การขนส่งของเซลล์: ประเภทและลักษณะของเซลล์ - ชีววิทยา - 2025

เซลล์การขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการจราจรและการเคลื่อนไหวของโมเลกุลระหว่างภายในและภายนอกของเซลล์ การแลกเปลี่ยนโมเลกุลระหว่างช่องเหล่านี้เป็นปรากฏการณ์ที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่ถูกต้องของสิ่งมีชีวิตและเป็นสื่อกลางของเหตุการณ์ต่างๆเช่นศักยภาพของเมมเบรนเพื่อตั้งชื่อบางส่วน

เยื่อชีวภาพไม่เพียงมีหน้าที่ในการแบ่งเซลล์เท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการค้าสารอีกด้วย พวกเขามีชุดของโปรตีนที่ข้ามโครงสร้างและเลือกอย่างมากอนุญาตหรือไม่ให้โมเลกุลบางชนิดเข้ามา

ที่มา: LadyofHats ผ่าน Wikimedia Commons

การขนส่งแบบเคลื่อนที่แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ๆ ขึ้นอยู่กับว่าระบบใช้พลังงานโดยตรงหรือไม่

การขนส่งแบบพาสซีฟไม่ต้องการพลังงานและโมเลกุลสามารถข้ามเมมเบรนได้โดยการแพร่แบบพาสซีฟผ่านช่องทางน้ำหรือผ่านโมเลกุลที่ขนส่ง ทิศทางของการขนส่งแบบแอคทีฟกำหนดโดยการไล่ระดับความเข้มข้นระหว่างเมมเบรนทั้งสองด้านเท่านั้น

ในทางตรงกันข้ามการขนส่งประเภทที่สองต้องการพลังงานและเรียกว่าการขนส่งแบบแอคทีฟ ด้วยพลังงานที่ฉีดเข้าไปในระบบทำให้ปั๊มสามารถเคลื่อนย้ายโมเลกุลเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้นได้ ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดในวรรณกรรมคือปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

ฐานทางทฤษฎี

- เยื่อหุ้มเซลล์

เพื่อให้เข้าใจว่าการสัญจรของสารและโมเลกุลเกิดขึ้นระหว่างเซลล์และช่องที่อยู่ติดกันได้อย่างไรจำเป็นต้องวิเคราะห์โครงสร้างและองค์ประกอบของเยื่อชีวภาพ

- ไขมันในเยื่อ

โดย Jpablo cad จาก Wikimedia Commons

เซลล์ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อบาง ๆ และซับซ้อนตามธรรมชาติของไขมัน ส่วนประกอบพื้นฐานคือฟอสโฟลิปิด

สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยหัวที่มีขั้วและส่วนหาง เมมเบรนประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดสองชั้น - "lipid bilayers" ซึ่งหางจะถูกจัดกลุ่มไว้ด้านในและส่วนหัวหันหน้าไปทางด้านนอกและด้านในเซลล์

โมเลกุลที่มีทั้งโซนขั้วและอะโพลาร์เรียกว่าแอมฟิพาทิก คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดระเบียบเชิงพื้นที่ของส่วนประกอบของไขมันภายในเมมเบรน

โครงสร้างนี้ใช้ร่วมกันโดยเมมเบรนที่ล้อมรอบช่องย่อยเซลล์ โปรดจำไว้ว่าไมโทคอนเดรียคลอโรพลาสต์ถุงและออร์แกเนลล์อื่น ๆ ก็ถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรน

นอกจากฟอสโฟกลีเซอไรด์หรือฟอสโฟลิปิดแล้วเมมเบรนยังอุดมไปด้วยสฟิงโคลิปิดซึ่งมีโครงกระดูกประกอบด้วยโมเลกุลที่เรียกว่าสฟิงโกซีนและสเตอรอล ในกลุ่มสุดท้ายนี้เราพบคอเลสเตอรอลซึ่งเป็นไขมันที่ปรับคุณสมบัติของเมมเบรนเช่นความลื่นไหล

- โปรตีนในเยื่อหุ้ม

รูปที่ 1. แผนผังของแบบจำลองโมเสคของไหล ที่มา: โดย LadyofHats Mariana Ruiz แปล Pilar Saenz ผ่าน Wikimedia Commons

