- Active Transport คืออะไร?
- การขนส่งที่ใช้งานหลัก
- การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิ
- ผู้ร่วมขนส่ง
- ความแตกต่างระหว่าง Exocytosis และ Active Transport
- อ้างอิง
การขนส่งที่ใช้งานเป็นเซลล์ชนิดการขนส่งโดยที่โมเลกุลตัวถูกละลายย้ายข้ามเยื่อหุ้มเซลล์จากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าของตัวถูกละลายไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของเหล่านี้จะสูงกว่า
สิ่งที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติคือโมเลกุลจะเคลื่อนที่จากด้านที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปยังด้านที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นเองโดยไม่ต้องใช้พลังงานประเภทใดในกระบวนการ ในกรณีนี้โมเลกุลจะเลื่อนลงตามการไล่ระดับความเข้มข้น
ในทางตรงกันข้ามในการขนส่งแบบแอคทีฟอนุภาคจะเคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นและส่งผลให้ใช้พลังงานจากเซลล์ โดยปกติพลังงานนี้มาจากอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP)
บางครั้งโมเลกุลที่ละลายแล้วจะมีความเข้มข้นสูงกว่าภายในเซลล์มากกว่าภายนอก แต่ถ้าร่างกายต้องการโมเลกุลเหล่านี้จะถูกลำเลียงเข้าไปภายในโดยโปรตีนตัวพาที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์
Active Transport คืออะไร?
เพื่อให้เข้าใจว่าการขนส่งแบบแอคทีฟประกอบด้วยอะไรจำเป็นต้องเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นทั้งสองด้านของเมมเบรนที่การขนส่งเกิดขึ้น
เมื่อสารมีความเข้มข้นต่างกันในด้านตรงข้ามของเมมเบรนจะบอกว่ามีการไล่ระดับความเข้มข้น เนื่องจากอะตอมและโมเลกุลสามารถประจุไฟฟ้าได้ดังนั้นการไล่ระดับสีทางไฟฟ้าจึงสามารถก่อตัวขึ้นระหว่างช่องที่ด้านใดด้านหนึ่งของเมมเบรน
การเคลื่อนที่ของไอออนิกเป็นการเลือกไอออนบวกหรือแอนไอออนเนื่องจากขนาดของรูพรุนและโพลาไรซ์ เมื่อแอนไอออนสองตัวผ่านจากภายในสู่ภายนอกของเซลล์ภายนอกจะเปลี่ยนจาก +5 เป็น +3 ที่มา: Wikimedia commons ผู้แต่ง: Methylisopropylisergamide.
มีความต่างศักย์ไฟฟ้าทุกครั้งที่มีการแยกประจุสุทธิในอวกาศ ในความเป็นจริงเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมักมีสิ่งที่เรียกว่าศักยภาพของเมมเบรนซึ่งก็คือความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้า) ทั่วทั้งเมมเบรนซึ่งเกิดจากการกระจายของประจุที่ไม่สม่ำเสมอ
การไล่ระดับสีเป็นเรื่องปกติในเยื่อชีวภาพดังนั้นการใช้พลังงานจึงมักจะต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายโมเลกุลบางอย่างกับการไล่ระดับสีเหล่านี้
พลังงานถูกใช้เพื่อเคลื่อนย้ายสารประกอบเหล่านี้ผ่านโปรตีนที่แทรกอยู่ในเมมเบรนและทำหน้าที่เป็นตัวขนส่ง
ถ้าโปรตีนแทรกโมเลกุลกับการไล่ระดับความเข้มข้นมันเป็นการขนส่งที่ใช้งานอยู่ หากการขนส่งโมเลกุลเหล่านี้ไม่ต้องการพลังงานการขนส่งจะกล่าวได้ว่าเป็นแบบพาสซีฟ ขึ้นอยู่กับว่าพลังงานมาจากไหนการขนส่งแบบแอคทีฟอาจเป็นแบบปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ
การขนส่งที่ใช้งานหลัก
การขนส่งแบบแอคทีฟหลักคือสิ่งที่ใช้แหล่งพลังงานเคมีโดยตรง (เช่น ATP) เพื่อเคลื่อนย้ายโมเลกุลข้ามเมมเบรนกับการไล่ระดับสี
หนึ่งในตัวอย่างที่สำคัญที่สุดในชีววิทยาเพื่อแสดงกลไกการขนส่งที่ใช้งานหลักนี้คือปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมซึ่งพบในเซลล์สัตว์และมีหน้าที่สำคัญสำหรับเซลล์เหล่านี้
ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมเป็นโปรตีนเมมเบรนที่ลำเลียงโซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าสู่เซลล์ ในการขนส่งปั๊มต้องใช้พลังงานจาก ATP
การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิ
การขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิเป็นพลังงานที่ใช้พลังงานที่เก็บไว้ในเซลล์พลังงานนี้แตกต่างจาก ATP และด้วยเหตุนี้จึงมีความแตกต่างระหว่างการขนส่งทั้งสองประเภท
