Custom Search

วันศุกร์ที่ 24 กรกฎาคม พ.ศ. 2552

การรักษาดุลยภาพของเซลล์

การรักษาดุลยภาพของเซลล์

เซลล์จะดำรงชีวิตอยู่ได้ต้องประกอบด้วยองค์ประกอบและออร์แกเนลล์ต่าง ๆ   ที่ทำหน้าที่แตกต่างกันและยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมต่าง ๆ  ที่อยู่รอบ ๆ เซลล์ด้วยการลำเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์นั้น มีความสำคัญต่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก  เนื่องจากเซลล์ที่มีชีวิตต้องการสารอาหาร  เพื่อผลิตเป็นพลังงานสำหรับใช้ในเซลล์และในขณะเดียวกันก็ต้องมีการนำของเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการเมแทบอลิซึมภายในเซลล์ออกนอกเซลล์สารต่าง ๆ เหล่านี้เข้าและออกจากเซลล์โดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นเยื่อเลือกผ่าน  โดยยอมให้น้ำและสารที่มีขนาดเล็กบางชนิดผ่านเข้าออกจากเซลล์ได้อย่างอิสระ  ส่วนสารที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่  เช่น  คาร์โบไฮเดรด  ลิพิด  โปรตีน  และกรดนิวคลีอิก  เซลล์ต้องมีกลไกพิเศษบางอย่างในการนำสารดังกล่าวเข้าและออกจากเซลล์

 

กลไกการลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์มี  3 แบบ  คือ  

1.การแพร่ (diffusion)

2.การเคลื่อนที่ของสารโดยกระบวนการแอกทิฟทรานสปอร์ต  (active transport)

3.สารขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์

การแพร่  (diffusion) ของโมเลกุลของสารเป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจากจุดที่มีความเข้มข้นสูงกว่า  ไปยังจุดที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า  การเคลื่อนที่นี้เป็นไปในลักษณะทุกทิศทุกทาง  โดยไม่มีทิศทางที่แน่นอนผลจากการเคลื่อนที่อันนี้จะทำให้ความเข้มข้นของโมเลกุลของสารในภาชนะที่มีเนื้อที่จำกัดนั้น  มีความเข้มข้นเท่ากันหมดตัวอย่างของการแพร่ที่พบได้เสมอ  คือ
ก.การแพร่ของเกลือในน้ำ  
ข.การแพร่อขงน้ำหอมในอากาศ  
นอกจาก 2 ตัวอย่างทียกมาให้ดูแล้วยังมีตัวอย่างอีกมากมายที่เราพบได้ในชีวิตประจำวัน  เช่น  การฉีดดีดีทีฆ่าแมลง  การเติมน้ำตาลลงในถ้วยกาแฟ  การหยดหรือแต่น้ำหอมตามเสื้อผ้า  กลิ่นลูกเหม็นกันแมลง  ควันจากท่อไอเสียรถยนต์  เป็นต้น
        ในปีค.ศ.  1828  (พ.ศ.  2371)  รอเบิร์ต  บราวน์ ได้สังเกตปรากฏการณ์อย่างหนึ่ง  โดยพบว่า  เมื่อเกสรดอกไม้ตกลงในน้ำ  เกสรนั้นจะมีการเคลื่อนที่อย่างไม่มีทิศทางแน่นอนต่อมาจึงเรียกการเคลื่อนที่อย่างไม่มีทิศทางแน่นอนหรือ  ไร้ทิศทางนี้  ว่า  การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน  (Brownian movement)   และแอลเบิร์ต ไอน์สไตน์  (Albert Einstein)  ได้ให้เหตุผลว่า  การเคลื่อนที่ของเกสรดอกไม้ที่เรียกว่า  การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนนั้นเกิดจากโมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่เข้าชนเกสรดอกไม้อยู่ตลอดเวลา  ทำให้เกสรดอกไม้เคลื่อนที่ได้
        การแพร่เกิดจากพลังงานจลน์  (kinetic energy)  ของโมเลกุลหรือไอออนของสาร  ทำให้เกิดการเคลื่อนที่และกระทบกระทั่งหรือชนกันโดยบังเอิญเป็นผลให้เกิดการกระจายในทุกทิศทุกทาง  บริเวณที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลหรือไอออนน้อยกว่า  จนทำให้ทุกบริเวณมีความเข้มข้นของโมเลกุลหรือไอออนเท่ากัน  จึงเรียกว่า  ภาวะสมดุลของการแพร่  (diffusion equilibrium)  ในภาวะเช่นนี้สารต่าง ๆ ก็ยังมีการเคลื่อนที่อยู่แต่อยู่ในลักษณะที่ไปและมาหรือออกเข้าในจำนวนที่เท่า ๆ กัน