เมมเบรนเป็นโครงสร้างแบบไดนามิกที่มีโปรตีนหลายตัวอยู่ภายใน โปรตีนของเมมเบรนทำหน้าที่เป็น "ผู้เฝ้าประตู" หรือ "ยาม" ระดับโมเลกุลซึ่งกำหนดด้วยการคัดเลือกที่ดีว่าใครเข้ามาและใครออกจากเซลล์

ด้วยเหตุนี้เมมเบรนจึงถูกกล่าวว่ากึ่งซึมผ่านได้เนื่องจากสารประกอบบางชนิดสามารถเข้าไปได้และบางชนิดไม่สามารถเข้าได้

ไม่ใช่โปรตีนทั้งหมดที่อยู่ในเมมเบรนที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการรับส่งข้อมูล คนอื่น ๆ มีหน้าที่จับสัญญาณภายนอกที่สร้างการตอบสนองของเซลล์ต่อสิ่งเร้าภายนอก

- การเลือกของเมมเบรน

ภายในเมมเบรนของไขมันมีความไม่ชอบน้ำสูงซึ่งทำให้เมมเบรนไม่สามารถซึมผ่านของโมเลกุลที่มีขั้วหรือชอบน้ำได้ (คำนี้หมายถึง "รักน้ำ")

นี่แสดงถึงความยากลำบากเพิ่มเติมสำหรับการผ่านของโมเลกุลที่มีขั้ว อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีการเคลื่อนย้ายโมเลกุลที่ละลายน้ำได้เพื่อให้เซลล์มีกลไกการขนส่งหลายชุดที่ช่วยให้การเคลื่อนย้ายสารเหล่านี้มีประสิทธิภาพระหว่างเซลล์และสภาพแวดล้อมภายนอก

ในทำนองเดียวกันโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นโปรตีนต้องได้รับการขนส่งและต้องใช้ระบบพิเศษ

- การแพร่กระจายและการออสโมซิส

การเคลื่อนที่ของอนุภาคผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เกิดขึ้นตามหลักการทางกายภาพดังต่อไปนี้

หลักการเหล่านี้คือการแพร่กระจายและการออสโมซิสและใช้กับการเคลื่อนที่ของตัวถูกละลายและตัวทำละลายในสารละลายผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้เช่นเยื่อชีวภาพที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

การแพร่กระจายเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ทางความร้อนแบบสุ่มของอนุภาคแขวนลอยจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า มีนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่พยายามอธิบายกระบวนการและเรียกว่าสมการการแพร่กระจายฟิค แต่เราจะไม่เจาะลึกเข้าไป

ด้วยแนวคิดนี้เราสามารถกำหนดคำว่าการซึมผ่านซึ่งหมายถึงอัตราที่สารจัดการเพื่อทะลุผ่านเมมเบรนแบบพาสซีฟภายใต้เงื่อนไขเฉพาะต่างๆ

ในทางกลับกันน้ำก็เคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าออสโมซิส แม้ว่าจะดูไม่ถูกต้องในการอ้างถึงความเข้มข้นของน้ำ แต่เราต้องเข้าใจว่าของเหลวที่สำคัญนั้นมีพฤติกรรมเหมือนสารอื่น ๆ ในแง่ของการแพร่กระจาย

- โทนิค

เมื่อคำนึงถึงปรากฏการณ์ทางกายภาพที่อธิบายไว้ความเข้มข้นที่มีอยู่ทั้งภายในเซลล์และภายนอกจะเป็นตัวกำหนดทิศทางของการขนส่ง

ดังนั้นโทนิคของสารละลายคือการตอบสนองของเซลล์ที่แช่อยู่ในสารละลาย มีคำศัพท์บางคำที่ใช้กับสถานการณ์นี้:

ไอโซโทนิก

เซลล์เนื้อเยื่อหรือสารละลายเป็นไอโซโทนิกเมื่อความเข้มข้นเท่ากันในทั้งสององค์ประกอบ ในบริบททางสรีรวิทยาเซลล์ที่แช่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีไอโซโทปจะไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงใด ๆ

Hypotonic

สารละลายคือไฮโปโทนิกเมื่อเทียบกับเซลล์ถ้าความเข้มข้นของตัวถูกละลายภายนอกต่ำกว่านั่นคือเซลล์มีตัวถูกละลายมากขึ้น ในกรณีนี้แนวโน้มของน้ำจะเข้าสู่เซลล์

ถ้าเราใส่เม็ดเลือดแดงลงในน้ำกลั่น (ซึ่งปราศจากตัวทำละลาย) น้ำจะเข้าไปจนหมด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเม็ดเลือดแดงแตก

ไฮเปอร์โทนิก

สารละลายคือไฮเปอร์โทนิกเมื่อเทียบกับเซลล์ถ้าความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงกว่าภายนอกนั่นคือเซลล์มีตัวถูกละลายน้อยลง

ในกรณีนี้แนวโน้มของน้ำจะออกจากเซลล์ ถ้าเราใส่เม็ดเลือดแดงลงในสารละลายที่มีความเข้มข้นมากขึ้นน้ำในเซลล์เม็ดเลือดจะรั่วไหลออกมาและเซลล์จะมีลักษณะเหี่ยวย่น

แนวคิดทั้งสามนี้มีความเกี่ยวข้องทางชีววิทยา ตัวอย่างเช่นไข่ของสิ่งมีชีวิตในทะเลต้องเป็นไอโซโทนิกเมื่อเทียบกับน้ำทะเลเพื่อไม่ให้แตกออกและไม่สูญเสียน้ำ

ในทำนองเดียวกันปรสิตที่อาศัยอยู่ในเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต้องมีความเข้มข้นของตัวถูกละลายคล้ายกับสภาพแวดล้อมที่พวกมันพัฒนา

- อิทธิพลทางไฟฟ้า

เมื่อเราพูดถึงไอออนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุการเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนไม่ได้ขับเคลื่อนโดยการไล่ระดับความเข้มข้นเท่านั้น ในระบบนี้จะต้องคำนึงถึงประจุของตัวถูกละลายด้วย

ไอออนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ออกไปจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง (ตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อเกี่ยวกับการออสโมซิสและการแพร่) และถ้าไอออนเป็นลบมันจะเคลื่อนไปยังบริเวณที่มีศักยภาพเชิงลบเพิ่มขึ้น โปรดจำไว้ว่าการเรียกเก็บเงินที่แตกต่างกันดึงดูดและเหมือนกับการขับไล่

ในการทำนายพฤติกรรมของไอออนเราต้องเพิ่มกองกำลังรวมของการไล่ระดับความเข้มข้นและการไล่ระดับสีไฟฟ้า พารามิเตอร์ใหม่นี้เรียกว่า net electrochemical gradient

ประเภทของการขนส่งเซลลูลาร์ถูกจัดประเภทขึ้นอยู่กับการใช้ - หรือไม่ - ของพลังงานโดยระบบในการเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟและแอคทีฟ เราจะอธิบายรายละเอียดแต่ละรายการด้านล่าง:

การขนส่งแบบ Passive Transmembrane

การเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟผ่านเมมเบรนเกี่ยวข้องกับการผ่านของโมเลกุลโดยไม่ต้องใช้พลังงานโดยตรง เนื่องจากระบบเหล่านี้ไม่เกี่ยวข้องกับพลังงานจึงขึ้นอยู่กับการไล่ระดับความเข้มข้น (รวมถึงระบบไฟฟ้า) ที่มีอยู่บนเมมเบรนของพลาสมา

แม้ว่าพลังงานที่รับผิดชอบในการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะถูกเก็บไว้ในการไล่ระดับสีดังกล่าว แต่ก็เหมาะสมและสะดวกในการพิจารณากระบวนการต่อไปว่าเป็นแบบพาสซีฟ

มีสามวิธีเบื้องต้นที่โมเลกุลสามารถผ่านจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งได้:

การแพร่กระจายอย่างง่าย

วิธีที่ง่ายและใช้งานง่ายที่สุดในการขนส่งตัวถูกละลายคือการข้ามเมมเบรนตามการไล่ระดับสีที่กล่าวไว้ข้างต้น

โมเลกุลแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาโดยทิ้งเฟสของน้ำไว้ละลายในส่วนของไขมันและในที่สุดก็เข้าสู่ส่วนที่เป็นน้ำของภายในเซลล์ สิ่งเดียวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในทิศทางตรงกันข้ามจากภายในเซลล์ไปสู่ภายนอก

การไหลผ่านเมมเบรนที่มีประสิทธิภาพจะถูกกำหนดโดยระดับพลังงานความร้อนที่ระบบมี ถ้ามีความสูงเพียงพอโมเลกุลจะสามารถข้ามเยื่อได้

เมื่อเห็นในรายละเอียดมากขึ้นโมเลกุลจะต้องทำลายพันธะไฮโดรเจนทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเฟสที่เป็นน้ำเพื่อที่จะสามารถย้ายไปยังเฟสลิพิดได้ เหตุการณ์นี้ต้องการพลังงานจลน์ 5 กิโลแคลอรีสำหรับแต่ละลิงก์ที่นำเสนอ

ปัจจัยต่อไปที่ต้องคำนึงถึงคือความสามารถในการละลายของโมเลกุลในโซนไขมัน การเคลื่อนที่ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการเช่นน้ำหนักโมเลกุลและรูปร่างของโมเลกุล

จลนศาสตร์ของเนื้อเรื่องโดยการแพร่แบบธรรมดาแสดงจลนศาสตร์ของความไม่อิ่มตัว ซึ่งหมายความว่ารายการจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่จะขนส่งในพื้นที่นอกเซลล์

ช่องน้ำ

ทางเลือกที่สองสำหรับทางเดินของโมเลกุลผ่านทางพาสซีฟคือผ่านช่องทางน้ำที่อยู่ในเมมเบรน ช่องเหล่านี้เป็นรูพรุนชนิดหนึ่งที่อนุญาตให้ผ่านโมเลกุลหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับบริเวณที่ไม่ชอบน้ำ

โมเลกุลที่มีประจุบางตัวสามารถเข้าสู่เซลล์ได้โดยทำตามการไล่ระดับความเข้มข้น ด้วยระบบช่องเติมน้ำนี้เมมเบรนจึงไม่สามารถสัมผัสกับไอออนได้ ในบรรดาโมเลกุลเหล่านี้โซเดียมโพแทสเซียมแคลเซียมและคลอรีนมีความโดดเด่น

โมเลกุลของผู้ให้บริการ

ทางเลือกสุดท้ายคือการรวมกันของตัวถูกละลายที่สนใจกับโมเลกุลของผู้ให้บริการซึ่งปิดบังลักษณะที่ไม่ชอบน้ำเพื่อให้มันผ่านไปยังส่วนที่มีไขมันสูงของเมมเบรน

ตัวขนย้ายจะเพิ่มความสามารถในการละลายของไขมันของโมเลกุลที่ต้องขนส่งและสนับสนุนทางเดินของมันเพื่อให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นหรือการไล่ระดับทางเคมีไฟฟ้า

โปรตีนตัวพาเหล่านี้ทำงานในรูปแบบที่แตกต่างกัน ในกรณีที่ง่ายที่สุดตัวถูกถ่ายโอนจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง ประเภทนี้เรียกว่ายูนิพอร์ต ในทางตรงกันข้ามหากมีการขนส่งตัวถูกละลายอื่นพร้อมกันหรือคู่กันตัวลำเลียงจะถูกเรียกว่าควบคู่

หากตัวขนย้ายคู่เคลื่อนย้ายโมเลกุลทั้งสองไปในทิศทางเดียวกันแสดงว่าเป็นซิมพอร์ทและหากทำในทิศทางตรงกันข้ามผู้ขนส่งจะต่อต้านการสนับสนุน

ออสโมซิส

Osmose2-fr.png: งาน PsYcHoTiKderivative: Ortisa ผ่าน Wikimedia Commons

เป็นประเภทของการขนส่งของเซลล์ที่ตัวทำละลายผ่านการคัดเลือกผ่านเมมเบรนแบบกึ่งสังเคราะห์

ตัวอย่างเช่นน้ำมีแนวโน้มที่จะผ่านไปยังด้านข้างของเซลล์ซึ่งความเข้มข้นของมันต่ำกว่า การเคลื่อนที่ของน้ำในเส้นทางนี้ทำให้เกิดแรงดันที่เรียกว่าแรงดันออสโมติก

