انتقال یون و فیزیولوژی اپیتلیال
چگونگی حرکت یونها و آب توسط سلولها و لایههای سلولی پوشاننده اندامها برخلاف گرادیانها، موتور مولکولی که تنظیم اسمزی، دفع و بسیاری دیگر از فرآیندهای بدن را تأمین میکند.
Definition
انتقال یون به حرکت یونها در عرض غشاهای سلولی توسط کانالها، حاملها و پمپها گفته میشود، و فیزیولوژی اپیتلیال مطالعه چگونگی استفاده لایههای سلولی قطبیشده از آرایش نامتقارن این ناقلها برای حرکت جهتدار یونها و آب در عرض سطوح بدن است.
Scope
این موضوع به مبانی سلولی انتقال در عرض غشاها و اپیتلیوم میپردازد: انتشار غیرفعال و انتقال تسهیلشده، انتقال فعال اولیه توسط پمپهای وابسته به ATP مانند Na+/K+-ATPase، انتقال فعال ثانویه توسط حاملهای جفتشده، و نحوه حرکت برداری املاح و آب توسط سلولهای اپیتلیال قطبیشده با غشاهای راسی و قاعدهای متمایز. این مبحث به پتانسیلهای ترانساپیتلیال و نقش این فرآیندها در اندامهای تنظیمکننده اسمزی و دفعی میپردازد. پوشش این مبحث مقایسهای و مکانیکی است.
Core questions
- سلولها چگونه یونها را برخلاف گرادیان غلظت خود حرکت میدهند؟
- تفاوت بین انتقال فعال اولیه و ثانویه چیست؟
- یک اپیتلیوم چگونه املاح را در یک جهت در عرض سطح بدن حرکت میدهد؟
- انتقال یون چگونه گرادیانهایی را ایجاد میکند که حرکت آب را هدایت میکنند؟
Key theories
- پمپ سدیم به عنوان ناقل فعال اولیه
- Na+/K+-ATPase، که توسط اسکو کشف شد، از انرژی هیدرولیز ATP برای پمپ کردن سدیم به خارج از سلولها و پتاسیم به داخل استفاده میکند و گرادیانهای یونی را ایجاد میکند که زیربنای پتانسیلهای غشایی هستند و بخش عمدهای از انتقال ثانویه و تنظیم اسمزی را تأمین میکنند.
- انتقال اپیتلیال قطبیشده
- سلولهای اپیتلیال ناقلهای مختلفی را در غشاهای راسی و قاعدهای خود قرار میدهند تا یونها از یک طرف جذب و از طرف دیگر دفع شوند، که منجر به انتقال برداری خالص و یک گرادیان ترانساپیتلیال میشود که آب میتواند از آن پیروی کند.
Mechanisms
یونها به صورت غیرفعال از طریق کانالها و در جهت گرادیانهای الکتروشیمیایی از غشاها عبور میکنند، یا توسط ناقلها برخلاف گرادیانها حرکت داده میشوند. ناقلهای فعال اولیه مانند Na+/K+-ATPase مستقیماً از ATP استفاده میکنند و گرادیان شدید سدیم را در عرض غشای سلولی ایجاد میکنند. سپس ناقلهای فعال ثانویه از آن گرادیان برای حرکت سایر املاح استفاده میکنند — برای مثال، همانتقال گلوکز یا اسیدهای آمینه با سدیم، یا تبادل سدیم با پروتونها. در یک اپیتلیوم، توزیع نامتقارن کانالها، پمپها و حاملها بین غشاهای راسی و قاعدهای، همراه با اتصالات محکم که نشت را محدود میکنند، به لایه سلولی اجازه میدهد تا یونها را در یک جهت حرکت دهد. گرادیانهای اسمزی و الکتریکی محلی حاصل، آب را در عرض اپیتلیوم میکشند، که موتور اصلی جذب نمک در آبششها، بازجذب در کلیه، و ترشح در غدد نمکی و لولههای مالپیگی است.
Clinical relevance
اصول انتقال که در سیستمهای مقایسهای، از جمله کشف پمپ سدیم، کشف شدهاند، زیربنای درک ترشح و جذب مایعات و عملکرد داروهای هدفگیرنده انتقال هستند. این مدخل یک ماده مرجع آموزشی است تا راهنمایی پزشکی.
History
کار هانس اوسینگ بر روی پوست قورباغه چگونگی انتقال یونها توسط اپیتلیوم را مشخص کرد و روش اتصال کوتاه را برای اندازهگیری انتقال فعال معرفی نمود، و کشف Na+/K+-ATPase توسط اسکو در سال 1957 پمپ مسئول را شناسایی کرد. انتقال گلوکز جفتشده با سدیم توسط رابرت کرین، انتقال فعال ثانویه را آشکار ساخت و چارچوبی را که در سراسر فیزیولوژی مقایسهای استفاده میشود، تکمیل کرد.
Key figures
- Jens Christian Skou
- Hans Ussing
- Robert Crane
- August Krogh
Related topics
Seminal works
- skou1957
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- چرا پمپ سدیم اینقدر مهم است؟
- با پمپ کردن سدیم به خارج و پتاسیم به داخل، گرادیانهای یونی را ایجاد میکند که پتانسیل غشا را تنظیم میکنند و انرژی لازم برای بسیاری از فرآیندهای انتقال دیگر در سراسر بدن را فراهم میآورند.
- یک اپیتلیوم چگونه آب را حرکت میدهد در حالی که پمپ آب وجود ندارد؟
- اپیتلیومها به طور فعال یونها را منتقل میکنند تا گرادیانهای اسمزی محلی ایجاد کنند، و سپس آب به صورت غیرفعال از یونها پیروی میکند، بنابراین انتقال جهتدار نمک به طور مؤثر آب را نیز حرکت میدهد.