ศักยะงานและเมแทบอลิซึม

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง ศักยะงานและเมแทบอลิซึม

ศักยะงาน vs. เมแทบอลิซึม

การเกิดกระแสประสาท ในวิชาสรีรวิทยา ศักยะงาน (action potential) เป็นเหตุการณ์ที่กินเวลาสั้น ๆ ซึ่งศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ (membrane potential) ไฟฟ้าของเซลล์เพิ่มและลดลงอย่างรวดเร็ว ตามด้วยแนววิถีต่อเนื่อง ศักยะงานเกิดขึ้นในเซลล์สัตว์หลายชนิด เรียกว่า เซลล์ที่เร้าได้ (excitable cell) ซึ่งรวมถึงเซลล์ประสาท เซลล์กล้ามเนื้อ และเซลล์ไร้ท่อ (endocrine cell) เช่นเดียวกับเซลล์พืชบางเซลล์ ในเซลล์ประสาท ศักยะงานมีบทบาทศูนย์กลางในการสื่อสารเซลล์ต่อเซลล์ ส่วนในเซลล์ประเภทอื่น หน้าที่หลักของศักยะงาน คือ กระตุ้นกระบวนการภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่น ในเซลล์กล้ามเนื้อ ศักยะงานเป็นขั้นแรกในชุดเหตุการณ์ที่นำไปสู่การหดตัว ในเซลล์บีตาของตับอ่อน ศักยะงานทำให้เกิดการหลั่งอินซูลิน ศักยะงานในเซลล์ประสาทยังรู้จักในอีกชื่อหนึ่งว่า "กระแสประสาท" หรือ "พลังประสาท" (nerve impulse) หรือ spike ศักยะงานสร้างโดยช่องไอออนที่ควบคุมด้วยศักย์ไฟฟ้า (voltage-gated ion channel) ชนิดพิเศษที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ช่องเหล่านี้ถูกปิดเมื่อศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ใกล้กับศักยะพัก (resting potential) แต่จะเริ่มเปิดอย่างรวดเร็วหากศักย์เยื่อหุ้มเซลล์เพิ่มขึ้นถึงค่าระดับกั้น (threshold) ที่นิยามไว้อย่างแม่นยำ เมื่อช่องเปิด จะทำให้ไอออนโซเดียมไหลเข้ามาในเซลล์ประสาท ซึ่งเปลี่ยนแปลงประจุไฟฟ้า (electrochemical gradient) การเปลี่ยนแปลงนี้ยิ่งเพิ่มศักย์เยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปอีก ทำให้ช่องเปิดมากขึ้น และเกิดกระแสไฟฟ้าแรงขึ้นตามลำดับ กระบวนการดังกล่าวดำเนินไปกระทั่งช่องไอออนที่มีอยู่เปิดออกทั้งหมด ทำให้ศักย์เยื่อหุ้มเซลล์แกว่งขึ้นอย่างมาก การไหล่เข้าอย่างรวดเร็วของไอออนโซเดียมทำให้สภาพขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์กลายเป็นตรงข้าม และช่องไอออนจะหยุดทำงาน (inactivate) อย่างรวดเร็ว เมื่อช่องโซเดียมปิด ไอออนโซเดียมจะไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ประสาทได้อีกต่อไป และจะถูกลำเลียงแบบใช้พลังงานออกจากเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้น ช่องโปแทสเซียมจะทำงาน และมีกระแสไหลออกของไอออนโปแทสเซียม ซึ่งคืนประจุไฟฟ้ากลับสู่สถานะพัก หลังเกิดศักยะงานแล้ว จะมีการเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่า ระยะดื้อ (refractory period) เนื่องจากกระแสโปแทสเซียมเพิ่มเติม กลไกนี้ป้องกันมิให้ศักยะงานเดินทางย้อนกลับ ในเซลล์สัตว์ มีศักยะงานอยู่สองประเภทหลัก ประเภทหนึ่งสร้างโดย ช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยศักย์ไฟฟ้า อีกประเภทหนึ่งโดยช่องแคลเซียมที่ควบคุมด้วยศักย์ไฟฟ้า ศักยะงานที่เกิดจากโซเดียมมักคงอยู่น้อยกว่าหนึ่งมิลลิวินาที ขณะที่ศักยะงานที่เกิดจากแคลเซียมอาจอยู่ได้นานถึง 100 มิลลิวินาทีหรือกว่านั้น. กระบวนการสร้างและสลาย หรือ เมแทบอลิซึม (metabolism) มาจากภาษากรีก μεταβολή ("metabolē") มีความหมายว่า "เปลี่ยนแปลง" เป็นกลุ่มปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อค้ำจุนชีวิต วัตถุประสงค์หลักสามประการของเมแทบอลิซึม ได้แก่ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานในการดำเนินกระบวนการของเซลล์ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงเป็นหน่วยย่อยของโปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิกและคาร์โบไฮเดรตบางชนิด และการขจัดของเสียไนโตรเจน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเติบโตและเจริญพันธุ์ คงไว้ซึ่งโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม "เมแทบอลิซึม" ยังสามารถหมายถึง ผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดในสิ่งมีชีวิต รวมทั้งการย่อยและการขนส่งสสารเข้าสู่เซลล์และระหว่างเซลล์ กลุ่มปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่า เมแทบอลิซึมสารอินเทอร์มีเดียต (intermediary หรือ intermediate metabolism) โดยปกติ เมแทบอลิซึมแบ่งได้เป็นสองประเภท คือ แคแทบอลิซึม (catabolism) ที่เป็นการสลายสสารอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น การสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวต เพื่อให้ได้พลังงานในการหายใจระดับเซลล์ และแอแนบอลิซึม (anabolism) ที่หมายถึงการสร้างส่วนประกอบของเซลล์ เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ทั้งนี้ การเกิดแคแทบอลิซึมส่วนใหญ่มักมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนการเกิดแอแนบอลิซึมนั้นจะมีการใช้พลังงานเพื่อเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีของเมแทบอลิซึมถูกจัดอยู่ในวิถีเมแทบอลิซึม (metabolic pathway) ซึ่งสารเคมีชนิดหนึ่งๆ จะถูกเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนจนกลายเป็นสารชนิดอื่น โดยอาศัยการเข้าทำปฏิกิริยาของใช้เอนไซม์หลายชนิด ทั้งนี้ เอนไซม์ชนิดต่างๆ นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดเมแทบอลิซึม เพราะเอนไซม์จะเป็นตัวกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีเหล่านั้น โดยการเข้าจับกับปฏิกิริยาที่เกิดเองได้ (spontaneous process) อยู่แล้วในร่างกาย และหลังการเกิดปฏิกิริยาจะมีปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นนี้จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาเคมีอื่นของสิ่งมีชีวิตที่ไม่อาจเกิดขึ้นได้เองหากปราศจากพลังงาน จึงอาจกล่าวได้ว่า เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ของร่างกายดำเนินไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เอนไซม์ยังทำหน้าที่ควบคุมวิถีเมแทบอลิซึมในกระบวนการการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมของเซลล์หรือสัญญาณจากเซลล์อื่น ระบบเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตจะเป็นตัวกำหนดว่า สารใดที่มีคุณค่าทางโภชนาการและเป็นพิษสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น โปรคาริโอตบางชนิดใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นสารอาหาร ทว่าแก๊สดังกล่าวกลับเป็นสารที่ก่อให้เกิดพิษแก่สัตว์ ทั้งนี้ ความเร็วของเมแทบอลิซึม หรืออัตราเมแทบอลิกนั้น ส่งผลต่อปริมาณอาหารที่สิ่งมีชีวิตต้องการ รวมไปถึงวิธีที่สิ่งมีชีวิตนั้นจะได้อาหารมาด้วย คุณลักษณะที่โดดเด่นของเมแทบอลิซึม คือ ความคล้ายคลึงกันของวิถีเมแทบอลิซึมและส่วนประกอบพื้นฐาน แม้จะในสปีชีส์ที่ต่างกันมากก็ตาม ตัวอย่างเช่น กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกที่ทราบกันดีว่าเป็นสารตัวกลางในวัฏจักรเครปส์นั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการศึกษาในปัจจุบัน ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอย่างแบคทีเรีย Escherichia coli ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่อย่างช้าง ความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจของวิถีเมแทบอลิซึมเหล่านี้เป็นไปได้ว่าอาจเป็นผลเนื่องมาจากวิถีเมแทบอลิซึมที่ปรากฏขึ้นในช่วงแรกของประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ และสืบมาจนถึงปัจจุบันเพราะประสิทธิผลของกระบวนการนี้.