 ปัจจัยที่มีผลต่อการแพร่
ความเร็วของการแพร่จะมากหรือน้อย  เร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับ
1.อุณหภูมิ  ในขณะที่อุณหภูมิสูง  โมเลกุลของสารมีพลังงานจลน์มากขึ้น  ทำให้โมเลกุลเหล่านี้เคลื่อนที่ได้เร็วกว่า  เมื่ออุณหภูมิต่ำ  การแพร่จึงเกิดขึ้นได้เร็ว
2.ความแตกต่างของความเข้มข้น  ถ้าหากมีความเข้มข้นของสาร 2 บริเวณ แตกต่าง  แตกต่างกันมากจะทำให้การแพร่เกิดขึ้นได้เร็วขึ้นด้วย  เนื่องจากบริเวณที่มีความเข้มข้นมากโมเลกุลมีโอกาสชนและกระแทกกันมากทำให้โมเลกุลกระจายออกไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าได้เร็วกว่า  เมื่อความเข้มข้นใกล้เคียงกัน
3.ขนาดของโมเลกุลสาร  สารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กจะเกิดการแพร่ได้เร็วกว่าสารโมเลกุลใหญ่  เนื่องจากสารโมเลกุลเล็กสามารถแทรกไประหว่างโมเลกุลของสารตัวกลางได้ดีกว่าสารโมเลกุลใหญ่ สารโมเลกุลเล็กจึงแพร่ได้ดี
4.ความเข้มข้นและชนิดของสารตัวกลาง  สารตัวกลางที่มีความเข้มข้นมากจะมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของตัวกลางของตัวกลาง  ทำให้โมเลกุลของสารเคลื่อนที่ไปได้ยาก  แต่ถ้าหากสารตัวกลางมีความเข้มข้นน้อยโมเลกุลของสารก็จะเคลื่อนที่ได้ดีทำให้การแพร่เกิดขึ้นเร็วด้วย

สารต่าง ๆ สามารถผ่านเข้าออกเยื่อเซลล์ได้ในอัตราเร็วที่แตกต่างกัน  น้ำเป็นสารที่ผ่านเยื่อเซลล์ได้ดีที่สุดรองลงมาเป็น  ก๊าซที่ละลายน้ำ  สารอินทรีย์  สารประจุลบ  และสารประจุบวก  ซึ่งมีอัตราเร็วในการผ่านเยื่อเซลล์ได้น้อยที่สุด  กลไกในการผ่านของสารต่อเยื่อเซลล์นั้นแบ่งออกได้เป็น  3  แบบ  คือ
1.การแพร่ผ่านเยื่อเซลล์  โดยการละลายตัวกับเยื่อเซลล์  เนื่องจากเยื่อเซลล์ประกอบด้วยไขมันเป็นส่วนใหญ่  ดังนั้นสารที่ละลายในไขมันจึงแพร่ผ่านเยื่อเซลล์ได้ดีกว่าสารที่ละลายในไขมันไม่ได้
2.การแพร่ผ่านรูของเยื่อเซลล์  เนื่องจากบริเวณรูของเยื่อเซลล์มีสารพวกโปรตีนบุอยู่  ดังนั้นพวกสารโมเลกุลเล็ก ๆ เช่นน้ำ  และสารที่ละลายไม่ได้ในไขมันจะผ่านเข้าออกทางนี้  โปรตีนเป็นสารมีประจุบวก ดังนั้นสารที่มีประจุลบจึงสามารถผ่านเข้าออกทางรูนี้ได้ดีกว่าสารประจุบวก
3.การแพร่ผ่านเยื่อเซลล์โดยการรวมตัวกับตัวพา  โดยเชื่อว่าที่เยื่อเซลล์มีสารบางชนิดทำหน้าที่เป็นตัวพา  (carrier)  ซึ่งจะรวมตัวกับสารและทำให้เกิดการนำสารนั้นเข้าสู่เซลล์ได้เร็วกว่าปกติ  การนำกรดอะมิโนและกลูโคสเข้าเซลล์  ซึ่งเกิดขึ้นเร็วกว่าการแพร่แบบธรรมดามาก  จึงเรียกการแพร่ของกลูโคสและกรดอะมิโนว่าการแพร่โดยมีตัวช่วย หรือการแพร่แบบฟาซิลิเทต  (facilitated diffusion)