ความดันนี้จำเป็นในการควบคุมความเข้มข้นของสารในเซลล์ซึ่งจะส่งผลต่อรูปร่างของเซลล์

อัลตราฟิลเตรชัน

ในกรณีนี้การเคลื่อนที่ของตัวถูกละลายบางชนิดเกิดจากผลของความดันไฮโดรสแตติกจากบริเวณที่มีความดันมากที่สุดไปจนถึงความดันที่น้อยกว่า ในร่างกายมนุษย์กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไตเนื่องจากความดันโลหิตที่สร้างขึ้นจากหัวใจ

ด้วยวิธีนี้น้ำยูเรีย ฯลฯ ผ่านจากเซลล์เข้าสู่ปัสสาวะ และฮอร์โมนวิตามิน ฯลฯ อยู่ในเลือด กลไกนี้เรียกอีกอย่างว่าการฟอกไต

การเผยแพร่ที่อำนวยความสะดวก

การเผยแพร่ที่อำนวยความสะดวก

มีสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่มาก (เช่นกลูโคสและมอโนแซ็กคาไรด์อื่น ๆ ) ซึ่งต้องการโปรตีนตัวพาในการแพร่กระจาย การแพร่กระจายนี้เร็วกว่าการแพร่แบบธรรมดาและขึ้นอยู่กับ:

• การไล่ระดับความเข้มข้นของสาร
• ปริมาณโปรตีนตัวพาที่มีอยู่ในเซลล์
• ความเร็วของโปรตีนที่มีอยู่

หนึ่งในโปรตีนขนส่งเหล่านี้คืออินซูลินซึ่งช่วยในการแพร่กระจายของกลูโคสทำให้ความเข้มข้นในเลือดลดลง

การขนส่งผ่านเมมเบรนที่ใช้งานอยู่

จนถึงตอนนี้เราได้กล่าวถึงการเคลื่อนที่ของโมเลกุลต่างๆผ่านช่องทางโดยไม่ต้องเสียค่าพลังงาน ในเหตุการณ์เหล่านี้ต้นทุนเพียงอย่างเดียวคือการสร้างพลังงานศักย์ในรูปของความเข้มข้นที่แตกต่างกันทั้งสองด้านของเมมเบรน

ด้วยวิธีนี้ทิศทางของการขนส่งจะถูกกำหนดโดยการไล่ระดับสีที่มีอยู่ ตัวละลายเริ่มถูกเคลื่อนย้ายตามหลักการแพร่กระจายดังกล่าวข้างต้นจนกว่าจะถึงจุดที่การแพร่กระจายสุทธิสิ้นสุดลง - ณ จุดนี้ถึงจุดสมดุลแล้ว ในกรณีของไอออนการเคลื่อนที่ยังได้รับอิทธิพลจากประจุ

อย่างไรก็ตามกรณีเดียวที่การกระจายของไอออนทั้งสองด้านของเมมเบรนอยู่ในสภาวะสมดุลที่แท้จริงคือเมื่อเซลล์ตาย เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดลงทุนพลังงานเคมีจำนวนมากเพื่อให้ความเข้มข้นของตัวถูกละลายไม่สมดุล

พลังงานที่ใช้เพื่อให้กระบวนการเหล่านี้ทำงานอยู่โดยทั่วไปคือโมเลกุลของ ATP Adenosine triphosphate เรียกโดยย่อว่า ATP เป็นโมเลกุลพลังงานพื้นฐานในกระบวนการของเซลล์

ลักษณะการขนส่งที่ใช้งานอยู่

การขนส่งแบบแอคทีฟสามารถกระทำกับการไล่ระดับความเข้มข้นไม่ว่าจะสูงชันเพียงใดคุณสมบัตินี้จะชัดเจนเมื่อมีคำอธิบายของปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม (ดูด้านล่าง)

กลไกการขนส่งที่ใช้งานสามารถเคลื่อนย้ายโมเลกุลได้มากกว่าหนึ่งคลาสในแต่ละครั้ง สำหรับการขนส่งแบบแอ็คทีฟจะใช้การจำแนกประเภทเดียวกันที่กล่าวถึงสำหรับการขนส่งโมเลกุลหลายตัวพร้อมกันในการขนส่งแบบพาสซีฟ: symport และ anti-support

