عبور المواد عبر الأغشية

الأنشطة الخلوية: تنجز الخلايا الحية نباتية كانت أم حيوانية العديد من الأنشطة تنعكس مظاهرها على نشاط الكائن ولعل أهم هذه الأنشطة ما يأتي:

أولاً: عبور المواد عبر الأغشية:

ما أهمية عبور المواد عبر الأغشية؟

تعد عملية عبور المواد إلى الخلية وخارجها من العمليات الخلوية الأساسية التي تنظم الأحوال الوظيفية الخلوية، إذ يتحدد بموجبها تنظيم خروج المواد الإخراجية والماء من الخلية مما له دور مهم في حفظ واستمرار العمليات الحيوية للخلية وبناء المواد الحية فيها.

علل: تعد عملية عبور المواد إلى الخلية وخارجها من العمليات الخلوية الأساسية التي تنظم الأحوال الوظيفية الخلوية.

لأنه يتحدد بموجبها تنظيم خروج المواد الإخراجية والماء من الخلية ما له دور مهم في حفظ واستمرار العمليات الحيوية للخلية وبناء المواد الحية فيها.

يتم العبور بطرق مختلفة:

أولاً: الانتشار (عرف) (۲/۲۰۱۷ أسئلة خارج القطر): هو حركة الأيونات والجزيئات خلال وسط معين من المناطق ذات التركيز العالي إلى المناطق ذات التركيز الواطئ.

المواد التي يمكنها عبور الأغشية الحيوية (غشاء الخلية) بحرية تامة هي:

• الغازات مثل الأوكسجين وثنائي أوكسيد الكاربون.
• المواد القابلة للذوبان بالدهون مثل الكحولات والهيدروكربونات.

وضح بتجربة ظاهرة الانتشار.

إذا وضعنا كبريتات النحاس أو برمنغنات البوتاسيوم في إناء زجاجي يحوي ماء فسوف نلاحظ انتشار المادة الملونة الناتجة من ذوبان البلورات في الماء حيث تنتشر المادة الملونة عبر مسافات قصيرة، بينما يقل انتشارها عبر مسافات الطويلة والسبب (تعليل) إلا أن المسافة التي تقطعها الجزيئات المنتشرة تتناسب طردياً مع زمن الانتشار، ومع مرور الوقت سوف تنتشر هذه المادة في كل أجزاء الماء في الإناء.

ثانياً: النفوذية (عرف) (۲/۲٠١٥-۲۰۱۷/تمهيدي): هي ظاهرة تبادل المواد بين الخلية ومحيطها عبر الغشاء البلازمي حيث تستطيع الخلية أن تمتص المادة الغذائية إذا وجدت في وسط غذائي مناسب شرط أن تمر هذه المواد عبر الغشاء البلازمي.

لكي تمر المواد عبر الغشاء البلازمي يجب أن تتميز بما يلي:

• المواد الداخلة إلى الخلية يجب أن تتميز بذوبانها في الماء بدرجة معينة حتى تتمكن من العبور خلال هذا الغشاء.
• المواد الخارجة من الخلية لابد أن تتميز المواد الإخراجية ومواد الفضلات بذوبانه في السيتوبلازم حتى تستطيع العبور إلى خارج الخلية.

تصنف الأغشية تبعاً لقدرتها على نفاذية المواد إلى:

• أغشية ذات نفاذية تامة: وهي التي تنفذ المواد بغض النظر عن طبيعتها أو حجم جزيئاتها كما في الجدار الخلوي.
• أغشية شبه نفاذة: وهي لا تسمح بعبور الذائبات بنفس معدلات عبور المذيبات.
• اغشية ذات نفاذية اختيارية: وهي تسمح بعبور المواد اختيارياً تبعاً لحجم جزيئاتها مثل الغشاء البلازمي.
• أغشية غير نفاذة: مثل أغشية النايلون.

ملاحظة: ولابد من الإشارة إلى أن نفوذية الغشاء البلازمي تتأثر بعوامل داخلية وخارجية.

وزاري (۱/۲۰۰۸) ما الذي يجمع أو يتشابه بين الانتشار والنفوذية.

علل: بعد الغشاء البلازمي اختياري النفوذية.

لأنه يسمح بعبور المواد تبعاً لحجم جزيئاتها.

ثالثاً: التناضح: حركة جزيئات الماء خلال غشاء اختياري النفوذية (الغشاء البلازمي) تبعاً لاختلاف التركيز، وتتم حركة جزيئات الماء وفق قوانين الانتشار إذ أن التناضح حالة من حالات الانتشار.

عرف التناضح وزاري (۲/۲۰۰۱-۲/۲۰۰۳ --- ١/٢۰۰۸-٢٠١٤/ تمهيدي)؟

وضح بتجربة ظاهرة التناضح.

نستخدم غشاء ذو نفاذية اختيارية مثل السيلوفان مربوطاً بإحكام في نهاية قمع، يملأ القمع بالماء المقطر ويوضع في حوض زجاجي يحوي ماء مقطر بحيث يكون مستوى الماء داخل وخارج القمع في مستوى واحد، وعند إضافة محلول سكري إلى القمع نلاحظ ارتفاع مستوى الماء في أنبوبة القمع الزجاجي مشيراً إلى أن الماء يمر خلال غشاء السيلوفان إلى محلول السكر في القمع مسبباً ضغطاً هيدروستاتيكياً ويتوقف دخول جزيئات الماء عندما يتساوى الضغط الهيدروستاتيكي مع الضغط التناضحي.

تنقسم المحاليل تبعاً لتركيزها التناضحي:

• المحلول متعادل التركيز: وفيه يكون تركيز الماء خارج الخلية مساوٍ لتركيزه في سيتوبلازم الخلية والخلية لا تكسب ولا تفقد الماء.
• المحلول واطئ التركيز: يتميز هذا المحلول بتركيز منخفض من المواد الذائبة غير النفاذة إذا ما قورنت بالمواد الذائبة في سيتوبلازم الخلية الموجودة فيه والخلية تكتسب الماء وقد يؤدي دخول الماء إلى انتفاخ الخلية الحيوانية وتمزقها.

• المحلول عالي التركيز: يتميز هذا المحلول بتركيز عالي من المواد الذائبة مقارنة مع السيتوبلازم ولذلك فإن حركة الماء تكون من السيتوبلازم إلى المحلول الخارجي مما يترتب عليه انكماش الخلية ونظراً لوجود جدار في الخلايا النباتية فإن حجم الخلية لا يتغير كثيراً مقارنة مع الخلايا الحيوانية عندما توضع في محلول عالي التركيز، وإن ما يحدث هو ابتعاد الغشاء الخلوي عن جدار الخلية وهذا ما يعرف بالبلزمة ولكن عند إضافة الماء إلى المحلول تعود الخلية إلى حالتها الطبيعية الأولى وتسمى هذه العملية العكسية إزالة اللزمة.

عرف الضغط التناضحي (۲/۱۹۹۱)؟

الضغط المتكون نتيجة حركة جزيئات الماء عبر غشاء اختياري النفوذية وهو الحد الأدنى للضغط الذي تحتاجه لتطبيقه على السوائل لمنع دخول الماء خلال غشاء نصف ناضح فعند تساوي الضغط الهيدروستاتيكي مع الضغط التناضحي يتوقف دخول جزيئات الماء إلى القمع في تجربة التناضح.

عرف البلزمة (الانكماش) وزاري (۲/۲۰۱۲ للغائبين --- ١/٢٠١٥ للنازحين -۲ / ۲۰۱٥)؟

عملية خروج الماء من سيتوبلازم الخلية إلى المحلول الخارجي الذي يكون عالي التركيز مقارنة بتركيز المواد الذائبة في السيتوبلازم مما يترتب عليه انكماش الخلية ويؤدي ذلك إلى انسحاب الغشاء البلازمي وما يضم من سيتوبلازم نحو مركز الخلية بعيداً عن الجدار الخلوي.

إزالة البلزمة: عملية إعادة الخلية إلى حالتها الطبيعية عند إضافة الماء للمحلول الموجود خارج الخلية (عملية عكسية للبلزمة).

