عندما يحتاج انتقال المواد عبر الأغشية إلى طاقة يحدث النقل النشط

يعد علم الأحياء واحدا من المواد العلمية الهامة والضرورية لدراسة كل ما يحدث في أجسام الكائنات الحية، الذي يهتم بدراسة الكائنات الحية، ومن أهم ما في أجسامها هي الخلايا التي تمثل أبسط المكونات في جسم الإنسان، الحيوان والنبات، وتلك الخلايا تتشكل من النواة، غشاء الخلية، والسيتوبلازم، وهناك طرق لانتقال المواد عبر الغشاء الخلوي، وحينما يحدث هذا فتنقل المواد من خلال غشاء الخلايا من التركيز الأقل للتركيز الأعلى، ومن الجدير بالذكر أن تلك العملية تكون بحاجة إلى كمية كبيرة من الطاقة من مادة ثلاثي الفوسفات، ويتم تسميتها باسم (عملية النقل النشط)، وهي معتمدة على مبدأ عكس تدرج التركيز.

النقل النشط انتقال المواد عبر الأغشية من منطقة التركيز

إن عمليات النقل النشط والنقل السلبي عبارة عن طريقتين تتحرك فيهما الجزيئات وغيرها من المواد الأخرى خارج وداخل الخلايا وأيضًا من خلال الأغشية داخل الخلايا، إذ أن النقل النشط يمثل حركة الجزيئات أو الأيونات ضد تدرج التركيز بحيث ينتقل من منطقة ذات تركيز أقل إلى الأعلى، والذي لا يحدث في الغالب، ولذا فإن تلك الإنزيمات والطاقة تكون مطلوبة.

الفرق بين النقل السلبي والنقل النشط

النقل النشط والنقل السلبي هما صورتان مختلفتان لنقل الطاقة داخل أجسام الكائنات الحية، ولكنهما ليستا متماثلتين، إذ يوجد بعض الاختلاف بينهما، وفيما يلي توضيح الفرق بين النقل النشط والنقل السلبي

ما هو النقل النشط وأنواعه

النقل النشط هو حركة الجزيئات الذائبة داخل الخلية أو خارجها عن طريق غشاء الخلية، ويتم فيه الانتقال من منطقة تركيز منخفضة إلى منطقة تركيز عالية، ويتم تحريك الجسيمات بشكل معاكس للتدرج التركيزي باستخدام الطاقة المنبعثة من عملية التنفس. وفي بعض الأحيان، تكون الجزيئات الذائبة في تركيز عالي داخل الخلية بالمقارنة مع الخارج، ومع ذلك، تحتاج الكائنات الحية إلى هذه الجزيئات ويجب عليها امتصاصها، ويتم القبض عليها بواسطة البروتينات الحاملة للجزيئات وتأخذها عبر غشاء الخلية مع تدرج التركيز.

ومن الجدير بالذكر أن حركة الأيونات بواسطة الخلايا تظهر خارج الخلية وداخلها، بحيث يكون عدد قليل من الجزيئات الحاملة بالخارج وعدد مزدوج بالداخل، ثم تنتقل الخلايا من الخارج إلى الداخل، ويوجد نوعان من النقل النشط وهما النقل النشط الأساسي والنقل النشط الثانوي، وفي التالي توضيح لما:

• النقل النشط الأساسي

في عملية النقل النشط الأساسي، يتم استخدام الطاقة المستمدة من تفكك ATP – الأدينوزين ثلاثي الفوسفات لنقل الجزيئات عبر الغشاء ضد تدرج التركيز، ولذلك، تحتوي جميع مجموعات المضخات التي تعمل بواسطة الطاقة ATP على موقع واحد أو أكثر لربط جزيئات ATP، والتي توجد على الوجه الخلوي للغشاء، ويجدر بالذكر أن النقل النشط الأولي يستخدم طاقة كيميائية خارجية مثل ATP.

تُعتبر مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، والتي تُمثل النقل النشط الأساسي الأهم في الخلايا الحيوانية، أحد الأمثلة البارزة للنقل النشطي النشط، وتتم عملية النقل عن طريق نقل أيونات الصوديوم إلى خارج الخلية، ونقل أيونات البوتاسيوم إلى داخل الخلية.

• النقل النشط الثانوي

النقل النشط الثانوي عبارة عن نوع من أنواع النقل النشط الذي يقوم باستخدام الطاقة الكهروكيميائية، ويحدث خلال غشاء بيولوجي بحيث يقرن بروتين ناقل حركة أيون كهروكيميائي (عادةً يكون Na + أو H +) أسفل تدرجه الكهروكيميائي للحركة الصعودية الخاصة بجزيء آخر أو أيون ضد التركيز أو التدرج الكهروكيميائي.

النقل النشط في النباتات

على غرار البشر والحيوانات، فإن النباتات أيضا بحاجة إلى أنظمة نقل تشارك في نقل المواد الأساسية مثل العناصر الغذائية والماء والمعادن وكل ما يلزم لأجزاء النبات المختلفة للبقاء على قيد الحياة. يعتبر النقل النشط واحدة من طرق النقل في النباتات، حيث يستخدم الطاقة المخزنة لتحريك الجزيئات ضد تركيزها في الخلايا النباتية، ويحدث ذلك في خلايا الجذور عن طريق امتصاص الماء والمعادن. يؤدي النقل النشط غالبا إلى تراكم جزيئات الأيونات في جانب واحد من الأغشية الخلوية، ويتم تنفيذ النقل النشط في النباتات بواسطة بروتينات الغشاء، حيث تنقل المواد من المناطق ذات التركيز المنخفض إلى المناطق ذات التركيز المرتفع.

أمثلة على النقل النشط

تحدث عملية النقل النشط داخل وخارج الكائنات الحية، ويشمل بعض أفضل أمثلة النقل النشط ما يلي:

• البلعمة من البكتيريا من خلال البلاعم.
• تحرك أيونات الكالسيوم خارج خلايا العضلة القلبية.
• تتم نقل الأحماض الأمينية في الأمعاء البشرية عن طريق بطانتها.
• إفراز الإنزيمات والهرمونات الببتيدية والأجسام المضادة من خلايا مختلفة تعد من البروتينات.
• تعمل خلايا الدم البيضاء على حماية الجسم من الأمراض والميكروبات والغزاة الآخرين عبر مهاجمتها.
• يتم امتصاص الجلوكوز من خلال الخلايا الظهارية في الزغب في الأمعاء الدقيقة، ويتم امتصاص الأيونات من ماء التربة عن طريق خلايا الجذور في النباتات.

أنواع وسائل النقل النشط

يتم تصنيف وسائل النقل النشطة إلى أربعة أنواع وفقًا لطريقة عملها، وسوف نوضحها فيما يلي:

• الالتقام.
• طرد خلوي.
• مضخات Antiport.
• مضخات سيمبورت.