ประวตการคนพบ

การคนพบเซลลสงมชวตเกดขน ในป ค.ศ. 1655 โดย นกพฤกษศาสตรชาวองกฤษ โรเบรต ฮค (Robert Hooke) ไดใชกลองจลทรรศนทเขาประดษฐขนสงเกตโครงสรางเลกๆ ของไมคอรก (cork) ทถกเฉอนเปนแผนบางๆ พบวามลกษณะเปนหองเลกๆ คลายรงผง เขาไดเรยกหองเลกๆเหลานวาเซลล ซงการศกษาเซลลไมคอรกของโรเบรต ฮค ในครงนนเปนการคนพบเซลลของสงมชวตเปนครงแรก แตเปนเซลลทตายแลวคงเหลอแตสวนของผนงเซลล (cell wall) เทานน

รปท 3.1 กลองจลทรรศนของโรเบรต ฮค (ซาย) และเซลลไมคอรกทตายแลว (ขวา)

ตอมาในป ค.ศ. 1674 -1683 องตวน แวน เลเวนฮค (Anton Van Leeuwenhoek)นกวทยาศาสตรชาวดทช (Dutch) ไดพฒนากลองจลทรรศนทมกำาลงขยายกวา 200 เทาและใชในการสงเกตสงมชวตขนาดเลกรปรางๆ แตกตางกน ไดแก โปรโทซว (protozoa) แบคทเรย (bacteria) และสเปรม (sperm) การคนพบในครงน ถอวาเปนการคนพบเซลล จลนทรยเปนครงแรก

รปท 3.2 อนตวน แวน เลเวนฮค (ซาย) และกลองจลทรรศนของเลเวนฮค (ขวา)

หลงจากนนในป ค.ศ. 1830-1839 นกพฤกษศาสตร มตทอส ชไลเดน (Matthias Schleiden) และนกสตววทยา เทโอดอรชวนน(TheodorSchwann) ไดศกษาเซลลพชและเซลลสตวชนดตางๆรวมทงศกษาบทบาทของนวเคลยส (nucleus)ภายในเซลลตอการแบงเซลลชไลเดนและชวนนไดรวบรวมความรทได และจดตงเปนทฤษฎเซลล (TheCellTheory)โดยมใจความทสำาคญดงน

1. สงมชวตทกชนดประกอบดวยเซลล2. เซลลเปนหนวยพนฐานของสงมชวต3. เซลลเกดจากการแบงตวของเซลลทมอยกอน

หลงการจดตงทฤษฎเซลล ทำาใหนกวทยาศาสตรในรนตอมาไดใหความสนใจเกยวกบองคประกอบ ภายในเซลลและหนาท ขององคประกอบเหลานมากขนซงทำาใหเกดความรใหมทลกซงและ เปนประโยชนอยางมากมายในปจจบน

รปท 3.3 มตทอส ชไลเดน (ซาย) และทโอดอร ชวนน (ขวา

กลองจลทรรศน (Microscope) 

กลองจลทรรศน (Microscope) เปนอปกรณทจำาเปนในการศกษาคนควาทางชววทยาทำาใหสามารถมองเหนสงตาง ๆ ทมองเหนไมชดเจนและไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา รวมทงรายละเอยดหรอสวนประกอบตาง ๆ ของสงมชวตไดดยงขน

1. กลองจลทรรศนทใชแสงอาทตยหรอแสงไฟฟาเปนแหลงกำาเนดลำาแสง2. กลองจลทรรศนทมแหลงกำาเนดใหเปนลำาอเลคตรอน

 

1. กลองจลทรรศนทใชแสงอาทตยหรอแสงไฟฟาเปนแหลงกำาเนดลำาแสง

1.1 กลองจลทรรศนแบบแสงธรรมดา (Light Microscope) กลองแบบนเปนกลองทใชสำาหรบผศกษาเบองตน เพราะเปนกลองทมวธการใชไมซบซอน

1.2 กลองจลทรรศนแบบเฟสคอนทรส (Phase Contrast Microscope) และ กลองจลทรรศน แบบอนเทอรเฟอรเรนซ (Interference Microscope) ใชศกษาเซลลหรอสงมชวตทมลกษณะบางใส

1.3 กลองจลทรรศนแบบโพลาไรซง (Polarizing Microscope) ใชศกษาผลตภณฑหรอเสนใย ตาง ๆ ในเซลลหรอเนอเยอ

1.4 กลองจลทรรศนแบบฟลออเรสเซน (Fluorescence Microscope) เซลลหรอเนอเยออ ทนำามาศกษาตองเคลอบดวยสารเรองแสง

1.5 กลองจลทรรศนแบบอลตราไวโอเลต (Ultraviolet Microscope)ใชศกษาสวนทเปน กรดนวคลอคและโปรตน

 

2. กลองจลทรรศนทมแหลงกำาเนดใหเปนลำาอเลคตรอน

2.1 กลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผาน (Transmission Electron Microscope) ใชศกษาโครงสรางหรอองคประกอบของเซลลและเนอเยอ ในระดบโมเลกล ใชตวยอ TEM

