است که زمینه را براي انتقال یک سري مواد ایجاد می کند. در حقیقت این پروتئین در انتقال
فعال ثانویه نقش دارد. در این نوع انتقال فعال، از گرادیان(شیب) غلظت یک ماده استفاده شده و ماده دیگري در خلاف جهت شیب غلظت
آن منتقل می گردد.
در انتقال فعال ثانویه در بدن ما، در خیلی از موارد از گرادیان غلظت سدیم استفاده می شود؛ یعنی در غشا پروتئینی وجود دارد که سدیم را
.(
cotransport در جهت شیب غلظت منتقل کرده و همراه با آن ماده دیگري را در خلاف جهت شیب غلظت منتقل می کند(هم انتقالی یامثلاً هم انتقالی سدیم با گلوکز.
Na-Glu Transporter (SGulT)
، پروتئین انجا مدهنده این هم انتقالی دو جایگاه براي اتصال هر دو ماده سدیم و گلوکز دارد؛ به این پروتئینسلول هاي اپ یتلیال روده و همچنین در سلول هاي توبول کلیه وجود دارد. ورود گلوکز به
Brush Border گفته می شود که در لبه رأسی یاسلول اپی تلیال روده براي جذب و به سلول توبول کلیه براي بازجذب، به صورت هم انتقالی با یون سدیم صورت می گیرد.
ها
SGluT . خارج می شود Glucotransporter (GluT) سلول توبول کلیه به کمک Basolateral گلوکز به وسیله انتشار تسهیل شده از سطح.
II و نوع I هستند که 12 بار از غشا عبور می کنند و دو نوع از آن ها شناسایی شده: نوع Integral پروتئینهاییفقط در کلیه وجود دارد.
II هم در کلیه و هم در روده وجود دارد اما نوع I نوعهایی وجود دارد که مانع برگشت گلوکز جذب شده یا پتاسیم می گردد.
Tight Junction ، سلول توبول کلیه basolateral در غشايبراي انتقال
II براي انتقال یک مولکول گلوکز به دو یون سدیم نیاز دارد، در صورتی که نوع I تفاوتهایی دارند. مثلاً نوع II و I نوع SGluTیک مولکول گلوکز به یک یون سدیم نیاز دارد. تفاوت بعدي این دو به مکان استقرارشان مربوط است که در قسمتهاي ابتداییتر توبول
وجود دارد.
I و در قسمتهاي انتهاییتر نوع II پروگزیمال کلیه نوعتمام گلوکز در توبول پروگزیمال کلیه بازجذب می شود و در شرایط عادي گلوکز در ادرار وجود ندارد مگر اینکه فرد به بیماري دیابت دچار
اشباع شده و در نتیجه آن مقداري گلوکز وارد ادرار می شود.
transporter شده باشد. در این شرایط پروتئینها ، عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم بسیار مهم است چون زمینه را براي پایینتر بودن غلظت یون سدیم در داخل سلول
SGluT براي عملبه تعداد زیادي وجود دارد و سدیم را مرتباً از سلول خارج می کند؛ بنابراین غلظت سدیم
Basolateral فراهم می آورد. این پمپ در غشايدر داخل کم می شود و تمایل آن براي خروج از سلول افزایش م ییابد.
داراي 2 جایگاه
carrier مثال دیگري که از همانتقالی می توان نام برد، همانتقالی سدیم و اسیدهاي آمینه است. در این هم انتقالی پروتئینِبراي اتصال سدیم و اسیدهاي آمینه است.
دیگري به نام سدیم-پتاسیم- 2کلر وجود دارد که یک یون سدیم، یک یون پتاسیم و دو یون کلر را به صورت همزمان منتقل
carrierسدیم را
carrier می کند. این پروتئین در قطعه ضخیم بالاروي لوله هنله وجود دارد و در تغلیظ ادرار اهمیت دارد. اینجزوه فیزیولوژي 1 ، فیزیولوژي سلول دکتر حسینی جلسه 4 ، صفحه 18
در جهت شیب غلظت وارد سلول اپیتلیال توبول کلیه میکند و به همراه آن پتاسیم در خلاف جهت شیب غلظت داخل می شود. به دنبال
بازجذب سدیم، آب نیز بازجذب شده و ادرار تغلیظ می شود.
