บทที่ 1 การลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์

วทิ ยาศาสตรช์ วี ภาพ (ว 30103)

สอนโดย คณุ ครสู ปุ รยี า ศรวี เิ ศษ

สาระสาํ คญั

เซลล์มกี ารลําเลียงสารเขา้ และออกจากเซลล์โดยมกี าร
ควบคมุ ทังชนดิ และปรมิ าณสารทีผา่ นเขา้ ออก กระบวนการนี
ทําใหเ้ ซลล์รกั ษาดลุ ยภาพไวไ้ ดแ้ ละเซลล์สามารถทํางานได้ตาม
ปกติซงึ สง่ ผลใหส้ งิ มชี วี ติ ดํารงชวี ติ อยูไ่ ด้

เยอื หมุ้ เซลล์ ทําหนา้ ที เปนเยอื เลือกผา่ นในการลําเลียงสาร
โดยโครงสรา้ งและสมบตั ิของเยอื หมุ้ เซลล์ มคี วามสมั พนั ธก์ ับ
การลําเลียงสารซงึ มหี ลายวธิ ี เชน่ การแพรแ่ บบธรรมดา
ออสโมซสิ การแพรแ่ บบฟาซลิ ิเทต แอกทีฟทรานสปอรต์
เอกโซไซโทซสิ และเอนโดไซโทซสิ

เยอื ห้มุ เซลล์กับการลําเลียงสาร

เยอื หมุ้ เซลล์ทําหนา้ ทีเปนเยอื เลือกผา่ น (selectively
permeable membrane) ในการลําเลียงสารเขา้ และออกจาก
เซลล์ สารบางชนดิ สามารถลําเลียงเขา้ หรอื ออกจากเซลล์ได้ใน
ขณะทีสารบางชนดิ ไมส่ ามารถลําเลียงเขา้ หรอื ออกจากเซลล์ได้

โครงสรา้ งและสมบตั ิของเยอื ห้มุ เซลล์ทีสมั พนั ธว์ ธิ กี ารลําเลียงสาร

เยอื หมุ้ เซลล์ประกอบดว้ ยฟอสโฟลิพดิ คารโ บไฮเดรต ภายนอกเซลล์
(phospholipid) ทีเรยี งตัวกันเปนชนั
และมโี ปรตีนแทรกอยูท่ ัวไป นอกจากนยี งั มี

คารโ์ บไฮเดรต (carbohydrate)
และคอลเลสเตอรอล (cholesterol)

ประกอบอยูด่ ว้ ย

ฟอสโฟลพิ ิด โปรตีน

ภายในเซลล์ คอลเลสตอรอล

โครงสร้างของเยอื ห้มุ เซลล์

การลําเลียงสารแบบไมใ่ ชพ้ ลังงาน (Passive Transport)
ไดแ้ ก่ การแพรแ่ ละออสโมซสิ

การลําเลียงสารแบบใชพ้ ลังงาน (Active Transport)
เปนการลําเลียงสารผา่ นเยอื หมุ้ เซลล์จากบรเิ วณทีมี
ความเขม้ ขน้ ตําไปยงั บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ สงู เชน่
การขบั โซเดยี มออกนอกเซลล์แล้วดดู ซมึ โพแทสเซยี มเขา้ ไปใน
เซลล์ เรยี กวา่ Sodium-potassium pump หรอื การดดู ซมึ
กลโู คสจากลําไสเ้ ล็กเขา้ สกู่ ระแสเลือด เปนต้น โดยการลําเลียง
สารดว้ ยวธิ นี จี ะต้องผา่ นโปรตีนทีเยอื หมุ้ เซลล์ และอาศัย
พลังงาน ทีเปลียนมาจากATP (Adenosine triphosphate)

สารอาหารสะสมในรา่ งกายของเรานนั เอง

Passive Transport Active Transport

Difffusion Facilitated diffusion

เนอื งจากเยอื หมุ้ เซลล์ประกอบดว้ ยชนั ลิพดิ การแพรแ่ บบธรรมดา

สารทีละลายไดใ้ นลิพดิ จะสามารถลําเลียงผา่ นชนั (Simple diffusion)
ลิพดิ นไี ด้ เชน่ กรดไขมนั รวมทังวติ ามนิ A D E
และ K เวลา