2.2 กลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราด ( Scaning Electron Microscope) ใชศกษาโครงสรางหรอองคประกอบของเซลลและเนอเยอ โดยทำาใหองคประกอบตาง ๆ ทศกษามความเขมของเงาตางกนไป

ตารางแสดงขอแตกตางของกลองจลทรรศนธรรมดากบกลองจลทรรศนอเลคตรอน

กลองจลทรรศนธรรมดา กลองจลทรรศนอเลคตรอน1. ใชหลอดไฟฟาหรอแสงอาทตยเปนแหลงกำาเนดแสง2. ใชเลนสแกว 3. ใชสงวตถขนาดเลกทสดประมาณ 0.2 ไมครอน4. ตวกลองมอากาศ5. ไมมระบบถายเทความรอน6. มกำาลงขยายพนเทา7. วตถทนำามาสองดมชวตหรอไมมกได8. ภาพทไดเปนภาพเสมอนหวกลบ

1. ใชลำาแสงอเลคตรอนเปนแหลงกำาเนดแสง2. ใชเลนสแมเหลกไฟฟา3. ใชสองวตถทมขนาดเลก 0.0005 ไมครอน4. ตวกลองเปนสญญากาศ5. มระบบถายเทความรอนดวยนำา6. มกำาลงขยายหาแสนเทาหรอมากกวา7. วตถทนำามาสองดไมมชวต8. ภาพทไดเปนภาพจรงปรากฏบนจอ

1. ฐาน (Base หรอ Foot) เปนสวนทวางบนโตะ รปรางตาง ๆ กนไปขนอยกบแบบของกลอง

2. ลำาตว (Body) มลกษณะโคงสำาหรบมอจบเวลายกกลอง ตรงสวนตอกบฐานมลอหมนใหญ (coarseadjustment)และลอหมนเลก(fineadjustment)ทำาหนาทปรบระยะภาพ

3. ลำากลอง (Body tube) มสวนตอจากลำาตว สวนบนสำาหรบสวมเลนซตา (eye-piece orocular) สวนลางม แผนโลหะกลมสองชนชนหนงตดแนนอยกบลำากลองอกชนหนงหมนเคลอนทได (nosepiece) มเลนซวตถ (objective lens) ซงมกำาลงขยายตาง ๆ ตดอย

4. เลนซตา (Eye-piece หรอ Ocular) ม 1 ค สามารถเลอนปรบใหพอเหมาะกบระยะหางของชวงตา ของผศกษา ไดและมวงแหวนหมนปรบภาพ(focusingeyepiece) ตดอย เลนซตาแตละขางประกอบดวยเลนซนน 2 อน

5. เลนซวตถ (Objective lens) ประกอบดวยเลนซตงแต 2 อนขนไปยงกำาลงขยายมากจำานวนเลนซจะเพมมากตามไปดวย

6. แทนวางวตถ (Stage) เปนแผนรปสเหลยมจตรส ตรงกลางมชองกลมใหแสงผานเขาเลนซวตถ ดานในตดลำาตวกลอง มตวจบสไลด(Stageclip)ซงมลอหมน(adjustment for mechanical stage clip) เพอเลอนสไลดขนลง และซายขวาเพอความสะดวกในการเลอนตรวจสอบสไลดทศกษา

7. เลนซรวมแสง (Substage Condenser) อยใตแทนวางวตถ ทำาหนาทรวมแสงใหสวางมากทสดและมปม ปรบความเขมของแสง (Iris diaphragm)

8. ทกรองแสง (Filter tray) เปนวงโลหะอยใตเลนซรวมแสงเลอนหมนออกในแนวระนาบได เพอเปลยนใสแผนกระจก หรอแผนโพลารอยดสตาง ๆ ไดตามความตองการ

9. กระจกเงา (Mirror) ตดอยกบสวนฐานของกลองดานหนงเวาและดานหนงราบ หมนไดรอบตวทำาหนาทสะทอนแสง จากแหลงแสงตาง ๆ ผานเขาสเลนซรวมแสงดานเวาจะรบแสงสะทอนไดมากกวาดานราบ

ประเภทของเซลล

เซลล เปนหนวยทเลกทสดของสงมชวต แบงไดเปน 2 ชนดตามลกษณะของการมเยอหมนวเคลยสคอ

- โปรคารโอตกเซลล (Protokaryotic cell ) เปนเซลของสงมชวตชนตำาไดแก ไซยาโน แบคทเรย (cyanobacteria) แบคทเรย (bacteria) และไมโคพลาสมา (mycoplasma) มสารพนธกรรม อยในบรเวณโครงสรางทเรยกวา นวคลออยด ( nucleoid) ทปราศจาก เยอหมนวเคลยส ( nuclear membrane) และไมมโปรตนฮสโตน (histone) ภายใน ไซโตพลาสซม( cytoplasm) ไมมออรแกแนลชนดทมเยอหม (membrane organelles) และโครงรางภายในไซโตพลาสซม (cytoskeleton)

