สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน เมนู 4
เล่มที่ ๔
เรื่องที่ ๑ การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต
เรื่องที่ ๒ การหายใจ
เรื่องที่ ๓ ความสมดุลของของเหลวในร่างกาย
เรื่องที่ ๔ ไวรัส
เรื่องที่ ๕ ปรากฏการณ์ของอากาศ
เรื่องที่ ๖ ภูมิอากาศ
เรื่องที่ ๗ รถไฟ
เรื่องที่ ๘ การศาสนา
เรื่องที่ ๙ การต่างประเทศสมัยรัตนโกสินทร์
เรื่องที่ ๑๐ ลำดับพระมหากษัตริย์ไทย
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๔ / เรื่องที่ ๓ ความสมดุลของของเหลวในร่างกาย / ขบวนการแอคทีฟ ทรานสปอร์ต ภายในเซลล์อวัยวะขับถ่าย

ขบวนการแอคทีฟ ทรานสปอร์ต ภายในเซลล์อวัยวะขับถ่าย
ขบวนการแอคทีฟ ทรานสปอร์ต ภายในเซลล์อวัยวะขับถ่าย

ได้กล่าวมาแล้วว่าร่างกายของสัตว์จะมีชีวิตอยู่ได้อย่างปกติเมื่อความดันออสโมซิส ของของเหลวภายนอกเซลล์กับภายในเซลล์ใกล้เคียงกัน แต่เซลล์ที่มีชีวิตลักษณะพิเศษ อยู่อย่างหนึ่ง คือ มีส่วนประกอบของสารภายในเซลล์ และภายนอกเซลล์บางอย่างแตกต่าง กันมาก นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์มีชีวิตทั้งของสัตว์และพืชสามารถสะสมเกลือแร่บาง อย่างในปริมาณที่สูงมากกว่าที่พบอยู่ในของเหลวรอบๆ เซลล์มาก และก็มีเกลือแร่บาง อย่างพบอยู่ในเซลล์น้อยกว่าภายนอกเซลล์มากด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในเซลล์ที่มี ชีวิต ทั้งของพืชและสัตว์จะมี Na+ ต่ำกว่าของเหลวรอบๆ และมี K+ สูงกว่าของเหลวภาย นอกเซลล์ และจะเป็นอยู่เช่นนี้เรื่อยไปตราบเท่าที่เซลล์ยังมีชีวิตและทำงานได้เป็นปกติ

เปรียบเทียบเมตาโบลิซึมของไนโตรเจนในคน และอูฐ
เปรียบเทียบเมตาโบลิซึมของไนโตรเจนในคน และอูฐ

การที่เซลล์มีชีวิตรักษาคุณสมบัตินี้ไว้ได้เพราะมี แอคทีฟ ทรานสปอร์ต นำพลังงาน เคมี ATP ที่สะสมไว้จากการหายใจระดับเซลล์มาให้เซลล์สะสม K+ และขับ Na+ ออก ไปภายนอกเซลล์ เซลล์ที่ทำหน้าที่ขับถ่ายหรือควบคุมระดับความดันออสโมซิส จะทำ หน้าที่ได้ดีกว่าเซลล์อื่น เพราะเซลล์พวกนี้มีลักษณะพิเศษช่วยทำให้ทำหน้าที่ควบคุมส่วน ประกอบของของเหลวทั้งภายในและภายนอกเซลล์ของสัตว์ได้ด้วย จากการตรวจดู ลักษณะของเซลล์ที่ทำหน้าที่ขับถ่ายและควบคุมระดับความดันออสโมซิส ด้วยกล้องจุล- ทรรศน์ชนิดอิเล็กตรอนพบว่าภายในโซโตปลาสซึมมีลักษณะคล้ายๆ กัน คือ เต็มไปด้วย เอ็นโดปลาสมิคเรคติคิวลัมแบบเรียบ (smoothendoplasmic recticulum) และไมโตคอนเดรีย มากกว่าเซลล์มีชีวิตอื่นๆ นอกจากนี้ยังพบว่าเยื้อหุ้มเซลล์ด้านในมีลักษณะยื่นลึกเข้าไปใน ไซโตปลาสซึม คุณลักษณะเหล่านี้ช่วยให้เซลล์ทำหน้าที่ขับถ่ายและควบคุมระดับความ ดันออสโมซิสได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง

เซลล์ของหลอดส่วนต้นของเนฟรอน
เซลล์ของหลอดส่วนต้นของเนฟรอน ตัดตามขวาง เพื่อให้เห็นโครงสร้างภายใน

เรายังมีความรู้เรื่องกลไกที่เกิดขึ้นกับแอคทีฟ ทรานสปอร์ตของ Na+ และ K+ น้อยมาก แต่ก็มีผู้อธิบายไว้อย่างง่ายๆ ว่ามีสารประกอบที่บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวคอย รับเอา K+ เข้าสู่เซลล์ และขับ Na+ ออกจากเซลล์ สมมติว่าสารประกอบนั้นคือ X ทำ หน้าที่เป็นสารซึ่งพร้อมจะจับ K+ จากภายนอกเซลล์แล้วนำไปปล่อยไว้ที่ผิวด้านในของเยื่อ หุ้มเซลล์ในสภาพของ KX ทันทีทันใดที่โมเลกุลของ KX สัมผัสกับผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ ด้านในก็จะแตกตัวออกแล้วปล่อย K+ เข้าไปในเซลล์ ส่วน X ที่อยู่ทางผิวด้านในจะถูก ATP ช่วยเปลี่ยนเป็นสาร Y ที่มีความสามารถในการจับ Na+ จากภายในเซลล์ได้ดีกว่า K+ เกิดเป็นสาร Na Y ซึ่งเมื่อมีความเข้มข้นมากเพิ่มขึ้นก็จะแพร่ไปสู่ผิวนอกของเซลล์และแตก ตัวปล่อย Na+ ออกสู่ของเหลวที่อาบอยู่รอบๆ เซลล์ และในทันทีที่ Na+ แตกตัว โมเลกุล Y ก็จะถูกเปลี่ยนกลับไปเป็น X ตามเดิมและพร้อมที่จะดูด K+ จากภายนอกเซลล์กลับเข้า มาได้อีก

แบบการดูด Na+ ออกจากเซลล์ และ K+ เข้าเซลล์
แบบการดูด Na+ ออกจากเซลล์ และ K+ เข้าเซลล์

จากการศึกษาต่อมเกลือ (salt gland) ของนกทะเลบางชนิด นักวิทยาศาสตร์พบว่ามี สารพวกฟอสโฟไลปิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คือ กรดฟอสฟาติดิก (phosphatidic acid) ใน ปริมาณที่สูงมากอยู่ที่บริเวณผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ สารนี้มีคุณสมบัติในการรวมตัวกับ Na+ ได้ ดีกว่า K+ สันนิษฐานกันว่าเมื่อต่อมนี้กำจัดเกลือออกมาจากที่นกกินปลาทะเลเข้าไป กรด ฟอสฟาติดิกน่าจะเป็นสาร Y ตามโครงแบบที่แสดงข้างบนคอยทำหน้าที่จับ Na+ จากภาย ในเซลล์มาปล่อยออกสู่ภายนอก และกำจัดออกมาจากต่อมเกลือในรูปของไดโซเดียมฟอส- เฟต (disodium phosphate) ส่วนไดกลีเซอไรด์ (diglyceride) ที่เกิดขึ้นก็ยังคงอยู่ที่ผิว เซลล์ อาจทำหน้าที่เป็นสาร X ดูดเอา K+ ไอออนกลับเข้าไปปล่อยภายในเซลล์และก็จะ ถูก ATP เปลี่ยนให้กลับเป็นกรดฟอสฟาติดิก (Y) และดึงเอา Na+ กลับออกมาได้อีก

การขับ Na+ จากเซลล์ที่ต่อมเกลือของนกทะเล
การขับ Na+ จากเซลล์ที่ต่อมเกลือของนกทะเล

จุดไข่ปลาเป็นการแสดงเปรียบเทียบกับแบบที่แสดงการดูดเอา K+ เข้าสู่เซลล์ซึ่ง ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ว่าจะเกิดขึ้นภายในเซลล์ของต่อมเกลือของนกทะเล แต่ก็สามารถพบ ได้ในเซลล์ที่มีชีวิตอื่นๆ

สำหรับขบวนการแอคทีฟ ทรานสปอร์ต ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ขับถ่ายชนิดอื่น รวม ทั้งที่เกิดขึ้นกับเซลล์ทุกเซลล์ที่มีชีวิต จะมีกลไกเหมือนกับแบบที่แสดงในภาพเช่นกัน
หัวข้อก่อนหน้า