ข้อมูล

5.8: Active Transport and Homeostasis - ชีววิทยา

5.8: Active Transport and Homeostasis - ชีววิทยา



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

เหมือนผลักฮัมวี่ขึ้นเนิน

คุณสามารถบอกได้จากใบหน้าของพวกเขาว่านักบินเหล่านี้กำลังใช้พลังงานอย่างมากในการพยายามผลักฮัมวี่คันนี้ขึ้นเนิน ผู้ชายกำลังเข้าร่วมการแข่งขันที่ทดสอบความแข็งแกร่งของพวกเขากับทีมอื่น Humvee มีน้ำหนักประมาณ 13,000 ปอนด์ ดังนั้นต้องใช้พลังงานทุกออนซ์ที่รวบรวมได้เพื่อเคลื่อนขึ้นเนินต้านแรงโน้มถ่วง การขนส่งสารบางชนิดผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาคล้ายกับการผลัก Humvee ขึ้นเนิน ซึ่งไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องเติมพลังงาน

Active Transport คืออะไร?

สารบางชนิดสามารถผ่านเข้าหรือออกจากเซลล์โดยผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาโดยไม่ต้องใช้พลังงานใดๆ เนื่องจากพวกมันกำลังเคลื่อนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า การขนส่งประเภทนี้เรียกว่าการขนส่งแบบพาสซีฟตามที่คุณเรียนรู้ในส่วนที่แล้ว สารอื่นๆ ต้องการพลังงานในการข้ามเมมเบรนของพลาสมาบ่อยครั้ง เนื่องจากพวกมันกำลังเคลื่อนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่า การขนส่งประเภทนี้เรียกว่า การขนส่งที่ใช้งาน. พลังงานสำหรับการขนส่งแบบแอคทีฟนั้นมาจากโมเลกุลที่นำพาพลังงานที่เรียกว่า ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต) การขนส่งแบบแอคทีฟอาจต้องการโปรตีนสำหรับการขนส่ง เช่น โปรตีนพาหะ ซึ่งถูกฝังอยู่ในพลาสมาเมมเบรน การขนส่งแบบแอคทีฟสองประเภทคือการขนส่งด้วยปั๊มและถุงอัณฑะ

ปั๊ม

มีกลไกปั๊มสองแบบ (การขนส่งแบบแอคทีฟหลักและรอง) สำหรับการขนส่งวัสดุที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็กและโมเลกุลขนาดใหญ่ NS การขนส่งที่ใช้งานหลัก เคลื่อนที่ไอออนผ่านเมมเบรนและสร้างความแตกต่างในประจุผ่านเมมเบรนนั้น ระบบการขนส่งแบบแอคทีฟหลักใช้ ATP เพื่อเคลื่อนย้ายสาร เช่น ไอออน เข้าสู่เซลล์ และบ่อยครั้งในเวลาเดียวกัน สารที่สองจะถูกย้ายออกจากเซลล์ NS ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม เป็นกลไกของการขนส่งแบบแอคทีฟที่ย้ายโซเดียมไอออนออกจากเซลล์และโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ — ในทุกล้านล้านเซลล์ในร่างกาย! อิออนทั้งสองจะถูกย้ายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังความเข้มข้นสูง ดังนั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานสำหรับกระบวนการ "ขึ้นเนิน" นี้ พลังงานถูกจัดหาโดย ATP ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมยังต้องการโปรตีนตัวพา โปรตีนพาหะจับกับไอออนหรือโมเลกุลจำเพาะ และในการทำเช่นนั้น พวกมันจะเปลี่ยนรูปร่าง เมื่อโปรตีนตัวพาเปลี่ยนรูปร่าง พวกมันจะพาไอออนหรือโมเลกุลข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ รูป (PageIndex{2}) แสดงรายละเอียดมากขึ้นว่าปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมทำงานอย่างไร และบทบาทเฉพาะของโปรตีนตัวพาในกระบวนการนี้

หากต้องการทราบถึงความสำคัญของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม คุณจำเป็นต้องรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับบทบาทของโซเดียมและโพแทสเซียมในร่างกาย ทั้งสองเป็นแร่ธาตุที่จำเป็นในอาหาร ซึ่งหมายความว่าคุณต้องได้รับแร่ธาตุเหล่านี้ในอาหารที่คุณกิน ทั้งโซเดียมและโพแทสเซียมยังเป็นอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งหมายความว่าพวกมันแยกตัวเป็นไอออน (อนุภาคที่มีประจุ) ในสารละลาย ซึ่งช่วยให้พวกมันนำไฟฟ้าได้ การทำงานของร่างกายปกติต้องการความเข้มข้นของโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนในของเหลวในร่างกายในช่วงที่แคบมาก ทั้งภายในและภายนอกเซลล์

  • โซเดียมเป็นไอออนหลักในของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ความเข้มข้นของโซเดียมปกติสูงกว่าภายในเซลล์ประมาณ 10 เท่า
  • โพแทสเซียมเป็นไอออนหลักในของเหลวภายในเซลล์ ความเข้มข้นของโพแทสเซียมปกติจะสูงกว่าภายนอกเซลล์ประมาณ 30 เท่า