- ยคารโอตกเซลล (Eukaryotic cell) เปนเซลลของสงมชวตชนสง พวกเหด รา พช และสตว เซลลชนดนมขนาดใหญกวาชนดแรก และมนวเคลยสทเหนไดชดเจน แยกจาก บรเวณไซโตพลาสซม และมเยอหมนวเคลยส (nuclear membrane) หมรอบ สารพนธกรรม ซงมโปรตนฮสโตน เปนสวนประกอบ นอกจากนยงพบทง ออรแกแนล ทมเยอหมจำานวนหลายชนด รวมทงออรแกแนลทไมมเยอหมอยภายในไซโตพลาสซม

เซลลสงมชวตสามารถแบงเปนประเภทใหญๆ ได 3 ประเภท ตามความแตกตางขององคประกอบ ภายในเซลล คอ เซลลสตว เซลลพช และเซลลของแบคทเรยโดย เซลลสตว แตกตางจากเซลลพชตรงท เซลลสตวไมมผนงเซลล และไมมรงควตถ ทใชในการ สงเคราะหแสง สำาหรบเซลลแบคทเรยมความซบซอน ขององคประกอบ ภายในเซลล นอยกวาเซลลสตว และเซลลพชมาก เชน ไมมเยอหมสารพนธกรรม และออรแกเนลลตางๆ เปนตน

รปท 3.4 โครงสรางเซลลสตวเปนเซลลแบบยคารโอตก

รปท 3.5 โครงสรางเซลลพชเปนเซลลแบบยคารโอตก

รปท 3.6 โครงสรางเซลลแบคทเรยเปนเซลลแบบโปรคารโอตก

ขนาดของเซลล

เนองจากการแลกเปลยน ออกซเจน สารอาหาร และของเสยกบสงแวดลอมภายนอกเซลลจะเกดไดด มประสทธภาพ กตอเมอเซลลนนมอตราสวนของพนทผวตอปรมาตรสง ซงหมายถง เซลลนน ๆ มพนทผวทใหญพอสำาหรบ การแลกเปลยนหรอถายเทสารใหทวถงปรมาตรทงหมดของเซลล และเซลลทมขนาดเลกจะมอตราสวนของ พนทผวตอปรมาตรสงกวาเซลลทมขนาดใหญ ยกตวอยาง เชน ถาขนาดของเซลลซงวดโดยขนาดเสนผาน ศนยกลางเพมขน 10 เทาพนทผวจะเพมขนประมาณ 100 เทาในขณะทปรมาตรจะเพมขนประมาณ 1,000 เทา ดงนนเซลลยงมขนาดใหญ ขนเทาใดยงจะมอตราสวนของพนทผวตอปรมาตรลดลงอยางไรกตาม สงมชวตทม ขนาดใหญกวาสงมชวตอกชนด หนงนนไมไดมเซลลขนาดใหญกวาแตกลบมจำานวนเซลลทมากกวา

รปท 3.7 ขนาดของโมเลกล เซลลไวรส แบคทเรย เซลลสตว และเซลลพช

องคประกอบของเซลลประกอบดวย

องคประกอบของเซลลประกอบดวย        1. เยอหมเซลล        2. นวเคลยส        3. ไรโบโซม        4. เอนโดพลาสมกเรตคลม        5. กอลจแอพพาราตส (golgi apparatus)        6. ไลโซโซม (lysosome)        7. เพอโรซโซม (peroxisome)        8. แวควโอล (vacuole)        9. ไมโทคอนเดรย (mitochondria)       10. คลอโรพลาสต (chloroplasts)       11. สารโครงรางของเซลล (cytoskeleton)       12. โครงสรางผวเซลล (cell surface structure)       13.โครงสรางเชอมตอระหวางเซลล (junction between cells)

1.เยอหมเซลล

รปท 3.8 โครงสรางของเยอหมเซลล

โครงสราง               ประกอบดวยฟอสโฟลพด และโปรตน โดยฟอสโฟลพดจดเรยงตวเปน 2 ชน (bilayer) หนสวนทไมละลายนำาเขาหากนและหนสวนละลายนำาออกสสงแวดลอม                องคประกอบโปรตนจะแทรกอยในชน บน สวนกลาง หรอ สวนลางของชนฟอสโฟลพดประกอบดวยฟอสโฟลพด และโปรตน โดยฟอสโฟลพดจดเรยงตวเปน 2 ชน (bilayer) หนสวนทไมละลายนำาเขาหากนและหน สวนละลายนำาออกสสงแวดลอม                องคประกอบโปรตนจะแทรกอยในชน บน สวนกลาง หรอ สวนลางของชนฟอสโฟลพด

หนาท               หอหมของเเหลวและออรแกเนลลสวนใหญเอาไว               ควบคมการผานเขาออกของสารตางๆ จากสงแวดลอมเขาสเซลล และภายในเซลลออกส สงแวดลอม                เปนทยดจบของสารโครงรางเซลล (cytoskeletal) ทำาใหเซลลคงรปอยได                เปนบรเวณรบ (receptor) ของสารบางชนดไซโทสเกเลตน ทำาใหเกดการประสานระหวาง แมทรกซนอกเซลล และไซโทพลาซมภายในเซลลขน

 