ออสโมซิส
เป็นการแพร่ของเหลวผ่านเยื่อบาง ๆ ซึ่งตามปกติจะหมายถึง  การแพร่ของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์  (cell membrane)  เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์มีคุณสมบัติในการยอมให้สารบางชนิดเท่านั้นผ่านได้  การแพร่ของน้ำจะแพร่จากบริเวณที่เจือจางกว่า  (มีน้ำมาก)  ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นกว่า  (มีน้ำน้อย)  ตามปกติการแพร่ของน้ำนี้จะเกิดทั้งสองทิศทาง  คือ  ทั้งบริเวณเจือจาง  และบริเวณเข้มข้น  แต่เนื่องจากน้ำบริเวณเจือจางแพร่เข้าสู่บริเวณเข้มข้นมากกว่า  จึงมักกล่าวกันสั้น ๆว่า  ออสโมซิสเป็นการแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีน้ำมาเข้าไปสู่ในบริเวณที่มีน้ำน้อยกว่าโดยผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
แรงดันออสโมติกเกิดจากการแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีน้ำมาก  (เจือจาง)  เข้าสู่บริเวณที่มีน้ำน้อย  (เข้มข้น)  แรงดันของน้ำนี้จะดันให้ของเหลวขึ้นไปในหลอดได้  ในขณะที่ยังไม่สมดุลของเหลวก็จะขึ้นไปบนหลอดได้เรื่อย ๆ และเมื่อเกิดการสมดุลระดับของของเหลวในหลอดจะคงที่  แรงดันออสโมติกของสารละลายแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน  น้ำบริสุทธิ์เป็นของเหลวที่มีแรงดันออสโมติกต่ำสุด  สารละลายที่เจือจางจะมีแรงดันออสโมติกต่ำส่วนสาระละลายที่เข้มข้นมาจะมีแรงดันออสโมติกสูงมากด้วย
ในกรณีของเซลล์  ถ้าใส่เซลล์ลงในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกันจะมีผลต่อเซลล์แตกต่างกันด้วยจึงทำให้แบ่งสารละลายที่อยู่นอกเซลล์ออกได้เป็น  3  ชนิด  ตามการเปลี่ยนขนาดของเซลล์  เมื่ออยู่ภายในสารละลายนั้น  คือ
1.ไฮโพทอนิก  โซลูชัน  (hypotonic solution)  หมายถึง  สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าเซลล์  ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ในสารละลายชนิดนี้จะทำให้เซลล์ขยายขนาดเพิ่มขึ้น  เนื่องจากน้ำภายในสารละลายแพร่เข้าสู่เซลล์มากกว่าน้ำภายในเซลล์แพร่ออกนอกเซลล์ในกรณีของเซลล์เม็ดเลือดแดงสารละลายที่เป็นไฮโพทอนิกจะมีความเข้มข้นต่ำกว่าน้ำเกลือ  0.85 %  ซึ่งอาจทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงแตกได้
2.ไอโซทอนิก  โซลูชัน  (isotonic solution)  หมายถึง  สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นเท่ากับเซลล์  ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ในสารละลายชนิดนี้ขนาดของเซลล์จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง  เนื่องจากน้ำภายในสารละลายและน้ำจากเซลล์แพร่เข้าออกในอัตราที่เท่าเทียมกัน  สารละลายที่เป็นไอโซทอนิกกับเซลล์เม็ดเลือดแดง  คือ  น้ำเกลือ  0.85 %
3.ไฮเพอร์ทอนิก  โซลูชัน  (hypertonic solution)  หมายถึง  สารละลายนอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นมากกว่าเซลล์  ดังนั้นเมื่อใส่เซลล์ในสารละลายชนิดนี้จะทำให้เซลล์เหี่ยวลดขนาดลง  เรียกว่า  เกิดพลาสโมไลซิส  (plasmolysis)    เนื่องจากน้ำภายในเซลล์แพร่ออกนอกเซลล์มากขึ้น  จนถึงจุดอิ่มตัวแล้วจะไม่เพิ่มขึ้น  ถึงแม้ว่าจะเพิ่มความแตกต่างของความเข้มข้นให้มากขึ้น  ทั้งนี้เนื่องจากโปรตีนที่เป็นตัวพามีอยู่จำกัดและได้ทำนห้าที่ขนส่งสารจนหมดทุกตัวแล้ว  การแพร่แบบฟาซิลิเทต  นอกจากลำเลียงกลูโคสแล้วยังลำเลียงกรดอะมิโนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในรูปของไฮโดรเจน  คาร์บอเนตไอออน  (HCO- ) ได้ด้วย