دارویی به نام فورزماید(لازیکس یا دیورتیک قوس هنله) وجود دارد که پروتئین سدیم-پتاسیم- 2کلر را مهار می کند و بنابراین ادرار فرد
در بعضی از سلول ها براي تنظیم حجم سلول نیز کاربرد دارد. اگر حجم سلول کم شود، سدیم توسط این
carrier افزایش می یابد. اینوارد شده، سپس پتاسیم و کلر و به دنبال آن ها آب نیز وارد سلول م یگردد و حجم سلول تنظیم می شود.
carrierمثال دیگر براي همانتقالی، بازجذب میانجیهاي عصبی است.
فرضاً استیل کولین از انتهاي آکسونی یک نورون آزاد می شود و پس از اثر بر روي گیرندههاي خود تجزیه می گردد. محصول تجزیه آن،
کولین است که به صورت همانتقالی با یون سدیم به داخل پایانه عصبی بازجذب می شود(از نیروي حاصل از گرادیان غلظت سدیم استفاده
شده و کولین وارد سلول می شود). همچنین میانجی هاي دیگري که از انتهاي اعصاب آزاد میشوند مثل سروتونین، نوراپینفرین و دوپامین
بازجذب می شوند.
Na که روي گیرندههاي خود اثر کرده و سپس به شکل همانتقالی با یونهاي این همانتقالیها را مهار کند، مانع بازجذب میانجی عصبی خواهد شد؛ بنابراین میانجی در شکاف
carrier اگر عاملیو در مجاورت گیرنده به مدت طولانی تري باقی مانده و اثر خود را بر روي گیرند هاش طولانی تر می کند؛ به طور (
Synaptic cleft) سیناپسیمثال، عملکرد داروهاي ضد افسردگی به همین ترتیب است.
نوع دیگري از انتقال ثانویه ؛
counter transport مبادلهدر این نوع انتقال، مولکولی در جهت شیب غلظت انتقال یافته و مولکول دیگري را در خلاف جهت شیب غلظت و خلاف جهت انتقال
خودش حرکت میدهد.
وجود دارد که سدیم را در جهت شیب غلظت وارد کرده و کلسیم را در خلاف جهت
carrier مثلاً در غشاي سلول عضله قلبی، پروتئینی.(
Na-Ca counter transport) شیب غلظت خارج می کنددر سلول عضله اسکلتی، یون کلسیم از رتیکولوم سارکوپلاسمیک وارد سیتوپلاسم شده و باعث عمل انقباض ماهیچه می گردد؛ سپس جمع
آوري کلسیم به روش انتقال فعال اولیه و به وسیله پمپ کلسیم انجام م یشود.
در سلول عضله قلبی، بخشی از کلسیم مورد نیاز براي انقباض از رتیکولوم سارکوپلاسمیک تأمین می شود. پس از انقباض، یون کلسیم به
روش انتقال فعال اولیه و به وسیله پمپ کلسیم جمعآوري شده و وارد رتیکولوم سارکوپلاسمیک می شود (مثل سلول عضله اسکلتی).
ولی بخشی از کلسیم مورد نیاز براي انقباض از خارج سلول تأمین می شود که جمعآوري این بخش از کلسیم به شکل انتقال فعال ثانویه و
مبادله با یون سدیم انجام می شود. به این صورت که یون کلسیم خارج شده و یون سدیم وارد می شود. نهایتاً تمام کلسیم جمعآوري شده و
انقباض متوقف می گردد.