2.นวเคลยส

รปท 3.10 องคประกอบของนวเคลยส

โครงสราง               มเสนผานศนยกลางประมาณ 5 ไมโครเมตร               ถกหอหมดวยเยอ 2 ชน ทเรยกวา เยอหมนวเคลยส (nuclear envelope) ทำาใหสวนประกอบ ในนวเคลยสถกแยกออกจากสวนของไซโทพลาซม                บน เยอหมนวเคลยส มรขนาดเสนผานศนยกลาง 100 นาโนเมตร สำาหรบการผานเขาออกของโปรตน และหนวยยอยของไรโบโซม (ribosomal subunit)                ภายในนวเคลยสมเสนใยโครมาทน ซงประกอบดวย DNA และโปรตน                เมอเซลลเตรยมทจะแบงตว เสนใยโครมาทนจะหดสน ทำาใหกลายเปนแทงหนา เรยกวา โครโมโซม (chromosome) สามารถมองเหนไดภายใตกลองจลทรรศน                โครงสรางภายใน นวเคลยสทสามารถมองเหนไดชดเจนทสด ขณะนวเคลยสยงไมแบงตวคอ นวคลโอลส (nucleolus) นวคลโอลส มรปรางกลมถกยอมสเขม เปนทสำาหรบสราง ไรโบโซม โดยทำาการประกอบ RNA เขากบโปรตน

หนาท                เปนทท DNA บรรจอย                 ควบคมการสงเคราะหโปรตน (โดยการสงเคราะห mRNA และ สงออกไปยงไซโทพลาสซมทางร ทเยอหมนวเคลยส ( nuclear pores ) ซงจะกลายเปนตวกำาหนด คณลกษณะของเซลลนน ๆ

 

3. ไรโบโซม

รปท 3.12 ไรโบโซมในไซโทพลาสซมและทเกาะบน ER

โครงสรางและหนาทมขนาดเสนผานศนยกลางประมาณ 30 นาโนเมตร                 ประกอบดวย 2 หนวยยอย คอ หนวยใหญ (60 S) และหนวยเลก (40 S) ซงสรางขนจาก rRNA และ โปรตน                 สรางในนวคลโอลส                 เปนทสรางโปรตน                 ม 2 ชนด คอ                  1) ไรโบโซมทอยเปนอสระใน ไซโทพลาซม(ทำาหนาทสรางโปรตนทอยใน ไซโทพลาสซม)                  2) ไรโบโซม ทตดอยบนรางแหเอนโดพลาสมกเรตคลม (ทำาหนาทสรางโปรตน อยทเยอหมเซลล และโปรตนทจะถกสงออกไปยงนอกเซลล

 

4. เอนโดพลาสมกเรตคลม

รปท 3.13 โครงสรางเอนโดพลาสมกเรตคลม

โครงสรางและหนาทเอนโดพลาสมกเรตคลม แบงออกเปน 2 ชนด คอ            1) เอนโดพลาสมกเรตคลมแบบผวเรยบ                   ไมมไรโบโซม เกาะอยบนผวของ ER                  มหนาทสรางไขมน อนไดแก ฟอสโฟลปด ฮอรโมนเพศและสเตรอยดฮอรโมน                  เปนทสำาหรบเกบ Ca2+                  มหนาทในขบวนการ เมแทบอลซมของคารโบไฮเดรต                  มเอนไซมสำาหรบทำาลายพษของยา                  พบมากท ลกอณฑะ (teste) รงไข (ovary) และผวหนง (skin)              2) เอนโดพลาสมกเรตคลมแบบผวขรขระ                   มไรโบโซม เกาะอยบนผวของเอนโดพลาสมกเรตคลม                  เปนทสำาหรบใหสายของโพลเพปไทด ทจะถกสงออกนอกเซลลมการ

พบ ไปสรปราง 3 มต ทถกตองกอนทจะถกสงออกไปยงกอลจแอพพาราตส                   เปนทสำาหรบเตมคารโบไฮเดรต (โอลโกแซคคาไรด) ใหกบโปรตนทจะถก สงออก นอกเซลลซงกคอไกลโคโปรตน                   โปรตนทจะออกจากเอนโดพลาสมกเรตคลม นนจะถกหอดวย เยอหมของ เอนโดพลาสมกเรตคลมและกลายเปนถงเลก ๆ หลดออกจากเอนโดพลาสมกเรตคลม

5. กอลจแอพพาราตส (golgi apparatus)

รปท 3.14 โครงสรางของกอลจแอพาราตส

 

รปท 3.15 การเคลอนทของสารจาก ER ออกนอกเซลลโดยผานการสรางเวซเคล (vesicle)ในกอลจแอพาราตส

ทมา : http://www.franklincollege.edu/bioweb/A&Pfiles/week04.html

โครงสราง                เปนถงแบน ๆ ทวางซอน ๆ กนมประมาณ 3 – 20 ถง                 แบงออกเปน                  1) ดานทอยใกลกบ ER (cis face) จะรบถงบรรจโปรตนทสงมาจาก ER                   2) ดานทอยหางจาก ER( trans face) จะทำาการสงถงบรรจโปรตนทสงมาจากดานทอยใกลกบ ER ไปยงจดหมายปลายทางตาง ๆ ในเซลล

