GEN-BIO
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
RMUTL: | Chollada Kulwat
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
ŕ¸
(Transport of Materials Across Membranes) ภ! "ภ# â&#x20AC;˘ # (nucleus) â&#x20AC;˘ , - ! (cytoplasm) â&#x20AC;˘ 4ภ5 67 #8 , - ! (organelle) â&#x20AC;˘ #; < (cell membrane) ภ; >5 ? @ 5 ภ; A ภภ< -; > -
? < 8 8 4 " ภ? # ภ!B A ภภ" ภ4 ! 7 #8 ภภ5 6 < 5 B 4 " ภA ภ#>5 #; < ! #; ; ภ>5 (selectively permeable < ; differentially permeable < ; semipermeable membrane) ## 8< B? 4 " ภ>5 ภA ภ, #5 " 5 ภ8<@5 5 ,G - 4 "ภภภ,ภ- HI #5 8 ภ? ภ5 4 " ภA ภ#; < ภภI "-;B J < ; ภ; , Fluid Mosaic Model ; ภ4 " - #M5 #5 ภ"A ภ"A # #; < # ภB (bilayer) "ภ, #
*+ 4-1 / 0 1 2 3 4 2
ภ. + 5ภ6 7ภ;
2
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
- O O - (Phospholipid) # B - ภ4 ภ#M5 "< 5 B O O - . + 5ภ6 8 ŕ¸
,G ภ" ภภ4 " ภO O - ? 8< ภภ8< 5 #ภ5 ,ภ(glycoprotein) 4 ",ภ- (glycolipid) ? ภ,G ? < 8 ภ@@ < ; 5 ภ; 6 ? 8< ภ< ; ภ4 ! 7 #8 ภ!B 5 ภO O - 4 " ภ? < ภ>5 ภA ภ#; < # 8< #5 >5 ภA ภ, B #ภ5 Selectively permeable < ; Differentially permeable # ภO O - ? < # 8< " 7 B? 4 " >5 5 B 4 " ภ? < ; ภ8< #5 ภ4 " ภA ภ4 "# ? < ภ>5 ภ>5 #; < # 4.1 1:; ภ3 4 2
T - A A ภH ภ; 4 ภ5 ภ4 " ภ-
A ภA? 4 ภภ, 2 V ; 4.1.1 - O (Passive Transport) ภ? # >5 #; < #, 58 -
A ภATP (Adenosine triphosphate) , 4ภ5 - ภ4- 5 (Diffusion) - (Osmosis) - ภ4- 54 - (Facilitated Diffusion) 4.1.2 4 ภO (Active Transport) ภ? # >5 #; < #8 -
A ภATP 7 #8 4 " H #ภ? - (carrier) - 4 ภO (Active Transport) - ภ, (Exocytosis) - , (Endocytosis)
4.2 61 ภ= > + ? (Passive transport) 3
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
ภภภภ!B #5 " , 5 H #-
V ภB ,< >5 #; < , # H # 4 ภ5
(concentration gradient) ! ภA",< >5 #; < A ภภภ5 , M5
#ภ5 4.2.1 ภB= (Diffusion) V 8< ภ,< >5 #; < ภ8 ภ- O # ภA" ภ,< #5 ">5 #; < A ภ< 4 5 ภ, M5 < 4 5 #ภ5 #, 5A? -
ATP 5 # A",< >5 A ภ"
ภB 5 ภ7 " B #ภ5 ภ4- 5 (dynamic equilibrium) 7? ภE = 7? ภE ภG ŕ¸
*+ 4-2 ภB= +H ภ/2 ภ4 ? 8B 5 I J 3 22 6 E2 2 3 ภKEL ภB= G5 :I 4L 2 2 1 2 2 M 3N B 5M 3 ภภ7
+OGG73 2 ? 7? ภB= 1. L/2 ภ4 ภ4- 5A" ภ!B , T ภ8<@5 ภภ, 5 5 A" ภ_ < ; < A" ภภ4- 5, ภ4 " 2. 4P M*2:
4
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
A"ก " 8< ก ก ; ,< ก ก - ก 4- 5 # A" ก " ; ก A! ก 4- 5 3. 1 2B?ก? 1 2 2 T ก < ; ก 4 5 #M5 5 ก 5 ก ก A" ก - ก 4- 5 4. M =
4 ! M #; < A" T8 ก 8< >5 4 " กA ก , ก 5. 1 2L7 /2 : (osmosis pressure) M A" ? 8< " #7 # ก 4- 5 , 8 , ก 0 :L ก B= ก. ก B= E2 3 22 6 ก 4- 5 A ก !B , B ? " # < ; TMก " # 4- 5A ก ก, M5 # #, 5 >5 . ก B= 3 22 6 ก 4- 5 A ก !B , B ? " #< ; TMก " # 4- 5A ก ก, M5 # # >5 # ก 4- 5, 5 5 ก !B #M5ก 4 " 4 " #; ก 4- 5 B ก ก 4.2.2 /2 : (Osmosis) ก 4- 5>5 #; ก B? A ก < 4 5 B? ก ( " # A; A ) , # < 4 5 B? #ก 5 ( " # ) A ก " T! A 7? ก B= IJ = 7? ก B= IJ ก
5
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-3 61 ภ/2 : +H ภB= /2 ภ4 IJ 3 4 2
E2 ภ31ภ76/2 ภ4
; ; 8 H!ภI ภภ#ภ5 (osmometer) "ภ#7 " 8 5 B? V ` #M57 # ภภ7 "8 5 " # "ภ# #; 6 # 8< B? >5 , " ภ4 5, 5# 8< TMภ" #>5 < ; >5 , # ภ; >5 , B? V ` #M57 # ภA"
5 8 7 " 8 5 " #A" - !B 4 5 ภB? ภ!B 4 "4 T B? #M58 7 " 8 5 " #8< - !B #ภ5 4 ภ(osmotic pressure)
*+ 4-4 B L /22: ? 3 3 N0 N ภTUภV ภภ:L /2 : B 5B L7 /2?:ŕ¸
B L7 /2?:ภ(osmotic pressure) ; 4 ? 8< ภB? < ; 4 ภ!B 7 #8 " # ; ภB? 4- 5 , 8 " # 4 ภA" M < ; ? !B #M5ภ< 4 5 ภ< ; , " # #M58 " # B 4 ภA" 5 M ; " # ภ4 "A" ? ; # B? V `A" 4 ภ? B L7 ? (turgor pressure) ; 4 ภ!B 7 #8 ; A ภB? 4- 5 , ! 4 5 M A" 5 5 ภ4 ภ" # ; T! 7 "
ภ4- 5 +OGG73 ภ31 ภ76 /2 : 1. 1 2 2 5 3
6
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
ภB? A"4- 5>5 #; A ภ" # # ( " # A; A ) , # " # ภภ5 ( " # ) 2. M = ?71ภ5 3 3* M 3 ŕ¸
7 - ภ7 # ภ; # # ภ7 #8 T4 5 ภ, 3 7 - ; 1 2 2 M 3 ภ= 1 2 2 M 3N
#ภ5 5 3E / / :ภ(Isotonic solution) 8 7 - 5 B ภB= IJ E+N
= ภB= IJ ภG ŕ¸
*+ 4-5 Hypertonic , Hypotonic B 5 Isotonic solution ? 61 ภ/2 :
" #7 # ภA" 4 ภ5 ภ" #7 #8 T < ภ? 4 58 " #, ภA", 5 ภ# 4 ภ!B B A" 4 " M
" #8 ภI " B ? @ ภ8 # b- "ŕ¸
M 5 5 ; 4 ,< # #M58 B? ; T
M 5 #M5, # , 5- A 4 ภ< ; , 5 < # 4O ; A ภ" # B? ; , ภ5 " #7 #8 ; 4
1 2 2 M 3 ภ< 1 2 2 M 3N
#ภ5 5 3E]/+/ :ภ(Hypotonic solution) 8 7 - 5 B > ภ!B ; 4 ภภB= IJ E+N
> ภB= IJ ภG ŕ¸
7
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
" #7 # ภ4 ภ#ภ5 " # 7 #8 ? 8< B? 4- 5A ภ7 # ภM5 " #7 #8 A" ? 8< - < ; 5 (turgid) #ภ7 - 5 B 5 - , (plasmoptysis) T ? 8 58 " #,G ภA"- 5 ภB? A ภ7 # ภA"4- 5 M5 ? 8< 7 #8 5 ; A ภB? 7 #8 B #ภ5 4 5 (turgor pressure) T A" # # !B ; #6 A A ? 8< 4 ภ, 4 "8 ภH # #M58 B? A; B? A" 4- 5 M5 , - ภBA" 4 ภ, 4 (contractile vacuole) ? < ภ? A B? ภภภภA ภ4 5 ? < -; 4 A" , B? ภภ, ภ, 5 ? 8< ภ# 5 ภ; A ภ-; > 4 4
4 5 7 #8 M 5 ภ4 ภ? 8< ภ7 " ภ4- 54 " A", 5 B? , ภ1 2 2 M 3 ภ> 1 2 2 M 3N
#ภ5 5 3E] + / :ภ(Hypertonic solution) 8 7 - 5 B > ภ!B ; < # ภB= IJ E+N
< ภB= IJ ภG ŕ¸
" #7 # ภ4 ภภภ5 " #7 #8 ? 8< B? 7 #8 4- 5 ภA ภM5 " #7 # ภ? 8< 4 " ภ( ภภ< # < ; flaccid) #ภ7 - 5 B 5 - , (plasmolysis) 4 5T ? ภ- , 4 , 4 5 B? V `< ; " # A; A A"ภ5 !B 8< 5 #ภ7 - 5 B 5 - , (deplasmolysis)
8
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-6 ก.
= 0 3* N M =+ก?: .
= 0N M = *` 3 IJ ก:L= /2E : .
2KL LBL 7?1 3* N M =+ก?: .
2KL LBL 7?1 N M = *` 3 IJ ก:L= /2E :
T ? 8 5 , 8 " #,G กA"- 5 ก
B? 7 #8 A"4- 5 ก M57 # ก 4 5 8 A" 5 #6 T A" < # - " M@ # B? , 5 ; 4 ; M@ # B? กA ก , 4 ก A" ? 8< M 5 # , # 4 5 ? < -; A", 5 < # ; A ก > (cell wall) 8< 4 4 ; M@ # B? กA ก > A" 5 #, 58< M 5 # , 4 " 5 #; < 4 ", - ! A"< ก
3.
1 2L7 M 3N
9
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
A
Gen-Bio
B
*+ 4-7 B L 1 2L7 ? ก ก:L /2 :
A 1 2L7 3* N M 15 2L4
B M 15 2 ก =:2 1 2L7
; #M58 " # 5 ก 4 ก 7 #8 5 ก 7 # ก A" ก ,< 4 " ก B? 5 ก 4 5T ก - A" B? ก !B 4.2.3
ก B= B662 ?71= (Facilitated Diffusion) ก ? # >5 #; < # - (carrier) A ก ก, M5 #ก 5 5 # ก ก 4- 54 V 4 5 T ? # , ก 5 - B ก
A? - " 5 TMก- ; ก - A" # M 5 ? 8< 5 , 8 , A ก B - A" ; M5 7 - - A" ? # ก 8< 5 5 , TMก ? #
M5 # ก 4- 54 - B , 4ก5 ก M ก " 4 " , ก, #M58 M , , (HCO-3) ! - , 8 ก ? # > ? , ก 4 " ; 4 8 ก ? # ก M # H # ก B -; ? ,
-
- 5 ก ? # ก M , 4 " M 5 ก 8 -; 8< ก ก
-
, 8 ? # ก - 5 ก ก " ก M 8 M ,ก A ; 5 ก # #M58 7 - 4 B? A" ก #,ก A 4 " ? # B? ก M A ก ก 8 # ก 4- 54 -
10
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-8 ภB= B662 ?71= (Facilitated Diffusion) ? T73?71= 3* 6 : 1P 3 4 2
4.3
61 ภB ภ> + ? (Active transport) ภ? # >5 #; < # H #-
ภ#M58 M ATP !
A"8 ? # A ภ# , # ภภ5 # H # - (protein carrier) 4.3.1
ภB66B ภ> + ? (active transport) H # 4 ภ#M5 #; < ? < ? #
5 # ภภ4- 54 - (Facilitated diffusion) 4 5 5 ภ8 -
A ภภ#- V" -
M ; ATP (Adenosine Triphosphate) -; 4 > ภ8 ภ? # 4 "A" ภb- "8 # #M5 5 B
11
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-9 ก 3 4 2
B66B ก > + ? ? T73?71= B 5= 7 (ATP)
#5 ก ; #8 -
, 4ก5 1. # -4 # gh (sodium potassium pump) ก ;B 4 " " # T ? # , (Na+) กA ก , ; #6 B 6 # , ก กก 5 # , 8 #5 ก 8 " # ก ก T ? -4 # , #M5 ก M5 , B 6 -4 # , 8 กก 5 ก < # 5 ก ? # , ก ก 4 " ? -4 # , M5 8 -
5 # # 2. ก M ! < B ก 4- 54 , 5 8 -
> 8< ก ก M ! < A ก - ? , M5 5 ก # ก M ! B ก 8 -
5 # # , 4ก5 ก M ! ก M ก " 4 " ก ; 4 5 3. ก M ก < , 5 6 " # #M58 ; 4 "TMก ก , 4 ก , BA" - กก M ก " # , #M5 # 4 "A" ก M ! < 5 Bก M5ก "4 ; ก < ! #8 -
5 # 4. ก ? # 4 5V A ก , M5 ก -; ก ? # 4 5V H ก ; 8 กA" กก 5 8 4 5 H # ก 4 ก O ? 8< ก ก " 4 5V 8 ก,
12
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-10 61 ก B ก > + ? ก:L UI N 6 : 1P ก= 0
? 4-1 + 36 36 1 2B?ก? 5 1 B ก > + ?ก76ก B= B662 ?71= B ก > + ? ก B= B662 ?71= 1. - 1. - 2. ก 8 -
2. , 5 8 -
3. ? # A ก ? , M
3. ? # A ก M , ? 4.3.2
ก J 3 /L3ก h4 G ก 3 4 2
(bulk transport) ก ,กก ; #ก T A ก #; < ก ? #
"ก ก 8<@5 < ; กA ก >5 #; < ; A ก #; < T # 4 M 5 #ก ก < ; 4#ก กA กก , ? 8< T ? # "ก ก 8<@5, ก ? # ก 8<@5 #ก T A ก #; < 4 5
ก 2 ; ก ? # ก 8<@5 กA ก #ก 5 ก , (exocytosis) 4 "ก ? # ก 8<@5 M5 #ก 5 , (endocytosis)
13
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
4.3.2.1
ก/ E / : (exocytosis) ก ? # ก 8<@5 กA ก < ; ก? A ก ก # A"TMก 5 ก, ก A"TMก A #M58 T (vesicle) ; > ก #; < #; A" ก #; < #M58 A"TMก 5 # ก, ก -; , ? < B 6 5 , ก ? # ก ก # V B- 8 < # ก 5 #; > ก " - " < 4 " ? , < , ก ก? A # #5 #, 5, กA ก ก < !B 4 5 ก ก 5 ก < , G
ก
*+ 4-11 ก. B M =B L ก กG ก
/L3 61 ก ก/ E / : . M =h 3ก ก:L ก/ E / : G กก G4 T : Kก?
14
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
4.3.2.2
/LE / : (endocytosis) ภ? A ภ7 # ภM57 #8 B A < < ; 4 ภ8<@5ภ, # #M57 # ภA"ภ" 8< #; < B ? 8< ภT ภ6 5 T B A"< ภA ภ#; < " #M5 8 , - ! 4 " 8 T A"TMภ#5 # #ภ, ภT ? 8< , T 8< 5 ภ, (lysosome) #ภT B 5 (endosome) ภ#5 #A" ภ!B 7 #8 # ภ5 # B? #5 #, , A ภ, ภ#5 #8< 8 T ภภTMภ#5 #A"TMภ? # >5 ภภ# ภ4 ภO < ; ภ4 ภT #5 ภ? # 4 , - 8 5 O ภ, (phagocytosis) - , (pinocytosis) 4 "ภ? M5 # H # (receptor- mediated endocytosis) 4.3.2.2.1 > /ภE / : (phagocytosis) phago = eating = ภV ภ? 8<@58 M 4 M5 # #; 5 (, - ! ) #ภ5 # < ; M - # (pseudopodium) ภ7 ! A < < ; ;B ? 8< ŕ¸
#T ภภภ5 A" ? M5 8 M 4 ภ, 7 #8 ภ5 7 #8 A"TMภ#5 # # # , 7 #8 , #5 #4 A"TMภM ! M5, - ! < ; A ภภ#5 #A"TMภภ? A ภภ# ภภ, ภO ภ, - , 8 A? - ภ4 " ; ? < -; 5 8<@5, 5 O ภ, - " > < 4 "4
*+ 4-12 61 ภภ: B66> /ภE / : /L3 32 2 6
15
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
*+ 4-13 ภJ 3 0 I / B66> /ภE / :
2KL L 1
4.3.2.2.2 =:/ E / : (pinocytosis) V ภ? < M5 # #; < A" 4 "< ภB ? 8< ภT ภ6 #ภ5 - , ภ! B #M57 #8 ? 5 pino = T ภA ภภ; (cell drinking) V ภB- , < 5 #, < ; O (nephron) 4 "ภ? < A ภ5 < M5 #; ? ,
*+ 4-14 61 ภ=:/ E / : (a) G5 J ภ5?:L 3 4 2
; (b) ภ2 1 ?71 3 4 2
J N ภ:L +H 1 : : 3ภ1 =:/ / 2 (pinosome) ; (c) ภภ:L=:/ / 2 ; (d) ภ3E+ + 5 0 6 3 4 2
16
TRANSPORT OF MATERIALS ACROSS MEMBRANES
Gen-Bio
4.3.2.2.3 ภJ *
/L3 T73?71 76
(receptor-
mediated endocytosis) ภ, ภ!B # (receptor) #; < B 4 ภ#M5 #; < 4 " A? - "ภTMภ? # # # A" ? < A ภA" ? M5 ภ5 A" ภภ#; < 4 ;B 6 ; A ภ? 4 #; < A" ภ# !B A 8 #; < 5 B A"< , 8 TMภ? M5 A" A? - "8 ภA ภ#M5 #; <
; 4 5 " ภA"A ภ? B 5 B , 5A ; #5 5 ภ? A? - ภ, - ! ภI " 7 M5 , 5 ! # A @, 5 ,ภ5
*+ 4-15 B M =B L 61 ภJ *
/L3 T73?71 76
+OGG73 2 ? ŕ¸
1. L 7 ภA">5 ภ, 5 7 8<@5 T ; >5 , #ภ5 2. 1 2 2 hN ภ5 3 8 T " #, 8 , A" ; >5 ภA ภ, 5 #ภ5 , 5 " #8 , B 4 ภG V O A! M5 , 5 # 3. 1 2 2 hN ภB?ภ?71 +H E 4 ภ, A">5 ภ, 5 #ภ5 , 54 ภ,
17