ความแตกต่างของความเข้มข้นเหล่านี้สร้างการไล่ระดับทางไฟฟ้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เรียกว่าศักย์ของเมมเบรน NS การขนส่งที่ใช้งานรอง อธิบายการเคลื่อนที่ของวัสดุโดยใช้พลังงานของการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าที่กำหนดโดยการขนส่งแบบแอคทีฟหลัก การใช้พลังงานของการไล่ระดับไฟฟ้าเคมีที่สร้างขึ้นโดยระบบขนส่งแบบแอคทีฟหลัก สารอื่นๆ เช่น กรดอะมิโนและกลูโคสสามารถนำเข้าสู่เซลล์ผ่านช่องเมมเบรนได้ ATP เกิดขึ้นจากการขนส่งแบบแอคทีฟทุติยภูมิโดยใช้เกรเดียนท์ของไฮโดรเจนไอออนในไมโตคอนเดรีย การควบคุมศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ให้แน่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของร่างกายที่สำคัญ รวมถึงการถ่ายทอดแรงกระตุ้นของเส้นประสาทและการหดตัวของกล้ามเนื้อ พลังงานส่วนใหญ่ของร่างกายจะไปรักษาศักยภาพนี้ไว้ทั่วทั้งเยื่อหุ้มเซลล์หลายล้านล้านเซลล์ด้วยปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม

การขนส่งถุง

โมเลกุลบางชนิด เช่น โปรตีน มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาได้ โดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นภายในและภายนอกเซลล์ โมเลกุลขนาดใหญ่มากจะผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาด้วยความช่วยเหลือที่แตกต่างกัน เรียกว่า การขนส่งถุงน้ำ. การขนส่งทางถุงน้ำต้องใช้พลังงาน ดังนั้นจึงเป็นรูปแบบหนึ่งของการขนส่งที่กระฉับกระเฉง การขนส่งถุงน้ำดีมีสองประเภท: endocytosis และ exocytosis

เอนโดไซโทซิส

เอนโดไซโทซิส เป็นประเภทของการขนส่งถุงน้ำที่ย้ายสารเข้าไปในเซลล์ พลาสมาเมมเบรนดูดกลืนสารอย่างสมบูรณ์ ถุงบีบออกจากเมมเบรน และถุงน้ำจะนำสารเข้าไปในเซลล์ มันถูกใช้โดยเซลล์ทั้งหมดของร่างกายเพราะสารส่วนใหญ่ที่สำคัญสำหรับพวกมันคือขั้วและประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงไม่สามารถผ่านเมมเบรนพลาสมาที่ไม่เข้ากับน้ำได้ เมื่อทั้งเซลล์หรืออนุภาคของแข็งอื่นๆ ถูกดูดกลืน กระบวนการนี้เรียกว่า ฟาโกไซโตซิส. เมื่อของเหลวถูกดูดกลืน กระบวนการนี้เรียกว่า พิโนไซโตซิส. เมื่อเนื้อหาถูกนำเข้ามาโดยเฉพาะด้วยความช่วยเหลือของตัวรับในพลาสมาเมมเบรน มันถูกเรียกว่า เอนโดไซโทซิสที่รับสื่อกลาง.

การแปรผันที่เป็นเป้าหมายของเอนโดไซโทซิสนั้นใช้โปรตีนที่จับกับพลาสมาเมมเบรนซึ่งจำเพาะสำหรับสารบางชนิด อนุภาคจับกับโปรตีนและพลาสมาเมมเบรนจะกระตุ้น นำสารและโปรตีนเข้าสู่เซลล์ ถ้าผ่านเมมเบรนของเป้าหมายของ เอนโดไซโทซิสที่รับสื่อกลาง ไม่ได้ผลจะไม่ถูกลบออกจากของเหลวในเนื้อเยื่อหรือเลือด แต่จะอยู่ในของเหลวเหล่านั้นและเพิ่มความเข้มข้น โรคในมนุษย์บางชนิดเกิดจากความล้มเหลวของเอนโดไซโทซิสที่อาศัยตัวรับ ตัวอย่างเช่น รูปแบบของโคเลสเตอรอลที่เรียกว่าไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำหรือ LDL (ยังอ้างอิงถึงโคเลสเตอรอลที่ "ไม่ดี") ถูกกำจัดออกจากเลือดโดยเอนโดไซโทซิสที่อาศัยรีเซพเตอร์ ในโรคทางพันธุกรรมของมนุษย์ที่มีไขมันในเลือดสูง ตัวรับ LDL มีข้อบกพร่องหรือขาดหายไปทั้งหมด ผู้ที่เป็นโรคนี้มีระดับคอเลสเตอรอลในเลือดที่เป็นอันตรายถึงชีวิต เนื่องจากเซลล์ของพวกเขาไม่สามารถล้างสารเคมีออกจากเลือดได้

เอ็กโซไซโทซิส

เอ็กโซไซโทซิส เป็นประเภทของการขนส่งถุงน้ำที่ย้ายสารออกจากเซลล์ ถุงน้ำที่บรรจุสารจะเคลื่อนผ่านไซโตพลาสซึมไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นเยื่อถุงน้ำจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์และสารจะถูกปล่อยออกนอกเซลล์

