قنوات الايون بين الطب والكيمياء

اإلشارات الكهربية المقاسه فى النسيج الحى

يهقد يكون سببها مرور تيار من األيونات خالل غشاء الخل

1890أستيوالد عام

2

فكر بعقول العباقرة محمد طه

اآلليات االساسيه العصبية

لتنظيم التواصل بين الخاليا العصبية

هي أهم أسرار الجهاز العصبي

عندما يقوم الفسيولوجي مقام الفيزيائي والكيميائي

العصبية هيحاول تعريف األحداث التي تحدث في الليف

3

تعلمنا في الفيزياء أن (فرق الجهد -المقاومة –شدة التيار )

وهى ثالثة مجاهيل البد من معرفة اثنين لمعرفة الثالث وضع هودكن وهوكسلى قطبان كهربيان في ليفه عصبيه لسمك الصبار واحد لتوصيل الفولت في خطوات محدودة و لتثبيت الفولت إثناء خطوات التجربة الثاني لقياس التيار أثناء النشاط وبالحساب نحصل على القيمة الثالثة مقاومة االغشيه القيمة المقلوبة تعطى النفاذيه أو التوصيلية والتي صممت التجربة لقياسها


4

في مرحلة تاليه

أجريت التجربة في محاليل لها تركيزات ايونيه مختلفة

وجد أن التيار االيونى أثناء نشاط النبض يعتمد على التغيرات

المتتابعة في النفاذيه والتي كل منها مختارة

مرحلة ارتفاع النبض تناظر

نفاذية الصوديوم والتي

( (millisecond 2/ 1بعد

تستبدل بنفاذية الصوديوم

من الثانية 1/100تستمر

تمثيل للغشاء الخلوى األيونات تنفذ من خالله

فكر بعقول العباقرة محمد طه5

في مرحلة الهبوط

في مرحلة الصعود ايونات الصوديوم تسير

بداخل العصب

من الخارج وتتسبب في ارتفاع الجهد والذي

فيه النبض يتسارع فى

بطارية البوتاسيوم للخلية

في مرحلة الهبوط ايونات البوتاسيوم من

الداخل تهاجر للخارج

كال المرحلتين قيستا كميا ووصفت في

معادله

أدخلت للكمبيوتر وجعلت من الممكن التنبؤ

بالمعلوم والمجهول


جون أكلس( (John Ecclesدرس

التغيرات الكهربية التي

يحدثها النبض العصبي عند وصوله لخلية عصبيه

في تجربته

((microelectrodeالقطب الكهربي الدقيق

من المم 1/1000وضع في نهاية قدرها

((motor neuronلو افترضنا وضعه في جسم عصب حركي

من المم 60/1000 -40هذه الخاليا لها قطر

النبض الواصل ينتج استثاره أو تثبيط في هذه الخاليا

الن نهايات الخاليا العصبية تتصل مع بعضها

تصل االثاره أو التثبيط على طول الغشاء الخلوي

تسمى آليات النهايات العصبية أو المشابك العصبية

((synapseالن نقطة الوصل تسمى المشبك العصبي

شيرنجتون Sherrington وهو مصطلح قدمه


عندما تكون االستجابة قويه

تسبب استثارة

جهد الخلية يقل بالتدريج

إلى أن تصل قيمه عندها الخلية توقف النبض

هذا النبض هو نبض الصوديوم يتحرك خالل الليفة العصبية

إلى خليه أخرى وفى مثالنا يسبب انقباض في العضلة

ربما الخلية ترسل نبضات إلى خليه أخرى عبر المشابك

العصبية

نوالتي في غشاؤها النبض يكرر نفسه بزيادة أو نقصا


8

الخلية التي تنقل هذا النشاط يمكن أن تتأثر بالنبضات

الواصلة إلى المشابك العصبية المثبطة

في هذه الحالة جهد الغشاء يزيد وبالتالي يفقد اندفاع النبض ويتوقف

