web site เพื่อการเรียการสอนรายวิชาชีววิทยาของเซลล

บทที่5
การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์

 

 

 

 

การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์
.
แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ
1. การลำเลียงสารโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ แบ่งเป็น 2 ลักษณะ คือ
1.1 การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โดยไม่ใช้พลังงานจากเซลล์ ( passive transport )ได้แก่
การแพร่ ( diffusion ) การแพร่ธรรมดา ( simple diffusion )
การแพร่โดยอาศัยตัวพา ( facilitated diffusion )ออสโมซิส ( osmosis )อิมบิบิชั่น ( Imbibition )
การแลกเปลี่ยนอิออน ( Ion exchange )
1.2 การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โดยใช้พลังงานจากเซลล์ ( active transport )
2. การลำเลียงสารโดยไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ มี 3 ลักษณะ คือ
2.1 การนำสารเข้าสู่ภายในเซลล์ ( Endocytosis ) มี 2 วิธี คือ
Pinocytosis
Phagocytosis
3. การนำสารออกนอกเซลล์ ( Exocytosis )
4. การนำสารผ่านเซลล์ ( Cytopempsis )

ออสโมซิส (osmosis)

1. น้ำบริสุทธิ์มีแรงดันออสโมติกต่ำสุด เนื่องจากไม่มีตัวถูกละลายใดๆ เจือปน
2. สารละลายที่มีความเข้มข้นสูง ( ตัวถูกละลายมีจำนวนมาก ) จะมีแรงดันออสโมติกสูง ส่วนสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ ( ตัวถูกละลายมีจำนวนน้อย ) จะมีแรงดันออสโมติกต่ำ
3. น้ำจะแพร่จากบริเวณที่มีแรงดันออสโมติกต่ำ ไปยังบริเวณที่มีแรงดันออสโมติกสูงต่ำ สูง

การลำเลียงสารโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
มีหลายวิธี
1. การแพร่ ( diffusion )ารเคลื่อนที่ของโมเลกุล หรืออิออน โดยอาศัยพลังงานจลน์ในตัวเอง จะมีทิศทางการเคลื่อนที่ของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ จนในที่สุดบริเวณทั้งสองจะมีความเข้มข้นเท่ากัน ซึ่งเรียกว่า สมดุลของการแพร ่ ซึ่งอนุภาค ของสารยังมีการเคลื่อนที่อยู่ แต่ความเข้มข้น หรือ หนาแน่น โดยเฉลี่ยจะเท่ากันทุกบริเวณ
การเคลื่อนที่ของโมเลกุล หรือไอออนของสารจะมีการกระทบกัน เป็นผลให้โมเลกุลกระจายออกไปทุกทิศทางในตัวกลาง เรียกว่า การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน (Brownian movement )

ตัวอย่างการแพร่ของสาร

การแพร่ในของแข็ง เช่น เกล็ดด่างทับทิม และเกล็ดโปตัสเซียมไดโครเมตแพร่ในวุ้น
การแพร่ในของเหลว เช่น โมเลกุลน้ำตาล อิออนของเกลือแพร่ในน้ำ
การแพร่ในก๊าซ เช่น การแพร่ของโมเลกุลน้ำหอมในอากาศ การแพร่ของก๊าซ หรือควันไฟในอากาศ

ปัจจัยที่ควบคุมอัตราการแพร่ของสาร

1. ความเข้มข้นของสารที่แพร่
สารที่มีความเข้มข้นสูง จะแพร่ไปสู่ที่มีความเข้มข้นต่ำ
2. อุณหภูมิ
การเพิ่มอุณหภูมิ จะให้การแพร่เป็นไปได้อย่างรวดเร็ว
3. ความดัน
การเพิ่มความดัน จะทำให้โมเลกุล หรือไอออนของสารเคลื่อนที่
4. ขนาดและน้ำหนักของอนุภาคที่แพร่
ถ้าอนุภาคขนาดเล็กและเบา จะมีอัตราการแพร่เร็วกว่าสารที่มีอนุภาคขนาดใหญ่และหนัก
5. ความหนาแน่นของตัวกลาง
สารที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน แต่แพร่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน อัตราการแพร่จะไม่เท่ากัน
เช่น การแพร่ในอากาศจะมีอัตราการแพร่สูงกว่าในน้ำ เพราะน้ำมีความหนาแน่นสูงกว่าอากาศ
6. ความสามารถในการละลายของสารที่แพร่
สารที่ละลายได้ดี จะมีอัตราการแพร่สูงกว่าสารที่ละลาย
ได้น้อย


2. ออสโมซิส ( Osmosis )

การแพร่ของ ของเหลว หรือการแพร่ของน้ำผ่านเยื่อเลือกผ่าน ( differentially permeablemembrane)
โดยทิศทางการแพร่เป็นไปตามหลักการแพร่ทั่วๆ ไป คือ “ น้ำจะแพร่จากบริเวณที่มีความหนาแน่นของน้ำมาก ( สารละลายเจือจาง ไปยังบริเวณที่มีความหนาแน่นของน้ำน้อย ( สารละลายเข้มข้น )
จนกระทั่งถึงจุดสมดุล เมื่ออัตราการแพร่ผ่านเยื่อเลือกผ่านไปและกลับ มีค่าเท่าๆ กัน ดังนั้นออสโมซิสจึงถือได้ว่าเป็นการแพร่อย่างหนึ่ง
ออสโมมิเตอร์ ( osmometer ) เป็นเครื่องมือที่ใช้แสดงการเกิดออสโมซิส และสามารถใช้วัดแรงดันที่เกิดจากขบวนการออสโมซิสได้อีก แรงดันออสโมติก ( osmotic pressure ) คือ ความดันที่ทำให้เกิดออสโมซิสของน้ำ- แรงดันดังกล่าวศึกษาได้จากชุดออสโมมิเตอร์อย่างง่าย
การที่มีของเหลวเคลื่อนที่ขึ้นไปในหลอดกาแฟ
เนื่องจากน้ำในบีกเกอร์แพร่ผ่านเยื่อไข่เข้าไปในฟองไข่ แรงดันภายในที่เพิ่มขึ้นจึงดันของเหลว ให้เคลื่อนเข้าไปในหลอด
แรงดันที่เกิดขึ้นภายในอันเนื่องจาก น้ำแพร่เข้าไปนี้เทียบได้กับแรงดันเต่งภายในฟองไข่
ถ้าไม่มีการเจาะเปลือก เยื่อที่เปลือกไข่จะพองเป่งมากขึ้น เพราะมีแรงดันเต่งมาก ในการที่เจาะเปลือกไข่จึงวัดแรงดันเต่งได้จากระดับของเหลวที่ถูกดันขึ้นไปในหลอด แรงดัน นี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนถึงสภาวะสมดุลของการแพร่ ซึ่งอาจใช้เวลานานมาก และจะต้องต่อหลอดให้ยาวขึ้นเรื่อยๆ เมื่อถึงระยะหนึ่ง
ระดับของเหลวในหลอดจะคงที่ ในสภาวะเช่นนี้ แรงดันเต่งจะมีค่าสูงสุด

น้ำจากภายนอกแพร่เข้าสู่ภายใน เท่ากับ น้ำจากภายในแพร่ออกสู่ภายนอก

- แรงดันเต่งมีค่าสูงสุด = แรงดันออสโมติก

- แรงดันเต่ง ( Turgor pressure ) เป็นแรงดันที่เกิดขึ้นภายในอันเนื่องมาจากน้ำแพร่เข้าไป

- แรงดันเต่งสูงสุดจะมีค่าเท่ากับแรงดันออสโมติกของสารละลาย

- แรงดันเต่งมีความสำคัญมากในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เพราะทำให้เซลล์สามารถรักษารูปร่างได้ เช่น การรักษารูปร่าง ลักษณะของเซลล์สัตว์ หรือในพืช การที่ใบกางเต็มที่ ยอดตั้งตรงดี ใบฝักกรอบ เนื่องจากภายในเซลล์มีแรงดันเต่งมากนั่นเอง

ประเภทของสารละลายที่เกี่ยวข้องกับออสโมซิส แบ่งเป็น 3 ชนิด คือ

1. สารละลายไฮเปอร์โทนิก ( Hypertonic solution ) สลล. ที่มีความเข้มข้นสูง เมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์
ดังนั้น ถ้าเซลล์อยู่ในสภาวะที่มีสารละลายไฮเปอร์โทนิกอยู่ล้อมรอบ
เยื่อหุ้มเซลล์จะหดตัวและเหี่ยวแฟบลง เนื่องจากมีการสูญเสียน้ำออกจากเซลล์
เราเรียกขบวนการแพร่ของน้ำออกมาจาก cytoplasm และมีผลทำให้เซลล์มีปริมาตรเล็กลงนี้ว่า พลาสโมไลซิส ( Plasmolysis )