สภาวะสมดุลและการทำงานของเซลล์

เพื่อให้เซลล์ทำงานได้ตามปกติ จะต้องคงสภาพที่เสถียรไว้ภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของเกลือ สารอาหาร และสารอื่นๆ จะต้องอยู่ในช่วงที่กำหนด กระบวนการในการรักษาสภาพให้คงที่ภายในเซลล์ (หรือสิ่งมีชีวิตทั้งหมด) คือสภาวะสมดุล สภาวะสมดุลต้องการการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องเนื่องจากสภาวะต่างๆ เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอทั้งในและนอกเซลล์ กระบวนการที่อธิบายไว้ในบทเรียนนี้และบทเรียนก่อนหน้านี้มีบทบาทสำคัญในสภาวะสมดุล โดยการย้ายสารเข้าและออกจากเซลล์ จะรักษาสภาวะภายในช่วงปกติภายในเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวม

คุณสมบัติ:คุณสมบัติ: ร่างกายมนุษย์ของฉัน

การรักษาสมดุลของโซเดียมและโพแทสเซียมในของเหลวในร่างกายโดยการขนส่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิต ดังนั้นจึงไม่แปลกใจเลยที่การได้รับโซเดียมและโพแทสเซียมในปริมาณที่เหมาะสมในอาหารมีความสำคัญต่อสุขภาพที่ดี ความไม่สมดุลอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อความดันโลหิตสูง โรคหัวใจ เบาหวาน และความผิดปกติอื่นๆ

หากคุณเป็นเหมือนคนอเมริกันส่วนใหญ่ โซเดียมและโพแทสเซียมในอาหารของคุณไม่สมดุล คุณมีแนวโน้มที่จะบริโภคโซเดียมมากเกินไปและโพแทสเซียมน้อยเกินไป ปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้เพื่อช่วยให้มั่นใจว่าแร่ธาตุเหล่านี้มีความสมดุลในอาหารที่คุณกิน:

  • ปริมาณโซเดียมทั้งหมดควรน้อยกว่า 2300 มก./วัน เกลือส่วนใหญ่ในอาหารพบได้ในอาหารแปรรูปหรือเติมด้วยเครื่องปั่นเกลือ หยุดเติมเกลือและเริ่มตรวจสอบฉลากอาหารเพื่อหาปริมาณโซเดียม อาหารที่มีโซเดียมต่ำจะมีปริมาณน้อยกว่า 140 มก./หน่วยบริโภค (หรือ 5% ต่อวัน)
  • ปริมาณโพแทสเซียมทั้งหมดควรเป็น 4700 มก./วัน การเพิ่มโพแทสเซียมในอาหารเป็นเรื่องง่ายโดยการเลือกอาหารที่เหมาะสม และมีตัวเลือกมากมาย ผักและผลไม้ส่วนใหญ่มีโพแทสเซียมสูง แต่โดยเฉพาะมันฝรั่ง กล้วย ส้ม แอปริคอต พลัม ผักใบเขียว มะเขือเทศ ถั่วลิมา และอะโวคาโด อาหารอื่นๆ ที่มีโพแทสเซียมในปริมาณมาก ได้แก่ ปลา เนื้อสัตว์ สัตว์ปีก และธัญพืชไม่ขัดสี

ทบทวน

  1. กำหนดการขนส่งที่ใช้งานอยู่
  2. ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมคืออะไร? ทำไมมันจึงสำคัญ?
  3. บอกชื่อการขนส่งถุงสองประเภท ชนิดใดเคลื่อนสารออกจากเซลล์
  4. ความเหมือนและความแตกต่างระหว่าง phagocytosis และ pinocytosis คืออะไร?
  5. ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมคือ:
    1. ฟอสโฟลิปิด
    2. โปรตีน
    3. คาร์โบไฮเดรต
    4. ไอออน
  6. อะไรคือความสำคัญเชิงหน้าที่ของการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโปรตีนพาหะในปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม หลังจากที่โซเดียมไอออนจับกัน?
  7. ยาพิษที่อาจถึงตายได้มาจากพืชที่เรียกว่า ouabain บล็อกปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและป้องกันไม่ให้ทำงาน คุณคิดว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อความสมดุลของโซเดียมและโพแทสเซียมในเซลล์อย่างไร อธิบายคำตอบของคุณ.
  8. จริงหรือเท็จ. ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมใช้โปรตีนหนึ่งตัวเพื่อปั๊มทั้งโซเดียมและโพแทสเซียม
  9. จริงหรือเท็จ. ถุงน้ำทำจากเยื่อหุ้มนิวเคลียส
  10. cn ไล่ระดับไฟฟ้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เรียกว่าอะไร?
  11. โมเลกุลส่งสัญญาณทางเคมีที่เรียกว่าสารสื่อประสาทถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ประสาท (เซลล์ประสาท) ผ่านทางถุงน้ำ นี่คือตัวอย่างของ:
    1. พิโนไซโตซิส
    2. ฟาโกไซโตซิส
    3. เอนโดไซโทซิส
    4. เอ็กโซไซโทซิส
  12. พลังงานสำหรับการขนส่งเชิงรุกมาจาก
    1. ATP
    2. RNA
    3. โปรตีนตัวพา
    4. โซเดียมไอออน
  13. โปรตีนขนส่งที่เคลื่อนย้ายสารเข้าและออกจากเซลล์อยู่ในโครงสร้างใด