  isotonic solution             hypertonic solution           hypotonic

Solution
เซลล์พืชมีผนังเซลล์  ดังนั้น  เมื่อเซลล์พืชอยู่ในสารละลายไฮโพทอนิก  เซลล์พืชจะไม่แตก  แต่เซลล์พืชจะเต่งขึ้น  เพราะว่าผนังเซลล์พืชมีแรงดันด้านเอาไว้  ซึ่งเรียกว่า  wall pressure  แต่เมื่อเซลล์พืชอยู่ในสารละลายไฮเพอร์ทอนิก  เซลล์พืชจะเสียน้ำให้สารละลายไฮเพอร์ทอนิก  ถ้าเสียน้ำออกมาเรื่อย ๆ จะทำให้โพรโทพลาซึมหดตัวลงมาก  ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แยกออกจากผนังเซลล์  และหดตัวลง  ถ้าหากเสียน้ำมาก ๆ จะทำให้เห็นเยื่อเซลล์และโพรโทพลาซึมเป็นก้อนกลม ๆ อยู่กลางเซลล์
ออสโมซิสที่เกิดจากสารละลายไฮโพทอนิกนอกเซลล์  ทำให้น้ำผ่านเข้าไปในเซลล์และเซลล์เต่งขึ้น  หรือเซลล์แตก  เรียกว่า  เอนโดสโมซิส  (endosmosis)  หรือพลาสมอพทิซิส  (plasmoptysis)  สำหรับออสโมซิสที่เกิดจากสารละลายไฮเพอร์ทอนิก นอกเซลล์แล้ว  ให้น้ำผ่านออกนอกเซลล์   ทำให้เซลล์เหี่ยว  เรียกว่า  เอโซสโมซิส  (exosmosis)  หรือพลาสโมไลซิส