การขนส่งโดยปั๊มเหล่านี้สามารถยับยั้งได้โดยการใช้โมเลกุลที่ปิดกั้นบริเวณสำคัญบนโปรตีนโดยเฉพาะ

จลนศาสตร์การขนส่งเป็นประเภท Michaelis-Menten พฤติกรรมทั้งสอง - ถูกยับยั้งโดยโมเลกุลและจลนศาสตร์บางชนิดเป็นลักษณะทั่วไปของปฏิกิริยาของเอนไซม์

สุดท้ายระบบจะต้องมีเอนไซม์เฉพาะที่สามารถไฮโดรไลซ์โมเลกุล ATP ได้เช่น ATPases นี่คือกลไกที่ระบบได้รับพลังงานที่กำหนดลักษณะของมัน

การเลือกขนส่ง

ปั๊มที่เกี่ยวข้องมีการคัดเลือกอย่างมากในโมเลกุลที่จะถูกขนส่ง ตัวอย่างเช่นหากปั๊มเป็นตัวพาโซเดียมไอออนก็จะไม่ใช้ไอออนของลิเธียมแม้ว่าไอออนทั้งสองจะมีขนาดใกล้เคียงกันมาก

สันนิษฐานว่าโปรตีนสามารถแยกแยะระหว่างลักษณะการวินิจฉัยสองลักษณะคือความสะดวกในการคายน้ำของโมเลกุลและการมีปฏิสัมพันธ์กับประจุภายในรูขุมขนของตัวลำเลียง

ไอออนขนาดใหญ่เป็นที่ทราบกันดีว่าจะคายน้ำได้ง่ายเมื่อเทียบกับไอออนขนาดเล็ก ดังนั้นรูขุมขนที่มีศูนย์ขั้วอ่อนแอจะใช้ไอออนขนาดใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง

ในทางตรงกันข้ามในช่องที่มีศูนย์กลางที่มีประจุไฟฟ้ามากปฏิกิริยากับไอออนที่ขาดน้ำจะมีอิทธิพลเหนือกว่า

ตัวอย่างการขนส่งที่ใช้งาน: ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

เพื่ออธิบายกลไกของการขนส่งแบบแอคทีฟควรใช้แบบจำลองที่ศึกษาดีที่สุดคือปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

คุณสมบัติที่โดดเด่นของเซลล์คือความสามารถในการรักษาระดับความสูงของโซเดียม (Na ⁺ ) และโพแทสเซียม (K ⁺ ) ไอออน

ในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาความเข้มข้นของโพแทสเซียมภายในเซลล์สูงกว่าเซลล์ภายนอก 10-20 เท่า ในทางตรงกันข้ามโซเดียมไอออนมีความเข้มข้นมากกว่าในสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

ด้วยหลักการที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของไอออนด้วยวิธีแฝงจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาระดับความเข้มข้นเหล่านี้ไว้ดังนั้นเซลล์จึงต้องการระบบขนส่งที่ใช้งานอยู่และนี่คือปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียม

ปั๊มประกอบด้วยโปรตีนคอมเพล็กซ์ประเภท ATPase ที่ยึดกับเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์สัตว์ทั้งหมด สิ่งนี้มีแหล่งยึดเกาะสำหรับไอออนทั้งสองและมีหน้าที่ในการขนส่งด้วยการฉีดพลังงาน

ปั๊มทำงานอย่างไร?

ในระบบนี้มีปัจจัยสองประการที่กำหนดการเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างช่องเซลล์และนอกเซลล์ ประการแรกคือความเร็วที่ปั๊มโซเดียม - โพแทสเซียมทำหน้าที่และปัจจัยที่สองคือความเร็วที่ไอออนสามารถเข้าสู่เซลล์ได้อีกครั้ง (ในกรณีของโซเดียม) เนื่องจากเหตุการณ์การแพร่กระจายแบบพาสซีฟ

ด้วยวิธีนี้ความเร็วที่ไอออนเข้าสู่เซลล์จะกำหนดความเร็วที่ปั๊มต้องทำงานเพื่อรักษาความเข้มข้นของไอออนที่เหมาะสม