Active Transport

การขนส่งแบบแอคทีฟเป็นกระบวนการถ่ายโอนสารเข้า ออกจาก และระหว่างเซลล์โดยใช้พลังงาน ในบางกรณี การเคลื่อนที่ของสารสามารถทำได้โดยการขนส่งแบบพาสซีฟซึ่งไม่ใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม เซลล์มักจะต้องขนส่งวัสดุโดยเทียบกับระดับความเข้มข้นของพวกมัน ในกรณีเหล่านี้ จำเป็นต้องมีการขนส่งแบบแอคทีฟ


การขนส่งแบบพาสซีฟในเซลล์: การแพร่กระจายและออสโมซิสที่ง่ายและสะดวก

การแพร่กระจายอย่างง่าย

การแพร่กระจาย คือการเคลื่อนที่ของสารผ่านเมมเบรนเนื่องจากความเข้มข้นต่างกัน โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากโมเลกุลอื่น สารจะเคลื่อนจากด้านข้างของเมมเบรนที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปยังด้านที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า รูป ด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการแพร่กระจายทำงานอย่างไร สารที่สามารถบีบตัวระหว่างโมเลกุลของไขมันในเยื่อหุ้มพลาสมาโดยการแพร่กระจายอย่างง่ายมักมีขนาดเล็กมาก โมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำ เช่น โมเลกุลของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์

ลองดูวิดีโอนี้ที่แสดงการแพร่กระจายผ่านเมมเบรน:

นี่คือแผ่นงานสรุปวิดีโอเพื่อกรอกและใส่ลงในสมุดบันทึกชีววิทยาของคุณ:

ออสโมซิส

ออสโมซิส เป็นการแพร่แบบพิเศษ — การแพร่กระจายของโมเลกุลของน้ำผ่านเมมเบรน เช่นเดียวกับโมเลกุลอื่นๆ น้ำเคลื่อนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า น้ำเคลื่อนเข้าหรือออกจากเซลล์จนกว่าความเข้มข้นจะเท่ากันทั้งสองด้านของพลาสมาเมมเบรน

Khan Academy: การแพร่กระจายและการออสโมซิส:

นี่คือแอนิเมชั่นที่แสดงให้เห็นว่าออสโมซิสทำงานอย่างไร:

การแพร่กระจายที่สะดวก

น้ำและสารอื่นๆ อีกมากไม่สามารถแพร่ผ่านเมมเบรนได้ง่ายๆ โมเลกุลที่ชอบน้ำ ไอออนที่มีประจุ และโมเลกุลที่ค่อนข้างใหญ่ เช่น กลูโคส ล้วนต้องการความช่วยเหลือในการแพร่กระจาย ความช่วยเหลือมาจากโปรตีนพิเศษในเยื่อหุ้มที่เรียกว่า ขนส่งโปรตีน. การแพร่กระจายด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนขนส่งเรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก. โปรตีนการขนส่งมีหลายประเภท รวมถึงแชนเนลโปรตีนและโปรตีนพาหะ ทั้งสองแสดงใน รูป ด้านล่าง.

  • โปรตีนแชนเนลก่อตัวเป็นรูพรุนหรือรูเล็กๆ ในเมมเบรน ซึ่งช่วยให้โมเลกุลของน้ำและไอออนขนาดเล็กไหลผ่านเมมเบรนได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับส่วนหางที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลไขมันภายในเมมเบรน พวกมันเป็นเหมือนอุโมงค์ที่ยอมให้โมเลกุลบางตัวผ่านไปเท่านั้น “ขอโทษนะเพื่อน คุณไม่สามารถใช้ช่องนี้ได้’ ช่องนี้สำหรับเพื่อนๆ เท่านั้นที่นี่ คุณต้องไปที่โปรตีนพาหะและเขาจะปล่อยให้คุณผ่านได้”
  • โปรตีนพาหะจับกับไอออนหรือโมเลกุลจำเพาะ และในการทำเช่นนั้น พวกมันจะเปลี่ยนรูปร่าง เมื่อโปรตีนตัวพาเปลี่ยนรูปร่าง พวกมันจะพาไอออนหรือโมเลกุลข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ พวกมันดูเหมือนปากจระเข้กำลังหยิบสิ่งของจากด้านนอกของเซลล์แล้วถุยน้ำลายเข้าข้างในใช่หรือไม่? โปรตีนจระเข้พาหะ โอเค นั่นไม่ใช่ชื่อพวกเขาจริงๆ แต่อาจช่วยให้คุณจำได้

Active Transport

การขนส่งที่ใช้งาน เกิดขึ้นเมื่อจำเป็นต้องใช้พลังงานเพื่อให้สารเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา จำเป็นต้องใช้พลังงานเนื่องจากสารกำลังเคลื่อนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่า นี่เป็นเหมือนการเคลื่อนลูกบอลขึ้นเนินที่ไม่สามารถทำได้โดยไม่เพิ่มพลังงาน พลังงานสำหรับการขนส่งแบบแอคทีฟนั้นมาจากโมเลกุลที่เป็นพาหะพลังงานที่เรียกว่าเอทีพี เช่นเดียวกับการขนส่งแบบพาสซีฟ การขนส่งแบบแอคทีฟอาจเกี่ยวข้องกับการขนส่งโปรตีนด้วย คุณสามารถชมวิดีโอการขนส่งที่ใช้งานได้ที่นี่:

ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม

ตัวอย่างของ Active Transport คือ ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม. เมื่อปั๊มนี้ทำงาน โซเดียมไอออนจะถูกสูบออกจากเซลล์ และโพแทสเซียมไอออนจะถูกสูบเข้าไปในเซลล์ อิออนทั้งสองจะเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังความเข้มข้นสูง ดังนั้นจำเป็นต้องมี ATP เพื่อจัดหาพลังงานสำหรับกระบวนการ "ขึ้นเนิน" นี้ รูป ด้านล่างจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมว่าการขนส่งประเภทนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

การขนส่งถุง

โมเลกุลบางชนิด เช่น โปรตีน มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาได้ โดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นภายในและภายนอกเซลล์ โมเลกุลขนาดใหญ่มากจะผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาด้วยความช่วยเหลือที่แตกต่างกัน เรียกว่า การขนส่งถุงน้ำ. การขนส่งทางถุงน้ำต้องใช้พลังงาน ดังนั้นจึงเป็นรูปแบบหนึ่งของการขนส่งเชิงรุก การขนส่งถุงน้ำดีมีสองประเภท: endocytosis และ exocytosis ทั้งสองประเภทแสดงใน รูป ด้านล่างและอธิบายไว้ด้านล่าง

  • เอนโดไซโทซิส เป็นชนิดของการขนส่งถุงน้ำที่ย้ายสารเข้าไปในเซลล์ พลาสมาเมมเบรนดูดกลืนสารอย่างสมบูรณ์ ถุงบีบออกจากเมมเบรน และถุงน้ำจะนำสารเข้าไปในเซลล์ เมื่อทั้งเซลล์ถูกดูดกลืน กระบวนการนี้เรียกว่าฟาโกไซโตซิส เมื่อของเหลวถูกกลืนเข้าไป กระบวนการนี้เรียกว่า พิโนไซโทซิส
  • เอ็กโซไซโทซิส เป็นชนิดของการขนส่งถุงน้ำที่ย้ายสารออกจากเซลล์ ถุงน้ำที่บรรจุสารจะเคลื่อนผ่านไซโตพลาสซึมไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นเยื่อถุงน้ำจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์และสารจะถูกปล่อยออกนอกเซลล์

สภาวะสมดุลและการทำงานของเซลล์

เพื่อให้เซลล์ทำงานได้ตามปกติ จะต้องคงสภาพที่เสถียรไว้ภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของเกลือ สารอาหาร และสารอื่นๆ จะต้องอยู่ในช่วงที่กำหนด กระบวนการรักษาสภาพให้คงที่ภายในเซลล์ (หรือสิ่งมีชีวิตทั้งหมด) คือสภาวะสมดุล สภาวะสมดุลจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากสภาวะต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงทั้งในและนอกเซลล์เสมอ กระบวนการที่อธิบายไว้ในบทเรียนนี้มีบทบาทสำคัญในสภาวะสมดุล โดยการย้ายสารเข้าและออกจากเซลล์ จะรักษาสภาวะภายในช่วงปกติภายในเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวม

สรุปบทเรียน

  • หน้าที่หลักของพลาสมาเมมเบรนคือการลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ การขนส่งเซลล์มีสองประเภทหลัก: การขนส่งแบบพาสซีฟและการขนส่งแบบแอคทีฟ
  • การขนส่งแบบพาสซีฟไม่ต้องการพลังงาน เกิดขึ้นเมื่อสารเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำ ประเภทของการขนส่งแบบพาสซีฟ ได้แก่ การแพร่กระจายอย่างง่าย ออสโมซิส และการแพร่แบบอำนวยความสะดวก
  • การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานจากเซลล์ เกิดขึ้นเมื่อสารเคลื่อนตัวจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปจนถึงระดับความเข้มข้นสูงหรือเมื่อมีการขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่มาก ประเภทของการขนส่งแบบแอคทีฟรวมถึงปั๊มไอออน เช่น ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม และการขนส่งถุงอัณฑะ ซึ่งรวมถึงเอนโดไซโทซิสและเอ็กโซไซโทซิส
  • การขนส่งเซลล์ช่วยให้เซลล์รักษาสภาวะสมดุลโดยการรักษาสภาวะภายในช่วงปกติภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

คำถามทบทวนบทเรียน

จำ

1. ออสโมซิสคืออะไร? ประเภทของการขนส่งคืออะไร?

2. อธิบายบทบาทของการขนส่งโปรตีนในการขนส่งเซลล์

3. ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมคืออะไร?

4. บอกชื่อการขนส่งถุงสองประเภท ชนิดใดเคลื่อนสารออกจากเซลล์

ใช้แนวคิด

5. สมมติว่าโมเลกุลต้องผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาเข้าไปในเซลล์ โมเลกุลนี้เป็นโปรตีนที่มีขนาดใหญ่มาก จะถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์อย่างไร? อธิบายคำตอบของคุณ.

