รูปแบบการขนส่งโมเลกุลแบบพาสซีฟและแอคทีฟผ่านเมมเบรนมีบทบาททางชีววิทยาที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ออสโมซิสและการขนส่งเชิงรุกเป็นกระบวนการสองประเภทที่อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรน กระบวนการเหล่านี้มีความสำคัญต่อการรักษาสมดุลของน้ำและสภาวะสมดุลในร่างกาย
ออสโมซิสกับ Active Transport
ความแตกต่างระหว่างออสโมซิสและการขนส่งเชิงรุกคือออสโมซิสเป็นรูปแบบการขนส่งโมเลกุลแบบพาสซีฟ ออสโมซิสเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้เท่านั้น มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำให้ความเข้มข้นที่ปลายทั้งสองด้านของเมมเบรนเท่ากัน ในทางกลับกัน การขนส่งแบบแอคทีฟคือรูปแบบการเคลื่อนที่ของโมเลกุลแบบแอคทีฟ ไม่ต้องใช้เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้
ในกระบวนการออสโมซิส อนุภาคน้ำจะเคลื่อนจากระดับที่สูงขึ้นไปสู่ระดับความเข้มข้นที่ต่ำกว่า กระบวนการนี้ช่วยให้แน่ใจว่าจะทำให้ความเข้มข้นของตัวถูกละลายเท่ากันทั้งสองด้าน ออสโมซิสทำให้แน่ใจว่ามีความสมดุล มีแรงดันสุทธิที่จำเป็นสำหรับโมเลกุลที่จะเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ปริมาณแรงดันสุทธินี้เรียกว่าแรงดันออสโมติก
ในการเคลื่อนย้ายแบบแอคทีฟ อนุภาคจะเคลื่อนจากที่ต่ำกว่าไปยังขอบเขตของการรวมตัวที่สูงขึ้น เซลล์จะใช้การขนส่งแบบแอคทีฟเพื่อรวบรวมอนุภาคที่จำเป็นมากของกรดอะมิโนและโมเลกุลกลูโคส เมื่อ ATP ถูกสังเคราะห์ กระบวนการจะเรียกว่าการขนส่งหลักที่ใช้งานอยู่ การขนส่งแบบแอคทีฟใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจ
ตารางเปรียบเทียบระหว่าง Osmosis และ Active Transport
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | ออสโมซิส | ขนส่งที่ใช้งานอยู่ |
| ความเข้มข้น | โมเลกุลเคลื่อนจากความเข้มข้นสูงไปความเข้มข้นต่ำ | อนุภาคเคลื่อนตัวจากความเข้มข้นต่ำไปสู่ความเข้มข้นที่สูงขึ้น |
| ความเคลื่อนไหว | ในการออสโมซิส โมเลกุลของน้ำจะเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ | ในการขนส่งแบบแอคทีฟ ตัวถูกละลายจะเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรน |
| พลังงาน | ออสโมซิสไม่ต้องการพลังงาน | การขนส่งแบบแอคทีฟต้องใช้พลังงานผ่านการหายใจ |
| ไล่ระดับความเข้มข้น | ในการออสโมซิส โมเลกุลจะเคลื่อนลงมาตามเกรเดียนท์ | ในการขนส่งแบบแอ็คทีฟ ตัวถูกละลายจะเคลื่อนที่ต้านการไล่ระดับสี |
| สมดุล | ออสโมซิสรักษาสมดุล | การขนส่งที่ใช้งานอยู่ไม่รักษาสมดุล |
ออสโมซิสคืออะไร?
คำศัพท์ osmoses (ปัจจุบันคือ osmosis) ถูกนำมาใช้โดยนักเคมีชาวอังกฤษ Thomas Graham ในปี 1854 ในทางชีววิทยา การเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ำในชั้นที่มีรูพรุนค่อนข้างเป็นรูพรุนคือการออสโมซิส
ในการออสโมซิส การเคลื่อนที่มักจะมาจากสารละลายที่มีอนุภาคน้ำที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณด้านล่างของอนุภาคน้ำ เมมเบรนที่ซึมผ่านได้บางส่วนหรือเมมเบรนที่ซึมผ่านแบบคัดเลือกได้ช่วยให้โมเลกุลที่เลือกสรรสามารถผ่านเข้าไปได้ โมเลกุลของน้ำผ่านทั้งสองบริเวณ
ความเข้มข้นของน้ำที่สูงขึ้นและต่ำคืออะไร?
ความอิ่มตัวของน้ำที่สูงขึ้นในออสโมซิสหมายถึงสารละลายซูโครสเจือจาง และความเข้มข้นที่ต่ำกว่าบ่งชี้ถึงสารละลายซูโครสเข้มข้น
การปิดล้อมเซลล์พืชด้วยสารละลายที่มีโมเลกุลของน้ำที่มีความเข้มข้นสูงกว่า น้ำเข้าสู่เซลล์ทำให้เซลล์แข็งตัว (แข็งตัว)
Turgid ช่วยให้ลำต้นตั้งตรง การปิดเซลล์พืชด้วยสารละลายที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำต่ำกว่า น้ำออกจากเซลล์และกลายเป็นอ่อนแอ (อ่อน) เมื่อเซลล์ต้นกำเนิดหย่อนยานจะลดแรงกดของ turgor ของลำต้นและทำให้เหี่ยวแห้ง ถ้าความเข้มข้นใกล้เคียงกัน แสดงว่ามีน้ำไหลผ่านเซลล์ผ่านเมมเบรนที่ซึมผ่านได้บางส่วน
ออสโมซิสในเซลล์สัตว์:
ออสโมซิสเป็นวิธีการหลักในการขนส่งน้ำเข้าสู่เซลล์ ออสโมซิสมีความสำคัญอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิต มันมีอิทธิพลต่อการกระจายของสารอาหารและปล่อยของเสียจากการเผาผลาญเช่นยูเรีย
ออสโมซิสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดูดซึมน้ำและแร่ธาตุในพืช สัตว์ และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หากคุณจุ่มนิ้วลงในน้ำนาน ๆ นิ้วจะถูกตัดออก เป็นปฏิกิริยาออสโมซิสที่คล้ายดูดซับน้ำและขยายตัว
Active Transport คืออะไร?
ในการเคลื่อนย้ายแบบแอ็คทีฟ ตัวถูกละลายจะขัดกับความลาดชันของการชุมนุม เพื่อให้การขนส่งแบบแอคทีฟเกิดขึ้นอย่างราบรื่น พลังงานเป็นสิ่งจำเป็น สารละลายผ่านความเข้มข้นเล็กน้อยไปจนถึงความเข้มข้นที่สูงเกินจริง เป็นกระบวนการที่เซลล์ใช้เพื่อรวบรวมโมเลกุลที่จำเป็น
นักสรีรวิทยาชาวเยอรมัน Emil du Bois-Reymond ได้เสนอแนะถึงความเป็นไปได้ของความผันผวนของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเหนือเมมเบรนในปี ค.ศ. 1848 ในปี ค.ศ. 1948 โรเซนเบิร์กได้อธิบายกระบวนการขนส่งแบบแอคทีฟ เขาบอกว่ามันขึ้นอยู่กับพลังงาน Robert Krane นักชีวเคมีชาวอเมริกัน มีบทบาทสำคัญในการวิจัยการขนส่งแบบแอคทีฟ
เมื่อกระบวนการทั้งหมดถูกผลักโดยอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) จะสามารถระบุได้ว่าการขนส่งหลักที่ใช้งานอยู่ เมื่อเกรเดียนท์ทางไฟฟ้าเคมีได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับพลังงาน กระบวนการนี้จะเรียกว่าการขนส่งแบบแอคทีฟทุติยภูมิ
Primary Active Transport คืออะไร?
การขนส่งแบบแอคทีฟหลักยังถูกเรียกว่าเป็นการดำเนินการของการขนส่งแบบแอคทีฟโดยตรง กิจกรรมของการขนส่งแบบแอคทีฟโดยตรงนั้นใช้พลังงานจากเซลล์เพื่อพัฒนาอนุภาคที่อยู่เหนือชั้น ตัวถูกละลายบางชนิดที่ถ่ายเทผ่านเมมเบรนประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ เช่น ไอออนของโลหะ อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้จำเป็นต้องแพร่กระจายไปทั่วร่างกาย ปั๊มไอออนเคลื่อนผ่านเพื่อเคลื่อนอนุภาคผ่านเมมเบรน มีการมีเพศสัมพันธ์โดยตรงของ ATP ในการขนส่งหลักที่ใช้งานอยู่
Secondary Active Transport คืออะไร?
Cotransport หรือการขนส่งแบบคู่เรียกว่าการขนส่งที่ใช้งานรอง พลังงานถูกใช้เป็นแหล่งของแรงในการเคลื่อนย้ายโมเลกุลผ่านเมมเบรน ไม่มีคัปปลิ้ง ATP ในการขนส่งแบบแอ็คทีฟรอง การไล่ระดับความต่างศักย์ไฟฟ้าแบบกัลวานิกมีหน้าที่ในการสูบฉีดไอออน พลังงานที่เกิดจากการปั๊มไอออนถูกใช้เป็นแหล่งพลังงาน
ความแตกต่างหลักระหว่าง Osmosis และ Active Transport
บทสรุป
ทั้งออสโมซิสและการขนส่งแบบแอคทีฟเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ออสโมซิสคือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำ ในขณะที่การขนส่งแบบแอคทีฟคือการเคลื่อนที่ของตัวถูกละลาย ออสโมซิสคือการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำระหว่างสารละลายไฮเปอร์โทนิกและไฮโปโทนิก การขนส่งแบบแอคทีฟใช้พลังงานที่ได้จากการหายใจ ออสโมซิสและการขนส่งแบบแอคทีฟมีความสำคัญต่อการได้รับและจับสารอาหารหลัก
