3.4 เรื่องที่ 4 การลำเรียงแบบใช้พลังงาน

การลำเลียงสารโดยใช้พลังงาน

      โดยทั่วไปเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์จะมีความเข้มข้นภายในเซลล์สูงกว่าภายนอกเซลล์เช่น เซลล์ของรากพืช แม้ในขณะที่ภายในเซลล์มีความเข้มข้นของสารละลายแร่ธาตุสูงกว่าภายนอก แต่เซลล์รากพืชก็ยังสามารถดูดซึมลำเลียงแร่ธาตุซึ่งละลายอยู่ในดินเข้าสู่เซลล์ได้อีก เป็นต้น เซลล์สามารถลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารนั้นต่ำเข้าสู่ภายในเซลล์ซึ่งมีความเข้มข้นของสารนั้นสูงกว่าได้ ก็เพราะเซลล์ใช้พลังงานที่ได้จากการสลายสารอาหารมาใช้ในการลำเลียงสารนั่นเอง การลำเลียงโดยใช้พลังงานนี้ต้องอาศัยโปรตีนตัวพาที่มีความจำเพาะต่อสารนั้นซึ่งอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ด้วย

การลำเลียงสารขนาดใหญ่

       ในกรณีที่สารขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน หรือคาร์โบไฮเดรต เป็นต้น เป็นสารที่มีความจำเป็นต้องลำเลียงเข้าและออกจากเซลล์แต่ไม่สารมารถผ่านชั้นไขมันหรือช่องทางโปรตีนตัวพาได้ เซลล์จึงต้องมีวิธีการที่จะจับสารเหล่านี้เข้าและออกเซลล์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์จะเว้าเข้าไปในไซโทพลาสซึมแล้วโอบล้อมสารนั้นไว้ จนกลายเป็นถุงเล็กๆแล้วถุงนั้นก็จะเคลื่อนที่เข้าสู้ภายในเซลล์ เรียกวิธีนำสารเข้าสู้เซลล์แบบนี้ว่า กระบวนการ เอนโดไซโทซิส(endocytosis)

ส่วนการลำเลียงสารขนาดใหญ่ออกจากเซลล์เรียกว่า กระบวนการเอกโซไซโทซิส(exocytosis) สารที่ถูกขับออกจากเซลล์จะอยู่ภายในถุงที่หุ้มไว้โดยเยื่อหุ้มเซลล์ ถุงนี้จะเคลื่อนที่ไปจนชิดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วเชื่อมเป็นเนื้อเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์แล้วจึงเปิดเป็นช่อง ผลักดันสารนั้นออกนอกเซลล์

การลำเลียงของสารผ่านเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติสามารถรวมตัวกับเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์หรือแยกตัวออกเพื่อสร้างเวสิเคิล ทำให้เซลล์สามารถใช้เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบสารโมเลกุลใหญ่ได้  การลำเลียงแบ่งได้เป็น 2 ชนิด ตามทิศทางการลำเลียงออกหรือเข้าเซลล์ คือ เอกโซไซโทซิส (exocytosis) และ เอนโดไซโทซิส (endocytosis)เอกโซไซโทซิส (exocytosis)  เป็นการลําเลียงสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์ เช่น สารพวกเอนไซม์ หรือ ฮอร์โมน จะถูกสังเคราะห์ขึ้นจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมชนิดขรุขระ ซึ่งเป็นเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ชนิดที่มีไรโบโซมเกาะอยู่ด้วย สารที่สังเคราะห์ได้จะถูกส่งไปยัง กอลจิบอดี เพื่อเก็บรวบรวมและ สร้างเป็นถุงเล็ก ๆ เรียกว่า เวสิเคิล  เวสิเคิลจะเคลื่อนที่มาที่ผิวเซลล์ เมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อของเวสิเคิลจะรวมตัวกับ เยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้สารที่อยู่ภายในเวสิเคิลถูกปล่อยออกไปนอกเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ ของสารนั้นๆ การลำเลียงสารออกนอกเซลล์ พบได้หลายลักษณะ เช่น เยื่อบุผนังกระเพาะอาหาร และ ลำไส้หลั่งเอนไซม์ ต่อมไร้ท่อต่าง ๆ หลั่งฮอร์โมน การกำจัดของเสียที่ย่อยไม่ได้ออกจากเซลล์เอนโดไซโทซิส ( endocytosis )  เป็นการลําเลียงสารตรงกันข้ามกับ เอกโซไซโทซิส คือ เป็นการลำเลียงสารขนาดใหญ่ เข้าสู่เซลล์ เอนโดไซโทซิสในสิ่งมีชีวิต มีชื่อเรียกแตกต่างกันไปตามกลไกการลำเลียง เช่น ฟาโกไซโทซิส (phagocytosis) พิโนไซโทซิส (pinocytosis) และ การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ(receptor-mediated endocytosis

ฟาโกไซโทซิส (phagocytosis)  คือ การลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ที่พบได้ในเซลล์จำพวก อะมีบาและเซลล์เม็ดเลือดขาว โดยเซลล์สามารถยื่นไซโทพลาซึม ออกมาล้อมอนุภาคของสารที่มีขนาดใหญ่ที่เป็นของแข็งก่อนที่จะนำเข้าสู่เซลล์ในรูปของเวสิเคิล จากนั้นอาจรวมตัวกับไลโซโซมภายในเซลล์เพื่อย่อยสลายสารอาหารในเวสิเคิลด้วยเอนไซม์ภายในไลโซโซม ฟาโกไซโทซิสเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การกินของเซลล์ (cell eating)