6. ภาพวาดด้านล่างแสดงของเหลวภายในและภายนอกเซลล์ จุดเป็นตัวแทนของโมเลกุลของสารที่เซลล์ต้องการ โมเลกุลมีขนาดเล็กมากและไม่ชอบน้ำ การขนส่งประเภทใดที่จะย้ายโมเลกุลเข้าสู่เซลล์?

คิดอย่างมีวิจารณญาณ

7. เปรียบเทียบและเปรียบเทียบการแพร่แบบง่ายและการแพร่แบบสะดวก สำหรับการแพร่กระจายแต่ละประเภท ให้ยกตัวอย่างของโมเลกุลที่ถูกลำเลียงด้วยวิธีนั้น

8. อธิบายว่าการขนส่งเซลล์ช่วยให้สิ่งมีชีวิตรักษาสภาวะสมดุลได้อย่างไร

ข้อควรพิจารณา

เซลล์ทั้งหมดมีโครงสร้างและหน้าที่พื้นฐานเหมือนกัน แต่เซลล์ก็แตกต่างกันไป


เอนโดไซโทซิส

นอกจากการเคลื่อนตัวของไอออนและโมเลกุลขนาดเล็กผ่านเมมเบรนไปกับการไล่ระดับความเข้มข้นของพวกมันแล้ว เซลล์ยังต้องกำจัดและรับโมเลกุลและอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นด้วย เซลล์บางเซลล์สามารถดูดกลืนจุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียวได้ทั้งหมด คุณอาจตั้งสมมติฐานไว้อย่างถูกต้องว่าการดูดซึมและการปล่อยอนุภาคขนาดใหญ่โดยเซลล์นั้นต้องการพลังงาน อย่างไรก็ตาม อนุภาคขนาดใหญ่มากไม่สามารถผ่านโดยตรงผ่านเมมเบรนได้ แม้จะให้พลังงานจากเซลล์ก็ตาม

เอนโดไซโทซิส เป็นการขนส่งแบบแอคทีฟประเภทหนึ่งที่เคลื่อนอนุภาค เช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ และแม้แต่เซลล์ทั้งหมด เข้าไปในเซลล์ เอนโดไซโทซิสมีรูปแบบต่างๆ กัน แต่ทั้งหมดมีลักษณะทั่วไป: พลาสมาเมมเบรนของเซลล์จะงอกใหม่ ก่อตัวเป็นกระเป๋ารอบๆ อนุภาคเป้าหมาย กระเป๋าหนีบออก ส่งผลให้อนุภาคถูกบรรจุอยู่ในแวคิวโอลที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งก่อตัวขึ้นจากเมมเบรนในพลาสมา

รูปที่ 7 มีการแสดง endocytosis สามรูปแบบ (a) ในรูปแบบหนึ่งของ endocytosis, phagocytosis, เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบอนุภาคและบีบออกเพื่อสร้างแวคิวโอลภายในเซลล์ (b) ในอีกประเภทหนึ่งของการเอนโดไซโทซิส นั่นคือ พิโนไซโทซิส เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบของเหลวปริมาณเล็กน้อยและบีบออก ก่อตัวเป็นตุ่ม (c) ในเอนโดไซโทซิสที่อาศัยรีเซพเตอร์ การดูดซึมของสารโดยเซลล์มุ่งเป้าไปที่สารประเภทเดียวที่จับกับรีเซพเตอร์บนเยื่อหุ้มเซลล์ภายนอก (เครดิต: การปรับเปลี่ยนงานโดย Mariana Ruiz Villarreal)

ฟาโกไซโตซิส เป็นกระบวนการที่เซลล์รับอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น เซลล์ ตัวอย่างเช่น เมื่อจุลินทรีย์บุกเข้าไปในร่างกายมนุษย์ เซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดหนึ่งที่เรียกว่านิวโทรฟิลจะกำจัดผู้บุกรุกผ่านกระบวนการนี้ โดยรอบและกลืนจุลินทรีย์เข้าไป ซึ่งจากนั้นจะถูกทำลายโดยนิวโทรฟิล (รูปที่ 7NS).

การเปลี่ยนแปลงของเอนโดไซโทซิสเรียกว่า พิโนไซโทซิส. ความหมายตามตัวอักษรหมายถึง "การดื่มเซลล์" และได้รับการตั้งชื่อในเวลาที่สันนิษฐานว่าเซลล์มีจุดประสงค์ในการรับของเหลวนอกเซลล์ ในความเป็นจริง กระบวนการนี้ใช้ตัวละลายที่เซลล์ต้องการจากของเหลวนอกเซลล์ (รูปที่ 7NS).

การแปรผันที่เป็นเป้าหมายของเอนโดไซโทซิสนั้นใช้โปรตีนจับในพลาสมาเมมเบรนซึ่งจำเพาะสำหรับสารบางชนิด (รูปที่ 7ค). อนุภาคจับกับโปรตีนและพลาสมาเมมเบรนจะกระตุ้น นำสารและโปรตีนเข้าสู่เซลล์ ถ้าผ่านเมมเบรนของเป้าหมายของ เอนโดไซโทซิสที่รับสื่อกลาง ไม่ได้ผลจะไม่ถูกลบออกจากของเหลวในเนื้อเยื่อหรือเลือด แต่จะอยู่ในของเหลวเหล่านั้นและเพิ่มความเข้มข้น

โรคในมนุษย์บางชนิดเกิดจากความล้มเหลวของเอนโดไซโทซิสที่อาศัยตัวรับ ตัวอย่างเช่น รูปแบบของโคเลสเตอรอลที่เรียกว่าไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำหรือ LDL (ยังอ้างอิงถึงโคเลสเตอรอลที่ "ไม่ดี") ถูกกำจัดออกจากเลือดโดยเอนโดไซโทซิสที่อาศัยรีเซพเตอร์ ในโรคทางพันธุกรรมของมนุษย์ที่มีไขมันในเลือดสูง ตัวรับ LDL มีข้อบกพร่องหรือขาดหายไปทั้งหมด ผู้ที่เป็นโรคนี้มีระดับคอเลสเตอรอลในเลือดที่เป็นอันตรายถึงชีวิต เนื่องจากเซลล์ของพวกเขาไม่สามารถล้างสารเคมีออกจากเลือดได้


สภาวะสมดุล & การขนส่ง

ผม. ไฮเปอร์โทนิก โซลูชั่น
1. ความเข้มข้นของตัวถูกละลาย นอกเซลล์คือ higher (น้ำน้อย)
2. น้ำจะกระจายออกจากเซลล์จนเข้าสู่สภาวะสมดุล
3. เซลล์จะหดตัวและตายถ้าสูญเสียน้ำมากเกินไป
4. เซลล์พืชจะอ่อนแอ (เหี่ยว) เรียกว่า พลาสโมไลซิส

NS. สารละลายไฮโปโทนิก
1. ความเข้มข้นของตัวถูกละลายมากกว่า
ภายในเซลล์ (น้ำน้อย)
2. น้ำเคลื่อนเข้าสู่เซลล์จนกว่าจะถึงสมดุล
3. เซลล์สัตว์ บวมและระเบิด (ไลเซ่) หากรับน้ำมากเกินไป
4. ไซโตไลซิส คือ การแตกออกของเซลล์
5. เซลล์พืช กลายเป็น ขี้ขลาด เนื่องจากน้ำดันออกไปที่ผนังเซลล์
6. Turgor ความดัน ในเซลล์พืชช่วยรักษารูปร่าง
7. เซลล์พืชทำได้ดีที่สุดในสารละลายไฮโปโทนิก

เค โซลูชั่นไอโซโทนิก
1. ความเข้มข้น ของตัวถูกละลาย เหมือนกัน ภายในและภายนอกเซลล์
2. น้ำเคลื่อนเข้าและออกจากเซลล์ในอัตราที่เท่ากันจึงมี น้ำไม่ไหล
3. เซลล์สัตว์ทำได้ดีที่สุดในการแก้ปัญหาไอโซโทนิก

IV. วิธีที่เซลล์จัดการกับออสโมซิส

ก. เซลล์ของสัตว์บนบกมักอยู่ในสภาวะไอโซโทนิก (สมดุล)

B. สิ่งมีชีวิตน้ำจืดอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่สมดุล ดังนั้นน้ำจึงเคลื่อนเข้าสู่เซลล์ของมันอย่างต่อเนื่อง

ค. สิ่งมีชีวิตน้ำจืดที่มีเซลล์เดียวใช้พลังงานในการสูบน้ำส่วนเกินออกโดย แวคิวโอลหดตัว

ง. ผนังเซลล์พืชป้องกันเซลล์พืชไม่ให้แตกออกในสภาพแวดล้อมที่ไม่สมดุล

E. บางอย่าง สิ่งมีชีวิตในทะเล สามารถ สูบเกลือส่วนเกินออก

ก. เร็วกว่าการแพร่กระจายอย่างง่าย

ข. ถือว่าเป็นการขนส่งแบบพาสซีฟเพราะไม่ได้ใช้พลังงานพิเศษ

C. เกิดการไล่ระดับความเข้มข้น

ง. มีส่วนร่วม โปรตีนตัวพา ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อช่วยเคลื่อนผ่านตัวถูกละลายบางชนิด เช่น กลูโคส

E. โมเลกุลของตัวพา เปลี่ยนรูปร่างเมื่อตัวถูกละลายเกาะติด ถึงพวกเขา

F. การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโปรตีนตัวพาช่วยให้ตัวละลายเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

NS. โปรตีนแชนเนล ในเยื่อหุ้มเซลล์สร้างอุโมงค์ข้ามเมมเบรนเพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุ

H. โปรตีนแชนเนลอาจเปิดหรือมีอยู่เสมอ ประตู ที่เปิดและปิดเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของวัสดุที่เรียกว่า ช่องทางรั้วรอบขอบชิด

I. ประตูเปิดและปิดเพื่อตอบสนองต่อสมาธิภายในและภายนอกเซลล์

ก. ต้องใช้ของ ATP หรือพลังงาน

ข. ขนย้ายวัสดุ เทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้น จากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปสูง

C. อาจเกี่ยวข้องกับโปรตีนเมมเบรน

ง. เคยเคลื่อนไหว ไอออน เช่น Na+, Ca+ และ K+ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

อี ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ย้าย 3 Na+ ออกทุกๆ 2 K+ เข้าสู่เซลล์
1.ทำให้เกิดความแตกต่างในการชาร์จภายในและภายนอกเซลล์
2. ส่วนต่างของค่าใช้จ่ายเรียกว่า ศักยภาพของเมมเบรน

