ماهو المكون الأساسي في صنع الخلية الكهربائية؟
الخلية الكهربائية هي أحد مصادر التيار الكهربائي الذي ينتج من تفاعل كيميائي تتحول فيه الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. تتكون الخلية من قطبين من مادتين مختلفتين ومادة ثالثة تفصل بينهما وتسمي كهرل . أبسط أنواعها يتكون من وعاء زجاجي يحوي محلولاً مخففاً من حمض الكبريتيك وهو يمثل الكهرل ينغمس فيه قطبان من النحاس والزنك. إذا اتصل القطبان من الخارج بسلك معدني، يسري تيار كهربائي بينهما نتيجة تفاعل الحمض مع الزنك ، فتتجمع على لوح الزنك إلكترونات وتسري خارجه إلى قطب النحاس. (هذا عكس اتجاه التيار الكهربائي الذي اصطـُلح على سريانه من قطب النحاس الموجب إلى قطب الزنك السالب). تنتج هذه الخلية جهدا كهربائيا مقداره نحو 5و1 فولت ويمكن زيادة الجهد عن طريق توصيل عدة من تلك الخلايا . فإذا وصلنا ثلاثة منها أنتجت لنا قوة دافعة كهربائية مقداره 5و4 فولت.
مضخة الصوديوم - البوتاسيوم
من بين المواد التي تنقل بالنقل الفعال الأولي كلاً من أيونات الصوديوم و البوتاسيوم و الكالسيوم و الهيدروجين و بعض الأيونات الأخرى . و بالإضافة لذلك تعمل بعض المضخات في الأغشية داخل الخلايا بدلاً من ( أو بالإضافة إلى ) الغشاء السطحي للخلية بهذه الطريقة كما يحدث في غشاء الشبكة الهيولية العضلية للعضلات أو في واحد من غشائي المتقدرة ( الميتوكوندريا ) . و مع ذلك فإنها تعمل كلها في الواقع بنفس الطريقة الأساسية .
و آلية النقل الفعال التي درست بتفصيل أكبر هي آلية نقل أيونات الصوديوم إلى خارج الخلايا خلال الغشاء الخلوي ، و هي الآلية التي تضخ في الوقت نفسه أيونات البوتاسيوم من خارجها إلى داخلها . و تسمى هذه الآلية باسم "مضخة الصوديوم - البوتاسيوم" . و توجد هذه المضخة في كل خلايا الجسم ، و هي المسؤولة عن إدامة وجود فارق تركيز الصوديوم و البوتاسيوم عبر غشاء الخلية و كذلك مسؤولة عن توليد جهد ( كمون ) كهربائي سلبي في داخل الخلايا . و هذه الآلية هي المسؤولة عن الأساس الوظيفي لانتقال الإشارات العصبية في الأعصاب .
و المكونات الأساسية لمضخة أيونات الصوديوم و البوتاسيوم هي بروتين حمّال معقد مكون من بروتينين كرويين واحد كبير ذو وزن جزيئي يبلغ 100000 تقريباً و آخر ذو وزن جزيئي 55000 تقريباً . و بالرغم من عدم معرفة وظيفة البروتين الصغيرر إلا أن هناك ثلاث خواص نوعية معينة للبروتين الكبير في وظيفة مضخة الصوديوم - بوتاسيوم :و لوضع هذه المضخة في إطارها : فعندما ترتبط ثلاثة أيونات صوديوم على داخل البروتين الحمّال و أيونان بوتاسيوم على خارجه تنشط وظيفة ATPase مولداً ADP ، و محرراً رابطة فوسفاتية عالية الطاقة . و يعتقد أن هذه الطاقة تسبب تغييراً شكلياً في جزيء البروتين الحمّال طادرة منه أيونات الصوديوم إلى الخارج و أيونات البوتاسيوم إلى الداخل . و لا تعرف حتى الآن الآلية الأكيدة للتغيير الشكلي للبروتين الحمال .