✍ پدیده انتشار و انتقال مواد از طریق فضای بین مولکولی غشاء و عبور مواد از غشای سلول

انتشار یا دیفوزیون به معنی حرکت بی نظم مولکولی مواد از محیط غلیظ به محیط رقیق است که به منظور انتقال مواد از طریق فضای بین مولکولی غشا انجام می گیرد. تمام مولکول ها و یون هایی که در مایعات بدن موجود هستند دائم در حرکت اند و هر ذره به راه جداگانهٔ خود می‌رود. در زمان نزدیک شدن یک مولکول به مولکول دیگر، نیروهای الکتروستاتیکی و بین هسته‌ای مولکول اول مولکول دوم را دفع می‌کند و سپس مقداری از انرژی حرکتی خود را به مولکول دوم می‌دهد که سبب می‌شود مولکول دوم مقداری انرژی جنبشی  بدست آورد درحالی‌که مولکول اول آهسته‌تر و در جهتی متفاوت با مسیر اولیه حرکت می‌کند. یک مولکول موجود در محلول در هر ثانیه میلیون‌ها بار این عمل را انجام می‌دهد. این حرکت مداوم را انتشار یا دیفوزیون  می‌گویند. مولکول ها می توانند از طریق فضای بین مولکولی غشا و یا بصورت ترکیب با یک پروتئین حامل جا به جا شوند. و همانطور که ذکر شد انرژی مورد نیاز برای این انتقال از انرژی جنبشی مواد محلول در مایعات ناشی می شود.

دو روش عمده برای انتقال مواد از طریق فضای بین مولکولی غشاء و از راه پروتئین ها وجود دارد:

۱-دیفوزیون (انتشار) ساده            ۲-دیفوزیون (انتشار) تسهیل شده

۱-دیفوزیون (انتشار) ساده

حرکت جنبشی مولکول ها یا یون ها از طریق یک منفظ یا فضای بین مولکولی در غشاء بدون لزوم به ترکیب شدن با پروتئین های حامل در غشا است. سرعت آن توسط مقدار ماده موجود، سرعت انرژی جنبشی و تعداد منافظ موجود در غشا سلولی تعیین می شود.

نکته: مقدار  ماده موجود، سرعت انرژی جنبشی، تعداد منافذ موجود در غشاء از عوامل موٴثر بر سرعت انتشار ساده است.

۲-دیفوزیون (انتشار) تسهیل شده

برخی از مولکول‌ها خود توانایی عبور از فضای بین مولکول‌های غشاء را ندارند، بنابراین عبور مواد به کمک برخی از پروتئین‌های حامل  موجود در آن می‌توانند منتشر شوند بطوریکه بدون آن جابه جایی ماده انجام نمی شود. در این نوع انتشار، مواد که عمدتا̋ از ذرات بزرگ تشکیل شده اند به کمک واسطه های پروتئینی که بر روی غشاء وجود دارد بدون صرف انرژی منتقل می شوند به این دلیل که تعداد این واسطه ها محدود است و به محض باند شدن به ذره مورد نظر تغییر شکل می دهند و مدتی طول می کشد تا به شکل عادی باز گردند، سرعت انتشار تسهیل شده محدود است.

اسمز و فشار اسمزی

اسمز به فرایندی گفته می‌شود که طی آن حلال (آب خالص) از طریق یک غشای نیمه تراوا از جایی که محلول رقیق‌تر است به جایی که محلول غلیظ تر است، نفوذ می‌کند.

فراوان تربن ماده ای که بین دو سوی غشاء سلولی انتشار می یابد آب است. اما با وجود این در حالت طبیعی مقدار آبی که در هر یک از دو جهت اناشار می یابد دقیقا̋ به گونه ای متعادل است که کوچکترین حرکت خالص آب بوجود نمی آید و حجم سلول ثابت می ماند. اما در بعضی شرایط حرکت آب سبب می شود که سلول متورم یا چروکیده شود. حرکت خالص آب بر اثر یک اختلاف غلظت از طریق یک غشا نیمه تراوا را اسمز گویند.

