การขนส่งสารทุติยภูมิผ่านเมมเบรน ศักยภาพการพักบนเมมเบรนที่มาของมัน การขนส่งสารแบบพาสซีฟและแอคทีฟผ่านเมมเบรน วิดีโอ: การขนส่งสารในร่างกาย

12345ถัดไป ⇒

บทคัดย่อของการบรรยายครั้งที่ 3

หัวข้อ. ระดับย่อยและระดับเซลล์ของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

โครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพ

พื้นฐานของเมมเบรนชีวภาพของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดคือโครงสร้างฟอสโฟลิปิดคู่ ฟอสโฟลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์คือไตรกลีเซอไรด์ซึ่งหนึ่งในกรดไขมันถูกแทนที่ด้วยกรดฟอสฟอริก "หัว" ที่ชอบน้ำและ "หาง" ที่ชอบน้ำของโมเลกุลฟอสโฟลิปิดถูกวางแนวเพื่อให้โมเลกุลสองแถวปรากฏขึ้นซึ่งส่วนหัวซึ่งครอบคลุม "หาง" จากน้ำ

โปรตีนที่มีขนาดและรูปร่างต่าง ๆ ถูกรวมเข้ากับโครงสร้างฟอสโฟลิปิดดังกล่าว

คุณสมบัติและคุณสมบัติส่วนบุคคลของเมมเบรนถูกกำหนดโดยโปรตีนเป็นหลัก องค์ประกอบของโปรตีนที่แตกต่างกันเป็นตัวกำหนดความแตกต่างในโครงสร้างและหน้าที่ของออร์แกเนลล์ของสัตว์ทุกชนิด ผลกระทบขององค์ประกอบไขมันเมมเบรนต่อคุณสมบัติของมันต่ำกว่ามาก

การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ

การขนส่งสารผ่านเมมเบรนแบ่งออกเป็นแบบพาสซีฟ (โดยไม่เสียค่าใช้จ่ายด้านพลังงานตามระดับความเข้มข้น) และแบบแอ็คทีฟ (ด้วยต้นทุนด้านพลังงาน)

การขนส่งแบบพาสซีฟ: การแพร่กระจาย, การแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก, ออสโมซิส

การแพร่กระจายคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ละลายในตัวกลางจากโซนที่มีความเข้มข้นสูงไปยังโซนที่มีความเข้มข้นต่ำ (การละลายของน้ำตาลในน้ำ)

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกคือการแพร่กระจายด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนช่อง (การเข้าสู่กลูโคสในเม็ดเลือดแดง)

ออสโมซิสคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวทำละลายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง (เม็ดเลือดแดงจะพองตัวและแตกออกในน้ำกลั่น)

การขนส่งที่ใช้งานแบ่งออกเป็นการขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเมมเบรนและการขนส่งโดยโปรตีน - เอนไซม์ - ปั๊ม

ในทางกลับกัน การขนส่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเมมเบรนแบ่งออกเป็นสามประเภท

Phagocytosis คือการจับตัวของสารตั้งต้นที่มีความหนาแน่นสูง (leukocyte-macrophage จับแบคทีเรีย)

Pinocytosis คือการจับของเหลว (โภชนาการของเซลล์ของตัวอ่อนในระยะแรกของการพัฒนามดลูก)

การขนส่งโดยโปรตีน-เอนไซม์-ปั๊มคือการเคลื่อนที่ของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยใช้โปรตีนตัวพาที่รวมเข้ากับเมมเบรน (การลำเลียงโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน "จาก" และ "เข้าสู่" เซลล์ ตามลำดับ)

โดยทิศทางการขนส่งแบ่งออกเป็น เอ็กโซไซโทซิส(ออกจากเซลล์) และ เอนโดไซโทซิส(ในเซลล์).

การจำแนกส่วนประกอบของเซลล์ดำเนินการตามเกณฑ์ที่แตกต่างกัน

ตามการปรากฏตัวของเยื่อหุ้มชีวภาพออร์แกเนลล์จะถูกแบ่งออกเป็นสองเมมเบรนหนึ่งเมมเบรนและไม่ใช่เมมเบรน

ตามหน้าที่ของออร์แกเนลล์สามารถแบ่งออกเป็นแบบไม่เฉพาะเจาะจง (สากล) และเฉพาะ (เฉพาะ)

ตามมูลค่ากรณีเกิดความเสียหายร้ายแรงและสามารถกู้คืนได้

โดยการเป็นของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่างๆ เข้าเป็นพืชและสัตว์

ออร์แกเนลล์เมมเบรน (หนึ่งและสองเมมเบรน) มีโครงสร้างคล้ายกันในแง่ของเคมี

ออร์แกเนลล์เมมเบรนสองชั้น

นิวเคลียส. หากเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีนิวเคลียสก็จะเรียกว่ายูคาริโอต เปลือกหุ้มนิวเคลียสมีเยื่อบางๆ ที่เว้นระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด ระหว่างพวกเขาคือพื้นที่ปริกำเนิด มีรูในซองจดหมายนิวเคลียร์ - รูพรุน นิวเคลียสเป็นส่วนของนิวเคลียสที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ ในนิวเคลียสของเซลล์ผู้หญิงบางเซลล์ โดยปกติร่างกาย 1 Barr จะถูกหลั่งออกมา ซึ่งเป็นโครโมโซม X ที่ไม่ได้ใช้งาน เมื่อนิวเคลียสแบ่งตัว โครโมโซมทั้งหมดจะมองเห็นได้ ภายนอกการแบ่งตัว มักมองไม่เห็นโครโมโซม น้ำนิวเคลียร์คือคาริโอพลาสซึม นิวเคลียสให้การจัดเก็บและการทำงานของข้อมูลทางพันธุกรรม

ไมโตคอนเดรีย เยื่อหุ้มชั้นในมีคริสเตที่เพิ่มพื้นที่ผิวด้านในสำหรับเอนไซม์แอโรบิกออกซิเดชัน ไมโตคอนเดรียมี DNA, RNA, ไรโบโซมของตัวเอง หน้าที่หลักคือความสมบูรณ์ของการเกิดออกซิเดชันและฟอสโฟรีเลชั่นของ ADP

ADP+P=เอทีพี

Plastids (คลอโรพลาส, โครโมพลาสต์, เม็ดเลือดขาว) พลาสติดมีของมันเอง กรดนิวคลีอิกและไรโบโซม ในสโตรมาของคลอโรพลาสต์มีเมมเบรนรูปดิสก์ที่เก็บรวบรวมไว้ในกองซึ่งมีคลอโรฟิลล์ที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์ด้วยแสง

โครโมพลาสต์มีเม็ดสีที่กำหนดสีเหลือง สีแดง สีส้มของใบไม้ ดอกไม้ และผลไม้

Leucoplasts เก็บสารอาหาร

ออร์แกเนลล์เมมเบรนเดี่ยว

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้านนอกแยกเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เมมเบรนมีโปรตีนที่ทำหน้าที่ต่างกัน มีโปรตีนตัวรับ โปรตีนเอนไซม์ โปรตีนปั๊ม และโปรตีนช่อง เมมเบรนชั้นนอกมีการซึมผ่านแบบเลือกได้ ทำให้สามารถขนส่งสารผ่านเมมเบรนได้

ในเยื่อบาง ๆ องค์ประกอบของคอมเพล็กซ์เหนือเมมเบรนถูกแยกออก - ผนังเซลล์ในพืช glycocalyx และ microvilli ของเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ในมนุษย์

มีอุปกรณ์สำหรับติดต่อกับเซลล์ข้างเคียง (เช่น เดสโมโซม) และซับเมมเบรนคอมเพล็กซ์ (โครงสร้างไฟบริลลาร์) ที่รับประกันความเสถียรและรูปร่างของเมมเบรน

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) เป็นระบบของเยื่อหุ้มที่สร้างถังและช่องสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างกันภายในเซลล์

มี EPS แบบละเอียด (หยาบ) และแบบเรียบ

เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบละเอียดประกอบด้วยไรโบโซมที่เกิดการสังเคราะห์โปรตีน

ใน ER ที่ราบรื่น ไขมันและคาร์โบไฮเดรตจะถูกสังเคราะห์ กลูโคสจะถูกออกซิไดซ์ (ระยะที่ปราศจากออกซิเจน) และสารภายนอกและภายนอก (ซีโนไบโอติก-ต่างประเทศ รวมถึงยา) จะถูกทำให้เป็นกลาง สำหรับการวางตัวเป็นกลางบน ER ที่ราบรื่น มีเอนไซม์โปรตีนที่กระตุ้นปฏิกิริยาเคมี 4 ประเภทหลัก: ออกซิเดชัน, รีดักชัน, ไฮโดรไลซิส, การสังเคราะห์ (เมทิลเลชั่น, อะซิติเลชั่น, ซัลเฟต, กลูโคโรนิเดชัน) ด้วยความร่วมมือกับเครื่องมือ Golgi ER มีส่วนร่วมในการก่อตัวของไลโซโซม แวคิวโอล และออร์แกเนลล์เมมเบรนเดี่ยวอื่นๆ

Golgi apparatus (lamellar complex) เป็นระบบขนาดกะทัดรัดของถังเก็บน้ำเมมเบรนแบบแบน, ดิสก์, ถุงน้ำซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ EPS ลาเมลลาร์คอมเพล็กซ์มีส่วนร่วมในการก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ (เช่น สำหรับไลโซโซมและเม็ดสารคัดหลั่ง) ซึ่งแยกเอนไซม์ไฮโดรไลติกและสารอื่นๆ ออกจากเนื้อหาของเซลล์

ไลโซโซมเป็นถุงที่มีเอนไซม์ไฮโดรไลติก ไลโซโซมมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการย่อยภายในเซลล์ในเซลล์ฟาโกไซโตซิส พวกเขาย่อยวัตถุที่จับโดยเซลล์รวมกับถุงน้ำดีพิโนไซติกและฟาโกไซติก พวกมันสามารถย่อยออร์แกเนลล์ที่เสื่อมสภาพได้เอง ฟาจไลโซโซมให้การป้องกันภูมิคุ้มกัน ไลโซโซมเป็นอันตรายเพราะเมื่อเมมเบรนถูกทำลาย การย่อยอัตโนมัติ (การย่อยตัวเอง) ของเซลล์อาจเกิดขึ้นได้

เพอรอกซิโซมเป็นออร์แกเนลล์เมมเบรนเดี่ยวขนาดเล็กที่มีเอนไซม์คาตาเลส ซึ่งทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นกลาง เปอร์รอกซิโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่ปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จากการเกิดอนุมูลอิสระ

แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์แบบเมมเบรนเดียวที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์พืช หน้าที่ของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการรักษา turgor และ (หรือ) การจัดเก็บสาร

ออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรน

ไรโบโซมเป็นไรโบนิวคลีโอโปรตีนที่ประกอบด้วยหน่วยย่อย rRNA ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ไรโบโซมเป็นที่ตั้งของการรวมตัวของโปรตีน

โครงสร้างไฟบริลลาร์ (fibrillar) คือ ไมโครทูบูล ฟิลาเมนต์ขั้นกลาง และไมโครฟิลาเมนต์

ไมโครทูบูล ในโครงสร้างมีลักษณะคล้ายลูกปัดซึ่งมีเกลียวเป็นเกลียวสปริงหนาแน่น "ลูกปัด" แต่ละตัวเป็นโปรตีนทูบูลิน เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 24 nm. ไมโครทูบูลเป็นส่วนหนึ่งของระบบช่องทางที่ขนส่งสารภายในเซลล์ พวกเขาเสริมความแข็งแกร่งของโครงร่างโครงร่างมีส่วนร่วมในการก่อตัวของแกนหมุน, centrioles ของศูนย์เซลล์, ร่างกายพื้นฐาน, cilia และ flagella

ศูนย์เซลล์เป็นส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึมที่มีเซนทริโอล 2 อันเกิดขึ้นจากแฝดสาม 9 อัน (แต่ละอันมีไมโครทูบูล 3 อัน) ดังนั้น Centriole แต่ละอันประกอบด้วย 27 ไมโครทูบูล เป็นที่เชื่อกันว่าศูนย์เซลล์เป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของเส้นใยแกนหมุนของการแบ่งเซลล์

ฐานเป็นฐานของ cilia และ flagella ในส่วนตัดขวาง ซิเลียและแฟลเจลลามีไมโครทูบูลเก้าคู่รอบเส้นรอบวงและหนึ่งคู่อยู่ตรงกลาง รวมเป็น 18+2=20 ไมโครทูบูล Cilia และ flagella ให้การเคลื่อนไหวของจุลินทรีย์และเซลล์ (ตัวอสุจิ) ในที่อยู่อาศัย

เส้นใยกลางมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8-10 นาโนเมตร พวกเขาให้หน้าที่ของโครงร่างเซลล์

ไมโครฟิลาเมนต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-7 นาโนเมตรส่วนใหญ่ประกอบด้วยโปรตีนแอคติน ในการมีปฏิสัมพันธ์กับไมโอซินพวกเขามีหน้าที่ไม่เพียง แต่สำหรับการหดตัวของกล้ามเนื้อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการหดตัวของเซลล์ที่ไม่ใช่กล้ามเนื้อด้วย ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเมมเบรนระหว่าง phagocytosis และกิจกรรมของ microvilli นั้นอธิบายได้จากการทำงานของไมโครฟิล์ม

การรวมเข้าด้วยกันคือการสะสมของสารในเซลล์ที่ไม่ถูกจำกัดโดยเยื่อหุ้มเซลล์ภายใน (หยดไขมัน กลุ่มไกลโคเจน)

การแบ่งออร์แกเนลล์ออกเป็นแบบไม่เฉพาะเจาะจง (สากล) และแบบเฉพาะเจาะจง (เฉพาะทาง) ค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ ออร์แกเนลล์สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ ได้แก่ cilia และ flagella, microvilli, microfilaments ของกล้ามเนื้อ

เซลล์สัตว์แตกต่างจากเซลล์พืชในกรณีที่ไม่มีเซลลูโลสและผนังเซลล์ แวคิวโอลที่มีน้ำนมจากเซลล์ และพลาสติด เซลล์พืชของพืชชั้นสูงไม่มี cilia และ flagella พืชไม่มีเซนทริโอล

หากนิวเคลียสและไมโตคอนเดรียเสียหาย (พิษจากไซยาไนด์) การตายของเซลล์เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากข้อมูลและพลังงานจะถูกบล็อก นิวเคลียสและไมโตคอนเดรียถือเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญ ด้วยการทำลายออร์แกเนลล์อื่น ๆ มีความเป็นไปได้พื้นฐานในการฟื้นฟู

12345ถัดไป ⇒

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง:

ค้นหาไซต์:

เยื่อหุ้มชีวภาพ(lat. membrana shell, membrane) - โครงสร้างพื้นผิวที่ใช้งานได้จริงหลายชั้นของโมเลกุลหนา จำกัด ไซโตพลาสซึมและออร์แกเนลล์ของเซลล์ส่วนใหญ่และยังสร้างระบบภายในเซลล์เดียวของท่อ, พับ, พื้นที่ปิด

พบเยื่อหุ้มชีวภาพในทุกเซลล์ ความสำคัญของพวกเขาถูกกำหนดโดยความสำคัญของหน้าที่ที่พวกเขาดำเนินการในกิจกรรมชีวิตปกติตลอดจนความหลากหลายของโรคและสภาวะทางพยาธิวิทยาที่เกิดขึ้นจากการละเมิดหน้าที่ของเมมเบรนต่างๆและแสดงออกในเกือบทุกระดับขององค์กร - จาก เซลล์และระบบย่อยไปจนถึงเนื้อเยื่อ อวัยวะ และร่างกายโดยรวม

โครงสร้างเมมเบรนของเซลล์แสดงโดยเยื่อหุ้มพื้นผิว (เซลล์หรือพลาสมา) และเยื่อหุ้มเซลล์ภายในเซลล์ (ย่อยเซลล์) ชื่อของเยื่อหุ้มเซลล์ (subcellular) มักขึ้นอยู่กับชื่อของโครงสร้างที่จำกัดหรือรูปแบบ ดังนั้นจึงมีไมโตคอนเดรีย, นิวเคลียส, เยื่อไลโซโซม, เยื่อหุ้มชั้นเชิงซ้อนของอุปกรณ์กอลจิ, เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, เรติเคิลซาร์โคพลาสมิก ฯลฯ (ดู เซลล์). ความหนาของเยื่อหุ้มชีวภาพ - 7-10 นาโนเมตรแต่พื้นที่ทั้งหมดของพวกมันมีขนาดใหญ่มาก ตัวอย่างเช่น ในตับของหนูนั้นมีพื้นที่หลายร้อยตารางเมตร

องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพองค์ประกอบของเยื่อหุ้มชีวภาพขึ้นอยู่กับประเภทและหน้าที่ แต่ส่วนประกอบหลักคือ ไขมันและ โปรตีนเช่นกัน คาร์โบไฮเดรต(ส่วนเล็กๆแต่สำคัญมาก) และน้ำ (มากกว่า 20% ของน้ำหนักทั้งหมด)

ไขมัน. ลิพิดสามกลุ่มถูกพบในเยื่อหุ้มชีวภาพ ได้แก่ ฟอสโฟลิปิด ไกลโคลิปิด และสเตียรอยด์ ในเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ มากกว่า 50% ของไขมันทั้งหมดเป็นฟอสโฟลิปิด - กลีเซอโรฟอสโฟลิปิด (ฟอสฟาติดิลโคลีน, ฟอสฟาติดิลเอธานอลามีน, ฟอสฟาติดิลซีรีน, ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล) และสฟิงโกฟอสโฟลิปิด (อนุพันธ์ของเซราไมด์, สฟิงโกมเยลิน) Glycolipids แสดงโดย cerebrosides, sulfatides และ gangliosides และสเตียรอยด์ส่วนใหญ่เป็นคอเลสเตอรอล (ประมาณ 30%) ส่วนประกอบของไขมันของเยื่อหุ้มชีวภาพประกอบด้วยกรดไขมันหลายชนิด แต่เยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์มีกรดปาล์มมิติก กรดโอเลอิกและสเตียริกเป็นหลัก ฟอสโฟลิปิดมีบทบาทโครงสร้างหลักในเยื่อหุ้มชีวภาพ พวกมันมีความสามารถเด่นชัดในการสร้างโครงสร้างสองชั้น (bilayers) เมื่อผสมกับน้ำซึ่งเกิดจาก โครงสร้างทางเคมีฟอสโฟลิปิด ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยส่วนที่ชอบน้ำ - "หัว" (กรดฟอสฟอริกตกค้างและกลุ่มขั้วที่ติดอยู่ เช่น โคลีน) และส่วนที่ไม่ชอบน้ำ - "หาง" (โดยปกติคือสายกรดไขมันสองสาย) ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ ฟอสโฟลิปิดของ bilayer จะอยู่ในลักษณะที่กรดไขมันตกค้างหันไปทางด้านในของ bilayer และดังนั้นจึงถูกแยกออกจากสิ่งแวดล้อมในขณะที่ "หัว" ที่ชอบน้ำอยู่ตรงกันข้าม . ไขมัน bilayer เป็นโครงสร้างแบบไดนามิก: ไขมันที่ก่อตัวขึ้นสามารถหมุนได้ เคลื่อนที่ไปในทิศทางด้านข้าง และแม้กระทั่งย้ายจากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง (การเปลี่ยนผ่านแบบพลิกกลับ) โครงสร้างของ lipid bilayer นี้เป็นพื้นฐานของความคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพและกำหนดคุณสมบัติที่สำคัญบางอย่างของเยื่อหุ้มชีวภาพเช่นความสามารถในการทำหน้าที่เป็นอุปสรรคและไม่อนุญาตให้โมเลกุลของสารที่ละลายในน้ำผ่าน ( ข้าว .) การละเมิดโครงสร้าง bilayer สามารถนำไปสู่การหยุดชะงักของการทำงานของเมมเบรน

คอเลสเตอรอลในองค์ประกอบของเยื่อหุ้มชีวภาพมีบทบาทเป็นตัวดัดแปลง bilayer ทำให้มีความแข็งแกร่งโดยการเพิ่มความหนาแน่น "การบรรจุ" ของโมเลกุลฟอสโฟลิปิด

ไกลโคลิปิดมีหน้าที่หลากหลาย: มีหน้าที่ในการรับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ มีส่วนร่วมในการสร้างความแตกต่างของเนื้อเยื่อ และกำหนดความจำเพาะของสปีชีส์

กระรอกเยื่อหุ้มชีวภาพมีความหลากหลายมาก น้ำหนักโมเลกุลส่วนใหญ่อยู่ที่ 25,000 - 230,000

โปรตีนสามารถโต้ตอบกับลิปิดไบเลเยอร์ได้เนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตและ/หรือแรงระหว่างโมเลกุล สามารถถอดออกจากเมมเบรนได้ค่อนข้างง่าย โปรตีนชนิดนี้รวมถึง cytochrome c (น้ำหนักโมเลกุลประมาณ 13,000) ซึ่งพบที่ผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย

โปรตีนเหล่านี้เรียกว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงหรือภายนอก สำหรับโปรตีนอื่นๆ ที่เรียกว่าอินทิกรัลหรือภายใน เป็นลักษณะเฉพาะที่สายโซ่โพลีเปปไทด์หนึ่งสายหรือมากกว่านั้นถูกจุ่มลงในไบเลเยอร์หรือตัดขวาง บางครั้งมากกว่าหนึ่งครั้ง (เช่น ไกลโคฟอริน เอทีพาสสำหรับการขนส่ง ส่วนของโปรตีนที่สัมผัสกับส่วนที่ไม่ชอบน้ำของ lipid bilayer มีโครงสร้างเป็นเกลียวและประกอบด้วยกรดอะมิโนที่ไม่มีขั้วเนื่องจากปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำเกิดขึ้นระหว่างส่วนประกอบของโปรตีนและไขมันเหล่านี้ กลุ่มขั้วของกรดอะมิโนที่ชอบน้ำมีปฏิกิริยาโดยตรงกับชั้นเมมเบรน ทั้งที่ด้านหนึ่งและอีกด้านหนึ่งของชั้นไบเลเยอร์ โมเลกุลโปรตีน เช่น โมเลกุลของไขมัน อยู่ในสถานะไดนามิก พวกมันยังมีลักษณะเฉพาะด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุน ด้านข้าง และแนวตั้ง เป็นภาพสะท้อนไม่เพียง แต่โครงสร้างของตัวเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกิจกรรมการทำงานด้วย ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยความหนืดของ lipid bilayer ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของไขมันเนื้อหาที่เกี่ยวข้องและประเภทของสายกรดไขมันไม่อิ่มตัว สิ่งนี้อธิบายช่วงอุณหภูมิที่แคบของกิจกรรมการทำงานของโปรตีนที่จับกับเมมเบรน

โปรตีนเมมเบรนทำหน้าที่หลักสามประการ: ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) ตัวรับและโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างดังกล่าวค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ และในบางกรณี โปรตีนชนิดเดียวกันสามารถทำหน้าที่รับและการทำงานของเอนไซม์ (ตัวอย่างเช่น อินซูลิน)

จำนวนเมมเบรน เอนไซม์ในเซลล์มีขนาดค่อนข้างใหญ่ แต่การกระจายในเยื่อหุ้มชีวภาพประเภทต่าง ๆ นั้นไม่เหมือนกัน เอนไซม์บางชนิด (เครื่องหมาย) มีอยู่ในเยื่อหุ้มบางชนิดเท่านั้น (เช่น Na, K-ATPase, 5-nucleotidase, adenylate cyclase - in เมมเบรนพลาสม่า; cytochrome P-450, NADPH dehydrogenase, cytochrome b5 - ในเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติเคิล; monoamine oxidase - ในเยื่อหุ้มชั้นนอกของ mitochondria และ cytochrome C-oxidase, succinate dehydrogenase - ด้านใน กรดฟอสฟาเตส - ในเมมเบรนของไลโซโซม)

โปรตีนรีเซพเตอร์ ซึ่งจับกับสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำโดยเฉพาะ (ฮอร์โมนหลายตัว ผู้ไกล่เกลี่ย) เปลี่ยนรูปร่างของพวกมันอย่างย้อนกลับ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้กระตุ้นการตอบสนองทางเคมีภายในเซลล์ ด้วยวิธีนี้ เซลล์จะรับสัญญาณต่างๆ จากสภาพแวดล้อมภายนอก

โปรตีนโครงสร้างรวมถึงโปรตีนโครงร่างเซลล์ที่อยู่ติดกับด้านไซโตพลาสซึมของเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อใช้ร่วมกับไมโครทูบูลและไมโครฟิลาเมนต์ของโครงร่างโครงร่าง พวกมันให้ความต้านทานต่อเซลล์ในการเปลี่ยนปริมาตรและสร้างความยืดหยุ่น กลุ่มนี้ยังรวมถึงโปรตีนเมมเบรนจำนวนหนึ่งซึ่งยังไม่ได้กำหนดหน้าที่

คาร์โบไฮเดรตในเยื่อหุ้มชีวภาพร่วมกับโปรตีน (glycoproteins) และไขมัน (glycolipids) โปรตีนสายโซ่คาร์โบไฮเดรตคือโครงสร้างโอลิโกหรือพอลิแซ็กคาไรด์ ซึ่งรวมถึงกลูโคส กาแลคโตส กรดนิวรามินิก ฟูโคส และมานโนส ส่วนประกอบคาร์โบไฮเดรตของเยื่อหุ้มชีวภาพส่วนใหญ่เปิดออกสู่สภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งก่อตัวเป็นกิ่งก้านจำนวนมาก ซึ่งเป็นชิ้นส่วนของไกลโคลิปิดหรือไกลโคโปรตีน หน้าที่ของพวกมันเกี่ยวข้องกับการควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ รักษาสถานะภูมิคุ้มกันของเซลล์ และรับรองความเสถียรของโมเลกุลโปรตีนในเยื่อหุ้มชีวภาพ โปรตีนตัวรับจำนวนมากมีส่วนประกอบของคาร์โบไฮเดรต ตัวอย่างจะเป็น ตัวกำหนดแอนติเจนกรุ๊ปเลือด แสดงโดย glycolipids และ glycoproteins

หน้าที่ของเยื่อหุ้มชีวภาพฟังก์ชั่นกั้น. สำหรับเซลล์และอนุภาคย่อยของเซลล์ของเยื่อหุ้มชีวภาพ พวกมันทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันทางกลที่แยกพวกมันออกจากพื้นที่ภายนอก การทำงานของเซลล์มักเกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของการไล่ระดับเชิงกลที่มีนัยสำคัญบนพื้นผิวของมัน สาเหตุหลักมาจากแรงดันออสโมติกและไฮโดรสแตติก ภาระหลักในกรณีนี้เกิดจากผนังเซลล์องค์ประกอบโครงสร้างหลักซึ่งในพืชที่สูงขึ้น ได้แก่ เซลลูโลสเพคตินและเอ็กซ์เทพินและในแบคทีเรีย - มูริน (เปปไทด์โพลีแซคคาไรด์ที่ซับซ้อน) ในเซลล์สัตว์ไม่จำเป็นต้องมีเปลือกแข็ง ความแข็งแกร่งบางอย่างของเซลล์เหล่านี้มาจากโครงสร้างโปรตีนพิเศษของไซโตพลาสซึมที่อยู่ติดกับพื้นผิวด้านในของพลาสมาเมมเบรน

การถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่สำคัญเช่นสภาวะสมดุลภายในเซลล์ของไอออน ศักย์ไฟฟ้าชีวภาพ การกระตุ้นและการนำกระแสประสาท การจัดเก็บและการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน ฯลฯ (ซม. พลังงานชีวภาพ). มีการขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ (การถ่ายโอน) ของโมเลกุลที่เป็นกลาง น้ำ และไอออนผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ การขนส่งแบบพาสซีฟไม่เกี่ยวข้องกับต้นทุนด้านพลังงาน แต่ดำเนินการโดยการแพร่กระจายตามความเข้มข้น การไล่ระดับด้วยไฟฟ้าหรืออุทกสถิต การขนส่งแบบแอคทีฟจะดำเนินการกับเกรเดียนต์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน (ส่วนใหญ่เป็นพลังงานของการไฮโดรไลซิสของ ATP) และเกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบเมมเบรนแบบพิเศษ (ปั๊มเมมเบรน) การขนส่งมีหลายประเภท หากสารถูกส่งผ่านเมมเบรนโดยไม่คำนึงถึงการมีอยู่และการถ่ายโอนของสารประกอบอื่น ๆ การขนส่งประเภทนี้จะเรียกว่า uniport หากการถ่ายโอนของสารหนึ่งเกี่ยวข้องกับการขนส่งของอีกสารหนึ่ง พวกมันจะพูดถึงการขนส่งร่วม และการถ่ายโอนทางเดียวเรียกว่า symport และทิศทางตรงกันข้ามจะเรียกว่า antiport ในกลุ่มพิเศษการถ่ายโอนสารโดย exo- และ pinocytosis นั้นแตกต่างกัน

การถ่ายโอนแบบพาสซีฟสามารถทำได้โดยการแพร่กระจายอย่างง่ายผ่าน lipid bilayers ของเมมเบรนรวมถึงผ่านการก่อตัวพิเศษ - ช่องทาง โดยการแพร่กระจายผ่านเมมเบรน โมเลกุลที่ไม่มีประจุซึ่งละลายได้สูงในไขมันจะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ รวมทั้ง สารพิษและยารักษาโรคมากมาย รวมทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ช่องเป็นโครงสร้าง lipoprotein เจาะเยื่อหุ้ม พวกมันทำหน้าที่ขนส่งไอออนบางชนิดและอาจอยู่ในสถานะเปิดหรือปิด ความนำไฟฟ้าของช่องขึ้นอยู่กับ ศักยภาพของเมมเบรนซึ่งมีบทบาทสำคัญในกลไกการสร้างและการนำกระแสประสาท

ในบางกรณี การถ่ายโอนของสสารเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของการไล่ระดับสี แต่เร็วกว่าความเร็วของการแพร่แบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการนี้เรียกว่าการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย มันเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของโปรตีนพาหะ กระบวนการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายไม่ต้องการพลังงาน ด้วยวิธีนี้จะขนส่งน้ำตาล, กรดอะมิโน, เบสไนโตรเจน กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อน้ำตาลถูกเซลล์เยื่อบุผิวดูดซึมจากลูเมนของลำไส้

การถ่ายโอนโมเลกุลและไอออนต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า (การขนส่งเชิงรุก) เกี่ยวข้องกับต้นทุนพลังงานจำนวนมาก บ่อยครั้งที่การไล่ระดับสีมีค่ามาก ตัวอย่างเช่นการไล่ระดับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ของเยื่อบุกระเพาะอาหารคือ 106 การไล่ระดับความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนบนเมมเบรนของ sarcoplasmic reticulum คือ 104 ในขณะที่ฟลักซ์ไอออนกับการไล่ระดับมีความสำคัญ ส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานสำหรับกระบวนการขนส่ง เช่น ในมนุษย์ มากกว่า 1/3 ของพลังงานทั้งหมดของเมแทบอลิซึม ในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ของอวัยวะต่าง ๆ พบว่าระบบการขนส่งโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนที่ใช้งานปั๊มโซเดียม ระบบนี้ปั๊มโซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าไปในเซลล์ (แอนตี้พอร์ต) กับความลาดเอียงทางไฟฟ้าเคมี การถ่ายโอนไอออนดำเนินการโดยส่วนประกอบหลักของปั๊มโซเดียม - Na +, K + ขึ้นอยู่กับ ATP-ase เนื่องจากการไฮโดรไลซิสของ ATP สำหรับโมเลกุล ATP ที่ถูกไฮโดรไลซ์แต่ละโมเลกุล จะมีการขนส่งโซเดียมไอออนสามตัวและโพแทสเซียมไอออนสองตัว Ca2+-ATPases มีสองประเภท หนึ่งในนั้นช่วยให้แน่ใจว่ามีการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนจากเซลล์ไปสู่สภาพแวดล้อมระหว่างเซลล์ อีกอันหนึ่งคือการสะสมของแคลเซียมจากเนื้อหาในเซลล์ไปยังคลังภายในเซลล์ ทั้งสองระบบสามารถสร้างระดับแคลเซียมไอออนที่มีนัยสำคัญได้ K+, H+-ATPase พบในเยื่อเมือกของกระเพาะอาหารและลำไส้ สามารถขนส่ง H+ ข้ามเยื่อเมือกของเยื่อเมือกในระหว่างการไฮโดรไลซิส ATP

บทความ: การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ

ATP-ase ที่ไวต่อประจุลบถูกพบในไมโครโซมของเยื่อเมือกในกระเพาะของกบ ซึ่งสามารถต้านไบคาร์บอเนตและคลอไรด์เมื่อทำการไฮโดรไลซิสของ ATP

กลไกที่อธิบายไว้ในการขนส่งสารต่าง ๆ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ยังเกิดขึ้นในกรณีที่มีการขนส่งผ่านเยื่อบุผิวของอวัยวะจำนวนหนึ่ง (ลำไส้, ไต, ปอด) ซึ่งดำเนินการผ่านชั้นของเซลล์ (ชั้นเดียวใน ลำไส้และไต) และไม่ผ่านตัวเดียว เยื่อหุ้มเซลล์. การขนส่งดังกล่าวเรียกว่า transcellular หรือ transepithelial ลักษณะเฉพาะเซลล์ เช่น เซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้และท่อไต ก็คือเยื่อหุ้มปลายและฐานของพวกมันแตกต่างกันในการซึมผ่าน ศักยภาพของเมมเบรน และหน้าที่การขนส่ง

ความสามารถในการสร้างศักย์ไฟฟ้าชีวภาพและกระตุ้นการกระตุ้น. การเกิดขึ้นของศักย์ไฟฟ้าชีวภาพนั้นสัมพันธ์กับลักษณะโครงสร้างของเยื่อหุ้มชีวภาพและกิจกรรมของพวกมัน ระบบขนส่งซึ่งทำให้เกิดการกระจายตัวของไอออนที่ไม่สม่ำเสมอทั้งสองด้านของเมมเบรน (ดูรูปที่ ศักย์ไฟฟ้าชีวภาพ, การกระตุ้น).

กระบวนการเปลี่ยนรูปและกักเก็บพลังงานเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มชีวภาพเฉพาะและครอบครองที่ศูนย์กลางใน การจัดหาพลังงานระบบการดำรงชีวิต กระบวนการหลักสองประการของการผลิตพลังงานคือการสังเคราะห์ด้วยแสงและ การหายใจของเนื้อเยื่อ- มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้นและในแบคทีเรีย - ในเยื่อหุ้มเซลล์ (พลาสมา) (ดู เนื้อเยื่อลมหายใจ). เยื่อสังเคราะห์แสงแปลงพลังงานของแสงเป็นพลังงานของสารประกอบเคมี โดยจัดเก็บในรูปของน้ำตาล ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทางเคมีหลักของสิ่งมีชีวิตที่ต่างกัน ในระหว่างการหายใจ พลังงานของสารตั้งต้นอินทรีย์จะถูกปลดปล่อยออกมาในกระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปตามสายโซ่ของตัวพารีดอกซ์ และถูกใช้ในกระบวนการของฟอสโฟรีเลชันของ ADP กับอนินทรีย์ฟอสเฟตเพื่อสร้าง ATP เมมเบรนที่ทำหน้าที่สร้างฟอสโฟรีเลชั่นที่เกี่ยวข้องกับการหายใจเรียกว่าคอนจูเกต (เยื่อหุ้มภายในของไมโตคอนเดรีย, เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียแอโรบิกบางชนิด, เยื่อหุ้มโครมาโตฟอร์ของแบคทีเรียสังเคราะห์แสง)

ฟังก์ชั่นการเผาผลาญเยื่อหุ้มถูกกำหนดโดยปัจจัยสองประการ: ประการแรกการเชื่อมต่อของเอนไซม์จำนวนมากและระบบเอนไซม์กับเยื่อหุ้มและประการที่สองความสามารถของเยื่อหุ้มเซลล์ในการแบ่งเซลล์ออกเป็นส่วน ๆ แยกกันโดยแบ่งกระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นจากกันและกัน ระบบเมตาบอลิซึมจะไม่ถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง เยื่อหุ้มเซลล์ที่แยกเซลล์นั้นมีระบบพิเศษที่ช่วยให้แน่ใจได้ถึงการเลือกเข้าของซับสเตรต การปลดปล่อยผลิตภัณฑ์ และการเคลื่อนที่ของสารประกอบที่มีผลบังคับ

การรับเซลล์และการโต้ตอบระหว่างเซลล์. สูตรนี้รวมชุดหน้าที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ที่กว้างขวางและหลากหลายซึ่งกำหนดปฏิสัมพันธ์ของเซลล์กับสิ่งแวดล้อมและการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์โดยรวม ลักษณะโมเลกุลและเมมเบรนของการรับเซลล์และปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน การควบคุมการเจริญเติบโตและการเผาผลาญของฮอร์โมน และรูปแบบการพัฒนาของตัวอ่อน

การละเมิดโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มชีวภาพ. ความหลากหลายของเยื่อหุ้มชีวภาพ การทำงานที่หลากหลาย และความไวสูงต่อสภาวะภายนอก ทำให้เกิดความผิดปกติของโครงสร้างและหน้าที่ของเมมเบรนที่หลากหลายเป็นพิเศษ ซึ่งเกิดขึ้นภายใต้ผลกระทบหลายประการ และเกี่ยวข้องกับโรคจำเพาะจำนวนมากในร่างกายโดยรวม . การละเมิดที่หลากหลายทั้งหมดนี้สามารถแบ่งออกได้ตามเงื่อนไขในการขนส่ง ฟังก์ชันเมตาบอลิซึม และโครงสร้าง ที่ ปริทัศน์ไม่สามารถระบุลักษณะลำดับของการเกิดความผิดปกติเหล่านี้ได้ และในแต่ละกรณีจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียดเพื่อชี้แจงการเชื่อมโยงหลักในห่วงโซ่ของการพัฒนาความผิดปกติของโครงสร้างและการทำงานของเมมเบรน การละเมิดฟังก์ชันการขนส่งเมมเบรนโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มการซึมผ่านของเมมเบรนเป็นสัญญาณสากลที่รู้จักกันดีของความเสียหายของเซลล์ โรคการเคลื่อนย้ายที่เรียกว่าโรคมากกว่า 20 ชนิด ได้แก่ กลูโคซูเรียในไต ซิสตินูเรีย การดูดซึมกลูโคส กาแลคโตส และวิตามินบี 12 ผิดปกติ สเฟียโรไซโทซิสทางพันธุกรรม ฯลฯ เกิดจากฟังก์ชั่นการขนส่งที่บกพร่อง (เช่น ในมนุษย์) ท่ามกลางความผิดปกติทางการทำงานและเมตาบอลิซึม ของเยื่อหุ้มชีวภาพการเปลี่ยนแปลงในกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพเป็นศูนย์กลาง เช่นเดียวกับการเบี่ยงเบนต่าง ๆ ในการจัดหาพลังงานของระบบสิ่งมีชีวิต ในรูปแบบทั่วไป ผลที่ตามมาของกระบวนการเหล่านี้เป็นการละเมิดองค์ประกอบและ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเยื่อหุ้ม, การสูญเสียการเชื่อมโยงแต่ละส่วนของเมแทบอลิซึมและการบิดเบือนของมัน, เช่นเดียวกับการลดลงของระดับของกระบวนการที่ขึ้นกับพลังงานที่สำคัญ (การขนส่งไอออนแบบแอคทีฟ, กระบวนการขนส่งแบบคู่, การทำงานของระบบหดตัว, ฯลฯ ) ความเสียหายต่อโครงสร้าง ultrastructural ของเยื่อหุ้มชีวภาพจะแสดงในการก่อตัวของถุงมากเกินไป, การเพิ่มขึ้นของพื้นผิวของเยื่อหุ้มพลาสม่าเนื่องจากการก่อตัวของฟองอากาศและกระบวนการ, การรวมตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ต่างกัน, การก่อตัวของ micropores และข้อบกพร่องของโครงสร้างในท้องถิ่น

บรรณานุกรม:เยื่อหุ้มชีวภาพ ed. ดี.เอส. พาร์สันส์, ทรานส์. จากภาษาอังกฤษ, M. , 1978; Boldyrev A.A. ชีวเคมีเบื้องต้นของเยื่อหุ้มเซลล์เบื้องต้น, M., 1986, bibliogr.; Konev S.V. และ Mazul V.M. การติดต่อระหว่างเซลล์ มินสค์ 2520; กุลเบิร์ก A.Ya. ตัวรับเยื่อหุ้มเซลล์, M. , 1987, bibliogr.; Malenkov A.G. และ Chuich G.A. การติดต่อระหว่างเซลล์และปฏิกิริยาของเนื้อเยื่อ, M. , 1979; ซิมอี . ชีวเคมีของเมมเบรนทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, M. , 1985, บรรณานุกรม; Finean J. , Colman R. และ Mitchell R. Membranes และหน้าที่ของพวกมันในเซลล์ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ, ม., 1977, บรรณานุกรม.

ความสนใจ! บทความ ' เยื่อหุ้มชีวภาพ' ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น และไม่ควรใช้สำหรับการรักษาด้วยตนเอง

การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา

ฟังก์ชันการเคลื่อนย้ายสิ่งกีดขวางของอุปกรณ์บนพื้นผิวของเซลล์นั้นมาจากการถ่ายโอนไอออน โมเลกุล และโครงสร้างเหนือโมเลกุลแบบคัดเลือกเข้าและออกจากเซลล์ การขนส่งผ่านเยื่อหุ้มช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการส่งสารอาหารและการกำจัดผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญออกจากเซลล์ การหลั่ง การสร้างการไล่ระดับไอออนิกและศักยภาพของเมมเบรน การรักษาค่า pH ที่จำเป็นในเซลล์ ฯลฯ

กลไกการลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ขึ้นอยู่กับ ลักษณะทางเคมี สารขนส่งและของมัน ความเข้มข้น ทั้งสองด้านของเยื่อหุ้มเซลล์และ ตั้งแต่ขนาด อนุภาคที่ขนส่ง โมเลกุลและไอออนขนาดเล็กถูกส่งผ่านเมมเบรนโดยการขนส่งแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ การถ่ายโอนโมเลกุลขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดใหญ่ดำเนินการโดยการขนส่งใน "แพ็คเกจเมมเบรน" นั่นคือเนื่องจากการก่อตัวของฟองอากาศที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน

การขนส่งแบบพาสซีฟเรียกว่าการถ่ายโอนสารผ่านเมมเบรนตามระดับความเข้มข้นโดยไม่ใช้พลังงาน การขนส่งดังกล่าวดำเนินการผ่านกลไกหลักสองประการ: การแพร่แบบง่ายและการแพร่แบบสะดวก

ทาง การแพร่กระจายง่ายขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กที่มีขั้วและไม่เป็นขั้ว กรดไขมัน และโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำอื่นๆ ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ อินทรียฺวัตถุ. การขนส่งโมเลกุลของน้ำผ่านเมมเบรนที่กระทำโดยการแพร่กระจายแบบพาสซีฟเรียกว่า ออสโมซิสตัวอย่างของการแพร่กระจายอย่างง่ายคือการขนส่งก๊าซผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์บุผนังหลอดเลือดของเส้นเลือดฝอยเข้าไปในของเหลวในเนื้อเยื่อโดยรอบและด้านหลัง

โมเลกุลที่ชอบน้ำและอิออนที่ไม่สามารถผ่านเมมเบรนอย่างอิสระจะถูกขนส่งโดยใช้โปรตีนการขนส่งเมมเบรนที่เฉพาะเจาะจง กลไกการขนส่งนี้เรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก

โปรตีนขนส่งเมมเบรนมีสองประเภทหลัก: โปรตีนตัวพาและ โปรตีนช่องโมเลกุลของสารที่ถ่ายโอนไปจับกับ โปรตีนพาหะ,ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างส่งผลให้มีการถ่ายโอนโมเลกุลเหล่านี้ผ่านเมมเบรน การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความสามารถในการคัดเลือกสูงซึ่งสัมพันธ์กับสารที่ขนส่ง

ช่องโปรตีนสร้างรูพรุนที่เต็มไปด้วยน้ำซึ่งแทรกซึมเข้าไปในชั้นไขมันไขมัน เมื่อรูพรุนเหล่านี้เปิดออก ไอออนอนินทรีย์หรือโมเลกุลของสารที่ขนส่งจะผ่านเข้าไปและถูกลำเลียงผ่านเมมเบรน ช่องไอออนให้การขนส่งประมาณ 106 ไอออนต่อวินาที ซึ่งมากกว่าอัตราการขนส่งที่ดำเนินการโดยโปรตีนพาหะมากกว่า 100 เท่า

โปรตีนแชนเนลส่วนใหญ่มี "ประตู",ซึ่งเปิดได้ชั่วขณะหนึ่งแล้วจึงปิด ขึ้นอยู่กับลักษณะของช่องสัญญาณ "ประตู" สามารถเปิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการจับกันของโมเลกุลสัญญาณ (ช่องประตูที่ขึ้นกับลิแกนด์) การเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (ช่องประตูที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า) หรือการกระตุ้นทางกล

การขนส่งที่ใช้งานอยู่เรียกว่าการถ่ายโอนสารผ่านเมมเบรนกับระดับความเข้มข้นของสารเหล่านั้น มันดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะและต้องใช้พลังงานซึ่งเป็นแหล่งหลักคือเอทีพี

ตัวอย่างของ Active Transport ซึ่งใช้พลังงานของ ATP hydrolysis เพื่อปั๊ม Na + และ K + ไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์คืองาน ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงการสร้างศักยภาพของเมมเบรนบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์

ปั๊มถูกสร้างขึ้นโดยโปรตีนเฉพาะ - เอนไซม์อะดีโนซีนทริปฟอสฟาเตสที่สร้างขึ้นในเยื่อหุ้มชีวภาพซึ่งกระตุ้นการแตกแยกของกรดฟอสฟอริกจาก โมเลกุลเอทีพี. องค์ประกอบของ ATPase ประกอบด้วย: ศูนย์เอ็นไซม์ ช่องไอออน และองค์ประกอบโครงสร้างที่ป้องกันการรั่วไหลย้อนกลับของไอออนระหว่างการทำงานของปั๊ม การทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมกินมากกว่า 1/3 ของ ATP ที่เซลล์ใช้ไป

ขึ้นอยู่กับความสามารถของการขนส่งโปรตีนในการนำพาโมเลกุลและไอออนตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป การขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟจะถูกแบ่งย่อยออกเป็น uniport และ coport หรือการขนส่งแบบคู่

ยูนิพอร์ต -นี่คือการขนส่งที่โปรตีนตัวพาทำงานเฉพาะในความสัมพันธ์กับโมเลกุลหรือไอออนของชนิดเดียวเท่านั้น ในการรวมกันหรือการขนส่งคอนจูเกตโปรตีนพาหะสามารถขนส่งโมเลกุลหรือไอออนสองชนิดหรือมากกว่าในเวลาเดียวกัน โปรตีนตัวพาเหล่านี้เรียกว่า coporters, หรือ ผู้ให้บริการที่เกี่ยวข้อง coport มีสองประเภท: symport และ antiport เมื่อไร ความเห็นอกเห็นใจโมเลกุลหรือไอออนถูกขนส่งในทิศทางเดียว และเมื่อ แอนติปอร์ต -ในทิศทางตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมทำงานตามหลักการต่อต้านพอร์ต โดยปั๊ม Na + ไอออนจากเซลล์ และ K + ไอออนเข้าไปในเซลล์เพื่อต่อต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าของพวกมัน ตัวอย่างของ symport คือการดูดซึมกลับของกลูโคสและกรดอะมิโนจากปัสสาวะปฐมภูมิโดยเซลล์ของท่อไต ในปัสสาวะปฐมภูมิความเข้มข้นของ Na + นั้นสูงกว่าในไซโตพลาสซึมของเซลล์ของท่อไตอย่างมีนัยสำคัญซึ่งมั่นใจได้โดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม การจับกันของกลูโคสในปัสสาวะปฐมภูมิกับโปรตีนพาหะคอนจูเกตจะเปิดช่อง Na + ซึ่งมาพร้อมกับการถ่ายโอนไอออน Na + จากปัสสาวะปฐมภูมิไปยังเซลล์ตามระดับความเข้มข้นของสารดังกล่าว กล่าวคือ โดยการขนส่งแบบพาสซีฟ ในทางกลับกัน การไหลของไอออน Na+ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโปรตีนพาหะ ส่งผลให้การขนส่งกลูโคสไปในทิศทางเดียวกับไอออน Na+: จากปัสสาวะปฐมภูมิเข้าสู่เซลล์ ในกรณีนี้ สำหรับการขนส่งกลูโคส อย่างที่เห็น ตัวพาแบบคอนจูเกตใช้พลังงานของการไล่ระดับไอออน Na + ที่สร้างขึ้นโดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ดังนั้นการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและการขนส่งคอนจูเกตซึ่งใช้การไล่ระดับของไอออน Na + สำหรับการขนส่งกลูโคสทำให้สามารถดูดซับกลูโคสเกือบทั้งหมดจากปัสสาวะปฐมภูมิและรวมไว้ในเมแทบอลิซึมทั่วไปของร่างกาย

เนื่องจากการเลือกขนส่งไอออนที่มีประจุ พลาสมาเลมมาของเซลล์เกือบทั้งหมดจึงมีประจุบวกที่ด้านนอกและด้านไซโตพลาสซึมด้านใน - ค่าลบ. เป็นผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน

การก่อตัวของศักย์ของเมมเบรนนั้นเกิดขึ้นได้เนื่องจากการทำงานของระบบขนส่งที่สร้างขึ้นในพลาสมาเมมเบรน: ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและช่องโปรตีนสำหรับไอออน K+

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในระหว่างการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ทุกๆ สองโพแทสเซียมไอออนที่เซลล์ดูดซึม โซเดียมไอออนสามตัวจะถูกลบออกจากมัน เป็นผลให้มีการสร้างไอออน Na + ส่วนเกินขึ้นนอกเซลล์และสร้างไอออน K + ส่วนเกินขึ้นภายใน อย่างไรก็ตาม การสนับสนุนที่สำคัญยิ่งกว่านั้นในการสร้างศักยภาพของเมมเบรนนั้นเกิดจากช่องโพแทสเซียม ซึ่งเปิดอยู่เสมอในเซลล์ที่เหลือ ด้วยเหตุนี้ K + ไอออนจึงออกจากเซลล์ตามระดับความเข้มข้นไปสู่สภาพแวดล้อมนอกเซลล์ เป็นผลให้ความต่างศักย์ระหว่าง 20 ถึง 100 mV เกิดขึ้นระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน พลาสมาเลมมาของเซลล์ที่กระตุ้นได้ (เส้นประสาท กล้ามเนื้อ สารคัดหลั่ง) พร้อมกับช่อง K + - มีช่อง Na + จำนวนมากที่เปิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เมื่อสัญญาณเคมี ไฟฟ้า หรือสัญญาณอื่นๆ กระทำต่อเซลล์ การเปิดช่อง Na + ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (การแยกขั้วของเมมเบรน) และการตอบสนองของเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงต่อสัญญาณ

โปรตีนขนส่งที่สร้างความแตกต่างระหว่างเมมเบรนเรียกว่า ปั๊มไฟฟ้าปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมทำหน้าที่เป็นปั๊มอิเล็กโทรเจนิกหลักของเซลล์

การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรนโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าสารที่ขนส่งในบางขั้นตอนของการขนส่งนั้นอยู่ภายในถุงเมมเบรนนั่นคือพวกมันถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรน ขึ้นอยู่กับทิศทางที่สารถูกถ่ายโอน (เข้าหรือออกจากเซลล์) การขนส่งในแพ็คเกจเมมเบรนจะแบ่งออกเป็น endocytosis และ exocytosis

เอนโดไซโทซิสกระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของโมเลกุลขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดใหญ่ (ไวรัส แบคทีเรีย เศษเซลล์) เรียกว่า Endocytosis ดำเนินการโดย phagocytosis และ pinocytosis

ฟาโกไซโตซิส -กระบวนการจับและดูดซับโดยเซลล์ของอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็งซึ่งมีขนาดมากกว่า 1 ไมครอน (แบคทีเรีย, เศษเซลล์ ฯลฯ ) ในระหว่างกระบวนการฟาโกไซโตซิส เซลล์ด้วยความช่วยเหลือของตัวรับพิเศษ จะรับรู้กลุ่มโมเลกุลเฉพาะของอนุภาคฟาโกไซไลซ์

จากนั้นที่จุดสัมผัสของอนุภาคกับเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดผลพลอยได้ของพลาสมาเมมเบรน - เทียมซึ่งห่อหุ้มอนุภาคขนาดเล็กจากทุกด้าน อันเป็นผลมาจากการรวมตัวของ pseudopodia อนุภาคดังกล่าวถูกล้อมรอบด้วยฟองอากาศที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนซึ่งเรียกว่า ฟาโกโซมการก่อตัวของฟาโกโซมเป็นกระบวนการที่ขึ้นกับพลังงานและดำเนินการร่วมกับระบบแอคโตไมโอซิน ฟาโกโซมที่จุ่มลงในไซโตพลาสซึมสามารถรวมเข้ากับเอนโดโซมหรือไลโซโซมตอนปลายได้ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อนุภาคขนาดเล็กอินทรีย์ที่เซลล์ดูดซึม เช่น เซลล์แบคทีเรีย ถูกย่อย ในมนุษย์ มีเซลล์เพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่สามารถฟาโกไซโทซิสได้ ตัวอย่างเช่น มาโครฟาจเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเม็ดเลือดขาวในเลือด เซลล์เหล่านี้ดูดกลืนแบคทีเรียและอนุภาคของแข็งหลายชนิดที่เข้าสู่ร่างกายและด้วยเหตุนี้จึงปกป้องเซลล์จากเชื้อโรคและอนุภาคแปลกปลอม

พิโนไซโทซิส- การดูดซับของเหลวโดยเซลล์ในรูปของสารละลายและสารแขวนลอยที่แท้จริงและคอลลอยด์ กระบวนการนี้ใน ในแง่ทั่วไปคล้ายกับ phagocytosis: ของเหลวหยดหนึ่งแช่อยู่ในภาวะซึมเศร้าที่เกิดขึ้นของเยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบด้วยมันและล้อมรอบด้วยฟองอากาศที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.07-0.02 ไมครอนแช่อยู่ในไฮยาโลพลาสซึมของเซลล์

กลไกของพินโนไซโตซิสนั้นซับซ้อนมาก กระบวนการนี้ดำเนินการในพื้นที่เฉพาะของอุปกรณ์พื้นผิวของเซลล์ เรียกว่า หลุมที่มีขอบ ซึ่งกินพื้นที่ประมาณ 2% ของพื้นผิวเซลล์ แอ่งเป็นการบุกรุกเล็ก ๆ ของพลาสมาเลมมาถัดจากที่มีโปรตีนจำนวนมากในไฮยาโลพลาสซึมส่วนปลาย คลาทรินในพื้นที่ของหลุมที่มีขอบบนพื้นผิวเซลล์ ยังมีตัวรับจำนวนมากที่สามารถรับรู้และผูกมัดโมเลกุลที่ขนส่งโดยเฉพาะ เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ถูกจับโดยตัวรับ แคลทรินพอลิเมอไรเซชันจะเกิดขึ้น และพลาสมาเลมมาจะงอกใหม่ ส่งผลให้ a ขอบฟองบรรทุกโมเลกุลที่เคลื่อนย้ายได้ ฟองดังกล่าวได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า clathrin บนพื้นผิวภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนดูเหมือนเส้นขอบที่ไม่สม่ำเสมอ

การขนส่งสารผ่านไบโอเมมเบรน

หลังจากแยกจากพลาสมาเลมมา ถุงน้ำที่ล้อมรอบจะสูญเสียคลาทริน และได้รับความสามารถในการรวมตัวกับถุงน้ำอื่นๆ กระบวนการพอลิเมอไรเซชันและดีพอลิเมอไรเซชันของคลาทรินต้องการพลังงานและจะถูกขัดขวางเมื่อไม่มีเอทีพี

Pinocytosis เนื่องจากตัวรับที่มีความเข้มข้นสูงในหลุมที่มีพรมแดนทำให้มั่นใจถึงการคัดเลือกและประสิทธิภาพของการขนส่งโมเลกุลเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของโมเลกุลของสารที่ขนส่งในหลุมที่มีขอบสูงกว่าความเข้มข้นของสารในสิ่งแวดล้อมถึง 1,000 เท่า Pinocytosis เป็นโหมดหลักในการขนส่งโปรตีน ไขมัน และไกลโคโปรตีนเข้าสู่เซลล์ เซลล์จะดูดซับปริมาณของเหลวต่อวันเท่ากับปริมาตรของมันโดยผ่านพินโนไซโทซิส

เอ็กโซไซโทซิส- กระบวนการกำจัดสารออกจากเซลล์ สารที่จะกำจัดออกจากเซลล์จะถูกปิดไว้ก่อนในถุงขนส่งซึ่งพื้นผิวด้านนอกซึ่งตามกฎแล้วจะถูกปกคลุมด้วยโปรตีน clathrin จากนั้นถุงดังกล่าวจะถูกส่งไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ ที่นี่เมมเบรนของถุงน้ำรวมกับพลาสมาและเนื้อหาจะถูกเทออกจากเซลล์หรือในขณะที่ยังคงเชื่อมต่อกับพลาสมาเลมมารวมอยู่ในไกลโคคาลิกซ์

exocytosis มีสองประเภท: ส่วนประกอบ (พื้นฐาน) และแบบควบคุม

โครงสร้างเอ็กโซไซโทซิสไหลอย่างต่อเนื่องในทุกเซลล์ของร่างกาย ทำหน้าที่เป็นกลไกหลักในการกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกจากเซลล์และฟื้นฟูเยื่อหุ้มเซลล์อย่างต่อเนื่อง

เอ็กโซไซโทซิสที่มีการควบคุมจะดำเนินการในเซลล์พิเศษที่ทำหน้าที่หลั่งเท่านั้น ความลับที่ปล่อยออกมาจะสะสมอยู่ในถุงน้ำคัดหลั่ง และภาวะเซลล์ออกนอกร่างกายจะเกิดขึ้นหลังจากที่เซลล์ได้รับสัญญาณทางเคมีหรือไฟฟ้าที่เหมาะสมเท่านั้น ตัวอย่างเช่น β-cells ของเกาะ Langerhans ของตับอ่อนจะหลั่งความลับเข้าสู่กระแสเลือดก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดเพิ่มขึ้นเท่านั้น

ในระหว่างกระบวนการ exocytosis ถุงคัดหลั่งที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมมักจะถูกนำไปยังพื้นที่เฉพาะของอุปกรณ์บนพื้นผิวที่มีฟิวชันโปรตีนหรือฟิวชันโปรตีนจำนวนมาก เมื่อฟิวชันโปรตีนของพลาสมาเลมมาและถุงน้ำหลั่งมีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดรูพรุนฟิวชั่นที่เชื่อมต่อโพรงของถุงน้ำกับสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ ในเวลาเดียวกันระบบแอคโตไมโอซินก็ถูกเปิดใช้งานซึ่งเป็นผลมาจากการที่เนื้อหาของถุงถูกเทออกจากเซลล์นอกเซลล์ ดังนั้นในระหว่างการกระตุ้น exocytosis พลังงานจำเป็นไม่เพียง แต่สำหรับการขนส่งถุงคัดหลั่งไปยังพลาสมาเลมมา แต่ยังสำหรับกระบวนการหลั่งด้วย

ทรานส์ไซโทซิส, หรือ นันทนาการ , - เป็นการขนส่งที่มีการถ่ายโอนโมเลกุลแต่ละโมเลกุลผ่านเซลล์ มุมมองที่ระบุการขนส่งทำได้โดยการผสมผสานระหว่างเอ็นโดและเอ็กโซไซโทซิส ตัวอย่างของ transcytosis คือการขนส่งสารผ่านเซลล์ของผนังหลอดเลือดของเส้นเลือดฝอยของมนุษย์ซึ่งสามารถทำได้ทั้งในทิศทางเดียวและในอีกทางหนึ่ง

การขนส่งสาร:

การถ่ายเทสารผ่านไบโอล เยื่อหุ้มเซลล์มีความเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่สำคัญ เช่น สภาวะสมดุลภายในเซลล์ของไอออน ศักย์ไฟฟ้าชีวภาพ การกระตุ้นและการนำกระแสประสาท การจัดเก็บและการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน

การขนส่งมีหลายประเภท:

1 . Uniport- นี่คือการขนส่งสารผ่านเมมเบรนโดยไม่คำนึงถึงการมีอยู่และการถ่ายโอนของสารประกอบอื่น ๆ

2. Contransport- นี่คือการถ่ายโอนสารหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งของอีกสารหนึ่ง: symport และ antiport

ก) ที่ซึ่งเรียกว่าการถ่ายโอนทางเดียว ความเห็นอกเห็นใจ -การดูดซึมกรดอะมิโนผ่านเยื่อหุ้มลำไส้เล็ก

b) กำกับตรงกันข้าม - antiport(ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม).

การขนส่งสารสามารถ - แบบพาสซีฟและแอคทีฟขนส่ง (โอน)

การขนส่งแบบพาสซีฟ ไม่เกี่ยวข้องกับต้นทุนด้านพลังงาน แต่ดำเนินการโดยการแพร่กระจาย (การเคลื่อนที่แบบกำหนดทิศทาง) ตามความเข้มข้น (จาก mac ไปสู่ค่าต่ำสุด) การไล่ระดับด้วยไฟฟ้าหรือแบบไฮโดรสแตติก น้ำเคลื่อนไปตามการไล่ระดับศักย์ของน้ำ ออสโมซิสคือการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้

การขนส่งที่ใช้งาน ดำเนินการกับเกรเดียนต์ (จากนาทีถึง mac) เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน (ส่วนใหญ่เป็นพลังงานของการไฮโดรไลซิส ATP) และเกี่ยวข้องกับการทำงานของโปรตีนพาหะเมมเบรนเฉพาะ (ATP synthetase)

การถ่ายโอนแบบพาสซีฟสามารถทำได้:

ก. โดยการแพร่กระจายง่าย ผ่าน bilayers ไขมันของเมมเบรนเช่นเดียวกับการก่อตัวพิเศษ - ช่องทาง โดยการแพร่กระจายผ่านเมมเบรนจะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์:

โมเลกุลที่ไม่มีประจุ, ละลายได้ดีในลิพิด, รวม ยาพิษและยารักษาโรคมากมาย

ก๊าซ- ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์

ไอออน- พวกมันเข้าไปในช่องทะลุของเมมเบรนซึ่งเป็นโครงสร้าง lipoprotein พวกมันทำหน้าที่ขนส่งไอออนบางอย่าง (เช่น cation - Na, K, Ca, แอนไอออน Cl, P,) และสามารถอยู่ในสถานะเปิดหรือปิด การนำไฟฟ้าของช่องขึ้นอยู่กับศักยภาพของเมมเบรนซึ่งมีบทบาทสำคัญในกลไกการสร้างและการนำกระแสประสาท

ข. อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย . ในบางกรณี การถ่ายโอนของสสารเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของการไล่ระดับสี แต่เร็วกว่าความเร็วของการแพร่แบบธรรมดาอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการนี้เรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวกมันเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของโปรตีนพาหะ กระบวนการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายไม่ต้องการพลังงาน ด้วยวิธีนี้จะขนส่งน้ำตาล, กรดอะมิโน, เบสไนโตรเจน กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อน้ำตาลถูกเซลล์เยื่อบุผิวดูดซึมจากลูเมนของลำไส้

ใน. ออสโมซิส – การเคลื่อนที่ของตัวทำละลายผ่านเมมเบรน

การขนส่งที่ใช้งาน

การถ่ายโอนโมเลกุลและไอออนต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า (การขนส่งเชิงรุก) เกี่ยวข้องกับต้นทุนพลังงานจำนวนมาก บ่อยครั้งการไล่ระดับสีถึงค่ามาก ตัวอย่างเช่น การไล่ระดับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ของเยื่อบุกระเพาะอาหารคือ 106 การไล่ระดับความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนบนเมมเบรนของ sarcoplasmic reticulum คือ 104 ในขณะที่ไอออนฟลักซ์ เทียบกับการไล่ระดับสีมีความสำคัญ ส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานสำหรับกระบวนการขนส่ง เช่น ในมนุษย์ มากกว่า 1/3 ของพลังงานทั้งหมดของเมแทบอลิซึม

พบระบบขนส่งไอออนแบบแอคทีฟในเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์ของอวัยวะต่างๆ เช่น

โซเดียมและโพแทสเซียม - ปั๊มโซเดียม ระบบนี้ปั๊มโซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าไปในเซลล์ (แอนตี้พอร์ต) กับความลาดเอียงทางไฟฟ้าเคมี การถ่ายโอนไอออนดำเนินการโดยส่วนประกอบหลักของปั๊มโซเดียม - Na +, K + ขึ้นอยู่กับ ATP-ase เนื่องจากการไฮโดรไลซิสของ ATP สำหรับทุกโมเลกุลของ ATP ที่ถูกไฮโดรไลซ์ จะมีการขนส่งโซเดียมไอออนสามตัวและโพแทสเซียมสองไอออน .

Ca 2 + -ATP-az มีสองประเภท หนึ่งในนั้นช่วยให้แน่ใจว่ามีการปลดปล่อยแคลเซียมไอออนจากเซลล์ไปสู่สภาพแวดล้อมระหว่างเซลล์ อีกอันหนึ่งคือการสะสมของแคลเซียมจากเนื้อหาในเซลล์ไปยังคลังภายในเซลล์ ทั้งสองระบบสามารถสร้างระดับแคลเซียมไอออนที่มีนัยสำคัญได้

K+, H+-ATPase พบในเยื่อเมือกของกระเพาะอาหารและลำไส้ สามารถขนส่ง H+ ข้ามเยื่อเมือกของเยื่อเมือกในระหว่างการไฮโดรไลซิส ATP

ATP-ase ที่ไวต่อประจุลบถูกพบในไมโครโซมของเยื่อเมือกในกระเพาะของกบ ซึ่งสามารถต้านไบคาร์บอเนตและคลอไรด์เมื่อทำการไฮโดรไลซิสของ ATP

โปรตอนปั๊มในไมโตคอนเดรียและพลาสมิด

การหลั่ง HCI ในกระเพาะอาหาร

การดูดซึมไอออนโดยเซลล์รากพืช

การละเมิดฟังก์ชันการขนส่งเมมเบรนโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มการซึมผ่านของเมมเบรนเป็นสัญญาณสากลที่รู้จักกันดีของความเสียหายของเซลล์ มากกว่า 20 สิ่งที่เรียกว่าโรคการขนส่งในหมู่ ที่:

ไกลโคซูเรียของไต,

ซิสตินูเรีย,

malabsorption ของกลูโคส กาแลคโตส และวิตามินบี 12

spherocytosis ทางพันธุกรรม (โรคโลหิตจาง hemolytic เม็ดเลือดแดงเป็นทรงกลมในขณะที่พื้นผิวเมมเบรนลดลงปริมาณไขมันลดลงการซึมผ่านของเมมเบรนไปยังโซเดียมเพิ่มขึ้น Spherocytes จะถูกลบออกจากกระแสเลือดเร็วกว่าเม็ดเลือดแดงปกติ)

ในกลุ่มการขนส่งแบบแอคทีฟพิเศษ การถ่ายโอนสาร (อนุภาคขนาดใหญ่) จะแตกต่างโดย - และเอ็นโด- และเอ็กโซไซโทซิส.

เอนโดไซโทซิส(จากภาษากรีก เอนโด - ภายใน) การเข้าสู่เซลล์ของสาร ได้แก่ ฟาโกไซโทซิสและพิโนไซโทซิส

Phagocytosis (จากภาษากรีก Phagos - กลืนกิน) เป็นกระบวนการจับอนุภาคของแข็งวัตถุแปลกปลอม (แบคทีเรีย, เศษเซลล์) โดยสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ซึ่งเรียกว่าเซลล์หลัง ฟาโกไซต์หรือกลืนกินเซลล์ Phagocytosis ถูกค้นพบโดย I. I. Mechnikov โดยปกติในช่วง phagocytosis เซลล์จะยื่นออกมา ไซโตพลาสซึม- pseudopodia ที่ไหลรอบอนุภาคที่จับได้

แต่ไม่จำเป็นต้องมีการก่อตัวของเทียม

Phagocytosis มีบทบาทสำคัญในโภชนาการของสัตว์เซลล์เดียวและหลายเซลล์ล่าง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยการย่อยภายในเซลล์ และเป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่มีบทบาทสำคัญในปรากฏการณ์ของภูมิคุ้มกันและการเปลี่ยนแปลง รูปแบบการดูดซึมนี้เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน - ฟาโกไซต์ซึ่งทำหน้าที่ป้องกัน phagocytize เซลล์รกอย่างแข็งขัน เซลล์ที่บุโพรงร่างกาย และเยื่อบุผิวเม็ดสีของดวงตา

ในกระบวนการของ phagocytosis สามารถแยกแยะได้สี่ขั้นตอนต่อเนื่องกัน ในระยะแรก (ทางเลือก) ฟาโกไซต์เข้าใกล้วัตถุแห่งการดูดซึม ที่นี่ปฏิกิริยาเชิงบวกของฟาโกไซต์ต่อการกระตุ้นทางเคมีของเคมีบำบัดเป็นสิ่งสำคัญ ในระยะที่สองจะสังเกตการดูดซับของอนุภาคที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของฟาโกไซต์ ในระยะที่สาม พลาสมาเมมเบรนในรูปของถุงหุ้มอนุภาค ขอบของถุงปิดและแยกออกจากส่วนที่เหลือของเมมเบรน และแวคิวโอลที่ได้จะอยู่ภายในเซลล์ ในระยะที่สี่ วัตถุที่กลืนเข้าไปจะถูกทำลายและย่อยภายในเซลล์ฟาโกไซต์ แน่นอนว่าขั้นตอนเหล่านี้ไม่ได้ถูกคั่นด้วยตัวคั่น แต่ส่งต่อกันอย่างไม่ชัดเจน

เซลล์ยังสามารถดูดซับของเหลวและสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ในลักษณะเดียวกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า p และไม่ใช่ ts และ toz และ (กรีก rupo - ดื่มและ sutoz - เซลล์) Pinocytosis มาพร้อมกับการเคลื่อนไหวที่รุนแรงของไซโตพลาสซึมในชั้นผิวซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของการบุกรุกของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งยื่นออกมาจากพื้นผิวในรูปของท่อเข้าไปในเซลล์ ที่ปลายท่อ แวคิวโอลจะก่อตัว ซึ่งจะแตกออกและผ่านเข้าไปในไซโตพลาสซึม Pinocytosis มีบทบาทมากที่สุดในเซลล์ที่มีการเผาผลาญอย่างเข้มข้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์ของระบบน้ำเหลืองเนื้องอกมะเร็ง

ผ่านพิโนไซโทซิส สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่จะแทรกซึมเข้าไปในเซลล์: สารอาหารจากกระแสเลือด ฮอร์โมน เอนไซม์ และสารอื่นๆ รวมถึงยารักษาโรค การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่าไขมันถูกดูดซึมโดยเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ผ่านพิโนไซโทซิส เซลล์ฟาโกไซติกของท่อไต และเซลล์ไข่ที่กำลังเติบโต

สิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่เซลล์โดยการทำลายเซลล์หรือ Pinocytosis จะได้รับเอนไซม์ไลติกภายใน vacuoles ย่อยอาหารหรือในไซโตพลาสซึมโดยตรง แหล่งกักเก็บภายในเซลล์ของเอนไซม์เหล่านี้คือไลโซโซม

หน้าที่ของเอนโดไซโทซิส

ดำเนินการ, อาหาร(ไข่ดูดซับโปรตีนจากไข่แดงด้วยวิธีนี้: ฟาโกโซมเป็นแวคิวโอลย่อยอาหารของโปรโตซัว)

ป้องกันและการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน (เม็ดเลือดขาวดูดกลืนอนุภาคแปลกปลอมและอิมมูโนโกลบูลิน)

ขนส่ง(ท่อไตดูดซับโปรตีนจากปัสสาวะปฐมภูมิ)

เอ็นโดไซโตซิสแบบคัดเลือกสารบางชนิด (โปรตีนไข่แดง อิมมูโนโกลบูลิน ฯลฯ) เกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับสารเหล่านี้กับตำแหน่งตัวรับจำเพาะของซับสเตรทบนเมมเบรนของพลาสมา

วัสดุที่เข้าสู่เซลล์โดยเอนโดไซโทซิสจะแตกออก ("ย่อย") สะสม (เช่น โปรตีนจากไข่แดง) หรือถูกขับออกจากฝั่งตรงข้ามของเซลล์อีกครั้งโดยเอ็กโซไซโทซิส ("ไซโตเพมป์ซิส")

เอ็กโซไซโทซิส(จาก exo กรีก - ภายนอก, ภายนอก) - กระบวนการที่ตรงกันข้ามกับ endocytosis: ตัวอย่างเช่นจากเอนโดพลาสมิกเรติเคิล, อุปกรณ์ Golgi, ถุง endocytic ต่างๆ, ไลโซโซมผสานกับพลาสมาเมมเบรน, ปล่อยเนื้อหาออกสู่ภายนอก

ชีวฟิสิกส์ของการขนส่งสารผ่านเมมเบรน

คำถามสำหรับการตรวจสอบตนเอง

1. โครงสร้างพื้นฐานของศูนย์ขนส่งยานยนต์ประกอบด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกอะไรบ้าง?

2. ตั้งชื่อองค์ประกอบหลักของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมโดยศูนย์ขนส่งยานยนต์

3. ระบุสาเหตุหลักของการก่อตัวของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมโดยศูนย์ขนส่งยานยนต์

4. ตั้งชื่อแหล่งที่มาอธิบายกลไกการก่อตัวและกำหนดลักษณะขององค์ประกอบของมลภาวะในชั้นบรรยากาศตามเขตอุตสาหกรรมและส่วนของสถานประกอบการด้านการขนส่งทางถนน

5. ให้จำแนกน้ำเสียจากสถานประกอบการด้านการขนส่งทางถนน

6. ชื่อและลักษณะมลพิษหลักของน้ำเสียจากผู้ประกอบการขนส่งทางถนน

7. อธิบายปัญหากิจกรรมการผลิตของเสียของผู้ประกอบการขนส่งทางถนน

8. ให้คำอธิบายเกี่ยวกับการกระจายมวลของการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายและของเสียของ ATC ตามประเภทของพวกมัน

9. วิเคราะห์การมีส่วนร่วมของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านโครงสร้างพื้นฐานของ ATC ต่อมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

10. กฎระเบียบประเภทใดที่ประกอบขึ้นเป็นระบบข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อม อธิบายมาตรฐานแต่ละประเภทเหล่านี้

เซลล์เป็นระบบเปิดที่แลกเปลี่ยนสสารและพลังงานกับสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มชีวภาพ เงื่อนไขที่จำเป็นชีวิต. การถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์ กระบวนการพลังงานชีวภาพ การก่อตัวของศักยภาพทางชีวภาพ การสร้างแรงกระตุ้นเส้นประสาท ฯลฯ การละเมิดการขนส่งของสารผ่านไบโอแมมเบรนทำให้เกิดโรคต่างๆ การรักษามักเกี่ยวข้องกับการแทรกซึมของยาผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวกั้นคัดเลือกสารต่างๆ ทั้งภายในและภายนอกเซลล์ การขนส่งเมมเบรนมีสองประเภท: การขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ

ทั้งหมด ประเภทของการขนส่งแบบพาสซีฟตามหลักการแพร่กระจาย การแพร่กระจายเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวอิสระที่วุ่นวายของอนุภาคจำนวนมาก การแพร่กระจายจะค่อยๆ ลดการไล่ระดับความเข้มข้นจนกว่าจะถึงสภาวะสมดุล ในกรณีนี้จะมีการกำหนดความเข้มข้นที่เท่ากันในแต่ละจุดและการแพร่กระจายในทั้งสองทิศทางจะดำเนินการอย่างเท่าเทียมกัน Diffusion เป็นการขนส่งแบบพาสซีฟเนื่องจากไม่ต้องการพลังงานจากภายนอก การแพร่กระจายในพลาสมาเมมเบรนมีหลายประเภท:

1 ) การแพร่กระจายฟรี

123456ถัดไป ⇒

อ่าน:

วิดีโอ: การขนส่งในการแพร่กระจายของเซลล์และการออสโมซิส ตอนที่ 1 การขนส่งในเซลล์: การแพร่และการออสโมซิส ตอนที่ 1

การแพร่กระจายข้ามเยื่อหุ้มเซลล์แบ่งออกเป็นสองประเภทย่อย: การแพร่แบบง่ายและการแพร่แบบอำนวยความสะดวก การแพร่กระจายอย่างง่ายหมายความว่าการเคลื่อนที่จลนศาสตร์ของโมเลกุลหรือไอออนเกิดขึ้นผ่านรูในเมมเบรนหรือช่องว่างระหว่างโมเลกุลโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนพาหะของเมมเบรน อัตราการแพร่กระจายถูกกำหนดโดยปริมาณของสาร อัตราการเคลื่อนที่ของจลนศาสตร์ จำนวนและขนาดของรูในเมมเบรนที่โมเลกุลหรือไอออนสามารถเคลื่อนที่ได้

วิดีโอ: การขนส่งสารในร่างกาย

อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายจำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนตัวพา ซึ่งอำนวยความสะดวกในการขนส่งโมเลกุลหรือไอออนโดยการจับทางเคมีกับพวกมันและในรูปแบบนี้จะหมุนเวียนผ่านเมมเบรน

การแพร่กระจายง่ายสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้สองวิธี: (1) ผ่านช่องว่างระหว่างโมเลกุลของ lipid bilayer ถ้าสารที่กระจายตัวละลายได้ในไขมัน (2) ผ่านช่องเติมน้ำที่เจาะโปรตีนการขนส่งขนาดใหญ่บางตัวดังแสดงในรูปที่

การขนส่งสารผ่านเมมเบรน การขนส่งสารแบบแอคทีฟและพาสซีฟผ่านเมมเบรน

การแพร่กระจายของสารที่ละลายในไขมันผ่านไขมัน bilayer ปัจจัยที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่กำหนดอัตราการแพร่กระจายของสารผ่านลิปิดไบเลเยอร์คือความสามารถในการละลายของสารในลิพิด ตัวอย่างเช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และแอลกอฮอล์มีความสามารถในการละลายของไขมันได้สูงกว่า จึงสามารถละลายในลิพิดไบเลเยอร์ได้โดยตรงและกระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ในลักษณะเดียวกับที่สารที่ละลายน้ำได้แพร่กระจายในสารละลายที่เป็นน้ำ เห็นได้ชัดว่าปริมาณการแพร่กระจายของสารแต่ละชนิดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความสามารถในการละลายของไขมัน ด้วยวิธีนี้สามารถขนส่งออกซิเจนจำนวนมากได้ ดังนั้นออกซิเจนจึงสามารถถูกส่งเข้าสู่เซลล์ได้เกือบจะเร็วเท่ากับว่าไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์

การแพร่กระจายของน้ำและไขมันที่ไม่ละลายน้ำอื่นๆโมเลกุลผ่านช่องโปรตีน แม้ว่าน้ำจะไม่ละลายในไขมันของเมมเบรนเลย แต่ก็ผ่านช่องต่างๆ ในโมเลกุลโปรตีนที่ทะลุผ่านเมมเบรนได้อย่างง่ายดาย ความเร็วที่โมเลกุลของน้ำสามารถเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนใหญ่นั้นน่าทึ่งมาก ตัวอย่างเช่น ปริมาณน้ำทั้งหมดที่กระจายไปในทิศทางใดๆ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงต่อวินาทีนั้นมากกว่าปริมาตรของเซลล์ประมาณ 100 เท่า

ผ่านช่องทางที่จัดให้ รูขุมขนโปรตีนโมเลกุลที่ไม่ละลายในไขมันอื่น ๆ สามารถผ่านไปได้หากละลายน้ำได้และมีขนาดเล็กพอ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขนาดของโมเลกุลดังกล่าวจะลดพลังการทะลุทะลวงอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ความเป็นไปได้ของการเจาะยูเรียผ่านเมมเบรนจะน้อยกว่าน้ำประมาณ 1,000 เท่า แม้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลยูเรียจะใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลน้ำเพียง 20% อย่างไรก็ตาม ด้วยอัตราการไหลผ่านของน้ำที่น่าอัศจรรย์ พลังการแทรกซึมของยูเรียทำให้สามารถเคลื่อนย้ายผ่านเมมเบรนได้อย่างรวดเร็วภายในไม่กี่นาที

การแพร่กระจายผ่านช่องโปรตีน

คอมพิวเตอร์ 3D การสร้างช่องโปรตีนขึ้นใหม่แสดงให้เห็นถึงการปรากฏตัวของโครงสร้างท่อที่เจาะเมมเบรนผ่านและผ่าน - จากภายนอกเซลล์ไปยังของเหลวภายในเซลล์ ดังนั้นสารสามารถเคลื่อนที่ผ่านช่องเหล่านี้ได้โดยการแพร่กระจายอย่างง่ายจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง ช่องโปรตีนมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติที่สำคัญสองประการ: (1) พวกเขามักจะเลือกซึมผ่านสารบางชนิด (2) ช่องหลายสามารถเปิดหรือปิดโดยประตู

วิดีโอ: ศักยภาพของเมมเบรน - ตอนที่ 1

การเลือกตั้ง การซึมผ่านของช่องโปรตีน. ช่องโปรตีนจำนวนมากได้รับการคัดเลือกอย่างสูงสำหรับการขนส่งไอออนหรือโมเลกุลที่จำเพาะตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป นี่เป็นเพราะลักษณะของช่องสัญญาณ (เส้นผ่านศูนย์กลางและรูปร่าง) ตลอดจนธรรมชาติของประจุไฟฟ้าและพันธะเคมีของพื้นผิวซับใน ตัวอย่างเช่น หนึ่งในช่องโปรตีนที่สำคัญที่สุด - ช่องโซเดียมที่เรียกว่า - มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 ถึง 0.5 นาโนเมตร แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือ พื้นผิวด้านในของช่องนี้มีประจุลบสูง ประจุลบเหล่านี้สามารถดึงไอออนโซเดียมที่ขาดน้ำขนาดเล็กเข้าไปในช่อง ดึงไอออนเหล่านี้ออกจากโมเลกุลของน้ำโดยรอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเข้าไปในช่อง โซเดียมไอออนจะกระจายไปในทิศทางใดก็ได้ตามกฎการแพร่ปกติ ในเรื่องนี้ ช่องโซเดียมถูกคัดเลือกโดยเฉพาะสำหรับการนำโซเดียมไอออน

ช่องเหล่านี้ค่อนข้างเล็กกว่าช่องโซเดียม ช่องเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.3 นาโนเมตร แต่ไม่มีประจุลบและมีพันธะเคมีต่างกัน ดังนั้นจึงไม่มีแรงเด่นชัดดึงไอออนเข้าไปในช่อง และโพแทสเซียมไอออนจะไม่ถูกปลดปล่อยออกจากเปลือกที่เป็นน้ำ รูปแบบไฮเดรตของโพแทสเซียมไอออนมีขนาดเล็กกว่ารูปแบบไฮเดรตของโซเดียมไอออน เนื่องจากโซเดียมไอออนดึงดูดโมเลกุลของน้ำได้มากกว่าโพแทสเซียมไอออน ดังนั้นโพแทสเซียมไอออนไฮเดรตที่มีขนาดเล็กกว่าจึงสามารถผ่านช่องแคบนี้ได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่โซเดียมไอออนไฮเดรตที่ใหญ่กว่าจะถูก "คัดออก" ซึ่งให้ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกเฉพาะสำหรับไอออนจำเพาะ

ที่มา: http://meduniver.com
โปรดทราบ วันนี้วันเดียวเท่านั้น!

การขนส่งสาร: กลไกการแทรกซึมของสารเข้าสู่เซลล์

การขนส่งแบบพาสซีฟ

การเคลื่อนที่ของสาร (ไอออนหรือโมเลกุลขนาดเล็ก) ตามระดับความเข้มข้น มันดำเนินการโดยไม่ใช้พลังงานโดยการแพร่กระจายอย่างง่าย ออสโมซิส หรือการแพร่แบบอำนวยความสะดวกด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ

การขนส่งที่ใช้งาน

การขนส่งสาร (ไอออนหรือโมเลกุลขนาดเล็ก) โดยใช้โปรตีนพาหะเทียบกับระดับความเข้มข้น จะดำเนินการกับค่าใช้จ่ายของเอทีพี

เอนโดไซโทซิส

การดูดซึมของสาร (อนุภาคขนาดใหญ่หรือโมเลกุลขนาดใหญ่) โดยล้อมรอบพวกมันด้วยผลพลอยได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้วยการก่อตัวของถุงน้ำที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน

เอ็กโซไซโทซิส

การปล่อยสาร (อนุภาคขนาดใหญ่หรือโมเลกุลขนาดใหญ่) ออกจากเซลล์โดยล้อมรอบพวกมันด้วยผลพลอยได้ของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้วยการก่อตัวของถุงน้ำที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน

Phagocytosis และ phagocytosis ย้อนกลับ

การดูดซึมและการปล่อยอนุภาคของแข็งและอนุภาคขนาดใหญ่ ลักษณะเฉพาะของเซลล์สัตว์และเซลล์มนุษย์

Pinocytosis และ Pinocytosis ย้อนกลับ

การดูดซึมและการปล่อยของเหลวและอนุภาคที่ละลายน้ำ ลักษณะของเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

Kirilenko A. A. ชีววิทยา.

การขนส่งสารผ่านเมมเบรน

ใช้. ส่วน "อณูชีววิทยา". ทฤษฎีงานฝึกอบรม 2017.