در نارسایی قلبی (براي مثال براي عضل هاي قلبی که دچار ایسکمی شده) ، در عمل انقباض اختلال وجود دارد؛ بنابراین خروج خون مختل
شده و در نتیجه آن برگشت خون از عروق محیطی نیز خوب انجام نشده و ادم ایجاد می شود.
1) ادم محیطی؛ مثلاً در پاها 2) ادم در ریه؛ که باعث تنگی نفس می شود.
است اما در عین حال قدرت انقباضی قلب را زیاد می کند. عملکردش به این
Na-K وجود دارد که مهارکننده پمپ Digoxin دارویی به نامسدیم-کلسیم تأثیر می گذارد و خروج کلسیم از سلول هاي قلب را کم می کند.
carrier صورت است که به طور غیرمستقیم رويمهار شد، گرادیان غلظت سدیم کم می شود؛ یعنی اختلاف غلظت سدیم در دو طرف غشا کاهش یافته و تمایل به
Na-K pump وقتی کهورود به داخل سلول براي یون سدیم کم می شود. بنابراین توانایی یون سدیم براي خارج کردن یون کلسیم کاهش می یابد. این باعث
داخل سلول عضله قلبی زیاد شود که به موجب آن نیروي انقباضی قلب افزایش می یابد.
Ca می شود که غلظت یونمثالی دیگر براي مبادله، ورود میانجیهاي عصبی به درون وزیکولها در پایانه عصبی است.
در پایانه عصبی، میانجی هاي عصبی ساخته شده در سیتوپلاسم باید وارد وزیکول شوند. به این صورت که در غشاي وزیکول انتقالی، پمپ
پروتون وجود دارد که غلظت یون هیدروژن را در داخل وزیکول زیاد می کند(یعنی این پمپ اختلاف غلظت یون هیدروژن را در دو طرف
دیگر، یون هیدروژن را در جهت شیب غلظت از وزیکول خارج
carrier غشاي وزیکول تأمین می کند). سپس یک پروتئینمبادله می شود).
exchanger کرده و میانجی عصبی را وارد وزیکول می کند(هیدروژن با میانجی به وسیله یک پروتئینجزوه فیزیولوژي 1 ، فیزیولوژي سلول دکتر حسینی جلسه 4 ، صفحه 19
CO
یون کلر را با یون بیکربنات مبادله می کند. 2 exchanger در سیستم تنفسی، پروتئینی به نام مبادلهگر کلر-بیکربنات وجود دارد. ایناز غشاي گلبول قرمز
CO تبدیل شدن آن به یون بیکربنات است. 2 ، CO تولید شده در بافت ها باید در ریه دفع شود. یکی از را ههاي دفع 2عبور می کند و در حضور آنزیم آنیدراز کربنیک به یون بیکربنات تبدیل می شود. سپس یون بیکربنات به وسیله پروتئین مبادلهگر که به
آن پروتئین باند 3 نیز گفته می شود، از گلبول قرمز خارج شده و وارد فضاي خارج سلولی یا پلاسما می شود و در عوض یون کلر وارد گلبول
قرمز می شود؛ سپس گلبول قرمز به سمت ریه آمده و در ریه عکس این قضیه اتفاق میافتد.
(
Vesicular Transport) انتقال وزیکولیانتقال وزیکولی یا انتقال ماکرومولکو لها:
اگزوسیتوز و آندوسیتوز نمونههایی از انتقال وزیکولی هستند. اگزوسیتوز به معنی خارج شدن ماکرومولکول ها از سلول و آندوسیتوز به معنی
وارد شدن ماکرومولکول ها به داخل سلول میباشد.
براي انتقال آندوسیتوز، دو قسمت در نظر میگیرند :
فاگوسیتوز (ذره خواري)
(
cell drinking پینوسیتوز (قطره خواري یادر آندوسیتوز، ذره اي که قرار است وارد سلول شود به غشاي سلول می چسبد و سپس فرورفتگی غشا به سمت داخل اتفاق میافتد و در
نهایت قسمتی از غشاي سلول به همراه ذره، کنده شده و وارد سیتوپلاسم می شود. مثلاً خورده شدن باکتريها یا ذرات سلولی به وسیله
گلبول هاي سفید.