การแพร่แบบฟาซิลิเทต
        การเคลื่อนที่แบบฟาซิลิเทต  (facilitated diffusion)  เป็นการเคลื่อนที่ของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์  โดยอาศัยเกาะไปกับโปรตีนที่เป็นโปรตีนที่เป็นตัวพา  (carrier)  ที่อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์โดยไม่มีการใช้พลังงานจากเซลล์  เมื่อตัวพานี้สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ  จึงสามารถนำสารจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งได้  วิธีการนี้สามารถอธิบายการซึมผ่านของกลูโคสสามารถเคลื่อนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดี  กลูโคสซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ยาก  เนื่องจากมีโมเลกุลใหญ่และไม่ละลายในไขมัน  แต่กลูโคสสามารเคลื่อนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดี เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงมีตัวพาโดยกลูโคสเกาะกับตัวพา  และถูกนำเข้าไปภายในเม็ดเลือดแดง  ความเร็วของการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับผลต่างของความเข้มข้นของสารที่อยู่ระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองด้าน  อัตราการซึมผ่านจะสูงเมื่อความเข้มข้นของสารแตกต่างกันมาก  เมื่อเพิ่มความเข้มข้นให้แตกต่างกันมาก  อัตราการซึมผ่านจะมีอัตราการซึมผ่านมากขึ้น

การเคลื่อนที่ของสารโดยกระบวนการแอกทิฟทรานสปอร์ต  (active transport)
การเคลื่อนที่ของสารโดยใช้พลังงานเข้าช่วยเกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่เท่านั้น  การที่สารใดก็ตามสามารถเคลื่อนผ่านเยื่อเซลล์จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารนั้นต่ำไปยังตำแหน่งที่มีความเข้มข้นของสารนั้นสูงได้  จึงจะต้องมีการใช้พลังงานจากขบวนการ  เมแทบอลิซึมเข้าร่วมด้วยจึงเรียกได้อีกอย่างว่า  metabolically linked transport  ทำให้เกิดการสะสมของสารภายในเซลล์ให้มีความเข้มข้นสูงกว่าภายนอกเซลล์ได้  การลำเลียงสารโดยวิธีนี้ขึ้นอยู่กับสารอาหาร  เช่น  กลูโคส  และออกซิเจน  ซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงาน  ดังนั้น เมื่อขาดสารกลูโคส  หรือออกซิเจน  จะทำให้การขนส่งสารหยุดลง  นอกจากนี้สารพิษที่ทำลาย  กระบวนการสร้างพลังงานของเซลล์ก็ทำให้การขนส่ง  สารโดยวิธีนี้ชะงักไปด้วย