นอกจากนสี ารขนาดเล็กบางชนดิ เชน่ ภายนอกเซลล์

แก๊สออกซเิ จน แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ ภายในเซลล์

ซงึ ถึงแมจ้ ะไมล่ ะลายในลิพดิ แต่มขี นาดเล็กพอ แก๊สออกซิเจน

และไมม่ ปี ระจุ จงึ สามารถแทรกผา่ นระหวา่ ง การแพร่แบบธรรมดาของแกส๊ ออกซิเจนจากพลาสมาเข้าสเู่ ซลล์เมด็ เลอื ดแดง

โมเลกลุ ของฟอสโฟลิพดิ ทีมกี ารเคลือนไหวอยู่

ตลอดเวลาได้

การลําเลียงสารดว้ ยวธิ นี จี ดั เปนการแพร่
แบบธรรมดา (simple diffusion) ซงึ เกิดจาก

บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารละลายสงู ไปยงั

บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารละลายตา

ออสโมซสิ (Osmosis)

โมเลกลุ ของนาํ สามารถแพรผ่ า่ นเยอื หมุ้ เซลล์ได้ เรยี กการแพรข่ องนาํ ผา่ นเยอื เลือกผา่ นวา่ ออสโมซสิ
(osmosis) เนอื งจากนาํ เปนตัวทําละลาย การแพรข่ องนาํ จะเกิดจากบรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารละลาย
ตําผา่ นเยอื เลือกผา่ นไปยงั บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารละลายสงู

ยกตัวอยา่ งของการนาํ หลักการออสโมซสิ มาใช้
ในชวี ติ ประจาํ วนั คือ นาเกลือทีใหก้ ับผปู้ วยทาง

หลอดเลือด ซงึ มคี วามเขม้ ขน้ เทียบเท่ากับ
ความเขม้ ขน้ ของสารในเลือด

และภายในเซลล์ ทําใหเ้ ซลล์ไมเ่ สยี ดลุ ยภาพ
การดมื นาเกลือแรเ่ พอื ชดเชยเกลือแรท่ ี

สญู เสยี ไปกับเหงือหลังจากการออกกําลังกาย
การถนอมอาหารในนาเกลือหรอื นาตาลความ

เขม้ ขน้ สงู

ออสโมซสิ (Osmosis)

ออสโมซสิ สามารถสงั เกตไดโ้ ดยใชห้ ลอดรปู ตัวยูทีมเี ยอื เลือกผา่ น เชน่ เซลโลเฟน กันระหวา่ งสารละลายทีมคี วาม
เขม้ ขน้ ต่างกัน ในตอนเรมิ ต้นสารละลายซูโครสทางดา้ นซา้ ยของเยอื เลือกผา่ น จะมคี วามเขม้ ขน้ นอ้ ยกวา่ ทางดา้ นขวา
นาํ จงึ มกี ารเคลือนทีสทุ ธจิ ากหลอดดา้ นซา้ ยผา่ นเยอื เลือกผา่ น ไปยงั หลอดดา้ นขวาในขณะทีซูโครสไมส่ ามารถผา่ นได้
เมอื เวลาผา่ นไป ระดบั ของสารละลายในดา้ นซา้ ยของหลอดจะตําลงในขณะทีระดบั ของสารละลายในดา้ นขวาจะสงู ขนึ
จนในทีสดุ ความเขม้ ขน้ ของซูโครสทังสองดา้ นจะใกล้เคียงกัน

เม่อื เริ่มการทดลอง เม่ือสิน้ สุดการทดลอง

สารละลาย สารละลาย
ความเขม ขน ต่าํ ความเขมขนสงู

น้ําออสโมซสิ ผานเย่ือเลือกผา น ซโู ครสลําเลียงผาน
เย่ือเลอื กผานไมได

เย่ือเลอื กผาน น้ํายังคงออสโมซสิ ผานเย่ือเลอื กผา น แตอ ัตราสทุ ธเิ ป็นศนู ย

การแพรแ่ บบฟาซลิ ิเทต

(Facilitated diffusion)

