การรักษาดุลยภาพของเซลล์
เซลล์จะดำรงอยู่ได้จะต้องประกอบด้วยองค์ประกอบและออร์แกเนลล์ต่างๆ ที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน นอกจากนี้แล้วเซลล์จะดำรงชีวิตอยู่ได้ยังขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อมของเซลล์ที่เหมาะสมอีกด้วย ถ้าสภาวะแวดล้อมภายนอกเปลี่ยนแปลงจะมีผลต่อเมแทบอลิซึมของเซลล์ สภาวะแวดล้อมภายนอกและสภาวะแวดล้อมภายในเซลล์ถูกแบ่งแยกจากกันโดยเยื่อหุ้มเซลล์ ตลอดเวลาที่เซลล์ยังมีชีวิตอยู่จะมีการลำเลียงสารเข้าออกจากเซลล์ตลอดเวลา แต่เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติในการเลือกที่จะให้สารบางชนิดเคลื่อนผ่าน สมบัติดังกล่าวทำให้เยื่อหุ้มเซลล์มีบทบาทสำคัญในการควบคุมองค์ประกอบทางเคมี หรือสภาวะแวดล้อมภายในเซลล์
นักชีววิทยาได้ศึกษาการลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ พบว่ามี 2 รูปแบบด้วยกัน คือ
1. การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
การลำเลียงแบบไม่ใช้พลังงาน
การแพร่ (diffusion)
1. การแพร่แบบธรรมดา เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจากจุดที่มีความเข้มข้นสูงกว่า ไปยังจุดที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า การเคลื่อนที่นี้เป็นไปในลักษณะทุกทิศทุกทาง โดยไม่มีทิศทางที่แน่นอน ตัวอย่างการแพร่ที่พบได้เสมอคือ การแพร่ของเกลือในน้ำ การแพร่ของน้ำหอมในอากาศ
การแพร่เกิดจากพลังงานจลน์ (kinetic energy) ของโมเลกุลหรือไอออนของสาร บริเวณที่มีความเข้มข้นมากโมเลกุลหรือไอออนก็มีโอกาสชนกันมาก ทำให้โมเลกุลกระจายไปยังบริเวณอื่นๆ ที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลหรือไอออนเท่ากัน จึงเรียกว่า ภาวะสมดุลของการแพร่ (diffusion equilibrium)
ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่
1. อุณหภูมิ ในขณะที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลของสารมีพลังงานจลน์มากขึ้น ทำให้โมเลกุลเหล่านี้เคลื่อนที่ได้เร็วกว่า เมื่ออุณหภูมิต่ำ การแพร่จึงเกิดขึ้นได้เร็ว
2. ความแตกต่างของความเข้มข้น ถ้าหากมีความเข้มข้นของสาร 2 บริเวณแตกต่างกันมาก จะทำให้การแพร่เกิดขึ้นได้เร็วขึ้นด้วย
3. ขนาดของโมเลกุลสาร สารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กจะเกิดการแพร่ได้เร็วกว่าสารโมเลกุลใหญ่
4. ความเข้มข้นและชนิดของสารตัวกลาง สารตัวกลางที่มีความเข้มข้นมากจะมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของตัวกลางมาก ทำให้โมเลกุลของสารเคลื่อนที่ไปได้ยาก แต่ถ้าหากสารตัวกลางมีความเข้มข้นน้อย โมเลกุลของสารก็จะเคลื่อนที่ได้ดีทำให้การแพร่เกิดขึ้นเร็วด้วย
2. ออสโมซิส (osmosis) เป็นการแพร่ของของเหลวผ่านเยื่อบางๆ ซึ่งตามปกติจะหมายถึงการแพร่ของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์มีคุณสมบัติในการยอมให้สารบางชนิดเท่านั้นผ่านได้ การแพร่ของน้ำจะแพร่จากบริเวณที่เจือจางกว่า (มีน้ำมาก) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นกว่า (มีน้ำน้อย) ตามปกติการแพร่ของน้ำนี้จะเกิดทั้งสองทิศทางคือทั้งบริเวณเจือจาง และบริเวณเข้มข้น จึงมักกล่าวกันสั้นๆ ว่า ออสโมซิสเป็นการแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีน้ำมาก เข้าไปสู่บริเวณที่มีน้ำน้อยกว่าโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
แรงดันออสโมติกเกิดจากการแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีน้ำมาก (เจือจาง) เข้าสู่บริเวณที่มีน้ำน้อย (เข้มข้น)
สารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกันจะมีผลต่อเซลล์แตกต่างกันด้วย จึงทำให้แบ่งสารละลายที่อยู่นอกเซลล์ออกได้เป็น 3 ชนิด ตามการเปลี่ยนขนาดของเซลล์ เมื่ออยู่ภายในสารละลายนั้น คือ
1) ไฮโพทอนิก โซลูชัน (hypotonic solution) หมายถึง สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าเซลล์ ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ลงในสารละลายชนิดนี้ จะทำให้เซลล์ขยายขนาดเพิ่มขึ้น เนื่องจากน้ำภายในสารละลายแพร่เข้าสู่เซลล์มากกว่าน้ำภายในเซลล์แพร่ออกนอกเซลล์
