Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
การลำเลียงสารเข้า - ออกเซลล์ - Coggle Diagram
การลำเลียงสารเข้า - ออกเซลล์
สมบัติสําคัญที่สุดประการหนึ่งของเซลล์สิ่งมีชีวิต คือ “สามารถควบคุมหรือคัดเลือกสาร” ผ่านเข้าออกเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์สิ่งมีชีวิตจึงดํารงอยู่ได้ โดยมีองค์ประกอบเคมีภายในเซลล์แตกต่างจากสิ่งแวดล้อมภายนอกทั้งชนิดและปริมาณสารเคมี รักษาสภาพเซลล์ให้คงสมบูรณ์อยู่และให้เหมาะสมต่อการเกิดปฏิกิริยาชีวเคมีต่าง ๆ ของเซลล์ ซึ่งต้องการสารวัตถุดิบจากภายนอกและมีของเสียเกิดขึ้นที่กําจัดทิ้ง ตลอดจนอาจมีผลผลิตเกิดขึ้นที่จะต้องส่งออกไปนอกเซลล์ เซลล์มีการแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อมแบบคัดเลือกได้เช่นนี้เพราะเยื่อหุ้มเซลล์ มีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน (Semipermeable membrane)
การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ จำแนกออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
การลําเลียงสารโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
1.1) การลําเลียงโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และไม่ใช้พลังงานจากเซลล์ (Passive transport)
การแพร่ (Diffusion) คือ การเคลื่อนที่ของโมเลกุล หรืออิออนของสารโดยอาศัยพลังงานจลน์ใน โมเลกุลหรืออิออนของสารเอง ทิศทางการแพร่จะเกิดจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นตํ่าเสมอ จนในที่สุดบริเวณทั้งสองจะมีความเข้มข้นเท่ากัน ซึ่งเรียกว่า จุดสมดุลของการแพร่ ณ จุดนี้ อัตราการแพร่ไปและกลับมีค่าเท่ากัน จึงมีลักษณะเป็น “สมดุลจลน์ (Dynamic equilibrium)” การแพร่แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ
การแพร่แบบฟาซิลิเทต (Facilitated diffusion) เป็นการแพร่ของสารผ่านโปรตีนตัวพา(Carrier) ที่ฝังอยู่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรง โปรตีนตัวพา (carrier) จะทำหน้าที่คล้ายประตูเพื่อรับโมเลกุลของสารเข้าและออกจากเซลล์ การแพร่แบบนี้มีอัตราการแพร่เร็วกว่าการแพร่แบบธรรมดามาก ตัวอย่างเช่น การลำเลียงสารที่เซลล์ตับและ เซลล์บุผิวลำไส้เล็ก การแพร่แบบนี้เกิดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น
การแพร่ธรรมดา (Simple diffusion) คือการเคลื่อนที่ของโมเลกุล หรืออิออนของสาร เนื่องจากผลต่างความเข้มข้นโดยในการเคลื่อนที่จะอาศัยพลังงานจลน์ในโมเลกุลหรืออิออนของมันเองไม่จําเป็นต้องใช้พลังงานจากเซลล์และไม่อาศัยตัวพาใด ๆ ตัวอย่างเช่น การแพร่ของผงด่างทับทิมในน้ำจนทำให้น้ำมีสีม่วงแดงจนทั่วภาชนะ การได้กลิ่นผงแป้ง หรือ การได้กลิ่นน้ำหอม
ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่
1.สถานะของสาร โดยแก็สมีพลังงานจลน์สูงสุดจึงมีอัตราการแพร่สูงสุด
2.สถานะของตัวกลางที่สารจะแพร่ผ่าน โดยตัวกลางที่เป็นแก็สจะมีแรงต้านน้อยที่สุดจึงทำให้มีอัตราการแพร่สูงที่สุด
3.ขนาดอนุภาคของสาร โดยอนุภาคยิ่งเล็กยิ่งมีอัตราการแพร่สูง
4.ระยะทางที่สารจะแพร่ในหนึ่งหน่วยเวลา
5.อุณหภูมิ โดยจะมีผลต่อการเพิ่มพลังงานจลน์ให้กับสารทำให้มีอัตราการแพร่เพิ่มสูงขึ้น เป็นต้น
การออสโมซิส (Osmosis) คือ การเคลื่อนที่ของสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ(น้ำมาก)ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายสูง(น้ำน้อย) โดยผ่านเยื่อเลือกผ่านจนกระทั่งถึงจุดสมดุลเมื่ออัตราการเคลื่อนที่ของนํ้าผ่านเยื่อเลือกผ่านไปและกลับมีค่าเท่า ๆ กันซึ่งการออสโมซิสอาจถือได้ว่าเป็นการแพร่อย่างหนึ่ง
อสโมซิสจะมีผลทำให้รูปร่างของเซลล์เปลี่ยนแปลง ดังนี้
Isotonic solution คือ ความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์และภายนอกเซลล์เท่ากัน ทำให้เซลล์มีรูปร่างปกติ
Hypertonic solution คือความเข้มข้นของสารละลายภายนอกสูงกว่าภายในเซลล์ น้ำในเซลล์จึงออสโมซิสออกจากเซลล์ เซลล์จะมีสภาพเหี่ยว เรียกกระบวนการแพร่ของนํ้าออกมาจากไซโทพลาสซึมและมีผลทำให้เซลล์มีปริมาณเล็กลงนี้ว่า เอกโซสโมซิส (Exosmosis) หรือพลาสโมไลซิส (Plasmolysis)
Hypotonic solution คือความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์สูงกว่าภายนอกเซลล์ น้ำจึงออสโมซิสเข้ามาในเซลล์ทำให้เซลล์แตกหรือเซลล์เต่งในเซลล์พืช เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า เอนโดสโมซิส (Endosmosis) หรือพลาสมอบไทซิส (Plasmoptysis)
1.2 การลําเลียงสารไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการสร้างถุงจากเยื่อหุ้มเซลล์
เคลื่อนที่ของโมเลกุลหรืออิออนของสารจากบริเวณที่มีความหนาแน่นน้อยไปสู่บริเวณที่มีความหนาแน่น
มากกว่าโดยอาศัยพลังงานในรูป ATP จากเซลล์และมีการใช้โปรตีนตัวพา กระบวนการนี้นับได้ว่ามีความสําคัญมากอย่างหนึ่งที่ ทําให้เซลล์สามารถรักษาสภาวะสมดุลอยู่ได้
ตัวอย่างกระบวนการแอกทีฟทรานสปอร์ต
การดูดกลับสารที่ท่อของหน่วยไต
Na+ -K+ pump หรือการขับ Na+ และการรับ K+ของใยประสาท
การดูดซึมสารอาหารของเซลล์เยื่อบุผนังลําไส้เล็กเมื่อความเข้มข้นของสารอาหารตํ่ากว่า
การลําเลียงแร่ธาตุของเซลล์รากพืชเมื่อความเข้มข้นของแร่ธาตุในดินตํ่ากว่าของเซลล์ราก
การสะสมกลูโคสเพื่อเปลี่ยนรูปเป็นไกลโคเจนของเซลล์ตับ
การลําเลียงสารแบบไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการสร้างถุงจากเยื่อหุ้มเซลล์
การลําเลียงสารแบบไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยการสร้างถุงจากเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นวิธีการที่สารถูกนําเข้าหรือออกจากเซลล์ โดยที่เยื่อหุ้มเซลล์จะห่อหุ้มหรือโอบล้อมเอาสารนั้นเข้าเป็นถุง หลังจากนั้นเยื่อหุ้ม
เซลล์ส่วนที่เป็นถุงก็จะหลุดออกจากเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนอื่น ๆ กลายเป็นถุงเล็ก ๆ (Vesicle) เคลื่อนที่เข้าสู่ภายในเซลล์ หรือเคลื่อนที่ออกจากเซลล์ การที่เซลล์ต้องนําสารเข้าหรือออก โดยวิธีนี้เนื่องจากสารมีโมเลกุลใหญ่ การลําเลียงสารโดยวิธีนี้ต้องอาศัยพลังงานจากเซลล์เข้า
ร่วมด้วย แบ่งเป็น 2 ลักษณะ
2.1 การนําสารเข้าสู่ภายในเซลล์ (Endocytosis) มี 3 วิธี คือ
ฟาโกไซโตซิส(Phagocytosis หรือ Cell Eating) เป็นการนำสารโมเลกุลใหญ่ที่เป็นของแข็งหรือสารที่ไม่ละลายน้ำเข้าสู่เซลล์โดยการยื่นเท้าเทียม (Pseudopodium) ออกไปโอบล้อมสารเหล่านั้นไว้จนกลายเป็นถุงเล็กๆ หรือเวสิเคิลในไซโทพลาซึม เรียกว่า “Phagosome” จากนั้นถุงเล็กๆ เหล่านี้ก็อาจรวมตัวกับ ไลโซโซมภายในเซลล์และมีการย่อยสลายสารเหล่านี้เกิดขึ้น การลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์โดยวิธีนี้พบในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาว เซลล์อะมีบา เป็นต้น
พิโนไซโทซิส (Pinocytosis หรือ Cell Drinking) เป็นการนำสารโมเลกุลใหญ่ที่มีสภาพเป็นของเหลวเข้าสู่เซลล์ โดยการทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เว้าเข้าไปในไซโทพลาซึมทีละน้อยๆ จนกระทั่งกลายเป็นถุงเล็กๆ หลุดเข้าไปอยู่ในไซโทพลาซึมกลายเป็นเวสิเคิล เรียกว่า “Pinosome” จากการศึกษาพบว่าสารที่ลำเลียงโดยวิธีนี้นั้นอาจจะเป็นสารละลายหรือหยดน้ำมันก็ได้ ตัวอย่างเช่น การลำเลียงสารละลายเข้าสู่เซลล์ลำไส้ และเซลล์ไต เป็นต้น
การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ (Receptor-Mediated Endocytosis) เป็นการลำเลียงสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์โดยการใช้โปรตีนตัวรับ (Receptor) บนเยื่อหุ้มเซลล์จับกับสารที่มีความจำเพาะ จากนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงคอดเว้าหลุดเข้าไปเป็นเวสิเคิลในไซโทพลาซึม
2.2 การเคลื่อนที่แบบเอกโซไซโทซิส (Exocytosis)
เป็นการเคลื่อนที่ของสารที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ออกจากเซลล์ โดยสารเหล่านั้นจะบรรจุอยู่ในเวสิเคิล (Vesicle) จากนั้นเวสิเคิลจะค่อยๆ เคลื่อนเข้ามาเชื่อมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้สารที่บรรจุอยู่ในเวสิเคิล ถูกปล่อยออกสู่นอกเซลล์ เช่น การหลั่งเอนไซม์และฮอร์โมนต่างๆ