การทำงานของปั๊มขึ้นอยู่กับชุดของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในโปรตีนที่รับผิดชอบในการขนส่งไอออน โมเลกุลของ ATP แต่ละตัวจะถูกไฮโดรไลซ์โดยตรงในกระบวนการโซเดียมไอออน 3 ตัวจะออกจากเซลล์และในเวลาเดียวกันโพแทสเซียมไอออนสองตัวจะเข้าสู่สภาพแวดล้อมของเซลล์

ระบบขนส่งมวลชน

เป็นการขนส่งแบบแอคทีฟอีกประเภทหนึ่งที่ช่วยในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นโพลีแซ็กคาไรด์และโปรตีน ให้โดย:

- ภาวะมดลูกหย่อน

endocytosis มีสามกระบวนการ: phagocytosis, pinocytosis และ ligand-mediated endocytosis:

ฟาโกไซโทซิส

ฟาโกไซโทซิส

Phagocytosis เป็นประเภทของการขนส่งที่อนุภาคของแข็งถูกปกคลุมด้วยถุงหรือ phagosome ซึ่งประกอบด้วย pseudopods ที่หลอมรวมกัน อนุภาคที่เป็นของแข็งที่ยังคงอยู่ภายในถุงจะถูกย่อยโดยเอนไซม์และเข้าไปถึงภายในเซลล์

นี่คือการทำงานของเซลล์เม็ดเลือดขาวในร่างกาย พวกมันกลืนแบคทีเรียและสิ่งแปลกปลอมเพื่อเป็นกลไกในการป้องกัน

พิโนไซโทซิส

โภชนาการของโปรโตซัว พิโนไซโทซิส ภาพโดย: Jacek FH (มาจาก Mariana Ruiz Villarreal) นำมาและแก้ไขจาก https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinocitosis.svg

Pinocytosis เกิดขึ้นเมื่อสารที่จะขนส่งเป็นหยดหรือถุงของของเหลวนอกเซลล์และเมมเบรนจะสร้างถุงพิโนไซติกซึ่งเนื้อหาของถุงหรือหยดจะถูกประมวลผลเพื่อให้กลับไปที่พื้นผิวของเซลล์

Endocytosis ผ่านตัวรับ

มันเป็นกระบวนการที่คล้ายกับ pinocytosis แต่ในกรณีนี้การบุกรุกของเมมเบรนเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุล (ลิแกนด์) จับกับตัวรับเมมเบรน

endocytic vesicles หลาย ๆ อันรวมกันและสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นเรียกว่า endosome ซึ่งเป็นจุดที่ลิแกนด์ถูกแยกออกจากตัวรับ จากนั้นตัวรับจะกลับไปที่เมมเบรนและลิแกนด์จะจับกับไลโปโซมซึ่งถูกย่อยโดยเอนไซม์

-Exocytosis

เป็นการขนส่งเซลล์ชนิดหนึ่งซึ่งสารจะต้องถูกเคลื่อนย้ายออกไปนอกเซลล์ ในระหว่างกระบวนการนี้เยื่อหุ้มเซลล์หลั่งจะจับกับเยื่อหุ้มเซลล์และปล่อยเนื้อหาของถุงน้ำออก

ด้วยวิธีนี้เซลล์จะกำจัดสารสังเคราะห์หรือสารเสีย นี่คือวิธีที่พวกมันปล่อยฮอร์โมนเอนไซม์หรือสารสื่อประสาท

อ้างอิง

1. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, พ.ศ. (2546). ชีววิทยา: สิ่งมีชีวิตบนโลก การศึกษาของ Pearson
2. Donnersberger, AB และ Lesak, AE (2002). หนังสือห้องปฏิบัติการกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา. กองบรรณาธิการ Paidotribo
3. Larradagoitia, LV (2012). กายวิภาคศาสตร์พื้นฐานและพยาธิวิทยา. บรรณาธิการ Paraninfo.
4. Randall, D. , Burggren, WW, Burggren, W. , French, K. , & Eckert, R. (2002) สรีรวิทยาของสัตว์ Eckert Macmillan
5. Vived, À. ม. (2548). พื้นฐานของสรีรวิทยาของการออกกำลังกายและการเล่นกีฬา Panamerican Medical Ed.