ลักษณะทางเคมี สารขนส่งและของมัน ความเข้มข้น ตั้งแต่ขนาด

การขนส่งแบบพาสซีฟ

ทาง การแพร่กระจายง่าย ออสโมซิส

การแพร่กระจายที่สะดวก

โปรตีนตัวพาและ โปรตีนช่อง โปรตีนพาหะ,

ช่องโปรตีน

"ประตู",ซึ่งเปิดได้ชั่วขณะหนึ่งแล้วจึงปิด

ขึ้นอยู่กับลักษณะของช่องสัญญาณ ประตูสามารถเปิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการจับกันของโมเลกุลสัญญาณ (ช่องประตูลิแกนด์ที่มีรั้วรอบขอบชิด) การเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (ช่องประตูรั้วด้วยแรงดันไฟ) หรือการกระตุ้นทางกล

การขนส่งที่ใช้งานอยู่

ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม

ปั๊มสร้างจากโปรตีนเฉพาะ-เอนไซม์อะดีโนซีน ทริปฟอสฟาเตส ที่สร้างขึ้นในเยื่อหุ้มชีวภาพ กระตุ้นความแตกแยกของกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจากโมเลกุล ATP

องค์ประกอบของ ATPase ประกอบด้วย: ศูนย์เอ็นไซม์ ช่องไอออน และองค์ประกอบโครงสร้างที่ป้องกันการรั่วไหลของไอออนด้านหลังระหว่างการทำงานของปั๊ม การทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมกินมากกว่า 1/3 ของ ATP ที่เซลล์ใช้ไป

ยูนิพอร์ต - coporters, หรือ ผู้ให้บริการที่เกี่ยวข้อง ความเห็นอกเห็นใจ แอนติปอร์ต -ในทิศทางตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมทำงานตามหลักการต่อต้านพอร์ต โดยปั๊ม Na + ไอออนจากเซลล์ และ K + ไอออนเข้าไปในเซลล์เพื่อต่อต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าของพวกมัน ตัวอย่างของ symport คือการดูดซึมกลับของกลูโคสและกรดอะมิโนจากปัสสาวะปฐมภูมิโดยเซลล์ท่อไต ในปัสสาวะปฐมภูมิความเข้มข้นของ Na + นั้นสูงกว่าในไซโตพลาสซึมของเซลล์ของท่อไตอย่างมีนัยสำคัญซึ่งรับประกันโดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม การจับกันของกลูโคสในปัสสาวะปฐมภูมิกับโปรตีนพาหะคอนจูเกตจะเปิดช่อง Na + ซึ่งมาพร้อมกับการถ่ายโอนไอออน Na + จากปัสสาวะปฐมภูมิไปยังเซลล์ตามระดับความเข้มข้นของสารดังกล่าว กล่าวคือ โดยการขนส่งแบบพาสซีฟ ในทางกลับกัน การไหลของ Na + ion ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโปรตีนตัวพา ส่งผลให้มีการขนส่งกลูโคสไปในทิศทางเดียวกับ Na + ion: จากปัสสาวะปฐมภูมิเข้าสู่เซลล์

ในกรณีนี้ สำหรับการขนส่งกลูโคส อย่างที่เห็น ตัวพาแบบคอนจูเกตใช้พลังงานของการไล่ระดับของไอออน Na + ที่สร้างขึ้นโดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ดังนั้นการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและการขนส่งคอนจูเกตซึ่งใช้การไล่ระดับของไอออน Na + สำหรับการขนส่งกลูโคสทำให้สามารถดูดซับกลูโคสเกือบทั้งหมดจากปัสสาวะปฐมภูมิและรวมไว้ในเมแทบอลิซึมทั่วไปของร่างกาย

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในระหว่างการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ทุกๆ สองโพแทสเซียมไอออนที่เซลล์ดูดซึม โซเดียมไอออนสามตัวจะถูกลบออกจากมัน เป็นผลให้มีการสร้างไอออน Na + ส่วนเกินขึ้นนอกเซลล์และสร้างไอออน K + ส่วนเกินขึ้นภายใน อย่างไรก็ตาม การสนับสนุนที่สำคัญยิ่งกว่านั้นในการสร้างศักยภาพของเมมเบรนนั้นเกิดจากช่องโพแทสเซียม ซึ่งเปิดอยู่เสมอในเซลล์ที่เหลือ ด้วยเหตุนี้ K + ไอออนจึงออกจากเซลล์ตามระดับความเข้มข้นไปสู่สภาพแวดล้อมนอกเซลล์ เป็นผลให้ความต่างศักย์ 20 ถึง 100 mV เกิดขึ้นระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน พลาสมาเลมมาของเซลล์ที่กระตุ้นได้ (เส้นประสาท กล้ามเนื้อ สารคัดหลั่ง) พร้อมด้วยช่อง K + - มีช่อง Na + จำนวนมากที่เปิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เมื่อสัญญาณเคมี ไฟฟ้า หรือสัญญาณอื่นๆ กระทำต่อเซลล์ การเปิดช่อง Na + ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (การแยกขั้วของเมมเบรน) และการตอบสนองของเซลล์เฉพาะต่อการกระทำของสัญญาณ

ปั๊มไฟฟ้า

โดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าสารที่ขนส่งในบางขั้นตอนของการขนส่งนั้นอยู่ภายในถุงเมมเบรนนั่นคือพวกมันถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรน

22. การขนส่งสารผ่านเมมเบรน การขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟ

ขึ้นอยู่กับทิศทางที่สารถูกถ่ายโอน (เข้าหรือออกจากเซลล์) การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรนจะแบ่งออกเป็น endocytosis และ exocytosis

เอนโดไซโทซิส

ฟาโกไซโตซิส -

เทียม ฟาโกโซม

พิโนไซโทซิส

แอ่ง คลาทริน ขอบฟอง

เอ็กโซไซโทซิส

โครงสร้างเอ็กโซไซโทซิส

เอ็กโซไซโทซิสที่มีการควบคุม

ในระหว่างกระบวนการ exocytosis ถุงคัดหลั่งที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมมักจะถูกนำไปยังพื้นที่เฉพาะของอุปกรณ์บนพื้นผิวที่มีฟิวชันโปรตีนหรือฟิวชันโปรตีนจำนวนมาก เมื่อฟิวชันโปรตีนของพลาสมาเลมมาและถุงน้ำหลั่งมีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดรูพรุนฟิวชั่นที่เชื่อมต่อโพรงของถุงน้ำกับสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ ในเวลาเดียวกันระบบ Actomyosin ก็ถูกเปิดใช้งานซึ่งเป็นผลมาจากการที่เนื้อหาของถุงน้ำไหลออกจากเซลล์นอกเซลล์ ดังนั้นในระหว่างการกระตุ้น exocytosis พลังงานจำเป็นไม่เพียง แต่สำหรับการขนส่งถุงคัดหลั่งไปยังพลาสมาเลมมา แต่ยังสำหรับกระบวนการหลั่งด้วย

ทรานส์ไซโทซิส, หรือ นันทนาการ , -

วิธีการขนส่งสารผ่านเมมเบรน

กระบวนการในชีวิตส่วนใหญ่ เช่น การดูดซึม การขับถ่าย การนำกระแสประสาท การหดตัวของกล้ามเนื้อ การสังเคราะห์เอทีพี การรักษาองค์ประกอบไอออนิกและปริมาณน้ำให้คงที่ สัมพันธ์กับการถ่ายโอนสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ กระบวนการนี้ในระบบชีวภาพเรียกว่า ขนส่ง . การแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง กลไกการลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคที่ขนส่ง โมเลกุลและไอออนขนาดเล็กถูกขนส่งโดยเซลล์โดยตรงผ่านเมมเบรนในรูปแบบของการขนส่งแบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟ

การขนส่งแบบพาสซีฟดำเนินการโดยไม่ใช้พลังงาน ตามระดับความเข้มข้นโดยการแพร่กระจายอย่างง่าย การกรอง การออสโมซิส หรือการแพร่แบบอำนวยความสะดวก

การแพร่กระจาย – การแทรกซึมของสารผ่านเมมเบรนตามไล่ระดับความเข้มข้น (จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่าไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า) กระบวนการนี้เกิดขึ้นโดยไม่ใช้พลังงานเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวาย การขนส่งสารแบบกระจาย (น้ำ, ไอออน) ดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของโปรตีนที่สำคัญของเมมเบรนซึ่งมีรูพรุนของโมเลกุล (ช่องทางที่โมเลกุลและไอออนที่ละลายละลาย) หรือมีส่วนร่วมของเฟสไขมัน (สำหรับไขมัน - สารที่ละลายน้ำได้) การแพร่กระจายช่วยให้โมเลกุลของออกซิเจนละลายน้ำเข้าสู่เซลล์ คาร์บอนไดออกไซด์เช่นเดียวกับยาพิษและยา

ประเภทของการขนส่งผ่านเมมเบรน1 - การแพร่กระจายอย่างง่าย 2 - การแพร่กระจายผ่านช่องเมมเบรน 3 - การแพร่กระจายที่สะดวกด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ; 4 - การขนส่งที่ใช้งานอยู่

การแพร่กระจายที่สะดวก การขนส่งสารผ่านลิปิดไบเลเยอร์โดยการแพร่กระจายอย่างง่ายเกิดขึ้นในอัตราที่ต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของอนุภาคที่มีประจุ และแทบจะควบคุมไม่ได้ ดังนั้นในกระบวนการวิวัฒนาการจึงปรากฏช่องเมมเบรนและพาหะของเมมเบรนเฉพาะสำหรับสารบางชนิดซึ่งส่งผลให้อัตราการถ่ายโอนเพิ่มขึ้นและนอกจากนี้ยังดำเนินการ คัดเลือกขนส่ง.

การขนส่งแบบพาสซีฟของสารโดยวิธีพาหะเรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก. โปรตีนพาหะพิเศษ (permease) ถูกสร้างขึ้นในเมมเบรน ซึมซาบโดยเลือกจับกับไอออนหรือโมเลกุลหนึ่งหรืออีกชนิดหนึ่งและถ่ายโอนข้ามเมมเบรน ในกรณีนี้ อนุภาคจะเคลื่อนที่เร็วกว่าการแพร่แบบธรรมดา

ออสโมซิส - การป้อนน้ำเข้าสู่เซลล์จากสารละลายไฮโปโทนิก

การกรอง — การซึมของสารในรูพรุนไปสู่ค่าความดันที่ต่ำลง ตัวอย่างของการกรองในร่างกายคือ การถ่ายเทน้ำผ่านผนังหลอดเลือด บีบพลาสมาเลือดไปยังท่อไต

ข้าว. การเคลื่อนที่ของไอออนบวกตามการไล่ระดับไฟฟ้าเคมี

การขนส่งที่ใช้งาน หากมีเพียงการขนส่งแบบพาสซีฟในเซลล์ ความเข้มข้น ความดัน และปริมาณอื่นๆ ภายนอกและภายในเซลล์จะเท่ากัน ดังนั้นจึงมีกลไกอื่นที่ทำงานในทิศทางต่อต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าและเกิดขึ้นพร้อมกับการใช้พลังงานของเซลล์ การถ่ายโอนโมเลกุลและไอออนต้านการไล่ระดับไฟฟ้าเคมีที่กระทำโดยเซลล์เนื่องจากพลังงานของกระบวนการเมแทบอลิซึม เรียกว่า Active Transport มันมีอยู่ในเยื่อหุ้มชีวภาพเท่านั้น การลำเลียงสารผ่านเมมเบรนเกิดขึ้นเนื่องจาก พลังงานฟรีปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ การขนส่งที่กระฉับกระเฉงในร่างกายทำให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้น ศักย์ไฟฟ้า แรงกดดัน เช่น ดำรงชีวิตอยู่ในร่างกาย

การขนส่งแบบแอคทีฟประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของสารต่อต้านการไล่ระดับความเข้มข้นด้วยความช่วยเหลือของการขนส่งโปรตีน (porins, ATPases ฯลฯ ) ซึ่งก่อตัวขึ้น ปั๊มไดอะแฟรม, ด้วยการใช้พลังงาน ATP (ปั๊มโพแทสเซียมโซเดียม, การควบคุมความเข้มข้นของแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนในเซลล์, การบริโภคโมโนแซ็กคาไรด์, นิวคลีโอไทด์, กรดอะมิโน) มีการศึกษาระบบการขนส่งหลักสามระบบ ซึ่งให้การถ่ายโอนไอออน Na, K, Ca, H ผ่านเมมเบรน

กลไก. ไอออน K + และ Na + มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในด้านต่างๆ ของเมมเบรน: ความเข้มข้นของ Na + ภายนอก > K + ไอออน และภายในเซลล์ K + > Na + ไอออนเหล่านี้จะกระจายผ่านเมมเบรนไปในทิศทางของการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า ซึ่งนำไปสู่การจัดตำแหน่ง ปั๊ม Na-K เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมและทำงานเนื่องจากพลังงานของการไฮโดรไลซิสของโมเลกุล ATP ด้วยการก่อตัวของโมเลกุล ADP และอนินทรีย์ฟอสเฟต ฟ น: ATP \u003d ADP + P n.ปั๊มทำงานย้อนกลับได้: การไล่ระดับความเข้มข้นของไอออนส่งเสริมการสังเคราะห์โมเลกุล ATP จาก mol-l ADP และ F n: ADP + F n \u003d ATP

Na + /K + -pump เป็นโปรตีนเมมเบรนที่สามารถเปลี่ยนโครงสร้างได้ ส่งผลให้สามารถติดทั้ง "K +" และ "Na +"

การขนส่งเมมเบรน

ในรอบการทำงานหนึ่งรอบ ปั๊มจะขจัด "Na +" สามตัวออกจากเซลล์ และเริ่ม "K +" สองตัวเนื่องจากพลังงานของโมเลกุล ATP ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมใช้พลังงานเกือบหนึ่งในสามของพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับชีวิตของเซลล์

ไม่เพียงแต่แต่ละโมเลกุลเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนย้ายผ่านเมมเบรนได้ แต่ยังสามารถ ตัวแข็ง (ฟาโกไซโตซิส) โซลูชั่น ( พิโนไซโทซิส). ฟาโกไซโตซิส – ดักจับและดูดซับอนุภาคขนาดใหญ่(เซลล์ ส่วนของเซลล์ โมเลกุลขนาดใหญ่) และ พิโนไซโทซิส – การจับและดูดซับของเหลว(สารละลาย, สารละลายคอลลอยด์, สารแขวนลอย). แวคิวโอลพิโนไซติกที่ได้มีขนาดตั้งแต่ 0.01 ถึง 1-2 ไมครอน จากนั้นแวคิวโอลจะพุ่งเข้าสู่ไซโตพลาสซึมและหลุดออก ในเวลาเดียวกัน ผนังของ pinocytic vacuole ยังคงรักษาโครงสร้างของพลาสมาเมมเบรนที่ก่อให้เกิดมันไว้ได้อย่างสมบูรณ์

หากสารถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์ การขนส่งแบบนี้เรียกว่า เอนโดไซโทซิส (ถ่ายโอนเข้าสู่เซลล์โดย pino หรือ phagocytosis โดยตรง) หากอยู่ภายนอกแล้ว - เอ็กโซไซโทซิส (ขนส่งออกจากเซลล์โดย reverse pinot หรือ phagocytosis) ในกรณีแรก การบุกรุกจะเกิดขึ้นที่ด้านนอกของเมมเบรน ซึ่งจะค่อยๆ กลายเป็นฟองอากาศ ฟองจะหลุดออกจากเมมเบรนภายในเซลล์ ถุงดังกล่าวมีสารขนส่งที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มไขมัน (vesicle) ต่อจากนั้น ถุงจะผสานกับออร์แกเนลล์บางเซลล์และปล่อยเนื้อหาออกมา ในกรณีของเอ็กโซไซโทซิส กระบวนการจะเกิดขึ้นในลำดับที่กลับกัน: ถุงน้ำจะเข้าใกล้เมมเบรนจากด้านในของเซลล์ ผสานเข้ากับมัน และขับเนื้อหาออกสู่ช่องว่างระหว่างเซลล์

Pinocytosis และ phagocytosis เป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกันโดยพื้นฐานซึ่งสามารถแยกแยะได้สี่ขั้นตอน: การบริโภคสารโดย pino- หรือ phagocytosis ความแตกแยกภายใต้การกระทำของเอนไซม์ที่หลั่งโดย lysosomes การถ่ายโอนผลิตภัณฑ์แตกแยกไปยังไซโตพลาสซึม (เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงใน การซึมผ่านของเยื่อหุ้มแวคิวโอล) และการปล่อยผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม โปรโตซัวจำนวนมากและเม็ดเลือดขาวบางชนิดมีความสามารถในการฟาโกไซโตซิส Pinocytosis พบได้ในเซลล์เยื่อบุผิวของลำไส้ใน endothelium ของเส้นเลือดฝอย

ก่อนหน้า12345678ถัดไป

ดูเพิ่มเติม:

การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา

ฟังก์ชันการเคลื่อนย้ายสิ่งกีดขวางของอุปกรณ์บนพื้นผิวของเซลล์นั้นมาจากการถ่ายโอนไอออน โมเลกุล และโครงสร้างเหนือโมเลกุลแบบคัดเลือกเข้าและออกจากเซลล์ การขนส่งข้ามเยื่อหุ้มช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการส่งสารอาหารและการกำจัดผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญออกจากเซลล์ การหลั่ง การสร้างการไล่ระดับไอออนิกและศักยภาพของเมมเบรน การรักษาค่า pH ที่จำเป็นในเซลล์ ฯลฯ

กลไกการลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ขึ้นอยู่กับ ลักษณะทางเคมี สารขนส่งและของมัน ความเข้มข้น ทั้งสองด้านของเยื่อหุ้มเซลล์และ ตั้งแต่ขนาด อนุภาคที่ขนส่ง โมเลกุลและไอออนขนาดเล็กถูกส่งผ่านเมมเบรนโดยการขนส่งแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ การถ่ายโอนโมเลกุลขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดใหญ่ดำเนินการโดยการขนส่งใน "แพ็คเกจเมมเบรน" นั่นคือเนื่องจากการก่อตัวของฟองอากาศที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน

การขนส่งแบบพาสซีฟการเคลื่อนที่ของสารผ่านเมมเบรนตามระดับความเข้มข้นโดยไม่ใช้พลังงานเรียกว่า การขนส่งดังกล่าวเกิดขึ้นผ่านกลไกหลักสองประการ: การแพร่กระจายอย่างง่ายและการแพร่แบบสะดวก

ทาง การแพร่กระจายง่ายขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กที่มีขั้วและไม่มีขั้ว กรดไขมัน และสารอินทรีย์ที่ไม่ชอบน้ำที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำอื่นๆ การขนส่งโมเลกุลของน้ำผ่านเมมเบรนที่กระทำโดยการแพร่กระจายแบบพาสซีฟเรียกว่า ออสโมซิสตัวอย่างของการแพร่กระจายอย่างง่ายคือการขนส่งก๊าซผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์บุผนังหลอดเลือดของเส้นเลือดฝอยเข้าไปในของเหลวในเนื้อเยื่อโดยรอบและด้านหลัง

โมเลกุลที่ชอบน้ำและอิออนที่ไม่สามารถผ่านเมมเบรนได้ด้วยตัวเองจะถูกขนส่งโดยใช้โปรตีนขนส่งเมมเบรนเฉพาะ กลไกการขนส่งนี้เรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก

โปรตีนขนส่งเมมเบรนมีสองประเภทหลัก: โปรตีนตัวพาและ โปรตีนช่องโมเลกุลของสารที่ขนส่งจับกับ โปรตีนพาหะ,ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างส่งผลให้มีการถ่ายโอนโมเลกุลเหล่านี้ผ่านเมมเบรน การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความสามารถในการคัดเลือกสูงเมื่อเทียบกับสารที่ขนส่ง

ช่องโปรตีนสร้างรูพรุนที่เต็มไปด้วยน้ำซึ่งแทรกซึมเข้าไปในชั้นไขมันไขมัน เมื่อรูพรุนเหล่านี้เปิดออก ไอออนอนินทรีย์หรือโมเลกุลของสารที่ขนส่งจะผ่านเข้าไปและถูกลำเลียงผ่านเมมเบรน ช่องไอออนให้การถ่ายโอนประมาณ 10 6 ไอออนต่อวินาที ซึ่งมากกว่าอัตราการขนส่งมากกว่า 100 เท่าของโปรตีนพาหะ

โปรตีนแชนเนลส่วนใหญ่มี "ประตู",ซึ่งเปิดได้ชั่วขณะหนึ่งแล้วจึงปิด ขึ้นอยู่กับลักษณะของช่องสัญญาณ ประตูสามารถเปิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการจับกันของโมเลกุลสัญญาณ (ช่องประตูลิแกนด์ที่มีรั้วรอบขอบชิด) การเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (ช่องประตูรั้วด้วยแรงดันไฟ) หรือการกระตุ้นทางกล

การขนส่งที่ใช้งานอยู่คือการเคลื่อนที่ของสารข้ามเมมเบรนกับระดับความเข้มข้นของสารนั้น มันดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะและต้องใช้พลังงานซึ่งเป็นแหล่งหลักคือเอทีพี

ตัวอย่างของ Active Transport ซึ่งใช้พลังงานของ ATP hydrolysis เพื่อปั๊ม Na + และ K + ไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์คืองาน ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมทำให้เกิดการสร้างศักย์เมมเบรนบนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์

ปั๊มสร้างจากโปรตีนเฉพาะ-เอนไซม์อะดีโนซีน ทริปฟอสฟาเตส ที่สร้างขึ้นในเยื่อหุ้มชีวภาพ กระตุ้นความแตกแยกของกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจากโมเลกุล ATP องค์ประกอบของ ATPase ประกอบด้วย: ศูนย์เอ็นไซม์ ช่องไอออน และองค์ประกอบโครงสร้างที่ป้องกันการรั่วไหลของไอออนด้านหลังระหว่างการทำงานของปั๊ม การทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมกินมากกว่า 1/3 ของ ATP ที่เซลล์ใช้ไป

ขึ้นอยู่กับความสามารถของการขนส่งโปรตีนในการนำพาโมเลกุลและไอออนตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป การขนส่งแบบพาสซีฟและแอคทีฟแบ่งออกเป็น uniport และ coport หรือการขนส่งแบบคู่

ยูนิพอร์ต -นี่คือการขนส่งที่โปรตีนตัวพาทำงานเฉพาะในความสัมพันธ์กับโมเลกุลหรือไอออนของชนิดเดียวเท่านั้น ในการขนส่งร่วมกันหรือการขนส่งแบบคอนจูเกต โปรตีนพาหะสามารถขนส่งโมเลกุลหรือไอออนสองชนิดหรือมากกว่าพร้อมกันได้ โปรตีนตัวพาเหล่านี้เรียกว่า coporters, หรือ ผู้ให้บริการที่เกี่ยวข้อง coport มีสองประเภท: symport และ antiport เมื่อไร ความเห็นอกเห็นใจโมเลกุลหรือไอออนถูกขนส่งในทิศทางเดียว และเมื่อ แอนติปอร์ต -ในทิศทางตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น ปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียมทำงานตามหลักการต่อต้านพอร์ต โดยปั๊ม Na + ไอออนจากเซลล์ และ K + ไอออนเข้าไปในเซลล์เพื่อต่อต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้าของพวกมัน

ตัวอย่างของ symport คือการดูดซึมกลับของกลูโคสและกรดอะมิโนจากปัสสาวะปฐมภูมิโดยเซลล์ท่อไต ในปัสสาวะปฐมภูมิความเข้มข้นของ Na + นั้นสูงกว่าในไซโตพลาสซึมของเซลล์ของท่อไตอย่างมีนัยสำคัญซึ่งรับประกันโดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม การจับกันของกลูโคสในปัสสาวะปฐมภูมิกับโปรตีนพาหะคอนจูเกตจะเปิดช่อง Na + ซึ่งมาพร้อมกับการถ่ายโอนไอออน Na + จากปัสสาวะปฐมภูมิไปยังเซลล์ตามระดับความเข้มข้นของสารดังกล่าว กล่าวคือ โดยการขนส่งแบบพาสซีฟ ในทางกลับกัน การไหลของ Na + ion ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโปรตีนตัวพา ส่งผลให้มีการขนส่งกลูโคสไปในทิศทางเดียวกับ Na + ion: จากปัสสาวะปฐมภูมิเข้าสู่เซลล์ ในกรณีนี้ สำหรับการขนส่งกลูโคส อย่างที่เห็น ตัวพาแบบคอนจูเกตใช้พลังงานของการไล่ระดับของไอออน Na + ที่สร้างขึ้นโดยการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ดังนั้นการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและการขนส่งคอนจูเกตซึ่งใช้การไล่ระดับของไอออน Na + สำหรับการขนส่งกลูโคสทำให้สามารถดูดซับกลูโคสเกือบทั้งหมดจากปัสสาวะปฐมภูมิและรวมไว้ในเมแทบอลิซึมทั่วไปของร่างกาย

เนื่องจากการเลือกขนส่งไอออนที่มีประจุ พลาสมาเลมมาของเซลล์เกือบทั้งหมดจึงมีประจุบวกที่ด้านนอก และประจุลบที่ด้านไซโตพลาสซึมชั้นใน เป็นผลให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน

การก่อตัวของศักย์ของเมมเบรนนั้นเกิดขึ้นได้เนื่องจากการทำงานของระบบขนส่งที่สร้างขึ้นในพลาสมาเมมเบรน: ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมและช่องโปรตีนสำหรับไอออน K +

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ในระหว่างการทำงานของปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ทุกๆ สองโพแทสเซียมไอออนที่เซลล์ดูดซึม โซเดียมไอออนสามตัวจะถูกลบออกจากมัน เป็นผลให้มีการสร้างไอออน Na + ส่วนเกินขึ้นนอกเซลล์และสร้างไอออน K + ส่วนเกินขึ้นภายใน อย่างไรก็ตาม การสนับสนุนที่สำคัญยิ่งกว่านั้นในการสร้างศักยภาพของเมมเบรนนั้นเกิดจากช่องโพแทสเซียม ซึ่งเปิดอยู่เสมอในเซลล์ที่เหลือ ด้วยเหตุนี้ K + ไอออนจึงออกจากเซลล์ตามระดับความเข้มข้นไปสู่สภาพแวดล้อมนอกเซลล์ เป็นผลให้ความต่างศักย์ 20 ถึง 100 mV เกิดขึ้นระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน พลาสมาเลมมาของเซลล์ที่กระตุ้นได้ (เส้นประสาท กล้ามเนื้อ สารคัดหลั่ง) พร้อมด้วยช่อง K + - มีช่อง Na + จำนวนมากที่เปิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ เมื่อสัญญาณเคมี ไฟฟ้า หรือสัญญาณอื่นๆ กระทำต่อเซลล์

การเปิดช่อง Na + ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน (การแยกขั้วของเมมเบรน) และการตอบสนองของเซลล์เฉพาะต่อการกระทำของสัญญาณ

โปรตีนขนส่งที่สร้างความแตกต่างระหว่างเมมเบรนเรียกว่า ปั๊มไฟฟ้าปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมทำหน้าที่เป็นปั๊มอิเล็กโทรเจนิกหลักของเซลล์

การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรนโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าสารที่ขนส่งในบางขั้นตอนของการขนส่งนั้นอยู่ภายในถุงเมมเบรนนั่นคือพวกมันถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรน ขึ้นอยู่กับทิศทางที่สารถูกถ่ายโอน (เข้าหรือออกจากเซลล์) การขนส่งในบรรจุภัณฑ์เมมเบรนจะแบ่งออกเป็น endocytosis และ exocytosis

เอนโดไซโทซิสกระบวนการดูดซึมโดยเซลล์ของโมเลกุลขนาดใหญ่และอนุภาคขนาดใหญ่ (ไวรัส แบคทีเรีย เศษเซลล์) เรียกว่า Endocytosis ดำเนินการโดย phagocytosis และ pinocytosis

ฟาโกไซโตซิส -กระบวนการจับและดูดซับโดยเซลล์ของอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็งซึ่งมีขนาดมากกว่า 1 ไมครอน (แบคทีเรีย, เศษเซลล์ ฯลฯ ) ในระหว่างกระบวนการฟาโกไซโตซิส เซลล์จะรับรู้กลุ่มโมเลกุลจำเพาะของอนุภาคฟาโกไซโตสด้วยความช่วยเหลือของตัวรับพิเศษ

จากนั้นที่จุดสัมผัสของอนุภาคกับเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดผลพลอยได้ของพลาสมาเมมเบรน - เทียมซึ่งห่อหุ้มอนุภาคขนาดเล็กจากทุกด้าน อันเป็นผลมาจากการรวมตัวของ pseudopodia อนุภาคดังกล่าวถูกล้อมรอบด้วยถุงน้ำที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนซึ่งเรียกว่า ฟาโกโซมการก่อตัวของฟาโกโซมเป็นกระบวนการที่ขึ้นกับพลังงานและดำเนินการร่วมกับระบบแอคโตไมโอซิน ฟาโกโซมที่แช่อยู่ในไซโตพลาสซึมสามารถรวมเข้ากับเอนโดโซมหรือไลโซโซมตอนปลายได้ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อนุภาคขนาดเล็กอินทรีย์ที่เซลล์ดูดซึม เช่น เซลล์แบคทีเรีย ถูกย่อย ในมนุษย์ มีเซลล์เพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่สามารถฟาโกไซโทซิสได้ ตัวอย่างเช่น มาโครฟาจเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและเม็ดเลือดขาวในเลือด เซลล์เหล่านี้ดูดกลืนแบคทีเรียและอนุภาคของแข็งหลายชนิดที่เข้าสู่ร่างกายและด้วยเหตุนี้จึงปกป้องเซลล์จากเชื้อโรคและอนุภาคแปลกปลอม

พิโนไซโทซิส- การดูดซับของเหลวโดยเซลล์ในรูปของสารละลายและสารแขวนลอยที่แท้จริงและคอลลอยด์ กระบวนการนี้โดยทั่วไปคล้ายกับ phagocytosis: ของเหลวหยดหนึ่งจุ่มลงในช่องว่างที่เกิดขึ้นของเยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบด้วยมันและล้อมรอบด้วยฟองอากาศที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.07-0.02 ไมครอนแช่อยู่ในไฮยาโลพลาสซึมของเซลล์

กลไกของพินโนไซโทซิสนั้นซับซ้อนมาก กระบวนการนี้ดำเนินการในพื้นที่เฉพาะของอุปกรณ์ผิวเซลล์ที่เรียกว่าหลุมที่มีขอบซึ่งกินพื้นที่ประมาณ 2% ของพื้นผิวเซลล์ แอ่งเป็นการบุกรุกเล็ก ๆ ของพลาสมาเลมมาถัดจากที่มีโปรตีนจำนวนมากในไฮยาโลพลาสซึมส่วนปลาย คลาทรินในพื้นที่ของหลุมที่มีขอบบนพื้นผิวเซลล์ ยังมีตัวรับจำนวนมากที่สามารถรับรู้และผูกมัดโมเลกุลที่ขนส่งโดยเฉพาะ เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ถูกจับโดยตัวรับ แคลทรินพอลิเมอไรเซชันจะเกิดขึ้น และพลาสมาเลมมาจะงอกใหม่ ส่งผลให้ a ขอบฟองบรรทุกโมเลกุลที่ขนส่ง ฟองดังกล่าวได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า clathrin บนพื้นผิวภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนดูเหมือนเส้นขอบที่ไม่สม่ำเสมอ หลังจากแยกออกจากพลาสมาเลมมา ถุงน้ำที่ล้อมรอบจะสูญเสียคลาทริน และได้รับความสามารถในการรวมตัวกับถุงน้ำอื่นๆ กระบวนการพอลิเมอไรเซชันและดีพอลิเมอไรเซชันของคลาทรินต้องการพลังงานและจะถูกขัดขวางเมื่อไม่มีเอทีพี

Pinocytosis เนื่องจากตัวรับที่มีความเข้มข้นสูงในหลุมที่มีพรมแดนทำให้มั่นใจถึงการคัดเลือกและประสิทธิภาพของการขนส่งโมเลกุลเฉพาะ ตัวอย่างเช่น ความเข้มข้นของโมเลกุลของสารที่ขนส่งในหลุมที่มีขอบสูงกว่าความเข้มข้นของสารในสิ่งแวดล้อมถึง 1,000 เท่า Pinocytosis เป็นโหมดหลักในการขนส่งโปรตีน ไขมัน และไกลโคโปรตีนเข้าสู่เซลล์ เซลล์จะดูดซับปริมาณของเหลวต่อวันเท่ากับปริมาตรของมันโดยผ่านพินโนไซโทซิส

เอ็กโซไซโทซิส- กระบวนการกำจัดสารออกจากเซลล์ สารที่จะกำจัดออกจากเซลล์จะถูกปิดไว้ก่อนในถุงขนส่งซึ่งพื้นผิวด้านนอกซึ่งตามกฎแล้วถูกปกคลุมด้วยโปรตีน clathrin จากนั้นถุงดังกล่าวจะถูกส่งไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ ที่นี่เมมเบรนของถุงน้ำรวมกับพลาสมาและเนื้อหาจะถูกเทออกจากเซลล์หรือในขณะที่ยังคงเชื่อมต่อกับพลาสมาเลมมารวมอยู่ในไกลโคคาลิกซ์

exocytosis มีสองประเภท: ส่วนประกอบ (พื้นฐาน) และแบบควบคุม

โครงสร้างเอ็กโซไซโทซิสดำเนินไปอย่างต่อเนื่องในทุกเซลล์ของร่างกาย ทำหน้าที่เป็นกลไกหลักในการกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกจากเซลล์และฟื้นฟูเยื่อหุ้มเซลล์อย่างต่อเนื่อง

เอ็กโซไซโทซิสที่มีการควบคุมดำเนินการเฉพาะในเซลล์พิเศษที่ทำหน้าที่หลั่ง ความลับที่ปล่อยออกมาจะสะสมอยู่ในถุงน้ำคัดหลั่ง และภาวะเซลล์ออกนอกร่างกายจะเกิดขึ้นหลังจากที่เซลล์ได้รับสัญญาณทางเคมีหรือไฟฟ้าที่เหมาะสมเท่านั้น ตัวอย่างเช่น β-cells ของเกาะ Langerhans ของตับอ่อนจะหลั่งความลับเข้าสู่กระแสเลือดก็ต่อเมื่อความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดเพิ่มขึ้นเท่านั้น

ในระหว่างกระบวนการ exocytosis ถุงคัดหลั่งที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมมักจะถูกนำไปยังพื้นที่เฉพาะของอุปกรณ์บนพื้นผิวที่มีฟิวชันโปรตีนหรือฟิวชันโปรตีนจำนวนมาก เมื่อฟิวชันโปรตีนของพลาสมาเลมมาและถุงน้ำหลั่งมีปฏิสัมพันธ์กัน จะเกิดรูพรุนฟิวชั่นที่เชื่อมต่อโพรงของถุงน้ำกับสภาพแวดล้อมนอกเซลล์

ในเวลาเดียวกันระบบ Actomyosin ก็ถูกเปิดใช้งานซึ่งเป็นผลมาจากการที่เนื้อหาของถุงน้ำไหลออกจากเซลล์นอกเซลล์ ดังนั้นในระหว่างการกระตุ้น exocytosis พลังงานจำเป็นไม่เพียง แต่สำหรับการขนส่งถุงคัดหลั่งไปยังพลาสมาเลมมา แต่ยังสำหรับกระบวนการหลั่งด้วย

