شبه نفاذية

شبه نفاذية يشير إلى الغشاء الحيوي القابل للاختراق بشكل انتقائي لمواد معينة ولا يمكن أن تنتقل بواسطة مواد أخرى. شبه النفاذية هي أساس التناضح وتميز خلايا جميع الكائنات الحية. الاضطرابات في نفاذية نصف النفاذية لها عواقب وخيمة على توازن المنحل بالكهرباء والمياه في حجرات الخلية.

ما هو شبه النفاذية؟

تعني نصف نفاذية حرفيا "شبه نفاذية". يشير المصطلح إلى خاصية واجهات مادية أو كبيرة. تسمح الأسطح شبه القابلة للنفاذ بمرور جزيئات معينة بينما تمنع الآخرين من المرور.

في التكنولوجيا الطبية وعلم الأحياء ، تلعب قابلية النفاذية دورًا خاصًا في سياق الأغشية. الأغشية شبه النفاذة لها نفاذية انتقائية وتسمح لجزيئات معينة بالمرور عبر الغشاء في اتجاه معين. تمثل الأغشية المقابلة نظام فصل يسمح لمواد معينة بالمرور إلى الجانب الآخر من الغشاء بدون أنظمة نقل محددة.

تحيط الأغشية بالخلايا التي يجب الحفاظ على بيئة معينة فيها من أجل البقاء. بدون نفاذية الأغشية ، لن يكون من الممكن تصور الحفاظ على بيئة الخلية المحددة. في علم الأحياء ، تعتبر قابلية النفاذية أيضًا أساس عمليات مثل التناضح والتنظيم والتورم.

الوظيفة والمهمة

يلخص مصطلح النقل الغشائي جميع عمليات اختراق المواد عبر الغشاء الحيوي. يتميز النقل الغشائي بآليتين مختلفتين جوهريًا: بالإضافة إلى التخلل الحر بمعنى الانتشار ، هناك أيضًا نقل محدد.

يتكون الغشاء من طبقة ثنائية الدهون ، والتي تمثل في حد ذاتها حاجزًا بين الأجزاء المائية للخلية. يتم فصل الفضاء خارج البلازمية والهيولي عن بعضهما البعض بهذه الطريقة. يمكن أن تسود أوساط مختلفة في المقصورات. في أنظمة بيولوجية معينة ، يكون غشاء الخلية منفذاً للجزيئات الأصغر بفضل سيولته. توجد هذه النفاذية في النظام البيولوجي للمياه ، على سبيل المثال ، الذي يتحرك على طول الغشاء وفقًا لتدرج التركيز الموجود في اتجاه التركيز الأعلى.

هذا المبدأ هو لبنة أساسية للعديد من الكائنات الحية وبالتالي أيضًا أساس الكائن البشري. الأغشية شبه النفاذة قابلة للاختراق في المقام الأول للمذيبات. غالبًا ما يحتفظ الغشاء بالمواد الذائبة من أجل التمكن من الحفاظ على بيئة الخلية خلف الطبقة المنفصلة. وهذا يعني أن الأغشية شبه القابلة للنفاذ تسمح بمرور الجزيئات التي تصل إلى كتلة أو حجم مولاري معين ، في حين أن تلك الموجودة فوق الكتلة أو الحجم المولي المعين يتم منعها من المرور.

يعتبر العلم الآن أن المخالفات المؤقتة داخل الطبقات الدهنية الثنائية للأغشية هي السبب الرئيسي لنفاذية شبه النفاذية. كأساس للتناضح ، تعتبر شبه النفاذية مكونًا مهمًا لجميع الكائنات الحية. يصف مصطلح التناضح التدفق الموجه للجسيمات الجزيئية من خلال أغشية انتقائية قابلة للاختراق أو شبه منفذة. من أجل تحقيق توازن مائي منظم ، تعتمد خلايا جميع الكائنات الحية على التناضح وبالتالي شبه النفاذية.

