บทที่ 1 การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ (วิทยาศาสตร์ชีวภาพ ม.4)

วิทยาศาสตรช์ ีวภาพ ระดับชนั้ มัธยมศึกษาปที ่ี 4 บทท่ี 1 การลาเลียงสารเข้า-ออกจากเซลล์ จดั ทาโดย ครู อภิชติ ดีคา ชอ่ื …….………………………………………………………………….. ชน้ั …………….……… เลขท…ี่ ………………

1.1 เซลล์ 1.1.1 โครงสร้างพ้นื ฐานของเซลล์ ส่ิงตา่ งๆ บนโลก ท้ังพืช สตั ว์ และมนุษย์ประกอบขน้ึ จากหนว่ ยพื้นฐานที่เหมือนกัน คอื เซลล์ (cell) เซลลส์ ่วน ใหญจ่ ะมขี นาดเล็ก เซลลไ์ ม่สามารถมองเหน็ ไดด้ ้วยตาเปลา่ ตอ้ งอาศยั อุปกรณ์ ในการศกึ ษารปู ร่าง และลักษณะ ได้แก่ “กล้องจุลทรรศน์” โครงสรา้ งและหน้าท่ีของสว่ นประกอบต่าง ๆ ของเซลลพ์ ชื และเซลลส์ ตั ว์  เซลล์คือหน่วยพน้ื ฐานทเี่ ล็กท่ีสดุ ของส่งิ มชี ีวติ  เซลลม์ ขี นาด 10-100 ไมโครเมตร แบง่ โครงสร้างพ้นื ฐานของเซลลไ์ ด้ 3 ส่วน ได้แก่ 1. ส่วนท่ีห่อหุ้มเซลล์ 2. ไซ โทพลาซึม 3. นิวเคลยี ส ภาพสว่ นประกอบของเซลล์พืชและเซลล์สตั ว์

โครงสร้างพืน้ ฐานของเซลลไ์ ด้ 3 สว่ นดังนี้ 1. ส่วนท่ีหอ่ หุ้มเซลล์ 1.1 เยื่อหุ้มเซลล์ เย่ือท่มี ีลักษณะบาง ประกอบดว้ ยสารประเภทฟอสโฟลพิ ิด (phospholipid) เรียงตวั กัน 2 ช้นั เรยี กวา่ ลพิ ิดไบเลเยอร์ (lipid bilayer) และมีโปรตนี จะแทรกในช้ันของฟอสโฟลิพิด มีคณุ สมบตั ิเปน็ เย่ือเลือกผ่าน (semipermeable membrane) ที่ ยอมให้สารบางชนดิ ผา่ นเข้า-ออกได้ 1.2 ผนงั เซลล์ โครงสรา้ งท่ีอยู่ดา้ นนอกของเซลลพ์ ชื ทุกชนิด โดยหอ่ หุ้มเยื่อห้มุ เซลล์อีกช้นั หน่ึง ทาหนา้ ท่ีเพม่ิ ความแข็งแรงใหแ้ ก่ เซลลพ์ ชื และทาให้เซลล์สามารถคงรปู ร่างอยูไ่ ด้ ผนงั เซลล์ประกอบด้วยสารจาพวกคาร์โบไฮเดรตเปน็ ส่วนใหญ่ เชน่ เซลลูโลส (cellulose)

2. ไซโทพลาซึม สว่ นประกอบทั้งหมดทอ่ี ยู่ภายในเซลล์ ยกเวน้ นิวเคลียส มลี กั ษณะเป็นของเหลว ภายในมโี ครงสร้างที่เรยี กว่า ออร์ แกเนลล์ (organelle) กระจายอยู่ ซง่ึ มีหนา้ ทแ่ี ตกต่างกนั ดังนี้

3. นิวเคลยี ส มลี กั ษณะเป็นทรงกลม อย่บู ริเวณกลางเซลล์ มีโครงสร้างสาคญั 3 สว่ น ดงั น้ี

1.2 การลาเลียงสารผา่ นเซลล์ 1. การเคลือ่ นท่ขี องสารผา่ นเย่อื หุ้มเซลล์ 1.1 การลาเลยี งสารแบบไม่ใชพ้ ลงั งาน (passive transport) 1.1.1 การแพรแ่ บบธรรมดา (diffusion) • เป็นการเคลอ่ื นท่ีของสารจากบรเิ วณทม่ี คี วามเข้มขน้ สงู ไปยงั บริเวณทมี่ ีสารละลายเข้มขน้ ตา่ จนท้งั สองบริเวณมี ความเข้มขน้ ของสารละลายเท่ากนั เรยี ก สมดลุ การแพร่ • เช่น การแพร่ของกา๊ ซในหลอดเลอื ดฝอย การแพร่ของผงด่างทบั ทมิ ในนา้ จนทาใหน้ ้ามสี ีมว่ งแดงจนทัว่ ภาชนะ การได้ กลน่ิ ผงแป้ง หรือ การได้กลิ่นนา้ หอม • ภาพ เเสดงการแพรข่ อง เเกส็ ในปอด

1.1.2 การแพรแ่ บบฟาซิลิเทต (Facillitated Diffusion) • เป็นการเคลือ่ นทขี่ องสารจากท่ีที่มีความเขม้ ข้นสงู ไปยังบริเวณทีม่ คี วามเข้มขน้ ต่า โดยอาศัยโปรตีนตวั พา(Carrier Protein)ทีฝ่ งั อยใู่ นเย่ือหมุ้ เซลล์ (โดยส่วนใหญโ่ ปรตนี ตวั พามักจาเพาะกับชนดิ สาร) • ตวั อยา่ งเชน่ การเคลื่อนทีข่ องน้าตาลกลโู คสเขา้ สเู่ ซลลก์ ล้ามเนอื้ การเคล่อื นท่ีของ Ca2+, Cl-, Na+ และ K+ เป็น ตน้ 1.1.3 ออสโมซิส (osmosis) • การแพรข่ องน้าจากบรเิ วณสารละลายท่ีมีความเข้มขน้ ต่า(นา้ มาก)ไปยงั บริเวณท่มี ีความเข้มขน้ ของสารละลายสูง (น้านอ้ ย) – เช่น การแช่ผกั ในน้า การปักดอกไม้ในแจกัน การดูดน้าเข้าสู่รากพชื การเห่ยี วของต้นพชื  ออสโมซิส (osmosis) ประเภทตา่ งๆดงั น้ี 1. สารละลายไฮเพอรท์ อนกิ (hypertonic solution)  สารละลายทีม่ ีความเข้มข้นของสารละลายสูงกว่าภายในเซลล์  น้าเคลื่อนท่ีออกจากเซลล์  เซลลส์ ตั ว์เหีย่ ว เซลลพ์ ชื เย่ือหุ้ม เซลล์จะแยกตวั

2. สารละลายไฮโพทอนิก (hypotonic solution)  สารละลายที่มีความเข้มข้นของสารต่ากวา่ ภายในเซลล์  น้าเคลอ่ื นที่เข้าเซลล์  เซลล์สัตวแ์ ตก เซลล์พชื ยังคงรปู อยู่ เพราะผนังเซลลแ์ ข็งแรง 3. สารละลายไอโซทอนกิ (isotonic solution)  สารละลายทมี่ ีความเข้มข้นของสารภายนอกเท่ากบั ภายในเซลล์  น้าเคลือ่ นเข้าออกจากเซลลเ์ ท่ากัน  เซลลส์ ตั ว์และเซลล์พชื ยงั คงรปู อยู่ 1.2 การลาเลียงแบบใช้พลังงาน (Active transport) 1.2.1 การลาเลยี งโดยใชพ้ ลังงาน หรือ แอกทฟี ทรานสปอรต์ (active transport)  การเคล่อื นทส่ี ารจากบรเิ วณท่ีมีความเข้มข้นต่าไปสบู่ ริเวณท่มี ีความเข้มข้นสูง โดยผา่ นชอ่ งโปรตีนตัวพาภายใน เยอื่ หมุ้ เซลล์ และอาศัยพลังงาน  ตัวอย่างเช่น การดูดซึมสารอาหารของรากพชื , การลาเลยี งโซเดียมโพแทสเซียมของเซลล์ เป็นต้น

2. การลาเลียงสารโดยการสรา้ งถุงเวสิเคิล  คือ สารบางชนดิ มโี มเลกลุ ขนาดใหญ่ไม่สามารถเขา้ เซลล์ได้โดยตรง เซลลจ์ ึงมีวธิ กี ารนาสารเหล่าน้ีเข้าสู่เซลล์ได้โดยการ สร้างเวสเิ คิล(Vesicle) จากการยน่ื หรอื คอดเวา้ ของเยื่อหุ้มเซลล์และสามารถลาเลียงสารเหล่านั้นเข้าและออกจาก เซลล์ได้ 2.1 เอกโซไซโทซสิ (Exocytosis) • เป็นการเคลือ่ นทขี่ องสารทมี่ ีขนาดโมเลกลุ ใหญ่ออกจากเซลล์ โดยสารเหลา่ นน้ั จะบรรจุอยูใ่ นเวสิเคิล(Vesicle)จากน้นั เวสเิ คิลจะค่อยๆ เคลื่อนเข้ามาเช่ือมรวมกบั เย่ือหุ้มเซลล์ทาให้ สารท่ีบรรจอุ ยู่ในเวสิเคิลถูกปล่อยออกสู่นอกเซลล์ เช่น การหลั่งเอนไซม์ตา่ งๆอาทิการหล่งั เอนไซม์ออกจากเยื่อบุกระ เพราะอาหาร ภาพ การหลัง่ เอนไซม์ออกจากเย่อื บกุ ระเพราะอาหาร 2.2 เอนโดไซโทซิส (Endocytosis) เป็นการลาเลยี งสารท่มี โี มเลกลุ ขนาดใหญ่เขา้ สูเ่ ซลล์ มกี ลไกแตกต่างกนั 3 วิธี คอื 2.2.1 พโิ นไซโทซิส (Pinocytosis หรอื Cell Drinking) • เป็นการนาสารโมเลกลุ ใหญ่ที่มีสภาพเปน็ ของเหลวเขา้ สู่เซลล์ โดยการทาให้เย่ือหุ้มเซลลเ์ ว้าเขา้ ไปในไซโทพลาซึมทีละน้อยๆ จนกระทงั่ กลายเป็นถุงเล็กๆหลดุ เขา้ ไปอยใู่ นไซ โทพลาซึมกลายเป็นเวสิเคลิ (Vesicle)

2.2.2 ฟาโกไซโทซสิ (Phagocytosis หรือ Cell Eating) • เป็นการนาสารโมเลกลุ ใหญ่ท่ีเป็นของแข็งหรือสารที่ไม่ละลายนา้ เข้าสู่เซลลโ์ ดยการย่ืนเท้า เทยี ม (Pseudopodium) ออกไปโอบล้อมสารเหล่านน้ั ไวจ้ นกลายเปน็ ถงุ เล็กๆ หรอื เวสเิ คลิ ในไซโทพลาซึม 2.2.3 การนาสารเข้าสู่เซลลโ์ ดยอาศัยตัวรบั (Receptor-Mediated Endocytosis) • เป็นการลาเลียงสารท่ีมีโมเลกลุ ขนาดใหญ่เขา้ สเู่ ซลลโ์ ดยการใช้โปรตนี ตัวรบั (Receptor) บนเยือ่ ห้มุ เซลล์จบั กับสารทม่ี ีความจาเพาะ จากนนั้ เยอื่ หุ้มเซลลจ์ งึ คอดเวา้ หลุดเข้าไปเปน็ เวสเิ คิลในไซโทพลาซึม