หนาท                เปรยบเสมอนโกดงเกบสนคากอนสงออกโดยจะรบถงบรรจโปรตนจาก ER แลวมาตดแตง ตอเตม โปรตนใหสมบรณ จากนนจะทำาการคดเลอกโปรตนทม โครงสรางสมบรณแลวสงไปยงจดหมายปลายทางตาง ๆ ทงภายในเซลล ภายนอกเซลล และทเยอหมเซลล

 

6. ไลโซโซม (lysosome)

รปท 3.16 การสรางไลโซโซมจากกอลจแอพาราตส

โครงสราง                เปนถงทบรรจ เอนไซมไฮโดรไลซ (hydrolytic enzyme) สำาหรบยอยโปรตน ไขมนพอลแซคคาไรด และกรดนวคลอก- pH ใน ไลโซโซม เทากบ 5 ซง เอนไซมไฮโดรไลซ

ทำางานไดดทสดซง pH ในไซโทพลาสซมเทากบ 7 - เอนไซมไฮโดรไลตก สรางใน ER และสงมายงไลโซโซมโดยผานทางกอลจแอพพาราตส

หนาท        1) การยอยสลายภายในเซลล (intracellular digestion)                 การโอบกลน(phagocytosis) เชน การยอยเซลลแบคทเรยทถกจบกนโดยเมดเลอดขาว                 การยอยสลาย แมคโครโมเลกล (macromolecule)                การทำาลาย ออรแกเนลล ทเสอมสภาพในเซลล (autophagy)         2) มหนาทใน กระบวนการทำาลายเซลลทหมดอายหรอหนาท (programmed destruction) เชนในการเปลยนรปรางของลกออด เปนกบ โดยไลโซโซมในเซลลหาง ลกออด จะทำาลายสวนหางใหหายไปขณะ เจรญเตบโตเปนกบหรอ การหายไป ของพงผด ระหวางนวมอของมนษย

 

7. เพอโรซโซม (peroxisome)

รปท 3.17 ถงเพอโรซโซมภายในเซลล

โครงสราง                พบมากทเซลลตบ                เปนถงทบรรจ เอนไซมออกซไดซ (oxidizing enzyme) ททำาหนาทยายไฮโดรเจนจากสาร ตาง ๆ ไปใหแกออกซเจนทำาใหเกดไฮโดรเจนเพอรออกไซด (H2O2)

หนาท                ทำาลายสารพษ เชน แอลกอฮอล                ทำาลายไขมน

                ทำาลาย H2O2 ทเกดขนในเพอโรซโซม โดยเปลยนเปน H2O ดวยเอนไซมแคตาเลส (catalase enzyme)

 

8. แวควโอล (vacuole)

รปท 3.18 แวควโอลภายในเซลลพช

โครงสราง                เปนถงขนาดใหญทพบมากในเซลลพช

หนาท                แวควโอล ในเซลลพชทำาหนาทเกบนำา นำาตาล เกลอ เมดส (pigment) และสารพษบางชนด เพอปองกนพชจากสตวกนพชเปนอาหาร                แวควโอล ในโปรโทซวไดแก แวควโอลททำาหนาทยอยอาหาร(digestive vacuoles)หรอ แวควโอลททำาหนาทเกบอาหาร (food vacuoles)

 

9. ไมโทคอนเดรย (mitochondria)

รปท 3.19 โครงสรางไมโทคอนเดรย

โครงสราง                มขนาดเสนผานศนยกลาง 0.5 – 1.0 ไมโครเมตร ยาวประมาณ 1-10 ไมโครเมตร                ถกหมดวยเยอหม 2 ชน                 เยอหมชนนอก (outer membrane ) มลกษณะผวเรยบ โมเลกลขนาดเลก สามารถผานได แตโมเลกลขนาดใหญไมสามารถผานได                เยอหมชนใน (inner membrane) ผนงเยอหมจะพบเปนรอยจบยนเขาไปขางในเรยกวา ครสต(cristae) หอหมของเหลวทเรยกวา แมทรกซ (matrix)ไว                ระหวางเยอหมชนใน และ เยอหมชนนอก เรยกวา ชองวางระหวางเยอหมเซลล (intermembrane space)                 ครสตและแมทรกสมเอนไซม สำาหรบการหายใจระดบเซลล (cellular respiration)และ เปนทสงเคราะห ATP

                มไรโบโซม และ DNA เปนของตวเอง                มจำานวนเพยง 1 อน หรอ เปนหลาย ๆ พนในเซลล เชน ในเซลลตบ จะมไมโทคอนเดรยมากถง 2,500 อนตอเซลล                ไมโทคอนเดรยภายในเซลลปกตจะมการเคลอนไหว เปลยนแปลงรปราง และเพม จำานวนของตวมนเอง

หนาท                เปนทสำาหรบการหายใจระดบเซลล ซงการหายใจระดบเซลล (cellular respiration) คอ กระบวนการทพลงงานเคมของ คารโบไฮเดรตถกเปลยน เปน ATP ซงเปนตวให พลงงานภายในเซลล ซงสามารถเขยนเปนสมการไดดงน

C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + พลงงาน

 

10. คลอโรพลาสต (chloroplasts)

รปท 3.20 โครงสรางคลอโรพลาสต

โครงสราง                พบในเซลลพช สาหราย และ ไซยาโนแบคทเรย (cyanobacteria)                มขนาดเสนผานศนยกลาง 4-6 ไมโครเมตร ยาวประมาณ 1-5 ไมโครเมตร                คลอโรพลาสต เปน พลาสตด ชนดหนง พลาสตด เปนออรแกเนลล ทพบในพช ซงไดแก                   1) อะไมโลพลาสต (amyloplast) เปนพลาสตด ทไมมส พบทรากและสวนหวของพช ทำาหนาทเกบสะสมแปง                  2) โครโมพลาสต (chromoplast) มรงควตถ สแดง และสสมบรรจอยใหสแดง

และสสม แกผลไม ดอกไม และใบไมในฤดใบไมรวง                   3) คลอโรพลาสต (chloroplast) ม รงควตถ สเขยวเรยกวา คลอโรฟลล (chlorophyll) มเอนไซม และโมเลกลอน ๆ ทจำาเปนสำาหรบการสงเคราะหดวยแสง พบในใบและสวน อน ๆ ของพชทมสเขยว                มเยอหม 2 ชน คอ เยอหมชนนอก และเยอหมชนใน                ภายในคลอโรพลาสต ประกอบดวย ถงแบน ๆ ทเกดจากเยอหมชนในเรยกวา ไทลาคอยด (thylakoid) วางซอนทบกนอยเปนกอง ๆ ซงแตละกอง ของไทลาคอยด เรยกวา กรานม (granum)ของเหลวทบรรจอยรอบ ๆ ไทลาคอยด เรยกวาสโตรมา (stroma) ซงจะม DNA ไรโบโซมของคลอโรพลาสต และเอนไซมทใชในการ สงเคราะหคารโบไฮเดรต                คลอโรฟลล อยท เยอหมไทลาคอยด (thylakoid membrane)

หนาท                เปนทเกดกระบวนการสงเคราะหดวยแสง (photosynthesis)                 การสงเคราะหดวยแสง คอ กระบวนการทพลงงานแสงถกเปลยนเปนพลงงานเคมคารโบไฮเดรต โดยสามารถเขยนเปนสมการไดดงน

พลงงานแสง + CO2+ H2O C6H12O6 + O2

 

11. สารโครงรางของเซลล (cytoskeleton)

รปท 3.21 สารโครงรางเซลล

โครงสราง                 เปนรางแห ตาขายของเสนใยโปรตนทแผขยายปกคลมอยทวไซโทพลาซม                 ทำาหนาทคงรปรางของเซลล โดยทำาใหเซลลทนตอแรงอดจากภายนอก                 เสนใยโปรตนทประกอบเปนสารโครงรางเซลล ม 3 ชนด คอ ไมโครทบล ไมโครฟลาเมนต และอนเตอรมเดยทฟลาเมนต

รปท 3.22 โครงสรางของไมโครทบล ไมโครฟลาเมนต และอนเตอรมเดยทฟลาเมนต

 

11.1 ไมโครทบล (microtubule)

รปท 3.23 ทอไมโครทบล

โครงสราง                 ไมโครทบล (microtubule) เปนแทงกลวง ขนาดเสนผานศนยกลาง 25 นาโนเมตร ยาว 200 นาโนเมตร – 25 นาโนเมตร                 ประกอบดวยโปรตนกอนกลม (globular protein) ชอวาทบลน (tubulin) ซงม 2 หนวยยอย คอ แอลฟาทวบลน (alpha – tubulin) และบตาทบลน (beta – tubulin)                 เซนโทรโซม (centrosome) เปนศนยควบคมการประกอบไมโครทบล ซงอยใกล ๆ กบนวเคลยส ภายในบรเวณ เซนโทรโซมจะพบเซนทรโอล จำานวน 1 ค เซนทรโอล

1 อน มรปรางเปนทรงกระบอก ประกอบดวยทอไมโครทบล 3 ทอ จำานวน 9 ชด มาเรยง ตวกนเปนวงแหวน ตรงกลางไมมทอทบลน เรยกโครงสรางแบบนวา 9 + 0                  เซนทรโอล คน จะวางตงฉากกนและเกยวของกบการแยกโครโมโซมระหวางการ แบงตวของเซลล                 เซนโทรโซม ในเซลลพชสวนใหญไมมเซนทรโอล

รปท 3.24 การจดเรยงตวของไมโครทบลในแฟลเจจลาและเบซลบอดทมโครงสรางคลายเซนทรโอล

หนาทของ ไมโครทบล                    ชวยรกษารปรางของเซลล ไมโครทบล เปรยบเสมอนแทงเหลกททนตอแรงอดภายนอก                    ทำาใหเกดการเคลอนไหวของซเลย และแฟลเจลลา ซงสงผลใหเซลลทมซเลย หรอแฟลเจลา เปนสวนประกอบเกดการเคลอนทได (ไมโครทบลในซเลย และแฟลเจลลา จะมการเรยงตวแบบ 9+2 ซงประกอบดวยไมโครทบล 2 ทอ จำานวน 9 ชด จดเรยงตว เปนวงแหวนโดยตรงกลาง มทอไมโครทบลจำานวน 2 ทอวางอย                    ชวยในการแยกโครโมโซมระหวางเซลลกำาลงแบงตว                     ชวยในการเคลอนทของออรแกเนลล

