في السنة الثانية ثانوي تعرفت على الرسالة العصبية والمشبك. أما في السنة الثالثة ثانوي فيطرح السؤال بمستوى أعمق: ما الجزيئات التي تقوم بكل خطوة؟ والجواب أنها بروتينات: قنوات ومضخات ومستقبلات وإنزيمات. وهذا ما تعنيه وحدة التخصص الوظيفي للبروتين في الاتصال العصبي. تعرض هذه الصفحة ملخصًا مرتبًا لمحاور الوحدة: كمون الراحة، ثم كمون العمل، ثم النقل المشبكي، ثم الإدماج، ثم تأثير المخدرات، مع التركيز في كل نقطة على البروتين المسؤول، وتنتهي بأخطاء متكررة وأسئلة محلولة.
أولًا: كمون الراحة
كمون الراحة فرق الكمون بين وجهي غشاء الليف العصبي عندما لا ينقل رسالة، وقيمته نحو −70 mV: الداخل أكثر سلبية من الخارج.
الأساس البروتيني: يحوي الغشاء بروتينات قنوات ومضخات:
- قنوات التسرب (الانفلات) للبوتاسيوم
K⁺والصوديومNa⁺: مفتوحة باستمرار، تسمح بخروجK⁺من الداخل نحو الخارج (حسب تدرج التركيز) وبدخول قليل لـNa⁺. - مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (بروتين إنزيمي
ATPase): تُخرج3Na⁺وتُدخل2K⁺بنقل فعال يستهلكATP، فتحافظ على التدرج التركيزي: تركيزNa⁺عالٍ في الخارج وK⁺عالٍ في الداخل.
وهكذا يفسر كمون الراحة بالتوزع المتباين للشوارد على جانبي الغشاء وبعمل هذه البروتينات.
ثانيًا: كمون العمل
عندما يتلقى الليف منبهًا كافيًا يبلغ العتبة، تنشأ رسالة عصبية هي كمون العمل. ومراحلها:
- زوال الاستقطاب: تنفتح قنوات الصوديوم المبوبة بالكمون فيدخل
Na⁺بسرعة إلى الداخل، فيصبح الداخل موجبًا. - عودة الاستقطاب: تنغلق قنوات الصوديوم وتنفتح قنوات البوتاسيوم المبوبة بالكمون فيخرج
K⁺فيعود الكمون إلى السلبية. - فرط الاستقطاب: يتجاوز الكمون قيمة الراحة مؤقتًا بسبب بطء إغلاق قنوات البوتاسيوم.
- عودة الراحة: تعمل مضخة
Na⁺/K⁺وقنوات التسرب لاستعادة الحالة الأولى.
وتنتشر الرسالة على طول الليف لأن كل جزء يثير الجزء المجاور له، وفي الجهة التي لم تمر بها بعد.
ثالثًا: النقل المشبكي
عند الانتقال بين خليتين، تكون بروتينات المشبك أساسية:
- قنوات الكالسيوم المبوبة بالكمون في النهاية قبل المشبكية: تنفتح فتدخل
Ca²⁺فتتحرر الحويصلات. - المبلغ العصبي (الوسيط الكيميائي) مثل الأسيتيل كولين: يرتبط بـ مستقبل نوعي على الغشاء بعد المشبكي. والمستقبل بروتين قنوي ترتبط به الجزيئة فينفتح فتدخل الشوارد.
- إنزيم كالأسيتيل كولين استراز: يتلف المبلغ العصبي في الشق المشبكي ليوقف تأثيره.
والمشبك قد يكون:
- مثيرًا (منبهًا): يفتح قنوات
Na⁺فيحدث كمونًا بعد مشبكيًا مثيرًا يقرب من العتبة. - مثبطًا: يفتح قنوات
Cl⁻أوK⁺فيحدث كمونًا بعد مشبكيًا مثبطًا يبعد عن العتبة.
رابعًا: الإدماج العصبي
يتلقى العصبون الواحد عادة رسائل من عدة مشابك مثيرة ومثبطة معًا. فيقوم الإدماج بجمع التأثيرات:
- الجمع الزماني: تتراكم عدة تأثيرات متتالية من المشبك نفسه في زمن قصير.
- الجمع المكاني: تتراكم تأثيرات متزامنة من مشابك مختلفة.
وفي منطقة منشأ المحور (التلة المحورية) يُقارن الكمون الإجمالي بالعتبة: إذا بلغها نشأ كمون عمل، وإلا فلا. فالعصبون يجمع جبريًا المؤثرات المثيرة والمثبطة.
خامسًا: تأثير المخدرات والمواد
كثير من المواد تؤثر على المشبك بتدخلها في بروتيناته:
- النيكوتين: يشبه الأسيتيل كولين فيرتبط بمستقبلاته ويفتح القنوات.
- الكورار: يحجب مستقبلات الأسيتيل كولين فيمنع نقل الرسالة، ويسبب الشلل.
- الكوكايين: يمنع إعادة امتصاص مبلغ عصبي هو الدوبامين، فيبقى في الشق مدة أطول.
- مثبطات إنزيم الأسيتيل كولين استراز: تطيل بقاء المبلغ العصبي.
وتؤدي إلى اضطراب في الاتصال العصبي وإلى أضرار صحية جسيمة، ولذلك يجب الابتعاد عن المخدرات.
أخطاء شائعة
- القول إن مضخة
Na⁺/K⁺هي المسؤولة عن كمون العمل. هي تحافظ على التدرج، وقنوات الكمون تحدث كمون العمل. - الخلط بين قنوات التسرب (مفتوحة دائمًا) والقنوات المبوبة بالكمون.
- القول إن المستقبل على الغشاء قبل المشبكي. هو على الغشاء بعد المشبكي.
- نسيان دور الكالسيوم في تحرر الحويصلات.
- نسيان أن مضخة الصوديوم والبوتاسيوم تستهلك
ATP. - الخلط بين المشبك المثير والمثبط ونوع الشوارد الداخلة.
أسئلة للتدرب
- ما دور مضخة
Na⁺/K⁺في كمون الراحة؟ - ما الشاردة التي تدخل أثناء زوال الاستقطاب؟ وكيف تدخل؟
- أين يوجد مستقبل الأسيتيل كولين؟
- ما الفرق بين الجمع الزماني والجمع المكاني؟
- كيف يؤثر الكورار على العضلة؟
الأجوبة النموذجية:
- تحافظ على تدرج التركيز بإخراج
3Na⁺وإدخال2K⁺على حسابATP. Na⁺عبر قنوات الصوديوم المبوبة بالكمون.- على الغشاء بعد المشبكي.
- الزماني: تأثيرات متتالية من المشبك نفسه. المكاني: تأثيرات متزامنة من مشابك مختلفة.
- يحجب المستقبلات فلا تنقبض العضلة وتشل.
الشرح المصوّر
لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، يقدم رحمن طالحي في فيديو «ملخص في الاتصال العصبي» هذه الوحدة في نحو عشر دقائق، موضحًا أن عنوانها التخصص الوظيفي للبروتين في الاتصال العصبي، وأن محاورها كمون الراحة وكمون العمل والنقل المشبكي والإدماج وتأثير المخدرات.
وللتدرب على الوحدة، اطلع على هذه الملفات في الموقع: