هل فكرت يوماً في كيفية تحكّم المخ في باقي أعضاء الجسم؟ ربما سمعت عن تلك الإشارات الكهربية التي يصدرها المخ والتي يتحكم بواسطتها في حركة يدك، أو سرعتك في المشي، ولكن كيف تنشأ تلك الإشارات الكهربية؟ هل تساءلت يوماً لماذا تشعر بألم عندما يلمس أصبعك الأشياء الحادة كالسكين مثلاً؟ هل قفز إلى ذهنك سؤال مثل لماذا نشعر بالحرارة والبرودة! سأقول لك كلمة السر: إنها القنوات الأيونية!


* فما هي القنوات الأيونية؟
جدار الخلية يتكون أساساً من أحماض دهنية (هذه الأحماض الدهنية كارهة للماء، وبالتالي لا لتسمح بمروره، وذلك لأن جزيء الماء متأين جزئياً والأحماض الدهنية لا تسمح بمرور الجزيئات المتأينة أو المشحونة.

والأيونات هي ذرات يكون لديها إلكترون زائد فتصبح أيونات سالبة أو ذات إلكترون ناقص فتصبح أيونات موجبة، ومرور الماء والأيونات من خارج الخلية إلى داخلها والعكس يعتبر أمرا ضروريا جدا لصحة وحيوية الخلايا.

وتمر هذه الجزيئات المتأينة عبر القنوات الأيونية - وهي مجموعة من البروتينات التي تكون ثقوباً في جدار الخلية الحية، وهذه الثقوب (القنوات الأيونية) لا تظل مفتوحة طوال الوقت، ولكنها تفتح وتغلق على حسب إحتياجات الخلية من تلك الأيونات أو كنتيجة لوجود مؤثر خارجي، وتمثل القنوات الأيونية من الأهمية بمكان للخلية الحية كما تمثل الأبواب والنوافذ بالنسبة للغرفة، فكما أنه لا يمكنك العيش في غرفة بدون أبواب ونوافذ، كذلك الخلية لا يمكن أن تحيا بدون قنوات أيونية.

* كيف تعمل القنوات الأيونية
قبل أن نتكلم عن كيفية قيام القنوات الأيونية بكل الوظائف التي ذكرتها في بداية المقال، سألقي الضوء أولاً علي ميكانيكية عمل هذه القنوات.  تخيل معي أن القنوات الأيونية هي بمثابة الأبواب الموجودة في المنازل والمباني بشكل عام، كما نعرف، فالأبواب تعمل بطرق مختلفة، منها:
- ما يجب فتحه ميكانيكاً أي أنه يجب أن تضغط على المقبض بشكل معين وفي اتجاه معين حتى ينفتح الباب، وبنفس الطريقه يوجد نوع من القنوات التي تفتح نتيجة تغير الضغط الميكانيكي أو قوى الشد المؤثرة على سطح الخلية (زيادة حجمها وبالتالي زيادة قوة الشد المؤثرة على سطحها)، ثم تسمح بدخول أو خروج الأيونات.

- نوع آخر من القنوات الأيونية يحتاج إلى ارتباط مادة كيميائية معينة به لكي يفتح أبوابه مثل الباب الذي يحتاج إلى مفتاح معين لكي يفتحه.

- نوع ثالث من تلك القنوات يوجد به مجسات تشعر بتغير فرق الجهد الموجود على سطح الخلية، ويماثل ذلك النوع الأبواب الأتوماتيكية (ذاتية الفتح) الموجودة في بعض المباني العامة، والتي تفتح بمجرد اقتراب شخص منها لأن بها بعض المجسات الى تشعر بالبصمة الحرارية للكائن الحي.

وعلي الرغم من اختلاف القنوات الأيونية في ميكانيكية عملها إلا أنها تعمل معاً في شكل أوركسترالي كمجموعة محترفة من الموسيقيين في أكبر الفرق الموسيقية في العالم، وسأعطي لك مثالاً؛ عندما تلمس يدك شيئاً حادا كالسكين، تقوم القنوات الأيونية التي تشعر بتغير الضغط بنقل هذه المعلومة عن طريق تمرير بعض الأيونات الموجبة، يُغَيِّر مرور هذه الأيونات فرق الجهد حول الغشاء الخلوي مما يُثير قنوات الصوديوم التي لديها مجسات للتعرف على فرق الجهد، فتفتح وتمرر أيونات الصوديوم، وبفتح وغلق قنوات الصوديوم الموجودة على غشاء الخلية تنشأ نبضة كهربية تصل إلى المخ لتعرفه بوجود ألم، يحدث كل هذا في أقل من ثانية واحدة، بل ويصدر عن المخ الأمر بالابتعاد عن مصدر الألم في تلك الثانية أيضاً.

* المصادر:
Hille B. 2001. Ionic Channels of Excitable Membranes. Sunderland, MA: Sinauer. 3rd ed.

Catterall WA. 2010. Ion channel voltage sensors: structure, function, and pathophysiology.     Neuron 67:915–28

 

آخر تعديل بتاريخ 21 سبتمبر 2019

إقرأ أيضاً

استشارة الطبيب

هل تحتاج لاستشارة الطبيب

أرسل استشارتك

لتحصل على إجابة استشارتك، ننصحك بالتالي:

  • ابحث أولا في المواد المنشورة على موقعنا عن إجابة لسؤالك.
  • استوفِ المعلومات الشخصية والصحية المتعلقة بالحالة المرضية محل الاستشارة.
  • اكتب سؤالك باللغة العربية.
الحد الأقصى للسؤال 500 حرف
سيتم إظهار الاسم والسؤال عند النشر
اشترك بالنشرة البريدية

شركاؤنا

  • المعاهد الصحية الأمريكية