كيف تتخلص الخلية من الفضلات من الأسئلة التي يتم طرحها بشكل شائع في امتحان مادة العلوم للصف السادس الابتدائي في المملكة العربية السعودية وذلك لتعدد عمليات نقل المواد لدى الخلية والتي تهدف إلى المحافظة على تنظيمها الداخلي، فعبر موقع مخزن سوف نوضح طريقة تخلص الخلية من السموم والفضلات وكل ما يلزم حول الموضوع.
إن عملية التخلص من الفضلات هي عبارة عن عملية فسيولوجية حيث تحدث في جميع أجسام الكائنات الحية المختلفة بما فيها النباتات والحيوانات والبشر، حيث إنها تتم من خلال الخلية، إذ تقوم الخلية بالتخلص بفاعلية من الفضلات بواسطة النقل النشط والذي يساعد على نقل المواد المواد الأساسية من الهرمونات والمعادن والماء والغازات والمواد العضوية والمصنفة كنفايات عبر الأغشية من وإلى جميع أجزاء الجسم، والجدير بالذكر أن النقل النشط يعد بمثابة عملية يتم خلالها تحرك الجزيئات من مناطق التركيز الأقل إلى مناطق التركيز الأعلى مقابل تدرج وباستعمال الطاقة الخارجية، إذ يختلف من جزئ لآخر باختلاف حجمه كالآتي:
النقل النشط للجزيئات الصغيرة: يتم بواسطة غشاء الخلية من خلال بروتينات النقل التي توجد في الغشاء ويتوفر فيها مستقبلات حيث ترتبط بالمادة وتنقلها.
النقل النشط للجزيئات الكبيرة: يتم بواسطة غشاء الخلية من خلال عمليات النقل الحويصلي (Vesicular transport processes).
أنواع النقل النشط في الخلية
إن النقل النشط والذي يتم خلاله نقل الجزيئات والأيونات عبر الأغشية الخلوية عكس تدرج التركيز مع توفر طاقة أدينوسين ثلاثي الفوسفات وبعض الإنزيمات لمساعدة المواد المذابة على الانتقال عبر الغشاء ينقسم إلى نوعين كالآتي:
النقل النشط الأولى
إن النقل النشط الذي يستعمل كمصدر مباشر للطاقة (ATP) يُسمى النقل النشط الأولى، حيث إنه نادر الحدوث نظرًا لاستهلاكه لكمية كبيرة للغاية من الطاقة، وهو يحدث بمساعدة بعد النواقل يُطلق عليها الناقلات الأولية النشطة وهي:
الكاسيت المرتبط بإنزيم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات: يتوفر في الكائنات بدائية النوى، وكذلك الكائنات حقيقية النوى.
إنزيم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات نوع V: يتوفر في الكائنات حقيقية النوى.
إنزيم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات نوع F: يوجد في البلاستيدات الخضراء، والبكتيريا، والميتوكوندريا.
إنزيم الأدينوسين ثلاثي الفوسفات نوع P: يتضمن مضخة البروتون ومضخة الكالسيوم ومضخة الصوديوم- البوتاسيوم التي تتوفر في الكائنات حقيقية النوى والعتائق البكتريا وتسمح بإدخال أيوني بوتاسيوم مقابل إخراج 3 أيونات صوديوم بهدف إرجاع الخلية إلى حالة السكون والراحة.
الجدير بالذكر أنه في النقل النشط الأولى تقوم مجموعة من الإنزيمات تُسمى (ATPases) بتعزيز عملية نزع الفوسفات من ثلاثي فوسفات الأدينوسين مما يترتب عليه تكوّن ثنائي فسفات الأدينوسين إلى جانب أيون الفوسفات الحر، ويتم إطلاق الطاقة التي تستعمل في التفاعلات الكيميائية الأخرى حيث تحفزها لكي تتم، إذ تعد طاقة الأكسدة وطاقة الفوتون بمثابة مصادر الطاقة الأخرى للنقل النشط الأولى.
فطاقة الأكسدة تستعمل في سلسلة نقل إلكترون الميتوكوندريا خلال عملية التنفس الخلوي، حيث يتم خلالها استعمال طاقة الاختزال من ثنائي نوكليوتيد الأدنين وأكيد النيكوتين من أجل نقل البروتونات بسهولة عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا وذلك بعكس تدرج تركيزها.
النقل النشط الثانوي
النقل النشط الثانوي هو الذي ينقل المواد المذابة عكس تدرج التركيز وذلك بالتزامن مع نقل مواد أخرى باتجاه تدرج الترميز، حيث يتم تصنيفه إلى نوعين وهما:
النقل المتوافق: هو النظام الذي يتم خلاله تحرك مادتين بالاتجاه نفسه وذلك أثناء النقل المشترك.
النقل المتعاكس: هو النظام الذي يتم خلاله تحرك مادة بالاتجاه المعاكس لمادة أخرى وذلك أيضًا أثناء النقل المشترك.