2) ไอโซทอนิก โซลูชัน (isotonic solution) หมายถึง สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นเท่ากับเซลล์ ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ลงในสารละลายชนิดนี้ขนาดของเซลล์จะไม่เปลี่ยนแปลง
3) ไฮเพอร์ทอนิก โซลูชัน (hypertonic solution) หมายถึง สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นมากกว่าเซลล์ ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ลงในสารละลายชนิดนี้จะทำให้เซลล์เหี่ยวลดขนาดลง
ออสโมซิสที่เกิดจากสารละลายไฮโพทอนิกนอกเซลล์ ทำให้น้ำผ่านเข้าไปในเซลล์และเซลล์เต่งขึ้นหรือเซลล์แตก เรียกว่า เอนโดสโมซิส (endosmosis) หรือพลาสมอพทิซิส (plasmoptysis) สำหรับออสโมซิสที่เกิดจากสารละลายไฮเพอร์ทอนิกนอกเซลล์แล้ว ทำให้น้ำผ่านออกนอกเซลล์ทำให้เซลล์เหี่ยวเรียกว่า เอกโซสโมซิส (exosmosis) หรือพลาสโมไลซิส
การลำเลียงแบบใช้พลังงาน (active transport)
เป็นการเคลื่อนที่ของสารโดยใช้พลังงานเข้าช่วย เกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่เท่านั้น เป็นการลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยไปสู่ความเข้มข้นมาก การขนส่งลักษณะนี้เซลล์ต้องนำพลังงานที่ได้จากการสลายสารอาหารมาใช้
2. การลำเลียงสารโดยไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล ์
ในกรณีที่มีการลำเลียงสารโมเลกุลใหญ่เข้าหรือออกจากเซลล์ ซึ่งสารโมเลกุลใหญ่เหล่านี้ไม่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์หรือโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง เซลล์สามารถลำเลียงสารเหล่านี้ได้ด้วยกลไกการลำเลียง โดยการสร้างเวสิเคิลจากเยื่อหุ้มเซลล์หรือออร์แกเนลล์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติสามารถรวมตัวกับเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ หรือแยกตัวออกเพื่อสร้างเวสิเคิล สมบัติดังกล่าวนี้เอง ทำให้เซลล์สามารถใช้เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบสารโมเลกุลใหญ่ได้ การลำเลียงแบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ
1 . เอกโซไซโทซิส (exocytosis)
เป็นการลำเลียงสารโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์ สารที่จะถูกส่งออกไปนอกเซลล์บรรจุอยู่ในเวสิเคิล เมื่อเวสิเคิลรวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์ สารที่อยู่ภายในเวสิเคิลก็จะถูกปล่อยออกไปนอกเซลล์ โดยวิธีนี้พบได้ในหลายโอกาส เช่น การหลั่งเอนไซม์จากเยื่อบุผนังกระเพาะอาหาร การกำจัดของเสียที่ย่อยไม่ได้ออกจากเซลล ์
2. เอนโดไซโทซิส (endocytosis)
เป็นการลำเลียงสารตรงกันข้ามกับเอกโซไซโทซิส กล่าวคือ เป็นการลำเลียงสารขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์ แบ่งออกเปน 3 วิธี คือ
2.1 ฟาโกไซโทซิส (phagocytosis)
เป็นการลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ที่พบได้ในเซลล์จำพวกอะมีบาและเซลล์เม็ดเลือดขาว โดยเซลล์สามารถยื่นไซโทพลาซึมออกมาล้อมอนุภาคของสารที่มีขนาดใหญ่ที่เป็นของแข็ง ก่อนที่จะนำเข้าสู่เซลล์ในรูปของเวสิเคิล เรียกอีกอย่างว่า การกินของเซลล์ (cell eating)
2.2 พิโนไซโทซิส (pincocytosis)
เป็นการนำอนุภาคของสารที่อยู่ในรูปของสารละลายเข้าสู่เซลล์ โดยการทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เว้าเข้าไปในไซโทพลาซึมทีละน้อย จนกลายเป็นถุงเล็กๆ เมื่อเยื่อหุ้มเซลล์ปิดสนิทถงนี้จะหลุดเข้าไปกลายเป็นเวสิเคิลอยู่ในไซโทพลาซึม เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การดื่มของเซลล์ (cell drinking)
2.3 การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ (receptor-mediated endocytosis) เป็นการลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ ที่เกิดขึ้นโดยมีโปรตีนตัวรับบนเยื่อหุ้มเซลล์ สารที่ถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์ด้วยวิธีนี้จะต้องมีความจำเพาะในการจับกับโปรตีนตัวรับ ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์จึงจะสามารถนำเข้าสู่เซลล์ได้ หลังจากนั้น เยื่อหุ้มเซลล์จึงเว้าเป็นเวสิเคิลหลุดเข้าสู่ภายในเซลล์
ที่มา http://student.nu.ac.th/kaewsa/lesson2.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น