انتقال جزيئات الماء عبر الغشاء البلازمي

يركز هذا الفصل على المسارات والآليات الجزيئية لنقل الماء عبر الغشاء البلازمي للخلايا الحيوانية. نناقش المبادئ الأساسية للنقل المائي ، بما في ذلك الانتشار والتناضح ، ونطبق هذه المفاهيم على حالة نقل المياه بغشاء الخلية. الاستنتاج العام هو أن الانتشار والتناضح يمكن أن يفسرا النقل المائي وأن الآليات الأخرى (مثل النقل المشترك) أقل احتمالًا. فيما يتعلق بمسارات حركة الماء عبر غشاء البلازما ، فإننا نأخذ في الاعتبار طبقة ثنائية الدهون ، والمياه – المسام الانتقائية (أكوابورينات – AQPs) ، والمسام الأكبر غير الانتقائية ، والقنوات الأيونية وناقلات الأغشية. نستنتج أن طبقات الدهون الثنائية و AQPs هي المسارات الرئيسية لتدفقات المياه عبر الغشاء ، عن طريق الذوبان والانتشار والنقل أحادي الملف ، على التوالي. نفاذية غشاء الخلية للماء تختلف اختلافا كبيرا من خلية إلى أخرى. تشير النفاذية العالية إلى طبقة ثنائية من الدهون السائلة والتعبير عن AQPs. يحدث انخفاض نفاذية الماء عندما لا يكون هناك تعبير للأكوابورين ويكون الغشاء غنيًا بالكوليسترول.

المفاهيم الرئيسية:

  • نقل المياه عبر أغشية الخلايا يحدث من قبل نشرها و التناضح .

  • يتم تحديد الأسمولية الفعالة للسائل البيولوجي من خلال تركيزات المواد الذائبة الكلية ونفاذية المواد المذابة ، بالنسبة إلى الماء.

  • تختلف نفاذية الماء التناضحي في غشاء الخلية من خلية إلى أخرى ، اعتمادًا على تكوين طبقة ثنائية الدهون ووجود أو عدم وجود مسام مائية.

  • المساران الرئيسيان للنقل المائي الغشائي للبلازما هما طبقة ثنائية الدهون ومسام انتقائية للمياه ( أكوابورينات ).

  • Aquaporins هي عائلة كبيرة من المسام المائية. بعض الأشكال الإسوية انتقائية للماء بينما البعض الآخر قابل للاختراق للمذابات الصغيرة.

  • Aquaporin 1 (AQP1) ، الشكل الإسوي الذي تمت دراسته بشكل أفضل ، موجود في الغشاء على شكل رباعي ؛ كل مونومر له مسام مائية.

  • مسام AQP1 طويل وضيق ( ج قطرها 2.8 Å)؛ تفقد جزيئات الماء روابطها الهيدروجينية وتتخلل في ملف واحد.

  • يبدو أن نفاذية الماء بوساطة AQP يتم تنظيمها في الغالب عن طريق التحكم في عدد الجزيئات الموجودة في الغشاء. كما تم اقتراح تنظيم “فتح” المسام لبعض الأشكال الإسوية.

  • يتسبب الحذف الجيني لـ AQP1 في الفئران في حدوث تغيرات عميقة في وظائف الكلى ، بما يتفق مع الدور الفسيولوجي الرئيسي لهذا البروتين.