บทที่ 1 เรื่อง เซลล์

     บทที่ 1 เรื่องเซลล์

เซลล์  (Cell )             สิ่งมีชีวิตย่อมประกอบด้วย หน่วยเล็ก ๆ ที่เรียกว่า “เซลล์” เซลล์เหล่านี้มีขนาดแตกต่างกัน มากมายแต่ ที่พบมากได้แก่ขนาด 1/100 มม. สิ่งมีชีวิตที่มีรูปแบบพื้นฐานที่สุด เช่น แบคทีเรียประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว แต่มนุษย์มีเซลล์มากกว่า 50 ล้านเซลล์ "รอเบิร์ต ฮุก" นักวิทยาศาสตร์อังกฤษเป็นผู้ค้นพบเซลล์เมื่อ ค.ศ. 1665 เขานำไม้ค๊อกมาผ่าเป็นแผ่นบาง ๆ แล้วส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำให้เห็นช่องเล็กๆ เรียงกันอยู่ในเนื้อไม้ค๊อก  ช่องเหล่านี้ดูคล้ายห้องเล็ก ๆ ที่เรียกว่า “เซลล์” (Cell) ซึ่งแปลว่า ห้องพักอาศัยของนักบวชในศาสนาคริสต์  เรารู้เรื่องราว ภายในเซลล์ได้ด้วยการใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูเซลล์ที่ย้อมสี เซลล์ทั่วไปมีลักษณะเหมือนกัน  คือ มีนิวเคลียสตรงกลางล้อมรอบด้วยของเหลวที่เรียกว่า ไซโทพลาซึม และ มีเยื่อเมมเบรนห่อหุ้มเซลล์ไว้ทั้งหมด             เซลล์(cell)ที่อยู่ในร่างกายของคนเรามีมากมายหลายชนิด ซึ่งเซลล์(cell)แต่ละชนิดจะมีหน้าที่แตกต่างกันไป  เช่น เซลล์(cell)ของกล้ามเนื้อหัวใจ จะทำหน้าที่กระตุ้นหัวใจให้เกิดการทำงาน, เซลล์(cell)ของตับอ่อน จะทำหน้าที่ ในการผลิตอินซูลิน(Insulin)ที่สามารถช่วยเปลี่ยนสารอาหารเป็นพลังงานให้กับร่างกาย เป็นต้น ส่วนประกอบของเซลล์ แบ่งเป็น 3 ส่วนใหญ่ ดังนี้      1.  ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์  ประกอบด้วย        1.1  ผนังเซลล์ (Cell Wall)  เป็นส่วนประกอบชั้นนอกสุด พบเฉพาะในเซลล์พืชเท่านั้น ประกอบด้วย  สารหลายชนิด เช่น เซลลูโลส  คิวติน เพกติน ลิกนิน  ซูเบอริน  ทำหน้าที่ช่วยเสริมสร้างความแข็งแรง ให้แก่เซลล์  ทำให้เซลล์คงรูปได้  ผนังเซลล์มีช่องเล็กๆ ให้สารต่างๆผ่านเข้าออกได้        1.2  เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane หรือ Plasma  Membrane) เป็นเยื่อบางๆ ประกอบด้วยสารประเภท   ไขมันและโปรตีน เยื่อหุ้มเซลล์มีรูเล็กๆ ทำให้สามารถจำกัดขนาดโมเลกุลของสารที่จะผ่าน ดังนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงมี สมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่านหรือเซมิเพอมิเอเบิลเมมเบรน (Semipermeable Membrane ) เยื่อหุ้มเซลล์ มีหน้าที่       - ห่อหุ้มส่วนประกอบภายในเซลล์ให้คงรูปอยู่ได้       - ควบคุมปริมาณและชนิดของสารที่ผ่านเข้าและออกจากเซลล์ทำให้ปริมาณ ของสารต่างๆ  ภายในพอเหมาะ       2.  ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) มีลักษณะเป็นของเหลว ประกอบด้วยสารสำคัญ เช่น โปรตีน  ไขมัน  คาร์โบไฮเดรต และเกลือแร่ต่างๆ รวมทั้งของเสียที่เกิดขึ้น ไซโทพลาซึมเป็นศูนย์กลางการทำงานของเซลล์  เกี่ยวกับเมตาบอริซึม ไซโทพลาซึม   ประกอบด้วยส่วนประกอบภายในอาจเรียกว่าอวัยวะของเซลล์ (Organelle) ต่างๆได้แก่       - เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม(Endoplasmic Reticulum)ทำหน้าที่ขนส่งสารภายในเซลล์       - ไรโบโซมRibosome)เป็นแหล่งสังเคราะห์โปรตีน       - กอลจิบอดี(Golgi