وبذلك االستثارة والتثبيط المماثلة للتيار االيونى

والتي تحرك جهد الغشاء في اتجاه معاكس

الخاليا العصبية لها آالف من المشابك العصبية

والتي تماثل نهايات األلياف العصبية الخارجة

من األعضاء الحسيه والحركية

مجموعة العمليات التي تجرى عند المشابك العصبية

تحدد التوازن بين االستثارة والتثبيط

وفيها رسائل تتكامل من الخاليا العصبية تجد تعبير وتشفير من النبض يفسرها


مناصفة بين كال 1991جائزة نوبل الطب عام

من

اروين نيهر •

برت ساكمان•

معهد ماكس بالنك المانيا•

1942ولد عام • 1944ولد عام •

حصال على جائزة نوبل

الكتشافهما

وظيفة قنوات االيون الواحد

فى الخلية الحية 11

كل خليه محاطه بغشاء يفصل العالم بداخل الخليه عن خارجها

فى هذا الغشاء هناك قنوات تتواصل مع محيطها


12

هذه القنوات تتكون من جزيئات مفرده •

أو معقده

ولها القدره على إمرار الذرات المشحونه األيونات •

قنوات األيون تنظم حياة الخليه

ووظائفها فى الحاله الطبيعيه وفى المرض


13

نيهر وساكمان طورا تقنية تسمح بتسجيل تيار كهربائى صغير يصل

لبيكوأمبير واحد على مليار من األمبير

والتى تمر خالل قناة األيون

التقنيه فريده

14


15


لمعرفة كيف تعمل قناة األيون من الضرورى تسجيل

تيار األيون المار خالل القناه

وهو تيار ضئيل جدا

جزيئات القنوات مغموسه فى غشاء الخليه

نيهر وساكمان نجحا فى حل هذه المشكله

صمما ماصه دقيقة الحجم واحد على الف من الملمتر فى القطر

عند وضعها على سطح الغشاء تغلق فوهة القناة

بالتبعية التغير بين داخل وخارج الخليه يحدث من خالل الغشاء

قناة األيونتفتح

األيونات تتحرك خالل القناه فى صورة تيار كهربى16


أوضحا أن جزئ قناة وحيدكيف •

يغير من شكله وبهذه الطريقه

جزء من مليون من الثانيهمرور االيونات فى ينظم

أوضحا •

ماذا يحدث أثناء فتح وغلق قناة األيون•

بقطر مماثل اليون الصوديوم أو البوتاسيوم•

17 فكر بعقول العباقرة

محمد طه

العديد من القنوات تنظمها مستقبالت موجوده على سطح

القناة بالتنشيط تغير شكلها

18


ى األجزاء من الجزئأظهرا أ نيهر وساكمان

((sensorيشكل الجزء الحساس

الجدار الداخلي من القناة

يوناتألكيف أن القناة تنظم مرور ا و

شحنه موجبهالتي تحمل

شحنه سالبهأو تلك التي تحمل

19


هذه الوسيلة في التحليل أحدثت ثوره في عالم البيولوجي

سهلت البحث

السكرفهمنا كثير من اآلليات الخلوية في أحداث المرض أمثال

((cystic fibrosisو

20


ماذا يحدث بداخل الخلية

هناك بيئة الغشاء الخلويبداخل

العمليات البيوكميائيهفيها كثير من

داخل الخلية تختلف في كثير من األوجه عن خارجها

21


محتوى الخلية من الصوديوم والبوتاسيوم موجبا الشحنة

ومحتواها من الكلوريد سالب الشحنة

على طول الغشاء الخلوي الجهد الكهربيهذا يؤدى إلى اختالف في

من مائه الى واحد من عشره 3يتراوح بين

األختالف جهد الغشاءيطلق عليه من الفولت

فى تركيز األيونات على كال الجانبينMembrane potential))