ماذا ينتج عند وضع خلية في محلول عالي التركيز (/۳/٢٠١٤)؟

تنكمش الخلية نتيجة خروج الماء من السايتوبلازم إلى المحلول الخارجي الذي يكون عالي التركيز مقارنة بتركيز المواد الدائية في السايتوبلازم

وزاري (١/٢٠١٥-٣/٢٠١٦) ماذا يحصل لخلية حيوانية عند وضعها في:

محلول عالي التركيز - محلول واطئ التركيز مبيناً السبب في الحالتين.

• محلول عالي التركيز: تنكمش الخلية السبب عملية خروج الماء من سيتوبلازم الخلية إلى المحلول الخارجي الذي يكون عالي التركيز مقارنة بتركيز المواد الذائبة في السيتوبلازم.
• محلول واطئ التركيز: انتفاخ الخلية وتمزقها السبب دخول الماء إلى سيتوبلازم الخلية من المحلول الخارجي الذي يكون واطئ التركيز.

اذكر سبب البلزمة وزاري (۲/۹۹ ---- ۲/۲۰۰۷).

فقدان الخلية لمائها نتيجة وضعها في محلول عالي.

علل: تنكمش الخلية الحيوانية عند وضعها في محلول أعلى منها تركيزاً (وزاري ٢٠١٥/تمهيدي-۲۰۱۸).

لأن حركة الماء تكون من السيتوبلازم إلى المحلول الخارجي مما يترتب عليه انكماش الخلية.

ماذا ينتج عن وضع كرية دم حمراء في ماء مقطر وزاري (١/٢٠٠٦)؟

انتفاخ كريات الدم الحمراء.

متى تحدث وما السبب في حدوث البلزمة (١ /۹٦-۱ / ٢٠١٦ نازحین).

ارسم مع التأشير التناضح في الخلية الحيوانية (١/٢٠١٦ خارج القطر).

علل: حجم الخلايا النباتية لا يتغير عند ووضعها في محلول عالي التركيز مقارنة بالخلية الحيوانية (٢/٢٠١٦ خارج القطر).

بسبب وجود الجدار الخلوي في الخلايا النباتية الذي تفتقر إليه الخلايا الحيوانية.

حفظ المواد الغذائية في محاليل ملحية أو سكرية مركزة (۱/۹۳).

لحماية الأغذية من تأثير الأحياء المحل والتي تسبب فساد الأغذية إذ تحصل ظاهرة الانكماش في الأحياء المحللة لوجودها في محلول عالي التركيز مما يؤدي إلى موتها بسبب فقدانها لمائها.

علل: دخول جزيئات الماء الى المحلول أكثر مما يخرج منه في جهاز التناضح وزاري (۱/۲۰۱۱).

وذلك لأن المحلول في القمع الزجاجي أصبح عالي التركيز قياساً بتركيز الحوض لذلك فإن حركة جزيئات الماء تكون باتجاه القمع أكثر من خروجها من القمع إلى الحوض لذلك يرتفع الماء في القمع أكثر من الحوض الزجاجي.

علل: في تجربة التناضح في الحالة الأولى يكون الماء في مستوى واحد في القمع والحوض الزجاجي.

لأن المحلول متعادل التركيز في داخل القمع وخارجه لذلك فإن جزيئات الماء لا تكتسب ولا تفقد في القمع أو عدد جزيئات الماء الداخلة إلى القمع مساوية للخارجة منه.

في تجربة التناضح في الحالة الثانية عند إضافة محلول سكري تلاحظ ارتفاع مستوى الماء في القمع الزجاجي.

وذلك لأن المحلول في القمع الزجاجي أصبح عالي التركيز قياساً بتركيز الحوض لذلك فإن حركة جزيئات الماء تكون باتجاه القمع أكثر من خروجها من القمع إلى الحوض لذلك يرتفع الماء في القمع أكثر من الحوض الزجاجي.

علل: حدوث ظاهرة البلزمة في بعض الخلايا.

بسبب التركيز العالي للمحلول خارج الخلايا مقارنة بتركيزه داخل الخلايا فيخرج الماء من الخلايا إلى الخارج وتنكمش الخلية.