2. สารละลายไฮโปโทนิก ( Hypotonic solution )

สารละลาย ที่มีความเข้มข้นต่ำ เมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสลล. ภายในเซลล์
ดังนั้น ถ้าเซลล์อยู่ในภาวะที่มีสารละลายไฮโปโทนิกล้อมรอบ เซลล์จะขยายขนาด หรือมีปริมาตรเพิ่มขึ้น เนื่องจากเกิดการแพร่ของน้ำ จากสารละลายภายนอกเข้าสู่ภายในเซลล์ และทำให้เซลล์เกิดแรงดันเต่งเพิ่มขึ้น
เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า พลาสมอบไทซิส ( Plasmoptysis) หรือ เอนโดสโมซิส ( Endosmosis)
ผลจากการเกิดพลาสมอบไทซิส ระหว่างเซลล์สัตว์และเซลล์พืช จะแตกต่างกัน คือ

1. ในกรณีของเซลล์สัตว์
เช่น ถ้านำเซลล์เม็ดเลือดแดงมาใส่ลงในน้ำกลั่น ( ไฮโปโทนิก ต่อเซลล์เม็ดเลือดแดง )น้ำจะแพร่เข้าสู่เซลล์ ทำให้เกิดแรงดันเต่งภายในเซลล์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามปริมาณน้ำที่แพร่เข้าไป จนถึงจุดหนึ่งจะทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แตกออก
การแตกของเซลล์เม็ดเลือดแดง เมื่อแช่อยู่ในสารละลายไฮโปโทนิก เรียกว่า ฮีโมไลซิส ( Haemolysis )
2. ในกรณีของเซลล์พืช เช่น เซลล์ของเยื่อหอม
. ของขบวนการเกิดก็เช่นเดียวกันกับในเซลล์สัตว์ แต่เซลล์พืชจะไม่แตกออก เนื่องจากผนังเซลล์ (cell wall )

3. สารละลายไอโซโทนิก ( Isotonic solution )

- สารละลายที่มีความเข้มข้นเท่ากับความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์

- ดังนั้น เซลล์ที่อยู่ในภาวะที่มีสารละลายไอโซโทนิกล้อมรอบ จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลง เกิดขึ้น

- ซึ่งมีความสำคัญมากในสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะการคงรูปร่างของเซลล์สัตว์

- การที่เม็ดเลือดแดงไหลเวียนอยู่ในน้ำเลือด โดยไม่เหี่ยวแฟบ หรือ พองโตจนแตก

3. การแพร่แบบฟาซิลิเทต ( Facilitated diffusion )

เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสาร จากที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารต่ำโดยอาศัยตัวนำ

ตัวนำในที่นี้ เป็นโมเลกุลของโปรตีนที่ประกอบอยู่เป็นเยื่อหุ้มเซลล์ จะจับตัวกับโมเลกุลของสาร แล้วพาผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปใน Cytoplasm แล้วโมเลกุลของโปรตีนก็จะกลับมาอยู่ที่ด้านนอกของเซลล์เช่นเดิม

กระบวนการนี้ไม่ต้องอาศัยพลังงานแต่ต้องอาศัยตัวนำ

เช่น การเคลื่อนที่ของน้ำตาลกลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ

การลำเลียงสารที่เซลล์ตับ ที่เซลล์บุผิวลำไส้เล็ก

การแพร่แบบนี้มีอัตราการแพร่เร็วกว่ามาก

การแพร่แบบนี้เป็นประโยชน์มาก ทำให้เซลล์ได้รับสาร และขับสารบางอย่างได้อย่างรวดเร็ว

4. อิมบิบิชัน ( Imbibition )

กระบวนการดูดของเหลว หรือน้ำ ของวัตถุแห้ง หรือปริมาณน้ำอยู่น้อย

เช่น เมล็ดพืชแห้ง เมื่อแช่ในน้ำ หรือ อยู่ในที่มีความชื้นสูงจะดูดน้ำเข้าไปจนพองตัว ขยายใหญ่ขึ้น สำคัญต่อการงอกของเมล็ดพืช