เอฟ ปั๊มไอออน ช่วยให้กล้ามเนื้อและเซลล์ประสาททำงาน

NS. พืช ใช้การคมนาคมขนส่งไปยัง ช่วยให้รากดูดซับสารอาหารจากดิน (ธาตุอาหารพืชมีความเข้มข้นภายในรากมากกว่าภายนอก)

ก. เคลื่อนโมเลกุลขนาดใหญ่และซับซ้อน เช่น โปรตีนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์

ข. โมเลกุลขนาดใหญ่ อาหาร หรือหยดของเหลวถูกบรรจุในถุงที่มีเยื่อหุ้มที่เรียกว่า ถุงน้ำ

ค. เอนโดไซโทซิส ย้ายอนุภาคขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์

NS. ฟาโกไซโตซิส เป็นเอนโดไซโทซิสชนิดหนึ่ง
1. เยื่อหุ้มเซลล์ขยายออกก่อตัวขึ้น pseudopods เทียม (การฉายเหมือนนิ้ว) ที่ล้อมรอบอนุภาค
2. กระเป๋าเมมเบรนล้อมรอบวัสดุและบีบออกภายในเซลล์ทำให้ a ถุงน้ำ
3. ตุ่มสามารถหลอมรวมกับ ไลโซโซม (ออร์แกเนลล์ย่อยอาหาร) หรือปล่อยเนื้อหาในไซโตพลาสซึม
4. ใช้โดย อะมีบา ให้อาหาร & เซลล์เม็ดเลือดขาว เพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรีย
5. เรียกว่า “เซลล์การกิน”

อี พิโนไซโตซิส เป็นเอนโดไซโทซิสอีกชนิดหนึ่ง
1. เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบละอองของเหลว
2. ของไหลเข้าสู่ถุงน้ำที่มีเยื่อหุ้มเซลล์
3. เรียกว่า “เซลล์ดื่ม”

NS. เอ็กโซไซโทซิส ใช้เพื่อขจัดผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ออกจากเซลล์ เช่น ของเสีย เมือก & ผลิตภัณฑ์เซลล์

NS. โปรตีน ที่ผลิตโดยไรโบโซมในเซลล์จะถูกบรรจุลงในถุงลำเลียงโดยเครื่องมือ Golgi


สรุปมาตรา

การไล่ระดับแบบรวมที่ส่งผลต่อไอออนรวมถึงการไล่ระดับความเข้มข้นและการไล่ระดับทางไฟฟ้า เซลล์ที่มีชีวิตต้องการสารบางอย่างที่มีความเข้มข้นมากกว่าที่มีอยู่ในพื้นที่นอกเซลล์ การเคลื่อนย้ายสารขึ้นไปสู่การไล่ระดับเคมีไฟฟ้าต้องใช้พลังงานจากเซลล์ การขนส่งแบบแอคทีฟใช้พลังงานที่เก็บไว้ใน ATP เพื่อเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง การขนส่งวัสดุขนาดโมเลกุลขนาดเล็กแบบแอคทีฟจะใช้โปรตีนที่ครบถ้วนในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุ—โปรตีนเหล่านี้คล้ายคลึงกับเครื่องสูบน้ำ ปั๊มบางตัวซึ่งดำเนินการขนส่งแบบแอ็คทีฟหลัก จับคู่กับ ATP โดยตรงเพื่อขับเคลื่อนการทำงาน ในการขนส่งทุติยภูมิ พลังงานจากการขนส่งหลักสามารถใช้เพื่อย้ายสารอื่นเข้าไปในเซลล์และเพิ่มระดับความเข้มข้น

วิธีการเอนโดไซโทซิสต้องใช้เอทีพีโดยตรงเพื่อเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่งอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น โมเลกุลขนาดใหญ่ ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์หรือทั้งเซลล์สามารถถูกเซลล์อื่นกลืนกินในกระบวนการที่เรียกว่าฟาโกไซโทซิส ในฟาโกไซโตซิส ส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์จะกระตุ้นและไหลไปรอบ ๆ อนุภาค ในที่สุดก็บีบตัวออกและปล่อยให้อนุภาคถูกห่อหุ้มด้วยพลาสมาเมมเบรนทั้งหมด แวคิวโอลถูกเซลล์สลายโดยอนุภาคที่ใช้เป็นอาหารหรือส่งด้วยวิธีอื่น Pinocytosis เป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกันในระดับที่เล็กกว่า เซลล์ขับของเสียและอนุภาคอื่น ๆ ผ่านกระบวนการย้อนกลับ เอ็กโซไซโทซิส ของเสียจะถูกเคลื่อนย้ายออกนอกเซลล์ ผลักถุงน้ำที่เป็นเยื่อไปยังเยื่อหุ้มพลาสมา ปล่อยให้ถุงน้ำหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์และรวมตัวเข้ากับโครงสร้างเมมเบรน โดยปล่อยสิ่งที่อยู่ภายในออกสู่ภายนอกเซลล์


ดูวิดีโอ: science grade 4 concept lesson 2 nervous system شرح ساينس رابعه ابتدائي الجهاز العصبي (สิงหาคม 2022).