دور البروتينات في الاتصال العصبي › آلية الإدماج العصبي
آلية الإدماج العصبي على مستوى العصبون بعد مشبكي
- أن تميّز بين مشبك منبّه ومشبك مثبّط انطلاقا من التسجيلات المتحصّل عليها
- أن تبيّن دور البروتينات الغشائية في توليد الكمونين بعد المشبكيين
- أن تفرّق بين التجميع الزمني والتجميع الفضائي للكمونات الواردة
- أن تستخرج أنّ إدماج الكمونات حصيلة جبرية تُقارَن بعتبة توليد كمون العمل
- أنّ المشبك منطقة اتّصال تنتقل عبرها السيالة العصبية بواسطة مبلّغ كيميائي
- أنّ كمون العمل لا يتولّد إلّا إذا بلغ التنبيه عتبة التنبيه أو تجاوزها
- أنّ غشاء العصبون مستقطب في حالة الراحة، وأنّ فرط الاستقطاب يزيده سلبية
النشاط 1: ما المشبك، وكم مشبكا يستقبل عصبون واحد ؟
💭الفرضيات: نفترض أنّ المشابك المتّصلة بالعصبون ليست كلّها من نوع واحد، وأنّ منها ما ينبّه الخلية بعد المشبكية ومنها ما يثبّطها.
- قدّم تعريفا للمشبك انطلاقا من معطيات الشكلين.
- استخرج ما يعنيه العدد الكبير من النهايات العصبية على جسم خلوي واحد.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نقدّم التعريف: المشبك منطقة اتّصال بين نهاية عصبية لخلية قبل مشبكية ومناطق مختلفة من الخلية بعد المشبكية. ولا يحدث اندماج بين الغشاءين قبل المشبكي وبعد المشبكي، لوجود فراغ ضيّق بينهما يُدعى الشقّ المشبكي.
- نستخرج: يحمل جسم خلوي واحد عددا كبيرا جدّا من النهايات العصبية المطبَّقة على سطحه. فالعصبون بعد المشبكي لا يستقبل رسالة واحدة بل رسائل كثيرة في آن واحد، قادمة من عصبونات مختلفة. وهذا هو الأساس المادّي لمسألة الإدماج التي يطرحها الدرس.
النشاط 2: هل لكلّ المشابك التأثير نفسه على العصبون بعد المشبكي ؟
- قارن بين التسجيلات الناتجة عن التنبيه في 1 والتسجيلات الناتجة عن التنبيه في 2.
- علّل تسمية الكمون المسجّل في ج 1 إثر التنبيه في 1 كمونا تنبيهيا، والمسجّل إثر التنبيه في 2 كمونا تثبيطيا.
- استنتج نوع كلّ من المشبكين أ و ب.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نقارن: عند التنبيه في 1 نسجّل في ج 1 كمونا ضعيف السعة موجب الانحراف، ونسجّل في ج 2 كمون عمل. وعند التنبيه في 2 نسجّل في ج 1 فرطا في الاستقطاب، ونسجّل في ج 2 كمون الراحة دون أيّ استجابة. فالتنبيهان لا يعطيان النتيجة نفسها لا في الجسم الخلوي ولا في المحور الأسطواني.
- نعلّل: الكمون المسجّل إثر التنبيه في 1 يقرّب غشاء الخلية بعد المشبكية من العتبة وقد أدّى فعلا إلى ظهور كمون عمل فيها، فهو كمون بعد مشبكي تنبيهي. أمّا المسجّل إثر التنبيه في 2 فيزيد الغشاء استقطابا ويبعده عن العتبة، فيمنع ظهور كمون العمل، وهو كمون بعد مشبكي تثبيطي.
- نستنتج: المشبك أ مشبك منبّه، لأنّه سمح بانتقال السيالة العصبية إلى الخلية بعد المشبكية وتوليد كمون عمل في محورها الأسطواني. والمشبك ب مشبك مثبّط، لأنّه لم يسمح بذلك بل جعل الخلية أبعد عن الاستجابة.
النشاط 3: بأيّ مبلّغ كيميائي يعمل المشبك المثبّط ؟
| حالة المشبك المثبّط | المبلّغ في الشقّ المشبكي | نسبة شوارد Cl⁻ في الشقّ |
|---|---|---|
| أثناء الراحة | غائب | مرتفعة |
| عند التنبيه في 2 | موجود | متناقصة |
- قارن بين التسجيلين (أ) و(ب)، واستنتج نوع المشبك الذي تؤثّر فيه المادّة المحقونة.
- فسّر التسجيل (ب) اعتمادا على نتائج التحليل الكيميائي للشقّ المشبكي.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نقارن ونستنتج: أدّى حقن المادّة في الفراغ المشبكي للمشبك المنبّه إلى تسجيل كمون الراحة دون تغيّر، دليل على أنّها لا تؤثّر في غشائه بعد المشبكي. وأدّى حقنها في الفراغ المشبكي للمشبك المثبّط إلى فرط في الاستقطاب، وهو الأثر نفسه الذي يحدثه التنبيه. فهي إذن المبلّغ الكيميائي الخاصّ بالمشبك المثبّط وحده.
- نفسّر: أثناء الراحة يخلو الشقّ من هذه المادّة وتكون نسبة شوارد Cl⁻ فيه مرتفعة. وعند التنبيه تفرزها الخلية قبل المشبكية في الشقّ، فتتناقص نسبة الكلور فيه. فتثبيت المبلّغ على مستقبلاته يفتح قنوات خاصّة بشوارد Cl⁻، فتدخل هذه الشوارد السالبة إلى الخلية بعد المشبكية فتزيدها سلبية: هذا هو فرط الاستقطاب المسجّل.
النشاط 4: كيف تولّد البروتينات الغشائية الكمونين بعد المشبكيين ؟
- صف مصير المبلّغ المثبّط من تركيبه إلى تثبيته على الغشاء بعد المشبكي.
- استخرج دور البروتينات الغشائية في توليد الكمون التنبيهي وفي توليد الكمون التثبيطي.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نصف: يُركَّب المبلّغ المثبّط في النهاية قبل المشبكية انطلاقا من الغلوكوز مرورا بحمض الغلوتاميك، ثمّ يُخزَّن في حويصلات مشبكية. وعند التنبيه تندمج هذه الحويصلات مع الغشاء قبل المشبكي فتحرّره في الشقّ، فيعبره ويتثبّت على مواقع خاصّة به في الغشاء بعد المشبكي، ثمّ يُهدَم بعد ذلك فينتهي مفعوله.
- نستخرج: في المشابك المنبّهة توجد بروتينات غشائية مستقبلة للأستيل كولين مرتبطة بقنوات Na⁺: يفتح تثبيتُ المبلّغ هذه القنوات فيدخل Na⁺ فيحدث زوال استقطاب، أي كمون بعد مشبكي تنبيهي. وفي المشابك المثبّطة توجد بروتينات مستقبلة للمبلّغ المثبّط مرتبطة بقنوات Cl⁻: يفتح تثبيتُه هذه القنوات فيدخل Cl⁻ فيحدث فرط استقطاب، أي كمون بعد مشبكي تثبيطي.
النشاط 5: كيف تتجمّع الكمونات الواردة إلى العصبون ؟
- حدّد عدد المشابك ونوعها في كلّ من الشكلين أ و ب.
- قارن بين الحالات الأربع، وحدّد الشرط الذي يجعل تنبيهين يعطيان كمون عمل.
- استخرج الفرق بين التجميع الزمني والتجميع الفضائي.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نحدّد: في الشكل أ تتّصل بالخلية بعد المشبكية ثلاثة مشابك عصبية عصبية، جوابها المحلّي مختلف: واحد منها يعطي انحرافا نحو الأسفل فهو مثبّط، واثنان يعطيان انحرافا نحو الأعلى فهما منبّهان. وفي الشكل ب يتّصل بها مشبك واحد منبّه، تجتازه سلسلة من كمونات العمل.
- نقارن ونحدّد الشرط: لا يتولّد كمون العمل في الحالتين اللتين يفصل فيهما بين التنبيهين مدّة زمنية، سواء أتيا من عصبون واحد أو من عصبونين. ويتولّد في الحالتين اللتين يجتمع فيهما التنبيهان: إمّا لتقاربهما في الزمن، وإمّا لتزامنهما. فالشرط هو أن تلتقي الكمونات فتتجمّع حصيلتها وتبلغ العتبة.
- نستخرج: التجميع الفضائي هو دمج كمونات مختلفة ترد في آن واحد من عدّة عصبونات قبل مشبكية في نقاط مختلفة من الخلية، وهو حالة الشكل أ. والتجميع الزمني هو دمج عدّة كمونات متتالية متقاربة ترد من العصبون قبل المشبكي نفسه، وهو حالة الشكل ب.
النشاط 6: ماذا يحدث حين يرد كمون منبّه وكمون مثبّط معا ؟
- حدّد، انطلاقا من التسجيلات، أيّ المشبكين منبّه وأيّهما مثبّط، معلّلا إجابتك.
- قارن بين ما سُجّل في ج 1 عند تنبيه E₁ وحده وما سُجّل فيه عند التنبيه المزدوج.
- فسّر اختلاف النتيجتين المسجّلتين في ج 2 في هاتين الحالتين.
- حدّد الشرط اللازم لتسجيل كمون عمل في القطعة الابتدائية للمحور الأسطواني.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
- نحدّد ونعلّل: المشبك بين I₁ والعصبون بعد المشبكي مشبك مثبّط، لأنّ تنبيهه يعطي في ج 1 فرط استقطاب ولا يعطي في ج 2 إلّا كمون الراحة، أي أنّه لم يسمح بانتقال السيالة. والمشبك بين E₁ والعصبون منبّه، لأنّ تنبيهه يعطي في ج 1 زوال استقطاب بلغ العتبة فتولّد عنه كمون عمل، وفي ج 2 كمون عمل.
- نقارن: سعة الكمون بعد المشبكي المسجّل في ج 1 عند التنبيه المزدوج أقلّ من سعته عند تنبيه E₁ وحده. فالكمون التنبيهي لم يُلغَ، لكنّه نقص: بقي انحرافه نحو الأعلى دون أن يبلغ الخطّ المتقطّع.
- نفسّر: في الحالة الثانية أدمج العصبون بعد المشبكي كمونين متزامنين، أحدهما تنبيهي والآخر تثبيطي، فكانت حصيلة هذا التجميع الفضائي كمونا بعد مشبكيا ذا سعة أقلّ من عتبة توليد كمون العمل. ولذلك سُجّل في ج 2 كمون الراحة لا كمون عمل، بينما سُجّل كمون عمل لمّا كان الكمون التنبيهي وحده.
- نحدّد الشرط: لكي يُسجَّل كمون عمل في القطعة الابتدائية للمحور الأسطواني يجب أن تبلغ حصيلة مجمل الكمونات بعد المشبكية، التنبيهية منها والتثبيطية، عتبة توليد كمون العمل. فإن لم تبلغها بقي العصبون بعد المشبكي في حالة راحة.
نوعان من المشابك، ونوعان من الكمونات بعد المشبكية
يستقبل العصبون الواحد عددا كبيرا من النهايات العصبية على جسمه الخلوي وعلى زوائده الشجيرية. وهذه المشابك ليست كلّها من نوع واحد: منها ما ينبّه الخلية بعد المشبكية ومنها ما يثبّطها.
فالمشبك المنبّه يولّد في الغشاء بعد المشبكي زوال استقطاب موضعيا، أي كمونا بعد مشبكيا تنبيهيا يقرّب الغشاء من عتبة توليد كمون العمل. والمشبك المثبّط يولّد فيه فرط استقطاب، أي كمونا بعد مشبكيا تثبيطيا يبعده عنها. وجهةُ الانحراف في التسجيل هي العلامة التي تميّز بينهما.
| نوع المشبك | المبلّغ الكيميائي | القناة التي تنفتح | الشاردة العابرة | الكمون المتولّد | رمزه |
|---|---|---|---|---|---|
| مشبك منبّه | الأستيل كولين | قناة Na⁺ | Na⁺ نحو الداخل | كمون بعد مشبكي تنبيهي | PPSE |
| مشبك مثبّط | حمض غاما أمينو بوتريك | قناة Cl⁻ | Cl⁻ نحو الداخل | كمون بعد مشبكي تثبيطي | PPSI |
وهذا الجدول يقرأ في اتّجاه واحد لا يُعكس: المبلّغ الكيميائي هو الذي يحدّد نوع المستقبل-القناة الذي يتثبّت عليه، والقناة هي التي تحدّد الشاردة التي تعبر، والشاردة العابرة هي التي تحدّد جهة تغيّر الكمون الغشائي. فالتنبيه والتثبيط ليسا خاصّيتين للعصبون، بل نتيجة لطبيعة البروتينات الغشائية في كلّ مشبك.
نمطا التجميع: الزمني والفضائي
الكمون بعد المشبكي الواحد أضعف من أن يبلغ العتبة وحده. ولذلك لا تظهر الاستجابة إلّا إذا اجتمعت عدّة كمونات، وللعصبون في ذلك نمطان.
التجميع الفضائي: تصل عدّة كمونات في آن واحد من عصبونات قبل مشبكية مختلفة، في نقاط مختلفة من الخلية، فتتجمّع حصيلتها. والتجميع الزمني: تصل عدّة كمونات متتالية متقاربة في الزمن من العصبون قبل المشبكي نفسه، فتضاف الواحدة إلى ما بقي من أثر سابقتها.
والشرط في النمطين واحد: أن تلتقي الكمونات. فإذا فصلت بين التنبيهين مدّة زمنية كافية زال أثر الأوّل قبل وصول الثاني، فلا تجميع ولا كمون عمل، سواء أتى التنبيهان من عصبون واحد أو من عصبونين.
الإدماج: حصيلة جبرية تُقارَن بالعتبة
يستقبل العصبون بعد المشبكي في الوقت نفسه كمونات تنبيهية وكمونات تثبيطية. وهو لا يستجيب لأقواها ولا لأوّلها وصولا، بل يجمعها جمعا جبريا: تُضاف الكمونات التنبيهية ويُطرح منها أثر الكمونات التثبيطية.
ومقرّ هذا الإدماج هو القطعة الابتدائية للمحور الأسطواني. فهناك تُقارَن حصيلة الجمع بعتبة توليد كمون العمل: إن بلغت العتبة تولّد كمون عمل وانتشر على طول المحور، وإن لم تبلغها بقي العصبون في حالة راحة مهما كان عدد الرسائل التي وصلته.
وأوضح دليل على ذلك أنّ تنبيه المدخل المنبّه وحده يعطي كمون عمل، بينما تنبيهه في الوقت نفسه مع المدخل المثبّط لا يعطي شيئا: فالكمون التنبيهي لم يُلغَ، لكنّ الحصيلة الجبرية نزلت تحت العتبة. فالعصبون بعد المشبكي جهاز قرار: يجمع، ثمّ يقارن بالعتبة، ثمّ يستجيب أو لا يستجيب.
الصفحة 1/10
© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net