وجود دارد که در این نوع نیز فرورفتگی غشا اما در (
receptor mediated) نمونه دیگري از آندوسیتوز به نام آندوسیتوز وابسته به رسپتورقسمت خاصی از آن اتفاق میافتد. در ابتدا یک ماکرومولکول به گیرنده خاص خود در غشا متصل می شود. این گیرندهها در محلهاي
خاصی از غشا متمرکز شدهاند. این قسمت از غشا از سمت سیتوپلاسمی خود به وسیله یک شبکه کلاترینی احاطه شده و در مجموع به
گفته می شود(یک فرورفتگی که پوشش کلاترینی دارد). بعد از اتصال این مولکول خاص به
clathrin coated pit ، این قسمت از غشاگیرنده، فرورفتگی غشا به سمت داخل اتفاق میافتد.
اشاره کرد. در بعضی از افراد ممکن است به صورت
LDL به داخل سلول ها با استفاده از گیرندههاي LDL براي مثال می توان به وارد شدنوراثتی این گیرندهها دچار اختلال باشند که در این افراد خطر آترواسکلروز بیشتر است. ورود آهن به همراه ترانسفرین به داخل سلول ها
نمونه دیگري از این نوع آندوسیتوز است.
از یک لایه سلول اپیتلیال، به دو روش ممکن مواد منتقل می شوند:
در این روش مواد از بین دو سلول اپیتلیال عبور میکنند. :
paracellular -1خارج میشوند. یعنی در
Basolateral وارد شده و از غشاي (Brush border) مواد از غشاي رأسی سلول : transcellular -2غشاي قاعدهاي-جانبی، انتقال فعال انجام شده و در غشاي رأسی انتشار انجام می شود.
انتشار (
Brush border & Basolateral) به طور کلی میتوان گفت که در انتقال ترانس سلولار از سلول هاي اپیتلیال در یکی از غشاها(ساده یا تسهیل شده) و در دیگري انتقال فعال (اولیه یا ثانویه) انجام می شود.
جزوه فیزیولوژي 1 ، فیزیولوژي سلول دکتر حسینی جلسه 4 ، صفحه 20
کانال هاي یونی
ایجاد کانال است که یک سري از این کانالها وظیفه انتقال یون ها را به عهده
integral گفته شد که یکی از نقش هاي مهم پروتئین هايدارند(کانال هاي یونی).
کانال هاي یونی را به دو نوع تقسیم میکنند:
یا غیرفعال) است. این نوع کانال دریچه ندارد و همیشه باز است و اگر
passive) 1) یک نوع از این کانال هاي یونی، کانال نشتیاختلاف غلظت وجود داشته باشد میتواند یو نها را عبور دهد.
این نوع کانال ها ممکن است باز یا بسته .(
gated channel) 2) اما به نوع دوم کانال هاي یونی، کانال هاي دریچه دار گفته می شودباشند و نحوه باز شدن آن ها متفاوت است. این کانالها (کانالهاي یونی دریچهدار) براساس نحوه بازشدن به سه دسته شیمیایی،
ولتاژي و مکانیکی تقسیم میشوند.
1-2 ) در کانال دریچهدار شیمیایی، عامل بازشدن یک ماده شیمیایی است یعنی پروتئین، محلی براي اتصال یک ماده شیمیایی
خاص دارد که در صورت اتصال این ماده به جایگاه خود، کانال پروتئینی باز می شود.
2-2 ) در کانال دریچهدار ولتاژي، عامل بازشدن تغییر ولتاژ است.
3-2 ) در کانال دریچهدار مکانیکی عامل بازشدن تغییر شکل است(عامل فیزیکی). گیرنده لمس از این نوع کانال دارد؛ یعنی
را وارد کند.
Na لمس باعث باز شدن یک کانال در غشاي سلول می شود که این کانال میتواند یون|
مثال هایی از کانال دریچهدار شیمیایی:
-1 پروتئینی وجود دارد به نام گیرنده نیکوتینی استیل کولین که به عنوان یک کانال یونی آن را می شناسیم. این کانال با اتصال استیل
کولین باز شده و سدیم را عبور می دهد.
به کانال اتصال یافته و آن را باز
cyclic-GMP که این cyclic-GMP -2 پروتئینی در فتورسپتورها وجود دارد به نام کانال سدیمی وابسته بهمی کند.
گاهی اوقات تغییر ولتاژ کانال را باز می کند(کانال یونی دریچهدار وابسته به ولتاژ). مثلاً در سلول قلبی، کانال یونی دریچهدار کلسیمی وجود
را وارد می کند و باعث ایجاد انقباض می شود.
Ca دارد. تغییر ولتاژ، کانال یونی را باز کرده و یوناین کانالها (کانالهاي دریچهدار وابسته به ولتاژ) در دو طرف غشاي داراي رسپتور هستند که در ولتاژ خاصی باز شده و یون یا یونهاي
خاصی را عبور میدهند. مثلاً مثبت شدن پتانسیل غشاي سلول عصبی باعث باز شدن کانال سدیمی می شود.
(
Resting Membrane Potential) پتانسیل استراحت غشاپتانسیل استراحت غشا، اختلاف پتانسیلی است که در دو طرف غشا وجود دارد وقتی که هیچ تحریکی به سلول وارد نشده باشد(در حالت
استراحت، داخل غشا مثب تتر و خارج آن منفیتر است. البته به این شکل نیست که داخل سلول کلا منفیتر از خارج باشد. یک لایه بار
منفی در سمت داخلی غشا و یک لایه بار مثبت در سمت خارجی غشا چیده شده اما در بقیه قسم تهاي سیتوپلاسم به ازاي هر بار منفی
یک بار مثبت وجود دارد).
در حالت پتانسیل استراحت، اصطلاحاً گفته می شود که غشاي سلول پلاریزه است.
دپلاریزاسیون : کم شدن اختلاف بار در دو طرف غشا
ریپلاریزاسیون : برقرار شدن مجدد اختلاف شارژ حالت استراحت در دو طرف غشا
جزوه فیزیولوژي 1 ، فیزیولوژي سلول دکتر حسینی جلسه 4 ، صفحه 21
اگر عاملی اختلاف شارژ را در دو طرف غشا در حالت استراحت بیشتر کند، در اصطلاح گفته می شود هایپرپلاریزاسیون ایجاد شده است.
در سلول هاي مختلف اختلاف بار در دو طرف غشا یکسان نیست. مقدار پتانسیل استراحت در سلول هاي مختلف به اختلاف غلظت یو نها
در اطراف غشا و نفوذپذیري غشا بستگی دارد.
نحوه ایجاد پتانسیل استراحت در دو طرف غشا
را عبور دهد و در ابتدا هیچ اختلاف باري در دو طرف غشا وجود نداشته باشد، هیچ گرادیان (
K+) اگر غشاي سلولی فقط یون پتاسیمالکتریکی اي در دو طرف غشا وجود نخواهد داشت. اما بر اساس گرادیان غلظت از آنجایی که غلظت یون پتاسیم در داخل سلول بالاتر
است، یون پتاسیم از سلول خارج شده و در داخل غشا بار منفی ایجاد می کند؛ یعنی گرادیان غلظت به تدریج کاهش یافته و گرادیان
-94 نقطه تعادل ایجاد می شود( به 94 - پتانسیل تعادل
mV الکتریکی افزایش می یابد. در نهایت براي یون پتاسیم در اختلاف پتانسیلگفته می شود).
