انتقال دهنده های فعال غشاء سلول

1392/05/05

غشاء سلول و انتقال دهنده های

بیوشیمی,غشاء سلول,مولکول قند,لیپید,انتقال فعال,



گروه اساتید بیوشیمی دانشگاه ایلینویز ، که شامل دکتر عماد تاج خورشید ، محقق ارزنده کشورمان نیز می شود ، کشف کرده اند که انتقال دهنده های غشایی نه فقط در عبور قند ها و دیگر پیش ماده ها به سمت مقابل غشاء سلول کمک میکنند ؛ بلکه آب نیز در طی این انقال همراه آنها منتقل میشود.

دو راه اصلی برای عبور مولکول ها از غشاء وجود دارد. در انتقال غیرفعال ، مولکول ها میتوانند از غشاء پروتئینی به نام کانال (که یک مسیر باز را برای عبور فراهم میکند) از سمتی که غلظت ماده زیاد است به سمت با غلظت پایین عبور کنند. در طی این عمل نیازی به مصرف انرژی نبوده ، چرا که مولکول ها به آسانی ، براساس شیب غلظت جریان می یابند. در انتقال فعال ، مولکولها برای حرکت از سمت با غلظت پایین به سمت با غلظت بالا ،پمپ میشوند. این فرایند نیازمند انرژی است ، چرا که مولکول های باید بر خلاف شیب غلظت طبیعی خود از غشاء عبور کنند.

به این منظور ، انتقال دهنده های فعال ، از مکانیسم جایگزینی استفاده میکنند. در ابتدا ، فقط یک سمت پروتئین انتقال دهنده باز است ، که تنها اجازه اتصال مولکول های پیش ماده از یک سمت را فراهم میکند. سپس ، تغییری در شکل این انتقال دهنده رخ داده، در نتیجه سمتی که باز بوده بسته میشود ، و سپس سمت مقابل باز می شود ؛ بدین طریق مولکول های پیش ماده با موفقیت به مقصد خود میرسند

نکته تعجب آور این است که این هماهنگی کامل صرفا برای پیش ماده های اساسی عمل میکند ، در حالی که مولکول های کوچک ، مانند آب ، به نظر میرسد که میتوانند به شکل مرموزی در زمان تغییر شکل مولکول ، از غشاء عبور کنند. پژوهش های انجام شده توسط گروه تاج خورشید، تایید میکند که این ، یک رفتار عمومی توسط همه انتقال دهنده های فعال بوده و همه اینها ، نتیجه یک تغییر شکل بسیار بزرگ در ساختار انتقال دهنده ها است.

مطالعات محققان در زمینه پروتئین های غشاء به کمک وسیله ای به نام دینامیک مولکولی انجام پذیرفته است : ” تمام مولکول ها در زیست شناسی ، باید برای انجام وظیفه خود حرکت کنند. در حالی که شما میتوانید تصاویر زیبایی از ساختار مولکول های زیستی مشاهده کنید ؛ اما این ساختار زیبا ، یک وضعیت ثابت از آنها است. برای شرح عملکرد مولکول های زیستی ، شما باید این حرکت را مشاهده کنید و دینامیک مولکول ، روش بسیار خوبی برای این کار است. این روش به ویژه ، مسئله معادلات نیوتونی در مورد حرکت همه اتم ها در مولکول های زیستی را نیز حل خواهد کرد.

شبیه سازی رایانه ای که بخشی از دینامیک مولکولی است ، حرکت انتقال دهنده ها را تعیین میکند . این کار به وسیله الگوریتمی انجام میپذیرد که چگونگی جابجایی اتم ها در تعامل با یکدیگر ، چگونگی تعامل با حلال و چگونگی تعامل با دیگر مولکول های زیستی در آن گنجانده شده است. این قوانین ، برای محاسبه کل نیروی عمل در هر اتم ، طی هر مرحله از حرکات انتقال دهنده ، به کار میرود

اگرچه ، در هنگام این شبیه سازی رایانه ای چالش هایی نیز به وجود خواهد آمد ؛ چرا که تعداد دقیق اتم ها و بازه کوتاه زمانی این تغییر شکل برای شبیه سازی ، لازم خواهد بود

لرزش اتم ها ، دوره زمانی 10 فمتوثانیه طول میکشد ، بنابراین ، اگر بخواهیم تصاویر لحظه ای از این حرکت داشته باشیم ، تنها در صورت تهیه عکس در هر یک فمتوثانیه ، میتوان حرکت طبیعی این سیستم را ثبت کرد. چنین کاری نیز بسیار گران و غیر اقتصادی خواهد بود. اما به لطف وجود سوپرکامپیوتر ها ، ما قادر به انجام چنین کاری هستیم.

اولین بار که گروه تاج خورشید ، از شبیه ساز دینامیک مولکولی استفاده کردند متوجه نکته ای شدند که تا کنون کشف نشده بود ؛ انتقال دهنده ها ، اجازه نشت آب از غشاء سلول را میدهند

طی دو سال گذشته دانشجویان من مدام از نشت مایعات از طریق این انتقال دهنده ها میگفتند و من به آنها میگفتم که باید آزمایشات خود را تکرار کنند

دکتر تاج خورشید ، برای توضیح بیشتر در این مورد ، مثالی میزند:

وقتی در ورودی جایی برای ورود شخصی باز میشود ، می بایست کاملا باز شود ، اما این مسئله باعث میشود چیزهای کوچکتر مانند یک سگ یا گربه نیز بتوانند از این در وارد شوند. انتقال دهنده ها نیز ، چون حرکات سریعی در زمان عبور پیشماده ها دارند ، باعث نشت ورود آب به همراه این مولکول ها به داخل سلول خواهند شد.

اگرچه دکتر تاج خورشید اعتقادی بر نقش فیزیولوژیک این مسئله روی سلول ها ندارد ، اما این کشف ، اطلاعات جالب توجه جدیدی را در زمینه انتقال دهنده ها می افزاید.

انتقال دهنده ها ، مولکول های بی نهایت مهمی هستند و ما واقعا دوست داریم عملکرد آنها و چگونگی حرکت آنها را درک کنیم. اگر ما به این مهم دست یابیم ، قادر به تولید داروهای ویژه و بهتری برای انتقال دهنده ها خواهیم بود

   منبع خبر: thebiochemistry. com

ارسال نظر

نام (اختیاری) :
*
ایمیل(اجباری):
نظر شما:
کد بالا :

نظرات کاربران