รปท 3.25 เซนทรโอล

รปท 3.26 โครงสรางแฟลเจลลา รปท

3.27 การโบกพดซเลยของพารามเซยม

 

11.2 ไมโครฟลาเมนต (microfilament or actin filament)

รปท 3.28 เสนใยไมโครฟลาเมนต

รปท 3.29 ไมโครฟลาเมนต (สเขยว) ชวยคงรปรางของเซลล

โครงสราง                 เปนเสนใยขนาดบาง และยาวมเสนผานศนยกลางประมาณ 7 นาโนเมตร                 ประกอบดวยโปรตนกอนกลม ชอวา แอคทน (actin) โดย ไมโครฟลาเมนต 1 เสน ประกอบดวย 2 สายของแอคทน ทพนกนเปนเกลยว

หนาท                 ชวยรกษารปรางของเซลล โดยไมโครฟลาเมนตจะทำาใหเซลลทนตอแรงดง                 มบทบาทสำาคญในการหดตวของเซลลกลามเนอ โดยมไมโอซน เปน มอเตอร โมเลกล (motor molecule)                 เปนสวนประกอบใน ไมโครวลไล (microvilli) ของ เซลลบผวภายในลำาไส (intestinal cell) ทำาหนาทเพมพนทผวใหแกเซลลบผวภายในลำาไส                  มบทบาทในการเคลอนทแบบอะมบา (amoeboid movement) ของเซลล และทำาใหเกดรอยแยก สำาหรบเซลลทกำาลงแบงตว                  เกยวของกบการไหลเวยนของไซโทพลาซม ในเซลลพช (cytoplasmic streaming)

11.3 อนเตอรมเดยท ฟลาเมนต (intermediate filament)

รปท 3.30 เสนใยอนเตอรมเดยทฟลาเมนต

โครงสราง                 เปนเสนใยโปรตนทมขนาดใหญกวาไมโครฟลาเมนต แตเลกกวาไมโครทบล                  ประกอบดวยโปรตนทอยในกลมเคอราตน (keratin family)

หนาท                 ชวยรกษารปรางของเซลลอนเตอร มเดยท ฟลาเมนต ทนตอแรงดงภายนอก เชนเดยวกบ ไมโครฟลาเมนต                 ชวยยดออรแกเนลล บางอยางใหอยกบท เชน นวเคลยสถกยดใหอยในกรงททำาดวย อนเตอร มเดยท ฟลาเมนต                 สราง นวเคลยรลารมนาร (nuclear larninar)

 

12. โครงสรางผวเซลล (cell surface structure)               คอ โครงสรางทอยถดออกมาจากเยอหมเซลล เชน ผนงเซลล (cell wall) ทพบใน เซลลพช รา สาหรายและแมทรกซนอกเซลล ( extracellular matrix) ทพบในเซลลสตว

12.1 ผนงเซลล

รปท 3.31 ตำาแหนงของชนผนงเซลล

โครงสราง                 ชวยในการคงรปรางของเซลลพช แบงออกเปน                   1. ผนงเซลลขนแรก (primary cell wall) ซงประกอบดวยเซลลโลส ระหวางผนงเซลล ขนแรก คอ ลาเมลลา (middle lamella) ซงม เพคตน (pectin) บรรจ อยชวยยดเซลลใหอยตดกน                    2. ผนงเซลลขนทสอง (secondary cell wall) อยระหวางเยอหมเซลล และ

ผนงเซลล ขนแรก แขง และทนทานกวา ผนงเซลลขนแรก มกพบลกนนเปน สวนประกอบผนงเซลลขนทสองน มกพบในไมเนอแขง

12.2 แมทรกซนอกเซลล  สวนใหญเปนไกลโคโปรตน (glycoprotein) ซงไดแก                 1) คอลลาเจน (collagen)                 2) โพรทโอไกลแคน (proteoglycan)                3) ไฟโบรเนคตน(fibronectin)

หนาท                   ทำาหนาทเชอมตอกบบรเวณรบของอนทกรน (integrin receptor) ในเยอหมเซลลและอนทกรนกเชอมตอกบ ไซโทสเกเลตน ทำาใหเกดการประสานระหวาง แมทรกซนอกเซลล และไซโทพลาซมภายในเซลลขน

 

13.โครงสรางเชอมตอระหวางเซลล (junction between cells)

รปท 3.32 โครงสรางเชอมเซลลประเภทตางๆ

13.1 พลาสโมเดสมาตา (plasmodesmata) ในเซลลพช          ชวยใหไซโทพลาสซมระหวางเซลลแพรถงกน ทำาใหสารตาง ๆ ในไซโทพลาสซมเกดการแลกเปลยนกนระหวางเซลล