مقدار فشار لازم برای متوقف کردن اسمز را فشار اسمزی گویند. فشار اسمزی یک محلول به وسیله تعداد ذرات در واحد حجم تعیین می شود. و به جرم ذرات بستگی ندارد.

عبور مواد از غشای سلول

1. تونیسیته ۲. نفوذ پذیری غشا ۳. پدیده اسمز

تونیسیته سه نوع است ( ایزوتونیک، هیپرتونیک، هیپوتونیک )

مجموعه مولکول ها، یون ها و ذرات درون سلول زنده فشار اسمزی کل درون سلول را به وجود می آورند. هر محلولی که دارای تعداد مساوی ذرات فعال اسمزی با ذرات داخل سلول باشد با سلول ایزوتونیک است.ایزوتونیک به معنی هم فشار است و دلالت بر این می کند که در  چنین محلولی در هر لحظه همان مقدار آب وارد سلول می شود که از آن خارج می گردد بنابراین تغییری در اندازه سلول بوجود نمی آید. محلول ۳/. درصد غیر الکترولیتی گلوکز با سلول های پستانداران ایزوتونیک می باشد. همچنانکه محلول ۹/. درصد کلرید سدیم الکترولیت، با سلول های پستانداران ایزوتونیک است. در محلول های هیپرتونیک مانند محلول کلرید سدیم ۳% و ۵% و آلبومین آب به طرف خارج سلول حرکت کرده و باعث چروکیدگی آن می شود که این حالت را پلاسمولیز می نامند و تا زمانی که غلظت در دو ظرف غشاء سلول یکسان نشده این حرکت ادامه خواهد داشت و بر عکس اگر محیط خارجی سلول دارای غلظت کمی نسبت به محیط داخلی آن باشد سلول آب جذب کرده و متورم می گردد که این حالت را تورژسانس گویند چنین محیطی را هیپوتونیک می نامند مانند محلول کلرید سدیم ۲/. % و ۴/. % بنابراین محلول هیپرتونیک فشار اسمزی بیشتری از فشار اسمزی محتویات درون سلول دارد حال آنکه محلول هیپوتونیک فشار اسمزی کمتری دارد.

  -بررسی ماکروسوپی                                  

-مواد و وسایل لازم                                          

• پنبه
• لانست
• الکل ۷۰%
• محلول صابون
• آب مقطر
• محلول کلرید سدیم ۲/. %
• محلول کلرید سدیم ۵%
• محلول کلرید سدیم ۲%
• محلول کلرید سدیم ۹/. %
• محلول کلرید سدیم ۶/. %
• محلول کلرید سدیم ۴/. %

-روش کار

از هر یک از محلول های فوق به مقدار ۲ میلی لیتر به درون ۸ لوله آزمایش که قبلا علامت گذاری شده اند بریزید سپس انگشت میانی یا انگشت مشابه دست چپ خود را پس از تمییز کردن با الکل ۷۰ درصد لانست بزنید. و به هر لوله یک قطره خون بیافزایید ( می توان از خون سیتراته پستانداران نیز استفاده کرد) محتویات هر لوله را کاملا̋ مخلوط کنید.

زمان لازم برای همولیز را یادداشت کنید ( زمانی که غشاء همه گلبول های قرمز پاره شده اند) زمان خاتمه همولیز زمانی است که پس از نگاه داشتن تکه کاغذی با خطوط آبی در پشت لوله آزمایش بتواند برای اولین بار خطوط آبی را ببینید. محلول تا زمانی که سلول ها همولیز نشده اند کدر و غیر شفاف است و هنگامی که سلول ها همولیز می شوند شفاف می گردد ( زمانی که آب و سایر مواد محلول وارد گلبول های قرمز شود حجم آن افزایش پیدا کرده و در اثر  ادامه سلول متورم شده و غشاء آن متلاشی می گردد در نتیجه هموگلوبین داخل گویچه آزاد شده و از سلول فقط غشاء باقی می ماند این پدیده را همولیز می گویند.)

 -بررسی میکروسکوپی

– مواد و وسایل لازم

• میکرسکوپ
• لام و لامل
• لانست
• پنبه
• الکل ۷۰%
• محلول کلرید سدیم ۹/. %
• محلول کلرید سدیم ۵%
• محلول کلرید سدیم ۴/. %

یک قطره کوچک از هر یک از محلول های بالا را روی لام تمیز بگذارید. با فرو بردن خلال دندان تمیزی در یک قطره خون و سپس شستن آن در قطره محلول روی لام، چند گلبول قمز به آن بیافزایید. به آرامی مخلوط کنید. لامل را روی آن قرار دهید و با میکروسکوپ بررسی کنید. اندازه و شکل سلول ها را در هر محلول مقایسه نمایید.

قابلیت نفوذ غشاء

برای اینکه ماده ای بتواند مستقیما̋ وارد سلول شود بایستی از غشاء سلول که عمدتا̋ لیپیدی است و یا از میان منافذ موجود در غشای سلول بگذرد. اثر اندازه مولکول و قابلیت انحلال آن در چربی روی نفوذ مواد از میان غشای سلول با آزمایش زیر روشن می شود.

-مواد و وسایل لازم

• لوله آزمایش
• لانست
• پنبه
• الکل ۷۰%
• اوره (۶۰ MW)
• گلیسیرین ( (۹۲ MW
• گلوکز ((۱۸۰ MW
• سوکرز (۳۴۲ MW)

روش کار

در هر لوله آزمایش ۳-۲ میلی لیتر از هر یک از محلول های بالا که همگی ۵/. مولار هستند بریزید و یک قطره خون به هر محلول بیافزائید و به آرامی مخلوط کنید.  زمان لازم جهت همولیز سلول ها را بر مبنای شفاف شدن محلول کدر اولیه تعیین کنید پس از افزودن خون هر محلول را ۱۰-۳ دقیقه نگاه کنید. اگر همولیز روی نداد با لوله بعدی ادامه دهید.

-بررسی پدیده اسمز

-مواد و وسایل لازم

• غشاء مصنوعی دیالیز
• ترازو
• بشر
• زمان سنج
• محلول های ۲۰- ۴۰- ۶۰ درصد ساکارز

-روش کار

۵ کیسه دیالیز سلوفان را انتخاب کنید. انتهای آنها را گره بزنید. سپس داخل هر یک ۱۰ میلی لیتر از محلول های ذیل را به ترتیب بریزید.

نکته: غشاء سلوفان نسبت به ساکارز نفوذ ناپذیر و نسبت به آب نفوذ پذیر  است.

سپس با فشار کمی بر روی هر کیسه هوای داخل آن را تخلیه نمایید و دهانه کیسه را با نخ محکم ببندید. آن گاه هریک از کیسه ها را به دقت وزن نموده و یادداشت نمایید. کیسه شماره ۱ تا ۴ را در بشرهای جداگانه حاوی آب و کیسه شماره ۵ را در بشر حاوی محلول ۶۰% ساکارز قرار دهید. پس از ۱۵ دقیقه هر کیسه را از بشر خارج کنید دیواره آن را با کاغذ کاملا̋ خشک کنید و مجددا̋ش وزن نمایید. کیسه ها را پس از وزن کردن دوباره داخل بشرهای مربوطه قرار دهید و هر ۱۵ دقیقه یک بار عمل فوق را تا یک ساعت تکرار کنید.

آنگاه منحنی تغییرات وزن تمام کیسه ها را نسبت به زمان روی یک محور مختصات رسم نمایید.