ทรานส์ไซโทซิส, หรือ นันทนาการ , - เป็นการขนส่งที่แต่ละโมเลกุลถูกขนส่งผ่านเซลล์ การขนส่งประเภทนี้ทำได้โดยการผสมผสานระหว่างเอ็นโดไซม์และเอ็กโซไซโทซิส ตัวอย่างของ transcytosis คือการขนส่งสารผ่านเซลล์ของผนังหลอดเลือดของเส้นเลือดฝอยของมนุษย์ซึ่งสามารถทำได้ทั้งในทิศทางเดียวและในอีกทางหนึ่ง

มีหลายวิธีในการขนส่งสารผ่านเมมเบรน:

การแพร่กระจายง่าย- นี่คือการถ่ายโอนโมเลกุลที่เป็นกลางขนาดเล็กไปตามระดับความเข้มข้นโดยไม่ต้องใช้พลังงานและตัวพา วิธีที่ง่ายที่สุดในการแพร่ผ่านเยื่อหุ้มไขมันอย่างง่ายคือโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้ว เช่น O 2 สเตียรอยด์ ฮอร์โมนไทรอยด์ โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีประจุ - CO 2 , NH 3 , H 2 O เอทานอลและยูเรีย - ยังแพร่กระจายในอัตราที่เพียงพอ การแพร่กระจายของกลีเซอรอลนั้นช้ากว่ามากและกลูโคสก็แทบจะไม่สามารถผ่านเมมเบรนได้ด้วยตัวเอง สำหรับโมเลกุลที่มีประจุทั้งหมด เมมเบรนไขมันจะซึมผ่านไม่ได้โดยไม่คำนึงถึงขนาด

อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย- การถ่ายโอนสารตามระดับความเข้มข้นโดยไม่ต้องใช้พลังงาน แต่มีตัวพา ลักษณะของสารที่ละลายน้ำได้ การแพร่แบบอำนวยความสะดวกแตกต่างจากการแพร่แบบธรรมดาโดยอัตราการถ่ายโอนที่สูงขึ้นและความสามารถในการทำให้อิ่มตัว การแพร่กระจายสะดวกมีสองประเภท:

ก) การขนส่งผ่านช่องทางพิเศษที่เกิดขึ้นในโปรตีนเมมเบรน (เช่น ช่องคัดเลือกไอออนบวก);

b) ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีน translocase ที่มีปฏิสัมพันธ์กับลิแกนด์เฉพาะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการแพร่กระจายไปตามระดับความเข้มข้น (ปิงปอง) (การถ่ายโอนกลูโคสไปสู่เม็ดเลือดแดงโดยใช้โปรตีนพาหะ GLUT-1)

ในทางจลนศาสตร์ การถ่ายโอนสารโดยการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกคล้ายกับปฏิกิริยาของเอนไซม์ สำหรับ translocases มีความเข้มข้นของลิแกนด์ที่อิ่มตัวซึ่งตำแหน่งการจับทั้งหมดของโปรตีนที่มีลิแกนด์ถูกครอบครองและโปรตีนทำงานด้วยความเร็วสูงสุด ดังนั้นอัตราการขนส่งสารโดยการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวกจึงไม่เพียงขึ้นกับระดับความเข้มข้นของสารที่ขนส่งเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับจำนวนตัวพาด้านหลังในเมมเบรนด้วย

การแพร่กระจายที่ง่ายและสะดวกหมายถึงการขนส่งแบบพาสซีฟเนื่องจากเกิดขึ้นโดยไม่ใช้พลังงาน

การขนส่งที่ใช้งาน- การขนส่งสารต่อต้านการไล่ระดับความเข้มข้น (อนุภาคที่ไม่มีประจุ) หรือการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า (สำหรับอนุภาคที่มีประจุ) ซึ่งต้องการพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็น ATP มีสองประเภท: การขนส่งที่ใช้งานหลักใช้พลังงานของ ATP หรือศักย์รีดอกซ์และดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของการขนส่ง ATPases พบมากที่สุดในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์มนุษย์คือ Na +, K + - ATP-ase, Ca 2+ -ATP-ase, H + -ATP-ase

ในการขนส่งที่ใช้งานทุติยภูมิจะใช้การไล่ระดับไอออนซึ่งสร้างขึ้นบนเมมเบรนเนื่องจากการทำงานของระบบขนส่งหลักที่ใช้งาน (การดูดซึมกลูโคสโดยเซลล์ในลำไส้และการดูดซึมกลูโคสและกรดอะมิโนจากปัสสาวะปฐมภูมิโดยเซลล์ไตเมื่อ Na + ไอออนจะเคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้น)

การขนส่งข้ามเมมเบรนของโมเลกุลขนาดใหญ่. โปรตีนขนส่งขนส่งโมเลกุลที่มีขั้วขนาดเล็กผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ไม่สามารถขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก โพลีแซ็กคาไรด์ หรืออนุภาคแต่ละตัวได้ กลไกที่เซลล์สามารถรับสารดังกล่าวหรือกำจัดออกจากเซลล์นั้นแตกต่างจากกลไกที่ขนส่งไอออนและสารประกอบที่มีขั้ว

ก) การถ่ายเทสารจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์ร่วมกับเยื่อหุ้มพลาสมาบางส่วนเรียกว่า เอนโดไซโทซิส. โดยเอ็นโดไซโทซิส (ฟาโกไซโทซิส) เซลล์สามารถดูดกลืนอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น ไวรัส แบคทีเรีย หรือชิ้นส่วนของเซลล์ การดูดซึมของของเหลวและสารที่ละลายในนั้นโดยใช้ฟองอากาศขนาดเล็กเรียกว่า พิโนไซโทซิส.

ข) เอ็กโซไซโทซิส. โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีนในพลาสมา ฮอร์โมนเปปไทด์ เอนไซม์ย่อยอาหาร ถูกสังเคราะห์ในเซลล์แล้วหลั่งออกสู่พื้นที่นอกเซลล์หรือในเลือด แต่เมมเบรนไม่สามารถซึมผ่านไปยังโมเลกุลหรือสารเชิงซ้อนดังกล่าวได้การหลั่งของพวกมันเกิดขึ้นจากกระบวนการเอ็กโซไซโทซิส ร่างกายมีทั้งวิถี exocytosis ที่มีการควบคุมและไม่ได้รับการควบคุม การหลั่งที่ไม่ได้รับการควบคุมมีลักษณะเฉพาะโดยการสังเคราะห์โปรตีนที่หลั่งออกมาอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างคือการสังเคราะห์และการหลั่งของคอลลาเจนโดยไฟโบรบลาสต์เพื่อสร้างเมทริกซ์นอกเซลล์

การหลั่งที่ถูกควบคุมมีลักษณะเฉพาะโดยการจัดเก็บโมเลกุลที่เตรียมไว้สำหรับการส่งออกในถุงขนส่ง ด้วยความช่วยเหลือของการหลั่งที่ถูกควบคุม การหลั่งของเอนไซม์ย่อยอาหาร เช่นเดียวกับการหลั่งของฮอร์โมนและสารสื่อประสาท

โมเลกุลของสารต่างๆ จะต้องผ่านเมมเบรน สามารถละลายได้ในน้ำ (ชอบน้ำ) หรือในไขมัน (ไม่ชอบน้ำ) มีประจุ (ไอออน K +, Na +, NO - 3, Ca 2+) หรือไม่มีประจุ (CO 2, O 2, H 2 O, กรดอะมิโน, น้ำตาล ) ขนาดใหญ่ (โปรตีน พอลิแซ็กคาไรด์) หรือขนาดเล็ก

เนื่องจากส่วนในของลิปิดไบเลเยอร์ของเมมเบรนคือ ไม่ชอบน้ำ,มันแสดงถึงสิ่งกีดขวางที่แทบจะผ่านเข้าไปไม่ได้สำหรับโมเลกุลขั้วโลกส่วนใหญ่ ต้องขอบคุณสิ่งกีดขวางนี้ สารที่ละลายน้ำได้ไม่สามารถออกจากเซลล์ได้ อย่างไรก็ตาม เซลล์จะต้องได้รับสารอาหารที่จำเป็นและกำจัดสารอาหารที่ไม่จำเป็นออกไป

ความยากลำบากในการขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์นั้นสัมพันธ์กับความจริงที่ว่าเซลล์ดูดซับแร่ธาตุหลายชนิดในรูปไอออนิกและเยื่อหุ้มเซลล์ก็มี ค่าไฟฟ้าตัวอย่างเช่น ด้านในของพลาสมาเมมเบรนมีประจุลบเมื่อเทียบกับสารละลายภายนอก สิ่งนี้จะช่วยให้ไอออนที่มีประจุบวกผ่านเข้าไปในโปรโตพลาสต์และป้องกันไม่ให้ไอออนที่มีประจุลบเข้ามา ในทางตรงกันข้าม Tonoplast มีประจุบวก

หากโมเลกุลที่ขนส่งไม่มีประจุ ทิศทางของการเคลื่อนที่จะถูกกำหนดโดยความแตกต่างในความเข้มข้นของสารนี้ที่ทั้งสองด้านของเมมเบรนเท่านั้น (การไล่ระดับความเข้มข้น): โมเลกุลจะเคลื่อนไปสู่ความเข้มข้นที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม หากโมเลกุลมีประจุ การขนส่งของมันก็จะได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าที่ด้านข้างของเมมเบรน (การไล่ระดับทางไฟฟ้า) ความเข้มข้นและการไล่ระดับไฟฟ้ารวมกันคือ การไล่ระดับไฟฟ้าเคมี

นอกจากนี้ ไอออนยังถูกล้อมรอบ เปลือกน้ำ,เพิ่มขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ตัวอย่างเช่น รัศมีของโพแทสเซียมไอออนที่ไม่มีน้ำคือ 0.133 นาโนเมตร และแรงดึงดูดของโมเลกุลของน้ำเพิ่มขึ้นเป็น 0.34 นาโนเมตร เป็นผลให้สำหรับไอออนทั้งหมด เมมเบรนส่วนใหญ่ไม่สามารถซึมผ่านได้โดยไม่คำนึงถึงขนาดของไอออน

บ่อยครั้งความเข้มข้นของสารในเซลล์มากกว่าในที่ว่าง ดังนั้นสารจึงต้องเคลื่อนตัวต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า การขนส่งดังกล่าวต้องใช้พลังงาน การขนส่งสารผ่านเมมเบรนโดยไม่ใช้พลังงานตามระดับศักย์ไฟฟ้าเคมีเรียกว่า เรื่อยเปื่อยและขนส่งที่ต้านศักย์ไฟฟ้าเคมีด้วยการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาในกระบวนการเผาผลาญ (ATP) - คล่องแคล่ว.

การแพร่กระจาย- เรื่อยเปื่อยการขนส่งจะเกิดขึ้นตามระดับศักย์ไฟฟ้าเคมีโดยไม่สิ้นเปลืองพลังงาน โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้ว เช่น ออกซิเจนสามารถละลายได้ง่ายในไลปิดไบเลเยอร์ ดังนั้นจึงผ่านเข้าไปในเมมเบรนได้อย่างรวดเร็ว โมเลกุลของขั้วที่ไม่มีประจุจะกระจายด้วยความเร็วสูงเช่นกันหากมีขนาดเล็กพอ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ (44 Da) เอทานอล (46 Da) ยูเรีย (60 Da) พวกมันลื่นไถลผ่านรูที่เกิดขึ้นระหว่าง "หาง" ที่สั่นของโมเลกุลไขมัน

เพื่อให้การแพร่กระจายดำเนินต่อไปเป็นเวลานานและการเพิ่มความเข้มข้นของสารในเซลล์ไม่หยุดมัน โมเลกุลของสารที่เข้าสู่ไซโตพลาสซึมจะต้องเปลี่ยนในลักษณะดังกล่าวด้วยความช่วยเหลือของสารเคมี ปฏิกิริยาที่เมมเบรนจะผ่านเข้าไปไม่ได้ ตัวอย่างเช่น ในเซลล์ของแบคทีเรียบางชนิด น้ำตาลจะถูกฟอสโฟรีเลตหลังจากถูกลำเลียงผ่านเยื่อหุ้มพลาสมา เป็นผลให้พวกเขาถูกเรียกเก็บเงินไม่สามารถออกจากเซลล์และสะสมในเซลล์ได้

โมเลกุลที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็ก (น้ำตาล, กรดอะมิโน, นิวคลีโอไทด์) ขนส่งโปรตีนพิเศษผ่าน bilayer ที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรนซึ่งเรียกว่า การขนส่งเมมเบรนโปรตีนโปรตีนแต่ละชนิดมีโมเลกุลบางตัวหรือกลุ่มของโมเลกุลที่คล้ายคลึงกันเท่านั้น กล่าวคือ โปรตีนเหล่านี้มีความสัมพัทธ์ เฉพาะเจาะจง.ด้วยวิธีนี้ทำให้มั่นใจในการคัดเลือกการดูดซึมสารโดยเซลล์

โปรตีนขนส่งเมมเบรนมีสองประเภท - สีขาวki-carriersและ โปรตีนที่สร้างช่อง

โปรตีนตัวพา.- การทำงานของโปรตีนพาหะคล้ายกับการทำงานของเอ็นไซม์ แต่สารที่ถ่ายโอนไม่เปลี่ยนแปลง โปรตีนขนส่งจะรวมกับโมเลกุลหรือไอออนของสารที่ถ่ายโอนตามหลักการของการเติมเต็ม (การโต้ตอบเชิงพื้นที่ พื้นผิวที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลหรือส่วนต่างๆ ของพวกมัน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของพันธะทุติยภูมิระหว่างพวกมัน (ไฮโดรเจน ไอออนิก ฯลฯ))

โปรตีนพาหะขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มทั้งสองข้างและต้านการไล่ระดับศักย์ไฟฟ้าเคมี การขนส่งของตัวถูกละลายข้ามเมมเบรนตามการไล่ระดับศักย์ไฟฟ้าเคมีโดยใช้ตัวพาเรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก

โปรตีนชนิดพิเศษที่อยู่ในเมมเบรนและขนส่งตัวถูกละลายผ่านมันโดยต้านการไล่ระดับศักย์ไฟฟ้าเคมีโดยใช้พลังงานที่ปล่อยออกมา เช่น ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP เรียกว่า ปั๊มไอออน

การขนส่งสารเดี่ยวผ่านเมมเบรนโดยการขนส่งโปรตีนเรียกว่า ยูนิพอร์ต,และการถ่ายโอนสารสองอย่างพร้อมกัน - ขนส่งร่วมถ้าสารสองชนิดถูกส่งผ่านเมมเบรนพร้อมกันในทิศทางเดียวกัน การขนส่งดังกล่าวจะเรียกว่า ความเห็นอกเห็นใจ,ถ้าไปคนละทิศละทาง - enพิมพ์พอร์ต

โปรตีนที่สร้างช่องสัญญาณจะสร้างช่องในเยื่อหุ้มที่เจาะไขมัน bilayer และเต็มไปด้วยน้ำ พื้นผิวด้านนอกของช่องเหล่านี้ไม่ชอบน้ำในขณะที่พื้นผิวด้านในชอบน้ำ เส้นผ่านศูนย์กลางของช่อง - 0.5-0.8 นาโนเมตร สารผ่านช่องทางโดยไม่ต้องสัมผัสกับส่วนที่ไม่ชอบน้ำของเมมเบรน เกือบทุกช่องทางใช้สำหรับการขนส่งไอออนดังนั้นจึงเรียกว่า ช่องไอออน. ปัจจุบันรู้จักช่องเหล่านี้ประมาณ 50 ประเภท ช่องทางที่พบมากที่สุดคือช่องทางที่ดูดซึมโพแทสเซียมและแคลเซียมไอออน ช่องไอออนสามารถเปิดและปิดได้

โปรตีนขนส่งขนส่งโมเลกุลขั้วขนาดเล็กผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ สำหรับการขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน โพลีนิวคลีโอไทด์ โพลีแซ็กคาไรด์ มีกลไกอื่นๆ เช่น เอนโดไซโทซิสและเซลล์ภายนอก

สารถูกดูดซับครั้งแรกบนเมมเบรนพื้นที่เล็ก ๆ ของเมมเบรนนี้จะกระตุ้น (invaginates) และล้อมรอบสารที่ถูกดูดซับทำให้เกิดฟองอากาศขนส่งหรือ ถุงน้ำขึ้นอยู่กับขนาดของถุงที่เกิดขึ้น endocytosis สองประเภทมีความโดดเด่น: pinocytosis และ phagocytosis พิโนไซโตซิสเรียกว่าการดูดกลืนของเหลวและตัวถูกละลายโดยฟองอากาศขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 150 นาโนเมตร) ฟาโกไซโตซิส- เป็นการดูดซึมอนุภาคขนาดใหญ่ เช่น จุลินทรีย์หรือบางส่วนของเซลล์ที่ถูกทำลาย ในกรณีนี้จะเกิดฟองอากาศขนาดใหญ่เรียกว่า ฟาโกโซม

ไม่เพียงแต่โปรตีนเท่านั้นที่ขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ บทบาทนี้สามารถทำได้โดยโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำขนาดเล็กที่ละลายในไขมันไบเลเยอร์ ไอโอโนฟอร์ ไอโอโนฟอร์ไม่สัมพันธ์กับแหล่งพลังงานใด ๆ ดังนั้น ด้วยความช่วยเหลือ อิออนจะเคลื่อนที่อย่างเฉยเมยตามการไล่ระดับของศักย์ไฟฟ้าเคมี