เซลล์ เนื่องจากเนื้อหาของสารละลายเกลือ น้ำตาลและสารออกฤทธิ์ออสโมติกอื่นๆ เซลล์จึงมีลักษณะเฉพาะโดยมีแรงดันออสโมติกอยู่ในตัว ตัวอย่างเช่น ความดันในเซลล์ในสัตว์ที่อาศัยอยู่บนบกถึง 8 ระบบเครือข่ายแบบแพ็กเก็ตสวิตซ์ชนิดพิเศษ และในสัตว์น้ำบางชนิดรูปแบบทางทะเลและมหาสมุทร จะถึง 30 ATM และอื่นๆ ในเซลล์พืชแรงดันออสโมติกจะมากกว่า ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของสารภายใน และภายนอกเซลล์เรียกว่า การไล่ระดับความเข้มข้น

การเข้าสู่เซลล์เช่นเดียวกับการกำจัดสารออกจากเซลล์นั้น สัมพันธ์กับการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สำหรับโมเลกุล หรือไอออนตลอดจนคุณสมบัติของสาร เยื่อหุ้มเซลล์ควบคุมการแลกเปลี่ยนสารต่างๆ ระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อม การบำรุงรักษาเมมเบรนและการซึม ผ่านของเมมเบรนนั้นมาจากพลังงานเซลล์ มีหลายวิธีในการรับสารเข้าสู่เซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการขนส่งสารเข้าและออกจากเซลล์แบบพาสซีฟ เร่งปฏิกิริยาและแอคทีฟ

รวมถึงการแทรกซึมของสาร เข้าไปในเซลล์โดยการทำลายเซลล์ฟาโกไซโทซิสและพิโนไซโทซิส การขนส่งสารเข้าสู่เซลล์แบบพาสซีฟนั้น จัดให้มีโดยการแพร่กระจายผ่านเมมเบรน ตามระดับความเข้มข้น โมเลกุลมักจะย้ายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า ปริมาณงานที่จำเป็นในการขนส่งโมเลกุล เข้าสู่เซลล์โดยเทียบกับระดับความเข้มข้นสามารถกำหนดได้ โดยสมมติว่ามีปฏิกิริยาง่ายๆ โดยที่ A0 คือความเข้มข้นของโมเลกุลภายนอกเซลล์

นอกจากนั้น A1 คือความเข้มข้นของโมเลกุลภายในเซลล์ ปฏิกิริยานี้สามารถอธิบายได้โดยค่าคงที่สมดุลในรูปแบบของสมการ ในขณะเดียวกันค่าคงที่สมดุล Kp สัมพันธ์กับพลังงานอิสระของปฏิกิริยา โดยความสัมพันธ์ในรูปแบบ G=RTlnK โดยที่ R มีค่าประมาณ 2 แคลอรี่ต่อโมล และ T คือ 300 K อุณหภูมิที่เกิดปฏิกิริยาทางชีวภาพจำนวนมาก สมมติว่าพลังงานไฮโดรไลซิเอนไซม์ของ ATP และ ADP ทำให้เกิดปฏิกิริยานี้อย่างมีประสิทธิภาพ 50 เปอร์เซ็นต์

เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าระบบขนส่งจะมีพลังงานประมาณ 3500 แคลอรี จากพลังงานทั้งหมด 7000 แคลอรีต่อ 1 โมลของ ATP ที่ถูกไฮโดรไลซ์ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาบางอย่าง ดังนั้นค่าคงที่สมดุลจะเท่ากับ ข้อสรุปที่สำคัญที่สุดจากข้อสรุปเหล่านี้คือ งานที่จำเป็นสำหรับการขนส่งโมเลกุล ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นภายในและภายนอกเซลล์ อาจกล่าวได้ว่าการขนส่งสารเข้าสู่เซลล์แบบพาสซีฟดำเนินการ

โดยการแพร่กระจายปกติผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และอัตราการแพร่ของสารขึ้นอยู่กับความสามารถ ในการละลายในเมมเบรน ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ในเมมเบรน และความแตกต่างในความเข้มข้นของสาร ในเซลล์และภายนอกเซลล์ในสิ่งแวดล้อม ด้วยวิธีนี้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่สามารถละลายได้ดีในไขมันจะซึมเข้าสู่เซลล์ สารเข้าสู่เซลล์ผ่านรูพรุนในเยื่อหุ้มเซลล์ การขนส่งแบบพาสซีฟไม่ได้ขึ้นอยู่กับพลังงานที่เอทีพีจัดหาให้

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่รู้จักกันหรือที่เรียกว่า การอำนวยความสะดวกการแพร่กระจาย ซึ่งอัตราการแพร่ของสารต่างๆ เช่น น้ำตาล กรดอะมิโนและนิวคลีโอไซด์ผ่านเมมเบรน จะเพิ่มขึ้นด้วยความช่วยเหลือของโปรตีน เช่นเดียวกับการแพร่แบบธรรมดา การแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก ก็ขึ้นอยู่กับการไล่ระดับความเข้มข้นด้วย แต่ที่นี่มีตัวพาแบบเคลื่อนที่ ซึ่งหน้าที่ของเอนไซม์เล่นอยู่ เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ เอนไซม์จึงทำหน้าที่เป็นพาหะของโมเลกุล

