โมเลกุลและคนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับเซลล์และข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ภายในเซลล์ผ่านกลไกการขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟ กระบวนการทางชีวภาพที่เคลื่อนย้ายออกซิเจน น้ำ และสารอาหารเข้าสู่เซลล์ในขณะที่กำจัดของเสียออกไปด้วยนั้นเรียกว่าการขนส่งเชิงรุกและเชิงรับ เนื่องจากการขนส่งเชิงรุกเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนชีวเคมีจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังพื้นที่สูง จึงจำเป็นต้องใช้พลังงานเคมี ในทางกลับกัน การขนส่งแบบพาสซีฟจะขนส่งชีวเคมีจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำโดยไม่ต้องใช้พลังงาน
การขนส่งแบบแอคทีฟเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนปัจจัยการเจริญเติบโตจากพื้นที่ความเข้มข้นต่ำไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีการใช้พลังงานเคมี การขนส่งแบบพาสซีฟ แต่ในทางกลับกัน การถ่ายโอนชีวเคมีจากสถานที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำโดยไม่จำเป็นต้องใช้ พลังงาน.
Active vs Passive Transport
ความแตกต่างหลัก ระหว่างการขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟคือ การอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายใช้พลังงาน ATP เพื่อผลักโมเลกุลต้านการไล่ระดับความเข้มข้น ในขณะที่การขนส่งแบบพาสซีฟยอมให้โมเลกุลไหลผ่านเมมเบรนผ่านช่องสัญญาณที่เป็นกลางโดยไม่ต้องใช้พลังงานในเซลล์ใดๆ
โมเลกุลถูกขนส่งผ่านทั้งเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านกลไกการขนส่งแบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ เยื่อหุ้มเซลล์มีจุดประสงค์สองประการ: ผนังเซลล์ของมันให้รูปร่างในขณะที่ยังป้องกันวัสดุ cytosolic จากโลกภายนอก
ฟอสโฟลิปิด bilayer ควบคุมการไหลของสารเคมีเข้าและออกจากร่างกาย รักษาสมดุลที่ละเอียดอ่อนของเซลล์ ฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์มีลักษณะกึ่งซึมผ่านได้ ทำให้องค์ประกอบบางอย่างสามารถไหลผ่านช่องทางของความเข้มข้นได้อย่างง่ายดาย ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ สามารถเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนโดยใช้พลังงานของเซลล์ และองค์ประกอบอื่นๆ เพื่อข้ามเมมเบรนโดยใช้โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์
ตารางเปรียบเทียบระหว่าง Active Transport และ Passive Transport
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | การขนส่งที่ใช้งาน | การขนส่งแบบพาสซีฟ |
| คำนิยาม | การขนส่งเชิงรุกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคจากเยื่อหุ้มเซลล์โดยการผลักอนุภาคกับศักยภาพทางเคมีที่มี ATP (พลังงาน) | โมเลกุลเหล่านี้เคลื่อนที่ผ่านและข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านการขนส่งแบบพาสซีฟ ซึ่งขนส่งพวกมันผ่านการไล่ระดับความเข้มข้นโดยไม่ต้องใช้ ATP (พลังงาน) |
| การไหลเวียน | ในกระบวนการนี้ การไหลเวียนเป็นเรื่องเกี่ยวกับโซนความเข้มข้นที่ต่ำกว่าไปยังบางอย่างที่คล้ายกันโดยพิจารณาจากปัจจัย | ตลอดวงจรนี้ การหมุนเวียนจะมาจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ |
| จุดมุ่งหมาย | เป้าหมายหลักคือการผลักโมเลกุลทั้งหมด รวมทั้งโปรตีน เซลล์ขนาดใหญ่ คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน ไอออน และอื่นๆ | เป้าหมายหลักคือการถ่ายโอนโมเลกุลที่ละลายได้ทั้งหมด เช่น ออกซิเจน น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ไขมัน ฮอร์โมนเพศ และสารเคมีอื่นๆ |
| กระบวนการ | มันเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว | มันเป็นกระบวนการที่ช้า |
| กระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรม | เอนโดไซโทซิส เอ็กโซไซโทซิส เยื่อหุ้มเซลล์หรือปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม | ออสโมซิส การแพร่กระจาย และการแพร่แบบอำนวยความสะดวก |
Active Transport คืออะไร?
การขนส่งเชิงรุกด้วยการใช้เอ็นไซม์และพลังงานระดับเซลล์ในการถ่ายโอนโมเลกุล เช่น น้ำ ออกซิเจน และสารเคมีที่จำเป็นอื่นๆ ผ่านเมมเบรนไปยังช่องเก็บความเข้มข้น จำเป็นสำหรับการรวบรวมสารที่มีความเข้มข้นสูง เช่น กรดอะมิโน กลูโคส และไอออนภายในเซลล์ ความเข้มข้นสูงขึ้นไปยังพื้นที่ของอนุภาคต่อต้านด้วยการไล่ระดับความเข้มข้น (จากความเข้มข้นที่ต่ำกว่าไปยังความเข้มข้นที่สูงขึ้น) ซึ่งเป็นเรื่องผิดปกติและจำเป็นต้องใช้เอ็นไซม์และพลังงาน
การขนส่งแบบแอคทีฟมีสองรูปแบบ:
การขนส่งแบบแอคทีฟหลัก: ในการขนส่งแบบแอคทีฟปฐมภูมิ พลังงานเคมีถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนโมเลกุลผ่านระบบ
Secondary Active Transport: โปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์ใช้ประโยชน์จากการไล่ระดับแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อเดินทางข้ามเมมเบรนในการขนส่งแบบแอคทีฟทุติยภูมิ น้ำตาล ลิพิด และกรดอะมิโนต่างก็พยายามจะเข้าสู่เซลล์ยูคาริโอตผ่านปั๊มโปรตีน แต่ต้องมีการขนส่งเชิงรุก วัตถุเหล่านั้นไม่สามารถหรือไม่สามารถกระจายได้เร็วพอที่จะเป็นประโยชน์ การเข้าสู่เซลล์ของสารขนาดใหญ่ที่ไม่ละลายน้ำนั้นจำเป็นต้องมีการเคลื่อนย้ายเชิงรุก
Passive Transport คืออะไร?
การถ่ายโอนโมเลกุลหรือไอออนจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงเรียกว่าการขนส่งแบบพาสซีฟ การแพร่กระจายอย่างง่าย การแพร่ที่เพิ่มขึ้น การกรอง และการออสโมซิสล้วนเป็นตัวอย่างของการขนส่งแบบพาสซีฟ การขนส่งแบบพาสซีฟเกิดขึ้นจากเอนโทรปีของโปรแกรม ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม การเคลื่อนที่ของโมเลกุลข้ามเมมเบรนผ่านการไล่ระดับความเข้มข้นโดยไม่ต้องใช้พลังงานเซลล์เรียกว่าการขนส่งแบบพาสซีฟ มันขนส่งโมเลกุลจากความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำโดยใช้เอนโทรปีธรรมชาติจนกว่าความเข้มข้นจะสมดุล ที่สมดุลจะไม่มีการถ่ายเทโมเลกุลสุทธิ ออสโมซิส การแพร่กระจายอย่างง่าย การแพร่กระจายด้วยความช่วยเหลือ และการกรองเป็นการขนส่งแบบพาสซีฟพื้นฐานสี่ประเภท ทำให้เซลล์อยู่ในสภาวะสมดุล ของเสีย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจะกระจายและขับออก ในขณะที่สารอาหารและออกซิเจนจะกระจายเข้าไปและถูกใช้โดยเซลล์ การขนส่งแบบพาสซีฟยังช่วยให้รักษาสมดุลที่ละเอียดอ่อนทั้งหมดระหว่างทั้งของไหลในไซโตซอลและของไหลนอกเซลล์ได้
ความแตกต่างหลักระหว่างการขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟ
- การขนส่งที่ใช้งานอยู่ในทิศทางเดียว แต่การขนส่งแบบพาสซีฟเกิดขึ้นในทั้งสองทิศทาง
- การขนส่งที่ใช้งานมีผลต่ออุณหภูมิที่มีผลกระทบกับมัน แต่อุณหภูมิการขนส่งแบบพาสซีฟไม่ส่งผลต่ออุณหภูมิดังกล่าว
- การขนส่งแบบแอคทีฟต้องการโปรตีน แต่ Passive Trasnport ไม่ต้องการโปรตีน
- Active Transport เป็นกระบวนการที่มีพลัง แต่ Passive Transport เป็นกระบวนการทางกายภาพ
- การขนส่งแบบแอคทีฟจะย้ายจากสถานที่ที่มีประชากรหนาแน่นน้อยกว่าไปยังพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นมากขึ้น แต่การขนส่งแบบพาสซีฟย้ายจากพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นกว่าบางแห่งไปยังพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นน้อยกว่า
บทสรุป
เทคนิคสองวิธีในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์คือการขนส่งแบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ การใช้พลังงานเซลล์ การขนส่งแบบแอคทีฟปั๊มโมเลกุลหรือสารต้านการไล่ระดับความเข้มข้น ATP ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานในการขนส่งหลักที่ใช้งานอยู่ การไล่ระดับเคมีไฟฟ้าใช้เพื่อเคลื่อนโมเลกุลข้ามเมมเบรนในการขนส่งแบบแอคทีฟทุติยภูมิ ด้วยความช่วยเหลือของการขนส่งแบบแอคทีฟ สารอาหารจะเน้นไปที่เซลล์ โมเลกุลหรือสารที่ไม่มีขั้วขนาดเล็กสามารถผ่านผ่านเมมเบรนผ่านการแพร่แบบพาสซีฟได้ เป็นไปได้เพราะการไล่ระดับความเข้มข้นเท่านั้น ส่งผลให้ระบบไม่ใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม การขนส่งแบบแอคทีฟและพาสซีฟมีความแตกต่างกันอย่างมาก สรุปบทบาทและความสำคัญของเนื้อเยื่อระบบขนส่งหลัก 2 แบบในมนุษย์ และวิธีที่ทั้งสองมีส่วนรับผิดชอบต่อการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและไอออน ระบบขนส่งทำงานโดยมีเป้าหมายเพื่อตอบสนองความต้องการของเซลล์และรักษาสมดุลของร่างกาย
อ้างอิง
- https://academic.oup.com/plphys/article-abstract/45/2/133/6093937
- https://www.jbc.org/content/254/10/3833.full.pdf