فكر بعقول العباقرة 22محمد طه

الخلية تستخدم جهد الغشاء بطرق

فتح سريع لقنوات أيونات الصوديومعديدة

أجزاء من األلف من الثانيةجهد الغشاء يتغير في

الجهاز العصبي فىالخاليا

تتواصل مع بعضها بتلك الطريقة

24


العصبية هاإلشار

عشرهواحد على

من الفولت

التي تمضى بسرعة على طول

ليفة العصب

25


عندما

إلى وصله عصبيه تصل

synapse

تطلق ماده الناقل العصبي

تؤثر على المستقبالت

وعلى الخلية المستهدفة

جهد الخلية يتغير في هذا المكان

ومن ثم الخلية تستحث أو تثبط

26


من عديد من الشبكاتالجهاز العصبي يتكون

خاليا عصبيه تتشابككلها تتكون من

خالل من

وصالت عصبيه

الوظائفلها العديد من

مسارات الذاكره الجديده فى المخ

تتشكل بتغير عدد

القنوات فى التشابك العصبى

27 فكر بعقول العباقرة

محمد طه

بصوره واحده بطريقه واحدهكل الخاليا تعمل

لبويضةلالحيوان المنوي خترقإ عند

نشطت قنوات االيوناتتعند لحظه اإلخصاب

التغير الناشئ في جهد الغشاء

إلى الخلية ى حيوان آخرأمنع دخول ي

28


كل الخاليا العصبية

الخاليا الغديه

خاليا الدم

كل نوع له

قنوات االيوناتمن مجموعه مخصوصة

أداء وظيفتها المعلومةي يمكنها من توال

29


فى الخاليا العصبيه

فى الخاليا المنتجه للهرمونات

mast cell فى خاليا التى تدافع عن الجسم

مواد كميائيه موجوده فى حويصالت محاطه بغشاء

عندما ينشط الغشاء ستتحرك الحويصله

الى السطح

وتخرج الماده الكيميائيه

خاليا مثل لب الكظريه

هرمون األدرينالين

خلية بيتا فى البنكرياس

30


استخدم نيهر وسكمان السحاحه ذات االلكترود

بحقن مواد مختلفه بداخل الخليه

لدراسة خطوات عملية االفراز

أيونات الكالسيوم تحفز إفراز االنسولين

تعمل بصوره ATPالمواد الحامله للطاقه مثل

االيوناتقناة مباشره على

يسببها خلل فى تنظيم قناة األيونات العديد من األمراض

تتأثر قنوات الكلوريد cystic fibrosisمثل ال

الصرع تتأثر قنوات الصوديوم والبوتاسيوم

العديد من أمراض القلب واألوعيه تتأثر قناة الكالسيوم

31


قناة االيون تتكون من

جزئ وحيد

أو

جزيئاتالمن عدد معقد

جدار القناة التي تكون

الذي يغير غشاء الخلية أو القطر

ويربط الداخل بالخارج

32


قطرها صغير جدا

من 6أيون وحيد يمثل

ترمليون من الملمعشره

تغير لحظي في الشكل يسبب

فتح أو غلق القناة

33


ستحثاث الجزء المستقبل إوهذا يحدث عند

بصوره متبادلة من الجزئ

من الجزئ جزء مخصوص

يتأثر بالتغيرات

ي جهد الغشاء يمكنهف

يونأليغلق قناة اأو أن يفتح

34


بول بوير جون واكر جان سكو

بين كل من 1997نوبل الكيمياء

الجائزةحصل على نصف

الكتشاف أول إنزيم لنقل

أيونى الصوديوم والبوتاسيوم

NA K ATPase

حصال على نصف جائزة نوبل لتوضيح

آلية تخليق أدينوسين ثالثى الفوسفات

ATP

فكر بعقول العباقرة محمد طه 35

العبان رئيسيان فى كيمياء الحياةالماء والملح

فكيف ينفذان إلى أجسامنا ليؤديا مهمتيهما

42


43


Aquaporin

44

CHIP28

45

K

Na

K

Na

48

نقل االشارات العصبيه

مزيج من

حركات وسائط كيماويه

حركة أيونات

49

الكتشاف القنوات فى غشاء الخليه

نصف الجائزة الكتشاف قنوات االيون نصف الجائزة الكتشاف قنوات الماء

50

قنوات الايون بين الطب والكيمياء

Health & Medicine