ناقل الأيون
الانتشار الميسر > العوامل التي تؤثر على محصلة سرعة الانتشار

من المعلوم أن هناك العديد من المواد التي يمكنها الانتشار خلال الطبقة المزدوجة الشحمية للغشاء الخلوي أو خلال قنوات البروتين في الغشاء؛ والمواد التي تنتشر بأحد الاتجاهين يمكنها أيضاً أن تنتشر بالاتجاه المعاكس. ومن المهم بالنسبة للخلية ليس المجموع الكلي للكمية التي تنتشر بالاتجاهين ولكن الفرق بينهما، وهذا هو محصلة سرعة الانتشار في أحد الاتجاهين. وتتحدد محصلة السرعة هذه بالعوامل التالية:
تأثير نفاذية الغشاء الخلوي على سرعة الانتشار عبره:
يعبر عن نفاذية الغشاء الخلوي لمادة ما بمحصلة سرعة انتشارها خلال وحدة مساحة سطحية فيه لكل وحدة فرق تركيزي (عند عدم وجود أية فروق كهربائية أو فروق في الضغط). والعوامل المختلفة التي تؤثر على مدى نفاذية غشاء الخلية هي:
سمك الغشاء الخلوي: فكلما زاد سمك الغشاء كلما قلت سرعة الانتشار عبره.
ذؤوبية الشحوم: فكلما زادت ذؤوبية المادة في شحوم غشاء الخلية كلما زادت كمية المادة التي تذوب في الغشاء الخلوي، وبالتالي تزيد كمية المادة التي تمر عبر الغشاء.
عدد قنوات البروتين التي يمكن أن تمر المواد خلالها عبر الغشاء الخلوي: فإن سرعة انتشار المادة تتناسب طردياً مع عدد القنوات في الوحدة السطحية للغشاء الخلوي.
درجة الحرارة: فكلما كانت درجة الحرارة أعلى كلما زادت الحركة الحرارية للجزيئات والأيونات في المحلول مما يؤدي إلى زيادة الانتشار بنسبة طردية مع زيادة درجة الحرارة.
الوزن الجزيئي للمادة المنتشرة: ولهذا تأثير مغمور، إذ تتناسب سرعة الحركة الحرارية للمادة المذابة مع الجذر التربيعي لوزنها الجزيئي. ومن الناحية الأخرى عندما يقترب قطر الجزيئات المارة عبر الغشاء الخلوي من قطر القناة تزداد المقاومة عند ذاك لدرجة كبيرة بحيث يصبح الغشاء الخلوي أكثر نفاذية للجزيئات الصغيرة جداً مئات إلى ملايين المرات أكثر من نفاذيته للجزيئات الكبيرة جداً.
معامل الانتشار:
و العامل الآخر الذي يؤثر على السرعة الكلية للانتشار هو مساحة الغشاء الخلوي. ولهذا فلتعيين النفاذية الكلية لغشاء الخلية في الشعيرة الدموية أو لأي غشاء كامل آخر يتم ضرب دى نفاذيته (التي تقيس حركة المادة خلال وحدة مساحة سطحية في الغشاء) بالمساحة الكلية للغشاء. ويعبر عن مجموع النفاذية هذه بما يسمى معامل الانتشار ؛ وعلاقته بالانتشار هي:
معامل الانتشار (D) = النفاذية (P) × المساحة السطحية الكلية (A)
تأثير الفرق التركيزي على الانتشار خلال الغشاء الخلوي:
تتناسب سرعة انتشار المادة إلى داخل الخلية مع تركيز الجزيئات على خارج الغشاء الخلوي، لأن هذا التركيز هو الذي يعين عدد الجزيئات التي تصل إلى خارج القناة في كل ثانية. ومن الناحية الأخرى فإن السرعة التي تنتشر بها الجزيئات لخارج الخلية تتناسب مع تركيزها على الجهة الداخلية للغشاء الخلوي. ويتضح من ذلك بأن محصلة الانتشار إلى داخل الخلية تتناسب مع تركيز المادة في خارج الخلية ناقصاً تركيزها في الداخلref>Cai X، Lytton J (سبتمبر 2004). "The cation/Ca(2+) exchanger superfamily: phylogenetic analysis and structural implications". Molecular Biology and Evolution. ج. 21 ع. 9: 1692–703. DOI:10.1093/molbev/msh177. PMID:15163769.</ref> .
تأثير الكمون الكهربائي على انتشار الأيونات:
إذا ما وضع كمون (جهد) كهربائي عبر الغشاء الخلوي فتتحرك عند ذاك الأيونات خلال الغشاء الخلوي بالرغم من عدم وجود أي فرق تركيزي يسبب حركتها وذلك بسبب شحناتها الكهربائية. فإذا وضعت شحنة موجبة على الجهة اليمنى من الغشاء الخلوي وشحنة سالبة على جهته اليسرى يتولد مدروج كهربائي عبر الغشاء، فتسحب الشحنات الموجبة عند ذاك الأيونات السلبية التي تنفرها الشحنة السلبية في ذات الوقت ويتولد بذلك انتشار المادة من اليسار إلى اليمين. وبعد مرور فترة طويلة وجد أن كميات كبيرة من الأيونات السلبية قد تحركت إلى اليمين (هذا إذا لم يتم اعتبار التأثيرات المشوشة للأيونات الموجبة في المحلول في ذات الوقت) حيث يظهر فرق تركيزي لهذه الأيونات بعكس اتجاه فرق الكمون الكهربائي. فيميل الفرق التركيزي إلى تحريك الأيونات إلى اليسار بينما يميل الفرق الكهربائي إلى تحريك الأيونات إلى اليمين. وعندما يرتفع الفرق التركيزي لجدٍ كافٍ يتعادل فيه كل من التأثيرين مع بعضهما البعض. ومن الممكن تعيين الفرق الكهربائي الذي يوازن توازناً تاماً فرقاً تركيزياً معيناً آخر عند درجة حرارة الجسم (37 درجة مئوية) لأيونات أحادية التكافؤ مثل أيونات الصوديوم أو أيونات البوتاسيوم أو الكلورين باستعمال صيغة تسمى معادلة نرنست Nernst equation .
تأثير فرق الضغط:
يتولد أحياناً فرق في الضغط بين جهتي الغشاء الخلوي، ويحدث ذلك مثلاً في غشاء الشعيرات الدموية الذي يوجد على داخله ضغط يساوي 20 ملم زئبق أعلى من الضغط الذي يوجد على خارجه. ويعني الضغط عملياً مجموع كل قوى الجزيئات التي ترتطم بوحدة مساحة سطحية في لحظة ما؛ فلذلك إذا كان الضغط على إحدى جهتي الغشاء الخلوي أعلى مما هو عليه على الجهة الثانية فإن ذلك يعني بأن مجموع قوى الجزيئات التي ترتطم بالغشاء الخلوي على إحدى جهتيه أعلى من تلك المولدة على جهة الغشاء الأخرى. وينتج ذلك إما بسبب وجود عدد أكبر من الجزيئات التي ترتطم بالغشاء الخلوي في الثانية الواحدة أو بسبب طاقة حركية أكبر للجزيء الاعتيادي الذي يرتطم بالغشاء الخلوي. وفي أي من الحالتين تتوفر كميات إضافية من الطاقة تولد حركة الجزيئات من جهة الضغط العالي إلى جهة الضغط الأقل؛ وإذا وضِع كبَّاساً يولد ضغطاً عالياََ على إحدى جهتي غشاء الخلية فيسبب الانتشار خلال الغشاء إلى الجهة الأخرى.