การลำเลียงแบบใช้พลังงาน

การลำเลียงแบบใช้พลังงาน หรือ แอคทีฟทรานสปอร์ต หรือ การขนส่งแบบกัมมันต์ (active transport) เป็นการเคลื่อนสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง การลำเลียงแบบใช้พลังงานในทุกเซลล์โดยปกติเกี่ยวข้องกับการสะสมโมเลกุลความเข้มข้นสูงที่เซลล์ต้องการ เช่น ไอออน กลูโคสและกรดอะมิโน หากกระบวนการลำเลียงนั้นใช้พลังงานเคมี เช่น จากอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) จะเรียกว่า การลำเลียงแบบใช้พลังงานปฐมภูมิ อีกแบบหนึ่งเป็นการใช้ความแตกต่างทางศักย์ไฟฟ้าเคมี เรียกว่า การลำเลียงแบบใช้พลังงานทุติยภูมิ การลำเลียงแบบใช้พลังงานต่างจากการลำเลียงแบบ พาสซีฟ หรือ การลำเลียงแบบไม่ใช้พลังงาน (passive transport) ในเรื่องของการใช้พลังงานในการเคลื่อนสาร การลำเลียงแบบใช้พลังงานเป็นตัวอย่างที่ดีอันหนึ่งของกระบวนการที่เซลล์ต้องอาศัยพลังงาน ตัวอย่างการลำเลียงแบบใช้พลังงานมี การดูดซึมกลูโคสในลำไส้ของมนุษย์ และการดูดซุมไอออนแร่ธาตุเข้าไปในเซลล์ขนรากของพืชhttp://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_pre_2011/homeostasis/importancerev6.shtmlสิ่งมีชีวิตเช่น พื.

การลำเลียงแบบใช้พลังงานและศักยะงาน · การลำเลียงแบบใช้พลังงานและเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »

อินซูลิน

ผลึกของอินซูลิน อินซูลิน (อังกฤษ: Insulin) มาจากภาษาละติน insula หรือ "island" - "เกาะ" เนื่องจากการถูกสร้างขึ้นบน "ไอส์เล็ตส์ออฟแลงเกอร์ฮานส์" ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ในตับอ่อน) คือฮอร์โมนชนิดอนาโบลิกโพลีเพบไทด์ ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารตัวกระทำในคาร์โบไฮเดรทชนิดโฮมีโอสตาซิส มีผลต่อการเผาผลาญไขมันเปลี่ยนการทำงานของตับให้ทำหน้าที่เก็บหรือปลดปล่อยกลูโคส และทำให้เกิดการทำงานของลิพิด (ไขมัน) ในเลือดและในเนื้อเยื่ออื่น เช่นไขมันและกล้ามเนื้อ ปริมาณของอินซูลินที่เวียนอยู่ในร่างกายมีผลกระทบสูงมากในวงกว้างในทุกส่วนของร่างกาย ในวงการแพทย์ อินซูลินถูกใช้ในการรักษาโรคเบาหวานบางชนิด คนไข้ที่ป่วยเป็นโรคเบาหวานประเภท 1 ต้องอาศัยอินซูลินจากนอกร่างกาย (เกือบทั้งหมดใช้วิธีฉีดเข้าใต้ผิวหนัง) เพื่อช่วยให้รอดชีวีตจากการขาดฮอร์โมน คนไข้ที่ป่วยเป็นโรคเบาหวานประเภท 2 จะต่อต้านอินซูลิน หรือ ผลิตอินซูลินน้อย หรือทั้งสองอย่าง ผู้ป่วยเบาหวานประเภท 2 บางรายต้องการอินซูลินเฉพาะเมื่อยาอื่นที่ใช้รักษาอยู่ไม่เพียงพอในการควบคุมระดับกลูโคสในเลือด อินซูลิน ประกอบด้วยกรดอะมิโน 51 ชนิดรวมกันอยู่ และมีน้ำหนักโมเลกุล 5808 Da โครงสร้างของอินซูลิน ผันแปรเล็กน้อยตามชนิดของสัตว์ อินซูลินที่มีแหล่งมาจากสัตว์จะแตกต่างกันในเชิงขีดความสามารถในการควบคุมพลังการทำงาน (เช่น การเผาผลาญคาร์โบไฮเดรท) ในมนุษย์ อินซูลินจากสุกรมีความคล้ายคลึงกับอินซูลินของมนุษย์มากที.

ศักยะงานและอินซูลิน · อินซูลินและเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »

โซเดียม

ซเดียม (Sodium) เป็นธาตุในตารางธาตุซึ่งมีสัญลักษณ์ Na (จากคำว่า Natrium ในภาษาละติน) และหมายเลขอะตอม 11 โซเดียมเป็นโลหะอ่อน มีลักษณะเป็นไข มีสีเงิน และอยู่ในกลุ่มโลหะแอลคาไล โซเดียมมีมากในสารประกอบทางธรรมชาติ (โดยเฉพาะแฮไลต์) โซเดียมทำปฏิกิริยาได้ว่องไวมาก ให้เปลวไฟสีเหลือง ออกซิไดส์ในอากาศและทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับน้ำมากจนเกิดเปลวไฟได้ จึงจำเป็นต้องเก็บอยู่ในน้ำมัน.

ศักยะงานและโซเดียม · เมแทบอลิซึมและโซเดียม · ดูเพิ่มเติม »

เยื่อหุ้มเซลล์

ื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ (plasma membrane) เป็นเยื่อหุ้มที่อยู่ชิดกับผนังเซลล์ อาจมีลักษณะเรียบ หรือพับไปมา เพื่อขยายขนาดเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในเซลล์ เรียกว่า มีโซโซม (mesosome) หรือที่เรียกกันอีกอย่างว่า "เซลล์คุม" มีหน้าที่ควบคุม การเข้าออกของน้ำ สารอาหาร และอิออนโลหะต่าง ๆ เป็นตัวแสดงขอบเขตของเซลล์ เซลล์ทุกชนิดต้องมีเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์เป็นเยื่อบาง ๆ ประกอบด้วยสารประกอบสองชนิด คือ ไขมันชนิดฟอสโฟลิปิดกับโปรตีน โดยมีฟอสโฟลิปิดอยู่ตรงกลาง 2 ข้างเป็นโปรตีน โดยมีไขมันหนาประมาณ 35 อังสตรอม และโปรตีนข้างละ 20 อังสตรอม รวมทั้งหมดหนา 75 อังสตรอม ลักษณะที่แสดงส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์นี้ต้องส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จึงจะเห็นได้ เยื่อหุ้มสามารถแตกตัวเป็นทรงกลมเล็ก ๆ เรียกเวสิเคิล (Vesicle) ซึ่งมีช่องว่างภายใน (Lumen) ที่บรรจุสารต่าง ๆ และสามารถเคลื่อนที่ไปหลอมรวมกับเยื่อหุ้มอื่น ๆ ได้ การเกิดเวสิเคิลนี้เกิดขึ้นได้ทั้งกับการขนส่งสารระหว่างออร์แกแนลล์ และการขนส่งสารออกนอกเซลล์ที่เรียกเอกโซไซโทซิส (Exocytosis) ตัวอย่างเช่น การที่รากเจริญไปในดิน เซลล์รากจะสร้างมูซิเลจ (Mucilage) ซึ่งเป็นสารสำหรับหล่อลื่น เซลล์สร้างมูซิเลจบรรจุในเวสิเคิล จากนั้นจะส่งเวสิเคิลนั้นมาหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อปล่อยมูสิเลจออกนอกเซลล์ ในกรณีที่มีความต้องการขนส่งสารขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์จะเว้าเข้าไปด้านใน ก่อตัวเป็นเวสิเคิลหลุดเข้าไปในเซลล์ โดยมีสารที่ต้องการอยู่ภายในช่องว่างของเวสิเคิล การขนส่งแบบนี้เรียกเอ็นโดไซโตซิส (Endocytosis) นอกจากนั้น เยื่อหุ้มยังทำหน้าที่เป็นเยื่อเลือกผ่าน ยอมให้เฉพาะสารที่เซลล์ต้องการหรือจำเป็นต้องใช้เท่านั้นผ่านเข้าออกได้ การแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เกิดขึ้นได้ดีกับสารที่ละลายในไขมันได้ดี ส่วนสารอื่น ๆ เช่น ธาตุอาหาร เกลือ น้ำตาล ที่แพร่เข้าเซลล์ไม่ได้ จะใช้การขนส่งผ่านโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นได้ทั้งแบบที่ใช้และไม่ใช้พลังงาน.

ศักยะงานและเยื่อหุ้มเซลล์ · เมแทบอลิซึมและเยื่อหุ้มเซลล์ · ดูเพิ่มเติม »

เซลล์ (ชีววิทยา)

ทฤษฎีเซลล์ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2382 (ค.ศ. 1839) โดยแมตเทียส จาคอบ ชไลเดน (Matthias Jakob Schleiden) และ ทีโอดอร์ ชวานน์ (Theodor Schwann) ได้อธิบายว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า เซลล์ทั้งหมดมีกำเนิดมาจากเซลล์ที่มีมาก่อน (preexisting cells) ระบบการทำงานเพื่อความอยู่รอดของสิ่งที่มีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นภายในเซลล์ และภายในเซลล์ยังประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรม (hereditary information) ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการทำงานของเซลล์ และการส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์รุ่นต่อไป คำว่าเซลล์ มาจากภาษาละตินที่ว่า cella ซึ่งมีความหมายว่า ห้องเล็กๆ ผู้ตั้งชื่อนี้คือโรเบิร์ต ฮุก (Robert Hooke) เมื่อเขาเปรียบเทียบเซลล์ของไม้คอร์กเหมือนกับห้องเล็ก.

ศักยะงานและเซลล์ (ชีววิทยา) · เซลล์ (ชีววิทยา)และเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »