תהליך חדירת יוני נתרן לתא, שמירה על מפל הריכוזים ותפקיד המשאבות בקרום התא

שלום לכולם, אשמח אם תוכלו לעזור לי עם השאלות הבאות:

  1. בדרך כלל, ריכוז יוני הנתרן בתוך התאים נמוך מריכוזם בנוזל החוץ-תאי, ומתרחשת באופן מתמיד כניסה של יוני נתרן לתוך התא. הסבירו: באיזה תהליך חודרים יוני הנתרן לתא ודרך איזה חלק של קרום התא התהליך קורה?
  2. למרות התהליך המתואר בסעיף א’, מפל הריכוזים של יוני הנתרן נשמר הודות לפעולתן המתמדת של משאבות בקרום התא. הסבירו.
  3. כשהתאים מתים, מפל הריכוזים של יוני הנתרן אינו נשמר, ובתוך זמן קצר ריכוזם בתוך התא משתווה לריכוזם מחוץ לתא. הסבירו מדוע.

1. באיזה תהליך חודרים יוני הנתרן לתא ודרך איזה חלק של קרום התא התהליך קורה?

יוני הנתרן חודרים לתא באמצעות דיפוזיה מסתייעת (facilitated diffusion) דרך תעלות יוניות ספציפיות בקרום התא. התעלות האלו פועלות באופן פסיבי, כלומר, יוני הנתרן נעים בהתאם למפל הריכוזים שלהם (מהריכוז הגבוה בנוזל החוץ-תאי אל הריכוז הנמוך בתוך התא) ולמפל הפוטנציאל החשמלי (משיכה של יונים חיוביים אל פנים התא, שנמצא במטען שלילי יחסית).

2. כיצד נשמר מפל הריכוזים של יוני הנתרן?

מפל הריכוזים של יוני הנתרן נשמר באמצעות הפעולה המתמדת של משאבות נתרן-אשלגן (Sodium-Potassium Pumps). משאבות אלו, הנמצאות בקרום התא, פועלות באופן אקטיבי (צורכות ATP) ומבצעות העברה פעילה של יוני נתרן מתוך התא אל הנוזל החוץ-תאי, ובמקביל מכניסות יוני אשלגן לתוך התא.
בכל מחזור פעולה של המשאבה, יוצאים 3 יוני נתרן מהתא ונכנסים 2 יוני אשלגן לתא. כך נשמר מפל הריכוזים: ריכוז נתרן נמוך בתוך התא וריכוז גבוה מחוצה לו, וריכוז אשלגן גבוה בתוך התא ונמוך מחוצה לו.

3. מדוע מפל הריכוזים של יוני הנתרן אינו נשמר כאשר התאים מתים?

כאשר התאים מתים, פעילות משאבות הנתרן-אשלגן מפסיקה מכיוון שאין ייצור של ATP (שהוא מקור האנרגיה הדרוש לפעולתן).
בהיעדר פעולה של המשאבות, יוני הנתרן נכנסים לתא באופן פסיבי (דרך תעלות יוניות) עד שהריכוז שלהם בתוך התא משתווה לריכוז שלהם בנוזל החוץ-תאי, בהתאם למפל הריכוזים ולחוקי הדיפוזיה.
זוהי תוצאה של חוסר יכולת התא לשמר את ההבדל האלקטרוכימי, המהווה מרכיב קריטי בתפקוד התקין של התא.