تعتبر نفاذية النفاذية ضرورية أيضًا لتنظيم التناضح. وهذا يعني القدرة على تنظيم تراكيز المواد الفعالة تناضحيًا في عملية التمثيل الغذائي. تعمل هذه القدرة على تجنب الإجهاد التناضحي وتساعد أيضًا الكائنات الحية على الاستفادة من إمكاناتها التناضحية.

بالإضافة إلى ذلك ، تشكل نصف النفاذية أساس ضغط التورم للنباتات. يتوافق هذا الضغط مع الضغط الهيدروستاتيكي في الخلايا ، مما يتيح العمليات الفسيولوجية مثل تبادل الغازات أو عمليات النقل المختلفة.

الامراض والاعتلالات

يمكن أن تؤثر الاستجابات الالتهابية الجهازية مثل تعفن الدم على النفاذية. في هذا السياق ، يتم تحرير مادة الهستامين الوسيطة. بعد الإطلاق ، تزداد نفاذية الأوعية ، من بين أمور أخرى.

توجد العديد من الاستجابات الالتهابية الأخرى التي تؤثر على نفاذية غشاء الأنسجة المختلفة. واحد منهم هو التهاب البنكرياس ، حيث تتأثر نصف نفاذية نظام قناة البنكرياس بالاضطرابات. تنخفض نفاذية الغشاء للخلايا في هذه الحالة. يمكن التعرف على هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، من خلال اختراق وسائط التباين بالأشعة السينية أثناء التصوير التشخيصي.

تحدث اضطرابات أخرى في نفاذية الأغشية في سياق أمراض القلب والأوعية الدموية. في معظم الحالات ، تؤدي جميع اضطرابات نفاذية الأغشية إلى خلل في توازن الإلكتروليت.

بصرف النظر عن السياقات الموصوفة ، يمكن أن يكون لاضطرابات نفاذية الأغشية أساس وراثي. يمكن للطفرة الوراثية لبروتينات الغشاء ، على سبيل المثال ، أن تغير بشكل كبير نفاذية غشاء الخلية ، على سبيل المثال في أمراض مثل Myotonia congenita Thomsen.

في هذا المرض ، تؤدي قنوات الكلوريد داخل العضلات التي تم تغييرها بواسطة طفرة جينية إلى إضعاف مرور الغشاء لأيونات الكلوريد. بدون مرور هذه الأيونات ، لا تستطيع العضلات العمل بكامل طاقتها.

في النهاية ، تُظهر جميع اضطرابات نفاذية الأغشية تأثيرات كبيرة على الكائن الحي بأكمله. على سبيل المثال ، إذا لم يعد الغشاء شبه القابل للنفاذ فجأة منفذاً للمذيبات ، فإن توازن الماء في حجرات الخلية يكون غير متوازن. إذا كان غشاء نصف نافذ قابل للنفاذ مرة أخرى ، فإن البيئة المحددة لمقصورات الخلية تتغير في هذه الحالة أيضًا. في كلتا الحالتين ، يمكن أن يُحكم على الخلية المصابة بالموت لأن بيئة العمل المقصودة لمقصوراتها غير متوازنة.

يمكن لأمراض المناعة الذاتية أيضًا أن تضعف نفاذية الأغشية. متلازمة أضداد الشحوم الفوسفورية ، على سبيل المثال ، موجهة بشكل خاص ضد الغشاء الحيوي وتغير نفاذية الفوسفات.

في النباتات ، لوحظ أيضًا بعض الاضطرابات في نفاذية الأغشية أو شبه نفاذية الأغشية المرتبطة بالكائنات الطفيلية. تفرز بعض الطفيليات سموم الذبول بمعنى المارسمين. تسبب هذه المواد اضطرابات شبه نفاذية من أجل إحداث زيادة في النفاذية في بلازما الخلية المضيفة وبالتالي الحصول على وصول دون عوائق.