يُجدر بالإشارة إلى أنه في النقل النشط الثانوي يتم استعمال فرق الجهد الكهروكيميائي والذي يتم الحصول عليه عن طريق ضخ الأيونات بفاعلية إلى خارج الخلية حتى تستطيع نقل الجزيئات عبر الغشاء، إذ إن هذا الأمر يتم بدلًا من الاقتران بشكل مباشر بواسطة ثلاثي فوسفات الأدينوسين كما يحدث في النقل النشط الأولى، وينبغي العلم بأن الشكلان الرئيسيان من النقل الثانوي هما “symport”، و”antiport”.
الفضلات التي تتخلص منها الخلية
تنقسم فضلات الخلية إلى نوعين وهما البروتينات التالفة وكذلك العضيات غير المرغوب فيها، حيث إننا في السطور التالية سوف نتحدث عن كل منهما بالتفصيل:
البروتينات التالفة
تُعرف البروتينات التالفة باسم المعقدات البروتينات، وذلك لأن معالجات الفضلات في الخلية تقوم بتكسير هذه البروتينات والتي تمثل اللبنات الأساسية والآلات الصغيرة المُشكلة لمختلف أجزاء الخلية.
حيث يؤدي تكسيرها إلى تفكيكها إلى أجزاء صغيرة يُمكن للخلية الاستعانة بها لخلق بروتينات جديدة أفضل.
العضيات غير المرغوب فيها
تقوم الخلية بتدوير العضيات عندما تصبح غير مرغوب فيها أي قديمة أو تالفة.
حيث إنه يتم هضمها بواسطة عملية يُطلق عليها الالتهام الذاتي تقوم بها الليزوزومات من أجل تعزيز مكافحة العدوى.
المحللات في عملية النقل النشط
تستيعن الخلية ببعض المحللات عند التخلص من الفضلات بواسطة عملية النقل النشط، فمن هذه المحللات ما يلي:
البروتيزوم
يتخذ شكل البرميل الذي يقوم بتكسير كل من البروتينات واللبنات التالفة الداخلة في بناء الخلية.
حيث يعمل على تفكيكهما إلى أجزاء صغيرة لتتمكن الخلية من استخدامها بهدف تكوين بروتينات جديدة.
فالبروتيزوم يعد بمثابة مصنع لإعادة تدوير البروتينات التالفة، إذ إنه يتعرف بسهولة على فضلات الخلية المهيئة لإعادة التدوير من لخال العلامة البروتينية الصغيرة يوبيكوتين التي تقوم الخلية بلصقها في الفضلات.
وبمجرد تعرفه عليه يمسك بها لكي يقوم بتكسيرها ومن ثم تحرير القطع التي يُمكن إعادة تصنيعها كبروتينات.
ومن الجدير بالذكر أنه لولا هذا المحلل لتراكمت البروتينات التالفة في الخلية مما يؤدي إلى الإصابة بمرض الزهايمر أو تكوّن الخلايا السرطانية، لذا فلقد قام العلماء بتسليط الضوء على اكتشاف الأدوية المساهم في تنشيط عمل البروتيزوم.
الليزوزوم
يُعرف الليزوزوم أيضًا باسم المعدة الخلوية حيث إنه عبارة عن عضية تعمل كالمعدة إذ يوجد فيها أنواع مختلفة من الإنزيمات الهاضمة وبعض الأحماض.
فهذه العضية تقوم بإعادة تدوير العضيات التالفة عبر الالتهام الذاتي، كما تعالج البكتيريا والبرتينات التي تلتهمها الخلية.
إذ إن الخلل في أدائها يؤدي إلى الإصابة ببعض الأمراض النادرة لا سيما تخزين الليزوزمية والذي يحفز الإصابة بأمراض أخرى كأمرض القلب والدماغ والعظام، فمما لا شك فيه أن الليزوزوم مهم في التخلص من الفيروسات ومكافحة مختلف أنواع العدوى.
الركام
تقوم الخلية في بعض الأحيان بتجميع كل البروتينات التالفة سويًا في كرة يُطلق عليها ركام وذلك من أجل منعها من إتلاف آلالات الخلوية الطبيعية الأخرى.
ففي حالة إن لم تتمكن الجسيمات المسؤولة في الخلايا عن التخلص من تراكم البروتينات التالفة فإن الخلية تعمل على بصقها للخارج وهو ما يُطلق عليه عملية الاستخلاص الخلوي.
إذ بمجرد خروج البروتينات التالفة تلتقطها بعض الإنزيمات وتعمل على تفكيكها أو تتجمع مرة أخرى مكونة ما يُعرف باسم اللوحة وهي كرة ضارة بجسم الإنسان أيضًا.
أهمية النقل النشط
لن تقتصر أهمية عملية النقل النشط في الخلية على التخلص من الفضلات فقط، فهي تتضمن أيضًا ما يلي:
المساهمة في امتصاص السكريات والأيونات غير العضوية والأحماض العضوية والأمينية.
تعزيز التخلص من المواد الكيميائية والنفايات.
تحسين امتصاص المواد الحيوية بشكل فعّال.
المساهمة في نقل الأيونات والفيتامينات وكذلك العناصر الغذائية داخل الكائنات الحية.
دعم العمليات الخلوية الأساسية والتي تتمثل بالتخلص من المركبات السامة وامتصاص الغذاء.