พลังงานที่ใช้โดยการขนส่งแบบแอคทีฟทุติยภูมิมาจากการไล่ระดับสีที่สร้างขึ้นโดยการขนส่งแบบแอคทีฟหลักและสามารถใช้เพื่อขนส่งโมเลกุลอื่น ๆ กับการไล่ระดับความเข้มข้นของมัน
ตัวอย่างเช่นโดยการเพิ่มความเข้มข้นของโซเดียมไอออนในพื้นที่นอกเซลล์เนื่องจากการทำงานของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมการไล่ระดับสีทางเคมีไฟฟ้าจะเกิดขึ้นจากความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนนี้ที่ทั้งสองด้านของเมมเบรน
ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ไอออนของโซเดียมมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นของมันและจะกลับเข้าสู่ภายในเซลล์โดยผ่านโปรตีนตัวพา
ผู้ร่วมขนส่ง
พลังงานจากการไล่ระดับสีไฟฟ้าเคมีของโซเดียมนี้สามารถใช้ในการขนส่งสารอื่น ๆ กับการไล่ระดับสีได้ สิ่งที่เกิดขึ้นคือการขนส่งที่ใช้ร่วมกันและดำเนินการโดยโปรตีนของผู้ขนส่งที่เรียกว่า co-transporters (เนื่องจากพวกมันขนส่งสององค์ประกอบพร้อมกัน)
ตัวอย่างของผู้ขนส่งร่วมที่สำคัญคือโปรตีนแลกเปลี่ยนโซเดียม - กลูโคสซึ่งลำเลียงโซเดียมไอออนบวกไปตามการไล่ระดับสีและในทางกลับกันจะใช้พลังงานนี้เพื่อเข้าสู่โมเลกุลของกลูโคสกับการไล่ระดับสี นี่คือกลไกที่กลูโคสเข้าสู่เซลล์ที่มีชีวิต
ในตัวอย่างก่อนหน้านี้โปรตีนผู้ขนส่งร่วมจะเคลื่อนย้ายองค์ประกอบทั้งสองไปในทิศทางเดียวกัน (ภายในเซลล์) เมื่อองค์ประกอบทั้งสองเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันโปรตีนที่ลำเลียงพวกมันจะเรียกว่าตัวประสาน
อย่างไรก็ตามผู้ขนส่งร่วมสามารถเคลื่อนย้ายสารประกอบในทิศทางตรงกันข้ามได้ ในกรณีนี้โปรตีนขนย้ายเรียกว่า anti-carrier แม้ว่าจะเรียกอีกอย่างว่าตัวแลกเปลี่ยนหรือตัวนับผู้ขนส่ง
ตัวอย่างของสารต่อต้านพาหะคือตัวแลกเปลี่ยนโซเดียม - แคลเซียมซึ่งทำกระบวนการเซลล์ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการกำจัดแคลเซียมออกจากเซลล์ มันใช้พลังงานของการไล่ระดับโซเดียมทางเคมีไฟฟ้าเพื่อเคลื่อนย้ายแคลเซียมออกไปนอกเซลล์: แคลเซียมไอออนบวกหนึ่งใบสำหรับโซเดียมไอออนบวกสามตัวที่เข้ามา
ความแตกต่างระหว่าง Exocytosis และ Active Transport
Exocytosis เป็นอีกหนึ่งกลไกสำคัญของการขนส่งเซลล์ หน้าที่ของมันคือการขับสารตกค้างออกจากเซลล์ไปยังของเหลวนอกเซลล์ ใน exocytosis การขนส่งเป็นสื่อกลางโดยถุง
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง exocytosis และการขนส่งแบบแอคทีฟคือใน exositosis อนุภาคที่ขนส่งจะถูกห่อหุ้มด้วยโครงสร้างที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน (vesicle) ซึ่งหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อปล่อยเนื้อหาออกสู่ภายนอก
ในการขนส่งที่ใช้งานอยู่สิ่งของที่จะขนส่งสามารถเคลื่อนย้ายได้ทั้งสองทิศทางเข้าด้านในหรือด้านนอก ในทางตรงกันข้าม exocytosis จะส่งเนื้อหาไปยังภายนอกเท่านั้น
ในที่สุดการขนส่งแบบแอคทีฟเกี่ยวข้องกับโปรตีนเป็นสื่อกลางในการขนส่งไม่ใช่โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์เช่นเดียวกับในเซลล์ภายนอก
อ้างอิง
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2014). อณูชีววิทยาของเซลล์ (6th ed.). การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). ชีววิทยา (2nd ed.) Pearson Education.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Amon, A. & Martin, K. (2016) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 8). WH Freeman และ บริษัท
- Purves, W. , Sadava, D. , Orians, G. & Heller, H. (2004). ชีวิต: วิทยาศาสตร์ชีววิทยา (7th ed.) Sinauer Associates และ WH Freeman
- Solomon, E. , Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) Cengage Learning.