โดยแทรกซึมไปทางด้านตรงข้ามของเมมเบรน ซึ่งพวกมันจะถูกปลดปล่อยออกจากสารที่ขนส่ง เนื่องจากการแพร่กระจายอำนวยความสะดวกของสาร เป็นการขนส่งตามระดับความเข้มข้น จึงไม่ขึ้นอยู่กับพลังงานโดยตรง การขนส่งสารเข้าสู่เซลล์แบบแอคทีฟแตกต่างจากแบบพาสซีฟ โดยที่สารจะถูกถ่ายโอนโดยเทียบกับระดับความเข้มข้น เช่น จากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่า การขนส่งแบบแอคทีฟเกี่ยวข้องกับความสามารถ

เมมเบรนในการรักษาความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า นอกเหนือจากการรักษาความแตกต่าง ในความเข้มข้นของสารภายในและภายนอกเซลล์ ซึ่งเข้าใจว่าเป็นความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในและภายนอก เซลล์ตลอดจนค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน สำหรับการทำงานในรูปของสารเคลื่อนที่ต้านการไล่ระดับเคมีไฟฟ้า กล่าวคือขึ้นพลังงานสำหรับการขนส่งจัดทำโดยฟอสโฟฟีนอลไพรูเวต ซึ่งเป็นกลุ่มฟอสเฟตและส่วนหนึ่งของพลังงานเคมี ถูกถ่ายโอนโดยโปรตีน

ส่วนหนึ่งของน้ำตาลถูกใช้โดยน้ำตาลทั้งหมด ที่ขนส่งโดยระบบฟอสโฟทรานสเฟอเรส และบางส่วนมีความเฉพาะเจาะจง สำหรับน้ำตาลแต่ละชนิดโปรตีนปลายทางมีอยู่ในเมมเบรน และมีหน้าที่ในการขนส่งและฟอสโฟรีเลชั่นของน้ำตาล การขนส่งแบบแอคทีฟ จะมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในกรณีของการขนส่งไอออน ปฏิกิริยาที่ให้การขนส่งแบบแอคทีฟเกิดขึ้นในเมมเบรน ดังนั้น จึงเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่ให้พลังงานอิสระ เอนไซม์ที่กระตุ้นปฏิกิริยาเหล่านี้

ซึ่งยังถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเมมเบรน ตัวอย่างของการขนส่งสารที่ใช้งานอยู่คือการขนส่งโซเดียมและโพแทสเซียมไอออน ซึ่งกำหนดศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ ความเข้มข้นของโซเดียมไอออน Na+ ภายในเซลล์ส่วนใหญ่มีน้อยกว่าในสิ่งแวดล้อม ในขณะที่ความเข้มข้นของโพแทสเซียมไอออน K+ ภายในเซลล์มีมากกว่าในสิ่งแวดล้อม เป็นผลให้ Na+ ไอออนมักจะแทรกซึมจากสิ่งแวดล้อมเข้าไปในเซลล์และ K4 ไอออนออกมา

การรักษาความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้ใน เซลล์ และในสิ่งแวดล้อมทำให้มั่นใจได้จากการมีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของระบบที่เป็นปั๊มของไอออน และปั๊ม Na+ ไอออน จากเซลล์สู่สิ่งแวดล้อมและปั๊ม K+ ไอออน เข้าสู่เซลล์จากสิ่งแวดล้อม การทำงานของระบบนี้ กล่าวคือการเคลื่อนที่ของไอออนต้านการไล่ระดับของไฟฟ้าเคมี ซึ่งได้มาจากพลังงานที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของ ATP และเอนไซม์ ATP ซึ่งเร่งปฏิกิริยานี้จะมีอยู่ในเมมเบรนเองและคือ

เชื่อกันว่าทำหน้าที่เป็นปั๊มโซเดียมโพแทสเซียม ซึ่งสร้างศักยภาพของเมมเบรน พลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของโมเลกุล ATP หนึ่งตัวช่วยให้แน่ใจว่ามีการขนส่ง Na+ ไอออนสามตัวนอกเซลล์ และ K2 ไอออนภายในเซลล์ช่วยรักษาการกระจายของโพแทสเซียมไอออนแบบอสมมาตร ความเข้มข้นสูงของโพแทสเซียมไอออนในเซลล์ โพแทสเซียมไอออนมีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุม การทำงานของเซลล์หลายอย่าง

รวมถึงการไหลของเกลือและน้ำจากเซลล์ไต การปล่อยอินซูลินออกจากเซลล์ตับอ่อน และอัตราการเต้นของหัวใจ มีการพิสูจน์แล้วว่าการขนส่งไอออนเข้าสู่เซลล์ที่เอื้ออำนวยต่อพลังงาน ยังส่งผลต่อการขนส่งน้ำตาลและกรดอะมิโนเข้าสู่เซลล์ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการขนส่ง กลูโคสเกี่ยวข้องกับการขนส่งไอออน เพื่อสร้างการไล่ระดับความเข้มข้นของไอออน ซึ่งสะดวกสำหรับการขนส่ง K+ ไอออน

กลูโคสเข้าสู่เซลล์ระบบสูบน้ำของไอออนด้วยพลังงาน ปั๊มไอออนออกจากเซลล์อย่างแข็งขัน บทบาทบางอย่างในการขนส่งสารอยู่ในระบบการจับโปรตีน ซึ่งเป็นวิธีที่สี่ของการทรานส์ เรากำลังพูดถึงโปรตีนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ในพื้นที่ปริพลาสมิก โปรตีนเหล่านี้จับน้ำตาล กรดอะมิโนและไอออนโดยเฉพาะ

บทความอื่นๆ ที่น่าสนใจ > สมอง มีโครสร้างแบ่งออกเป็นกี่ซีกและมีทั้งหมดกี่ส่วน