สาํ หรบั สารทีไมส่ ามารถผา่ นชนั ลิพดิ ได้ บางชนดิ จะลําเลียงเขา้ หรอื ออกจากเซลล์ผา่ นโปรตีนลําเลียง
(transport protein) ทีแทรกอยูท่ ีเยอื หมุ้ เซลล์ ซงึ มที ิศทางการลําเลียงจากบรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารสงู
ไปยงั บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารตํา จดั เปนการแพรแ่ บบฟาซลิ ิเทต (facilitated diffusion) ดงั ในกรณี
ของการลําเลียงกลโู คสเขา้ สเู่ ซลล์เมด็ เลือดแดงและการลําเลียงไอออนชนิดต่าง ๆ ซงึ โปรตีนลําเลียงสว่ นใหญ่จะ
มคี วามจาํ เพาะกับชนดิ ของสารทีลําเลียง

โปรตีนคืนสสู่ ภาพเดมิ และ โปรตีนเปลียนรปู รา่ ง
พรอ้ มทีจะลําเลียงกลโู คส ทําใหก้ ลโู คสเขา้ สเู่ ซลล์

โมเลกลุ อืนต่อไป

การลําเลียงกลโู คสเขา้ สเู่ ซลล์เมด็ เลือดแดงโดยการแพร่แบบฟาซลิ เิ ทต

แอกทีฟทรานสปอรต์

(Active transport)

บางกรณเี ซลล์สามารถลําเลียงสารจากบรเิ วณทีมคี วาม
เขม้ ขน้ ตาไปยงั บรเิ วณทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสารสงู ได้

โดยใชพ้ ลังงานจากภายในเซลล์ เชน่ จาก ATP
เรยี กกระบวนการนวี า่ แอกทีฟทรานสปอรต์ (active
transport) ซงึ เกิดผา่ นโปรตีนลําเลียง เชน่ ในกรณีของ
การหลังไฮโดรเจนไอออนจากเซลล์บุผวิ ของกระเพาะ

อาหารเขา้ สกู่ ระเพาะอาหาร ทําใหค้ วามเขม้ ขน้ ของ
ไฮโดรเจนไอออนภายในกระเพาะอาหารสงู กวา่ ในเซลล์

ถึงหมนื เท่าได้

แอกทีฟทรานสปอรต์

(Active transport)

ความเขมขน ของสารสงู

ทศิ ทางการแพร่ ทิศทางการลําเลียง
แบบแอกทฟี ทรานสปอร์ต

ความเขม ขน ของสารต่ํา

ทิศทางการลําเลียงสารในกรณขี องการแพรแ่ ละแอกทีฟทรานสปอรต์

แอกทีฟทรานสปอรต์

(Active transport)

ภายในกระเพาะอาหาร

การหลังไฮโดรเจนไอออนจากเซลล์บุผวิ ของกระเพาะอาหารเขา้ สภู่ ายในกระเพาะอาหารโดยแอกทีฟทรานสปอรต์

ภายในเซลล์บผุ วิ ของกระเพาะอาหาร โปรตีนลําเลยี ง
ไฮโดรเจนไอออน

การลําเลยี งสารโดยการสรา้ งเวสเิ คลิ (V
esic
le
)

ในกรณที ีมกี ารลําเลียงสารโมเลกลุ ใหญเ่ ขา้ หรอื อกจากเซลล์ ซงึ สารโมเลกลุ ใหญเ่ หล่านไี มส่ ามารถผา่ นเยอื ห้มุ เซลล์
หรอื โปรตีนในเยอื ห้มุ เซลล์ได้โดยตรง จงึ ไมส่ ามารถใชก้ ระบวนการแพรแ่ บบฟาซลิ ิเทตและการลําเลียงแบบใชพ้ ลังงาน

ได้ เซลล์สามารถลําเลียงสารเหล่านไี ดด้ ว้ ยกลไกการลําเลียง โดยการสรา้ งเวสเิ คิลจากเยอื หมุ้ เซลล์หรอื ออรแ์ กเนลล์
เยอื หมุ้ เซลล์มสี มบตั ิสามารถรวมตัวกับเยอื หมุ้ ออรแ์ กเนลล์หรอื แยกตัวออกเพอื สรา้ งเวสเิ คิล ทําใหเ้ ซลล์สามารถใช้
เยอื หมุ้ เซลล์ล้อมรอบสารโมเลกลุ ใหญไ่ ดก้ ารลําเลียงแบง่ ไดเ้ ปน 2 ชนดิ ตามทิศทางการลําเลียงออกหรอื เขา้ เซลล์ คือ