กลไกในการขนส่งสารโดยวิธีนี้  เชื่อว่า  เป็นแบบอาศัยตัวพาที่เยื่อเซลล์  (carrier-mediated transport)  โดยการใช้พลังงาน  ซึ่งต่างจากการแพร่แบบฟาซิลิเทต  ซึ่งไม่ต้องใช้พลังงาน  การลำเลียงสารวิธีนี้ทำให้เกิดการสะสมของสารในเซลล์ได้  ถึงแม้ว่า  ภายในเซลล์จะมีความเข้มข้นมากกว่านอกเซลล์  ในทางตรงกันข้ามเซลล์ยังสามารถกำจัดสารบางชนิดออกสู่นอกเซลล์ได้ถึงแม้ว่านอกเซลล์จะมีความข้มข้นมากกว่าในเซลล์โปรตีนที่เป็นตัวพา  (C1)  จะจับกับสารที่นำเข้า  (S1)  เป็น  C1S1  ซึ่งจะเคลื่อนผ่านเยื่อเซลล์  แล้วปล่อย  S1  เข้าไปในเซลล์  โปรตีนที่เป็นตัวพา  C1  จะเปลี่ยนรูปร่างเป็นโปรตีนที่เป็นตัวพา   C2  ซึ่งจับกับ S1ได้น้อย  แต่จะจับกับสารที่จะนำออก  (S2)    ได้มากกว่าเป็น  C2S2  แล้วนำสาร S2  ออกมานอกเซลล์แล้วโปรตีนที่เป็นตัวพา  C2  จะปล่อยสาร S2 ออก  แล้วเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีนที่เป็นตัวพาจาก C2  เป็น C1 เพื่อจับสาร  S1  ที่อยู่นอกเซลล์  เพื่อขนส่งสารเข้าสู่เซลล์ต่อไป  การเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีนที่เป็นตัวพาจาก C1 เป็น  C2  ต้องใช้พลังงานในการเปลี่ยน  ในการขนส่งสารเข้าเซลล์อย่างเดียว  โปรตีนที่เป็นตัวพา  C2 จะไม่จับกับ  S2  ในรูปแบบเดียวกัน  ถ้าขนส่งสารออกนอกเซลล์อย่าเดียว  โปรตีนที่เป็นตัวพา  C1    จะไม่จับกับ S1 จะมีก็แต่โปรตีนที่เป็นตัวพา  C2  จับกับ S2 เพื่อปล่อย  S2   ออกข้างนอกเท่านั้น
ตัวอย่างการเคลื่อนที่ของสารโดยใช้พลังงาน  ได้แก่
1.โซเดียม  โพแทสเซียม  ปั๊ม  (sodium potassium pump )  ของเซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์ประสาท  โดยเซลล์สามารถนำโซเดียมไอออน  (Na+)  ออกจากเซลล์ได้เรื่อย ๆ ทั้ง ๆ ที่โซเดียมไอออนนอกเซลล์มีความเข้มข้นมากกว่าโซเดียมไอออนในเซลล์เป็นอย่างมาก  ในขณะเดียวกันเซลล์ก็สามารถนำโพแทสเซียมไอออนที่อยู่นอกเซลล์เข้าสู่เซลล์ได้ทั้ง ๆ ที่โพแทสเซียมไอออนในเซลล์มีมากกว่านอกเซลล์หลายเท่า  การนำโซเดียมไอออนออกนอกเซลล์และนำโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ต้องใช้พลังงานเข้าช่วยด้วย
2.การดูดซึมอาหาร  มีทั้งการแพร่แบบไม่ต้องใช้พลังงานและการดูดซึมที่ต้องใช้พลังงาน  เป็นผลให้เกิดการดูดซึมสารอาหารจากโพรลำไส้เข้าสู่ร่างกายนั่นเองการดูดซึมนี้ต้องมีการใช้พลังงานเข้าช่วยด้วย  ได้แก่  การดูดซึมกลูโคส  กรดอะมิโนและเกลือแร่
3.การดูดกลับของสารที่หลอดไต  สารต่าง ๆ ที่ละลายอยู่ในเลือกและถูกกรองที่ไตแล้ว  สารที่กรองได้นี้จะมีพวกกลูโคส  กรดอะมิโน  โซเดียมไอออนอยู่ด้วยจะมีการดูดซึมสารเหล่านี้กลับเข้าสู่กระแสเลือดอีกทีหนึ่งโดยใช้พลังงานเข้าช่วย

สารขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยสารหลัก  คือ  ลิพิดและโปรตีน  โดยมีคุณสมบัติที่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ทั้งการรวมตัวกันและแยกตัวกัน  ซึ่งเป็นผลให้เซลล์สามารถลำเลียง  สารที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ได้  การลำเลียงสารสารโมเลกุลใหญ่แบ่งออกเป็น  2  ชนิด  คือ  การลำเลียงสารโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์  เรียกว่า  เอกโซไซโทซิส  (exocytosis)  และการลำเลียงสารโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์  เรียกว่า  เอนโดไซโทซีส  (endocytosis)

เอกโซไซโทซิส  
เอกโซไซโทซิส  เป็นการลำเลียงสารโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์  สารที่จะลำเลียงออก  เช่น  พวกเอนไซม์ หรือฮอร์โมน  จะถูกสังเคราะห์ขึ้นจากเอนโดพลาสมิก  เรติคูลัมชนิดผิวขรุขระ  (rough endoplasmic reticulum)  ซึ่งเป็นเอนโดพลาสมิก เรติคลัมที่มีไรโบโซม  (ribosome)  เกาะอยู่ด้วย  สารที่สังเคราะห์ได้จะถูกส่งไปยังกอลจิบอดี  (Golgi body)   เพื่อเก็บรวบรวมและสร้างเป็นถุงเล็ก ๆ เรียกว่า  เวสิเคิล  (vesicle)  เวสิเคิลที่จะเคลื่อนที่มาที่ผิวเซลล์  เมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์  เยื่อของเวสิเคิลจะรวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์  ทำให้สารที่อยู่ภายในเวสิเคิลถูกปล่อยออกไปนอกเซลล์  เพื่อไปทำหน้าที่ของสารนั้น ๆ ต่อไป  การลำเลียงสารออกนอกเซลล์  โดยวิธีนี้พบได้ในหลายโอกาส  เช่น  เยื่อบุผนังกระเพาะอาหาร  และลำไส้หลั่งเอนไซม์ต่อมไร้ท่อต่าง ๆ หลั่งฮอร์โมน  การกำจัดของเสียที่ย่อยไม่ได้ออกจากเซลล์

เอนโดไซโทซีส  
เอนโดไซโทซีส  เป็นกระบวนการตรงกันข้ามกับเอกโซไซโทวิส  คือเป็นการลำเลียงสารโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์  เอนโดไซโทซีส  มีกลไกการลำเลียงแตกต่างกันออกไป  แบ่งออกเป็น  3  วิธี  คือ  ฟาโกไซโทซิส  (phagocytosis) พิโนไซโทซิส  (pinocytosis)  และการนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ  (receptor-mediated endocytosis)
        1.พิโนไซโทซิส  (pinocytosis)  พิโนไซโทซิส เป็นการนำสารโมเลกุลใหญ่ในรูปของสารละลายเข้าสู่เซลล์  เช่น  โปรตีนต่าง ๆ เข้าสู่เซลล์  เนื่องจากสารพวกนี้ไม่สามารถละลายกับเยื่อเซลล์และผ่านเข้าทางรูของเยื่อเซลล์ก็ไม่ได้  การเคลื่อนผ่าน  โดยวิธีนี้เกิดขึ้นโดยการเปลี่ยนลักษณะของเยื่อเซลล์ตรงจุดที่โมเลกุลของสารเข้าสัมผัส  โดยการเว้าเข้าและโอบล้อมโมเลกุลที่มาสัมผัสทำให้เกิดเป็นถุงเล็ก ๆ (vesicle)  ขึ้นแล้วถุงเล็ก ๆ นี้จะเคลื่อนตัวจากด้านนอกเข้าสู่ด้านในและหลุดเข้าสู่ไซโทพลาซึมของเซลล์ในที่สุด  พิโนไซโทซิส  เรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่า  การดื่มของเซลล์  (cell drinking)  พบได้ที่เซลล์ของหน่วยไต
        2.ฟาโกไซโทซิส  (phagocytosis)  ฟาโกไซโทซิสมีลักษณะคล้ายกับพิโนไซโทซิสต่างกันตรงที่ว่าต้องมีการยื่นส่วนของขาเทียม  (pseudopodium)  ออกมาโอบล้อมอาหารหรือสารที่จะนำเข้าสู่เซลล์  ต่อจากนั้นขาเทียมที่ยื่นออกมาจะล้อมอาหารทำให้มีลักษณะเนถุงและหลุดเข้าไปในเซลล์กลายเป็น  food vacuole  ซึ่งจะมีการย่อยต่อไป  กระบวนการนี้พบได้ในเซลล์ของพวกอะมีบา  เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิด  ช่วยกินแบคทีเรียและสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกายฟาโกไซโทซิส  เรียกได้อีกอย่างว่า  การกินของเซลล์  (cell eating)
        3.การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ  (receptor- mediated endocytosis) เป็นกระบวนการเอนโดไซโทซิสที่เกิดขึ้นโดยมีตัวรับ  (receptor) ตัวรับจะอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่จับสารที่จะนำเข้าสู่เซลล์  ตัวรับและสารที่นำเข้าจะมีความเฉพาะเจาะจงต่อกัน  คือตัวรับแต่ละชนิดก็จะจับกับสารนำเข้าชนิดนั้นเท่านั้น  ไม่จับกับสารอื่น  บริเวณที่มีการนำเข้าโดยวิธีนี้  จะมีลักษณะเว้าตื้น ๆ เมื่อตัวรับจับกับสารนำเข้าแล้ว  เยื่อเซลล์จะเว้ามากยิ่งขึ้นจนในที่สุดเยื่อเซลล์ส่วนที่เว้านั้นหลุดเข้าไปในเซลล์  ตัวอย่างเช่น  การนำสารจำพวกลิโพโปรตีน  ซึ่งมีลักษณะเป็นอนุภาคเข้าสู่เซลล์ไข่ซึ่งยังเจริญไม่เต็มที่ของไก่