13.2 ไททจงชน (tight junction) ในเซลลสตว           เปนโครงสรางทเกดจากเยอหมเซลลทอยตดกนเกดการรวมตวกนปองกนการรวไหลของ ของเหลวภายในเซลลและนอกเซลลเขาหากน13.3 เดสโมโซม (desmosome) ใน เซลลสตว           ทำาหนาทตรงเซลลเขาดวยกน โดยม อนเตอรมเดยทฟลาเมนตชวยเพมความแขงแรงใหแก เดสโมโซม13.4 แกพจงชน (gap junction) ในเซลลสตว           เปนชองทเกดขนระหวางเซลลทอยตดกน          ทำาใหสารและโมเลกลสามารถเคลอนทจาก เซลลหนงไปยงอกเซลลหนง          กระแสไฟฟา สามารถเคลอนทจากเซลลหนงไปยงอกเซลลหนง โดยผานทางแกพจงชน

หนาทของเซลล

เซลลแตละชนดอาจหนาทอยางใดอยางหนง หรอทำาหนาทหลาย ๆ ดานได โดยทวไปเซลลมหนาทเกยวกบ

1. การเจรญและการสบพนธ (growth and reproduction) เปนหนาททสำาคญทสด ของสงมชวตคอ มความสามารถในการเพมจำานวนในการสบพนธ มการเจรญเตบโตและ เพมขนาดของเซลล

2. การหายใจ ( respiration ) มกระบวนการทสลายสารอาหารชนดตาง ๆ เพอสรางพลงงานในการดำารงชวตโดยการใชหรอไมใชออกซเจนมารวมในปฏกรยาการหายใจระดบเซลล ในชวงระยะเวลาใดเวลาหนง

3. การขบถายและการหลงสาร ( excretion and secretion ) เซลลทวไปมการขบถายยเรย และเซลลตอมขบถายเหงอนอกจากนเซลลบางชนดมความสามารถในการสรางและหลงสารทถกผลต ภายในเซลลออกสภายนนอกเซลลสารตาง ๆ ไดแก พวกออรโมน เอนไซม นำายอยชนดตาง ๆ ของระบบตาง ๆ

4. การดดซม ( absorption ) เซลลมความสามารถในการดดซมหรอเกบกนสงตาง ๆ ทอยภายนอกเซลลเชนการกนเชอโรคของเมดเลอดขาว

5. การเปลยนรปราง เซลลสามารถเปลยนแปลงรปรางตลอดจนมการเคลอนไหว เชนการหดตวของเซลลกลามเนอ

6. การตอบสนอง เซลลมความสามารถในการตอบสนองตอสงเราทมากระตน เชน พวกเซลลประสาท เซลลรบความรสก

7. การสงผานสาร ( conductivity ) เซลลมความสามารถในการสงผานสงกระตนตอไป ซงเปนคณสมบตทพบในบรเวณเยอหมเซลลของเสนใยประสาทและเซลลกลามเนอชนดตาง ๆ

วฏจกรของเซลล

1. ระยะอนเตอรเฟส (Interphase) ระยะนเปนระยะเตรยมตว ทจะแบงเซลลในวฏจกรของเซลล แบงออกเปน 3 ระยะยอย คอ

       ระยะ G1 เปนระยะกอนการสราง DNA ซงเซลลมการเจรญเตบโตเตมท ระยะน จะมการสรางสารบางอยาง เพอใชสราง DNA ในระยะตอไป

       ระยะ S เปนระยะสราง DNA (DNA replication) โดยเซลลมการเจรญเตบโต และมการสงเคราะห DNA อก 1 ตว หรอมการจำาลองโครโมโซม อก 1 เทาตว แตโครโมโซมทจำาลองขน ยงตดกบทอนเกา ทปมเซนโทรเมยร (centromere) หรอไคเนโตคอร (kinetochore) ระยะนใชเวลานานทสด

       ระยะ G2 เปนระยะหลงสราง DNA ซงเซลลมการเจรญเตบโต และเตรยมพรอม ทจะแบงโครโมโซม และไซโทพลาสซมตอไป

2. ระยะ M (M-phase) เปนระยะทมการแบงนวเคลยส และแบงไซโทพลาสซม ซงโครโมโซม จะมการเปลยนแปลง หลายขนตอน กอนทจะถกแบงแยกออกจากกน ประกอบดวย 4 ระยะยอย คอ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส ในเซลลบางชนด เชน เซลลเนอเยอเจรญของพช เซลลไขกระดก เพอสรางเมดเลอดแดง เซลลบผว พบวา เซลลจะมการแบงตว อยเกอบตลอดเวลา จงกลาวไดวา เซลลเหลาน อยในวฏจกรของเซลลตลอด แตเซลลบางชนด เมอแบงเซลลแลว จะไมแบงตว อกตอไป นนคอ เซลลจะไมเขาสวฏจกรของเซลลอก เขาส G0 จนกระทงเซลลชราภาพ (cell aging) และตายไป (cell death) ในทสด แตเซลลบางชนด จะพกตวหรออยใน G0 ชวระยะเวลาหนง ถาจะกลบมาแบงตวอก กจะเขา วฏจกร ของเซลลตอไป