تُعتبر شلالات التراكيز (تدرّجات التراكيز) وسيلة مهمة لنقل المواد من خلال غشاء الخلية، كما أنها توفر الطاقة اللازمة لنقل المواد عكس اتجاه شلال تراكيزها الطبيعي. شلَّال التراكيز الأكثر شهرة هو الخاص  بالصوديوم وبالبوتاسيوم، الذي  يتم من خلاله  تنشيط العديد من العمليات البيولوجية، مثل جهد العمل، نقل المواد عبر الغشاء وغيرها. 

مضخة الصوديوم والبوتاسيوم مسؤولة عن إنتاج شلال التراكيز هذا.  مقطع الفيديو المعروض أمامنا يتطرّق إلى كيفية عمل المضخة، آلية تشغيلها ووظائفها. مقطع الفيديو معروض باللغة الإنجليزية، لذلك قمت بإضافة الترجمة والتفسيرات المطلوبة في أدنى الصفحة.

مقطع الفيديو مقتبسٌ من كتاب Essential Cell Biology، الطبعة الثالثة ،  تأليف Alberts Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, & Walter، إصدار Garland Science. لموقع الكتاب

 

تقوم الخلايا بتخزين الطاقة بواسطة شلال التراكيز.  تركيز الصوديوم داخل السيتوبلازم أقل نسبيًا من تركيزه في السائل خارج الخلوي، أمَّا بالنسبة للبوتاسيوم فإنّ الوضع مغاير تمامًا. بشكل مُشابه للماء الموجود خلف السد، تقوم شلالات التراكيز هذه بتخزين الطاقة الكامنة، وتقوم الخلية باستغلالها من أجل دفع العمليات داخلها. مضخة الصوديوم والبوتاسيوم هي الأداة التي تُتيح  للخلايا المُحافظة على شلال التراكيز.

من أجل بدء دورة الضخ، ترتبط أيونات الصوديوم بمواقع الرّبط  الموجودة على جانب المضخة في الجانب الداخلي للخلية . توجد ثلاثة مواقع ارتباط، لكن مقطع الفيديو يعرض موقعًا واحدًا فقط، من أجل تبسيط الأمور وفهمها جيدًا.  ضخ الصوديوم عكس اتجاه شلال تراكيزه يتطلّب طاقةً يوفرها تفكيك ATP ، الذي يعتبر بمثابة "عملة الطاقة" الرئيسية في الجسم. يقوم ATP بنقل مجموعة فوسفاتية إلى المضخة في رباط غني بالطاقة، وتؤدّي  الفسفرة (إضافة مجموعة الفوسفات) إلى تغيير هيكلي (تغيير توافقي ) بحيث تنكشف أيونات الصوديوم على الفراغ الخارجي للخلية وتُطلق للخارج.

 هذه العملية  تكشف مواقع الارتباط بالبوتاسيوم، الموجودة في المضخة. على الرغم من وجود موقِعَي ارتباط بالبوتاسيوم، فإن مقطع الفيديو يعرض موقعًا واحدًا منهما فقط، بهدف التّبسيط وتيسير الفهم. ربط أيونات البوتاسيوم يؤدي إلى فك الارتباط بالفوسفات وإلى عودة المضخة لبنيتها الأولية. ينطلق البوتاسيوم داخل الخلية وتبدأ الدورة مرة أخرى. تستغرق الدورة الكاملة حوالي 10 مِلِّي ثانية.

 

 

إيريز غارتي
قسم الكيمياء البيولوجية
معهد وايزمان للعلوم
الترجمة للعربيّة: بنان مواسي
التدقيق اللغوي: خالد صفدي
التدقيق العلمي: رقيّة صبّاح

 

 

ملاحظة للمُتصفِّحين 

إذا كنتم تعتقدون أن الشرح ليس واضحًا بشكلٍ كافٍ، أو إذا كانت لديكم أسئلة تتعلق بالموضوع، أنتم مدعوون للكتابة عن ذلك في المنتدى، وسوف نتطرّق لمُلاحظاتكم.  اقتراحات التَّحسين والنقد البناء تُقبَل، دائِمًا، برحابة صدر.

 

0 تعليقات