จากตัวอย่างต่าง ๆ ที่กล่าวมาจะเห็นได้ว่าเซลล์มีความจำเป็นในการแลกเปลี่ยนสารกับสิ่งแวดล้อม  การที่จะแลกเปลี่ยนสารได้ดีหรือไม่ดีจะขึ้นอยู่กับ
1.ขนาดของสาร  สารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กและผ่านรูของเยื่อเซลล์ได้จะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าสารโมเลกุลใหญ่  เช่น  น้ำ  ออกซิเจน  คาร์บอนไดออกไซด์  ผ่านเยื่อเซลล์ได้ดีกว่า  แป้งและน้ำตาล
2.ความสามารถในการละลายในไขมัน  สารท่ะลลายในไขมันได้ดีจะผ่านเข้าออกเยื่อเซลล์ได้ง่ายกว่าสารที่ไม่ละลายในไขมัน  ดังนั้นยาพวกทาถูทั้งหลาย  จึงมีส่วนผสมของสารที่ละลายในไขมันด้วยเสมอ
3.สารพวกไม่มีขั้ว  (nonpolar compound)  จะผ่านเข้าออกเยื่อเซลล์ได้ดีกว่าสารพวกที่มีขั้ว  (polar compound)  เพราะสารไม่มีขั้วละลายได้ดีในไขมัน  ส่วนสารมีขั้วละลายได้ดีในน้ำซึ่งผ่านเข้าได้ยากกว่า
4.สารละลายที่เป็นอิเล็กโทรไลต์  (electrolyte)  จะผ่านเยื่อเซลล์ได้ช้ากว่าสารที่ไม่เป็นอิเล็กโทรไลต์  และอิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวได้มาก  (strong  electrolyte)  จะผ่านได้ช้ากว่าพวกที่แตกตัวได้น้อย  ( weak  electrolyte)  สำหรับสารที่มีประจุ  จะพิจารณาการผ่านเยื่อเซลล์ในรูปที่เกาะกับโมเลกุลของน้ำ  (hydrated form)  เช่น  โพแทสเซียม (K)  มีขนาดใหญ่กว่า  โซเดียม  (Na)  แต่โพแทสเซียมไอออน(K+)  จะผ่านเยื่อเซลล์ได้ดีกว่า  โซเดียมไอออน(Na+)  เนื่องจาก  hydrated form  ของโซเดียมไอออน (Na+) ใหญ่กว่า  hydrated form  ของโพแทสเซียมไอออน  (K+)
5.ขึ้นอยู่กับจำนวนโปรตีนที่เป็นตัวพา และพลังงานจากเมแทบอลิซึม  ถ้ามีโปรตีนที่เป็นตัวพามากและมีพลังงานมากจะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดีกว่า มีโปรตีนที่เป็นตัวพาน้อยและพลังงานน้อย
6.สภาพทางสรีรวิทยา  เช่น  การขนส่ง  Na+  และ  K+ ของเซลล์ประสาทจะเปลี่ยนแปลงตามสภาพการพักหรือกระตุ้น  โดยสภาพพักเยื่อเซลล์ประสาทจะยอมให้  K+  ผ่านได้ดีกว่า  Na+  แต่สภาพถูกกระตุ้นเยื่อเซลล์จะยอมให้  Na+  ผ่านได้มากกว่า  เป็นต้น