เอกโซไซโทซสิ (exocytosis)และ เอนโดไซโทซสิ (endocytosis)

เอกโซไซโทซสิ

(Exocytosis)

เปนการลําเลียงสารขนาดใหญอ่ อกจากเซลล์ สารทีถกู สง่ ออก
ไปนอกเซลล์บรรจุอยูใ่ นบรเิ วณเวสเิ คิล เมอื เวสเิ คิลรวมตัวกับ
เยอื หมุ้ เซลล์สารทีอยูภ่ ายในเวสเิ คิลก็จะถกู ปล่อยออกไปนอกเซลล์

เชน่ เยอื บุผนงั กระเพาะอาหารและลําไสห้ ลังเอนไซม์ ต่อมไรท้ ่อต่าง ๆ
หลังฮอรโ์ มน การกําจดั ของเสยี ทียอ่ ยไมไ่ ดอ้ อกจากเซลล์ สารพวกเอนไซม์
หรอื ฮอรโ์ มน จะถกู สงั เคราะหข์ นึ จากเอนโดพลาสมกิ เรติคลู ัมชนดิ ขรขุ ระ
(มไี รโบโซมเกาะอยู)่

เอนโดไซโทซสิ

(Endocytosis )

เปนการลําเลียงตรงขา้ มกับเอกโซไซโทซสิ คือการลําเลียงสาร
ขนาดใหญเ่ ขา้ สเู่ ซลล์ เอนโดไซโทซสิ ในสงิ มชี วี ติ มชี อื เรยี กแตกต่าง
กันไปตามกลไกลําเลียง เชน่ ฟาโกไซโทซสิ (Phagocytosis)
พโิ นไซโทซสิ (Pinocytosis) และการนาํ สารเขา้ สเู่ ซลล์โดยอาศัย
ตัวรบั (Receptor mediated endocytosis)

ฟาโกไซโทซสิ

(Phagocytosis)

สารทีลําเลียง : ของแขง็ วธิ กี าร : ยนื เท้าเทียม (Pseudopodium) ออกไป
โอบล้อม แล้วสรา้ งเปนถงุ เขา้ มาในเซลล์ เรยี กวา่
Cell Eating เชน่ การจบั กินเชอื โรคของเซลล์
เมด็ เลือดขาวกล่มุ ฟาโกไซต์ การกินอาหารของ

อะมบี า พารามเี ซยี ม

พโิ นไซโทซสิ

(Pinocytosis)

สารทีลําเลียง : ของเหลว วธิ กี าร : เยอื หมุ้ เซลล์คอดเวา้ เขา้ มากลายเปนเวสเิ คิล
(vesicle) ล้อมไว้ เรยี กวา่ Cell Drinking เชน่
การแลกเปลียนระหวา่ งหลอดเลือดฝอยกับเซลล์
การลําเลียงสารเขา้ สเู่ ซลล์บรเิ วณท่อหนว่ ยไต
และการนาํ สารเขา้ สเู่ ซลล์ของเยอื บุลําไสเ้ ล็ก

การนาํ สาร วธิ กี าร : นาํ สารเขา้ สเู่ ซลล์โดยใชโ้ ปรตีนตัวรบั
เขา้ สเู่ ซลล์ (Recepter) บนเยอื หมุ้ เซลล์ ซงึ จาํ เพาะต่อสาร
โดยอาศัยตัวรบั
แต่ละชนดิ (คล้ายกับแมก่ ญุ แจทีต้องจบั ค่กู ับ
(Receptor ลกู กญุ แจ) เชน่ การนาํ ฮอรโ์ มนเขา้ เซลล์
การนาํ ไขมนั ดแี ละไขมนั ไมด่ เี ขา้ สเู่ ซลล์
mediated

endocytosis)

การลําเลียงสารเขา้ สเู่ ซลล์
(Endocytosis)