در خارج سلول بالاتر است، براساس گرادیان غلظت، یون (
Na+) اگر غشاي سلولی فقط یون سدیم را عبور دهد، از آنجایی که غلظت سدیم+61 شود. در این اختلاف پتانسیل براي یون
mV سدیم وارد شده و پتانسیل داخل غشا را مثبت می کند تا زمانی که اختلاف پتانسیلسدیم نقطه تعادل ایجاد می شود.
+61
mV : -94 پتانسیل نقطه تعادل براي یون سدیم mV : پتانسیل نقطه تعادل براي یون پتاسیماین اعداد از فرمولی به نام فرمول نرنست به دست می آید:
غلظت یک یون خاص در داخل غشا
-61
= پتانسیل تعادل براي یک یون خاص log [[]]غلظت یک یون خاص در خارج غشا
140
mEq/L : 4 غلظت یون پتاسیم در داخل سلول mEq/L : غلظت یون پتاسیم در خارج سلول14
mEq/L : 142 غلظت یون سدیم در داخل سلول mEq/L : غلظت یون سدیم در خارج سلولK
+ -61 = پتانسیل تعادل غشا براي یون log 1404
= -94.188Na
+ -61 = پتانسیل تعادل غشا براي یون log 14142
= +61.375بنابراین ؛
-94 می شود و اگر سلولی باشد که غشاي آن
mV اگر سلولی باشد که غشاي آن فقط به یون پتاسیم اجازه عبور بدهد، پتانسیل استراحت+61 می شود.
mV فقط به یون سدیم اجازه عبور دهد، پتانسیل استراحتاما در سلول هاي تحریکپذیر بدن ما نفوذپذیري غشا نسبت به یون پتاسیم حدود صد برابر یون سدیم است؛ بنابراین پتانسیل استراحت
-86 می شود و این در صورتی است که
mV غشا باید نزدیک پتانسیل استراحت یون پتاسیم باشد. در چنین شرایطی پتانسیل استراحتپتانسیل استراحت فقط به پتانسیل تعادل یو نهاي پتاسیم و سدیم بستگی داشته باشد اما در ایجاد پتانسیل استراحت عامل دیگري نیز
نقش دارد و آن پمپ سدیم-پتاسیم است.
این پمپ یک پمپ الکتروژنیک است. 3 یون سدیم را خارج و 2 یون پتاسیم را وارد کرده و یک بار منفی در داخل ایجاد می کند و باعث
-90 باشد. پس سه عامل به صورت همزمان در ایجاد پتانسیل استراحت نقش دارند:
mV ، -86 mV می شود که پتانسیل استراحت به جاي-1 نفوذپذیري زیاد غشا نسبت به یون پتاسیم
-2 نشر سدیم به داخل سلول
-3 پمپ سدیم-پتاسیم
البته پمپ سدیم -پتاسیم نقش مه متري نیز در ایجاد پتانسیل استراحت دارد و آن نقش، ایجاد اختلاف غلظت براي یو نهاي سدیم و
پتاسیم است و این امر، گرادیان غلظت را حفظ می کند. این نقش بسیار مهم و غیرمستقیم این پمپ در ایجاد پتانسیل
استراحت است.
جزوه فیزیولوژي 1 ، فیزیولوژي سلول دکتر حسینی جلسه 4 ، صفحه 22
اگر اختلاف غلظت پتاسیم در دو طرف غشا تغییر کند، تغییرات پتانسیل استراحت در مقایسه با حالتی که اختلاف غلظت یون سدیم تغییر
کند، خیلی بیشتر خواهد بود.
اگر پتاسیم خارج سلولی اضافه شود، پتانسیل استراحت مثبتتر شده و اگر پتاسیم داخل سلولی اضافه شود، پتانسیل استراحت منفیتر
می شود.
:
موضوعات متنوع در بارهگیاهان-بیماریها-و...