อิมบิบิชัน อาจเกิดได้โดยการแพร่ของน้ำ หรือ การดูดซับความชื้น ( absorption ) เอาไว้รอบๆผิวของมันเอง

5. การแลกเปลี่ยนอิออน ( Ion exchange )

เป็นขบวนการที่เซลล์แลกเปลี่ยนอิออนระหว่างภายในเซลล์ กับภายนอกเซลล์ เช่น ไฮโดรเจนอิออน ภายในเซลล์ของรากพืช จะแลกเปลี่ยนกับ โปตัสเซียมอิออน ในดิน

6. การเคลื่อนที่ของสารโดยกระบวนการแอกทีฟทรานสปอร์ต

เป็นขบวนการลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความหนาแน่นของสารต่ำไปยังบริเวณที่มีความหนาแน่นของสารสูงกว่า โดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

Passive transport ความหนาแน่นของสารสูง ความหนาแน่นของสารต่ำ
Active transport ขบวนการนี้ต้องอาศัยพลังงานจากเซลล์ที่อยู่ในรูปของสารให้พลังงานสูง คือ ATP (AdenosineTriphosphate )

การดูดซึมกลูโคสของลำไส้

7. การลำเลียงสารโดยไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

เป็นวิธีการที่สารถูกนำเข้า หรือออกจากเซลล์ โดยที่เยื่อหุ้มเซลล์จะห่อหุ้ม หรือโอบล้อมเอาสารนั้นเข้าเป็นถุง หลังจากนั้นเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนที่เป็นถุงก็จะหลุดออกจาเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนอื่นๆ กลายเป็นถุงเล็กๆ เคลื่อนที่เข้าสู่ภายในเซลล์ หรือเคลื่อนที่ออกจากเซลล์
การที่เซลล์ ต้อ น ำ สารเข้าหรือออก โดยวิธีนี้เนื่องจากสารมีโมเลกุลใหญ่

การนำสารเข้าสู่ภายในเซลล์มี 2 วิธี คือ

1. Pinocytosis
วิธีการนำสารที่เป็นของเหลว หรือสารละลายเข้าสู่เซลล์ โดยการทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เว้าเข้าไปใน cytoplasm ทีละน้อยจนกลายเป็นถุงเล็กๆและถุงนี้จะปิดสนิทแล้วหลุดเข้ามาอยู่ใน cytoplasm เช่น การนำสารเข้าสู่เซลล์หน่วยไต การนำไขมันเข้าสู่เซลล์เยื่อบุของลำไส้

2. Phagocytosis
เป็นวิธีการนำสารที่มีลักษณะเป็นของแข็ง หรือ เซลล์ขนาดเล็กๆ เข้าสู่เซลล์ โดยการสร้าง Pseudopodium โอบล้อมสารนั้นแล้วเกิดเป็นถุงหลุดเข้าไปภายในเซลล์
การจับเชื้อโรคจำพวกแบคทีเรียของเซลล์เม็ดเลือดขาว
การกินอาหารของอะมีบา


การเพิ่มขนาดของเซลล์

เซลล์ยิ่งมีการขยายขนาดโตขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งทำให้พื้นที่ผิดไม่เพียงพอต่อความต้องการลำเลียง สารเข้า ออกของเซลล์มากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น เซลล์จึงต้องมีการแบ่งเซลล์ เพื่อทำให้พื้นที่ผิวเพิ่มมากขึ้น เพียงพอกับความต้องการ

ของเซลล์ ทำให้ประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนสารของเซลล์กับสิ่งแวดล้อมดีขึ้นกว่าเดิม

การแบ่งเซลล์ทำให้มีจำนวนเซลล์เพิ่มมากขึ้น และอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม กลุ่มเซลล์ที่มีขนาด รูปร่าง และการจัดระเบียบเป็นแบบเดียวกัน ทำหน้าที่ร่วมกัน เรียกว่า เนื้อเยื่อ ( Tissue )



 


 

 

 

 

     

พัฒนาโดย นางสาว ชลธิชา บังเลา เสนอ อาจารย์ ภาสกร เรืองรอง รายวิชาเทคโนโลยีและสื่อสารการศึกษา 355201
สงวนลิขสิทธิ์โดยคณะศึกษาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร

[ กลับสู่หน้าหลัก ]