Body)เป็นที่สะสมโปรตีนเพื่อส่งออกนอกเซลล์       - ไมโทคอนเดรีย(Mitochondria)มีหน้าที่เผาพลาญอาหารเพื่อสร้างพลังงานให้แก่เซลล์       - คลอโรพลาสต์(Chloroplast)พบเฉพาะในเซลล์พืช มีหน้าที่ดูดพลังงานแสงเพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง       - ไลโซโซม(Lysosome)เป็นหน่วยกำจัดของเสีย มีลักษณะเป็นถุงบรรจุน้ำย่อย มีหน้าที่ย่อยสารและสิ่งที่เซลล์ไม่ต้องการ               - แวคิวโอ(Vacuole)มีลักษณะเป็นถุงขนาดใหญ่มากในเซลล์พืช เป็นที่สะสมสารต่างๆ มีน้ำเป็นส่วนใหญ่       - ไรโบโซม(Ribosome)เป็นองค์ประกอบของเซลล์ที่มีขนาดเล็ก ไม่มีเยื่อหุ้ม พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ทุกชนิดทั้งในคลอโรพลาสท์และ ไมโตคอนเดรีย มีขนาดประมาณ 10-20 มิลลิไมครอน ประกอบไปด้วยสารโปรตีน รวมกับ r RNA (ribosomal RNA) ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน       -เซนตริโอล (centriole) รูปทรงกระบอกเล็ก ๆ ประกอบด้วยไมโครทูบูล (microtubule) เรียงตัวกันเป็น วงกลม ทำหน้าที่สร้างเส้นใยสบินเดิล(spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโตเมียร์ (centromere) ของโครโมโซม ในระยะเมตาเฟสของการแบ่งเซลล์ ทำหน้าที่ช่วยในการเคลื่อนไหวของเซลล์      3.  นิวเคลียส (Nucleus)  มีลักษณะค่อนข้างกลมภายในของเหลวมีนิวคลีโอลัส และโครมาทิน หน้าที่ของนิวเคลียส       - เป็นศูนย์ควบคุมการทำงานของเซลล์ และการเจริญเติบโต เช่นการหายใจ การแบ่งเซลล์       - ควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนภายในเซลล์       - ควบคุมการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากบรรพบุรุษไปสู่ลูกหลาน โครงสร้างและองค์ประกอบของเซลล์ (Cell Structure and Organelles)    1.  ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์  ประกอบด้วย          1.1) ผนังเซลล์ (cell wall)           เป็นโครงสร้างที่แข็งแกร่ง ห่อหุ้มเซลล์ ป้องกันไม่ให้ของเหลวต่าง ๆ ภายในเซลล์ได้รับอันตราย พบในเซลล์พืช  และแบคทีเรีย องค์ประกอบทางเคมีเป็น เซลลูโลส (cellulose) เป็นส่วนมาก และมีสารโปรตีน และลิกนิน (lignin)  บ้าง เซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์แต่จะมี extracellular matrix (ECM) แทน ECM ประกอบไปด้วย สาร glycoproteins เช่น collagen , proteoglycan complex และ fibronectin รวมทั้งคาร์โบไฮเดรทสายสั้นๆ ฝังอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์  เซลล์แต่ละชนิดจะมี ECM ที่มีโครงสร้างและองค์ประกอบแตกต่างกันไปตามหน้าที่ของเซลล์นั้นๆ  ECM ทำหน้าที่ในการ support , adhesion , movement และ regulation  รูปที่ 1 โครงสร้างผนังเซลล์ของพืช             1.2) เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)          ลักษณะเป็นเยื่อบาง ๆ ห่อหุ้มทุกสิ่งทุกอย่างภายในเซลล์ ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วไหลของสารประกอบต่าง ๆ  ภายในเซลล์ คัดเลือกสารอาหารและสารอื่นที่จะเข้าหรือออกจากเซลล์ (semipermeable membrane)  องค์ประกอบทางเคมี คือโปรตีน และไขมัน ปัจจุบันนี้เชื่อกันว่ามีโครงสร้างเป็นแบบ Fluid Mosaic Membrane  รูปที่ 2 โครงสร้างแบบ Fluid Mosaic ของเยื่อหุ้มเซลล์      2. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)  มีลักษณะเป็นของเหลว ประกอบด้วยสารสำคัญ เช่น โปรตีน  ไขมัน  คาร์โบไฮเดรต และเกลือแร่ต่างๆ รวมทั้งของเสียที่เกิดขึ้น ไซโทพลาซึมเป็นศูนย์กลางการทำงาน ของ เซลล์  เกี่ยวกับเมตาบอริซึม  ไซโทพลาซึม  ประกอบด้วยส่วนประกอบภายในอาจเรียกว่าอวัยวะของเซลล์  (Organelle) ต่างๆได้แก่         2.1)เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum)                     2.2.1) เอ็นโดพลาสมิคเรติคูลัมชนิดเรียบ (Smooth Endoplasmic Reticulum : SER)           เป็นเยื่อร่างแหที่มีลักษณะเรียบ เชื่อมโยงระหว่างนิวเคลียสกับเซลล์เมมเบรน ประกอบไปด้วยไขมันและโปรตีน ทำหน้าที่ในการขนส่งสารต่าง ๆ ผ่านเซลล์ และเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ สเตรอยด์ (steroid) บางชนิด                      2.2.2) เอ็นโดพลาสมิคเรติคูลัมชนิดขรุขระ (Rough Endoplasmic Reticulum : RER) เป็นเยื่อร่างแหที่มีลักษณะขรุขระเพราะมีไรโบโซมมาจับอยู่ที่เมมเบรนทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน ที่เป็นองค์ประกอบของ Endomembrane system และโปรตีนที่ส่งออกไปนอกเซลล์ทำหน้าที่คล้ายกัน กับเอ็นโดพลาสมิคเรติคูลัมชนิดเรียบ พบในเซลล์สัตว์เท่านั้น  รูปที่ 3 เอ็นโดพลาสมิคเรติคูลัมชนิดเรียบและเอ็นโดพลาสมิคเรติคูลัมชนิดขรุขระ         2.2) กอลจิ บอดี้ (Golgi body)              เป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยถุง( vacuole) หุ้มด้วยเยื่อบาง ๆ หลาย ๆ ถุงเรียงกันภายในถุงจะมีสารที่เซลล์ จะขนส่งออกนอกเซลล์ ทำหน้าที่ในขบวนการขนถ่าย ( secretion ) เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ไลโซโซมและ เซลเพลทของพืช รูปที่ 4 กอลจิ บอดี้ (Golgi body)          2.3) ไลโซโซม (lysosome)         พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ และพืชชั้นต่ำบางชนิดมีลักษณะเป็นถุงขนาดเล็ก มีเยื่อหุ้มภายในถุงประกอบไปด้วย  hydrolytic enzymes ที่สามารถย่อยแป้ง ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลีอิค ทำหน้าที่ย่อยสารอาหาร และ ย่อยองค์ประกอบภายในเซลล์ (autophagic)ทำลายสิ่งแปลกปลอม เช่น แบคทีเรีย หรือเชื้อโรคจากภายนอกเซลล์   รูปที่ 5 ไลโซโซม         2.4) ไมโทคอนเดรีย (mitochondria )              พบเฉพาะในเซลล์ยูคาริโอท ประกอบไปด้วยโปรตีน ไขมัน DNA RNA และไรโบโซม รูปร่างไม่แน่นอน  อาจจะเป็นก้อน (granular) เป็นท่อนยาว ๆ(filamentous) หรือคล้ายกระบอง(club shape) ก็ได้ มีเยื่อหุ้มสองชั้น ภายในมีเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการหายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic respiration) หลายชนิด เป็นแหล่งผลิต พลังงานให้เซลล์  มีความสำคัญต่อการสันดาปอาหาร แบคทีเรียไม่มี ไมโตคอนเดรีย แต่จะมีโปรตีนและสารอื่น  ละลายอยู่ในไซโตโซมทำหน้าที่เป็นแหล่งผลิตพลังงานให้กับเซลล์                                   รูปที่ 6 ไมโทคอนเดรีย                                                      2.5) คลอโรพลาสต์ (chloroplast)  เป็นพลาสติค (plastid) ชนิดหนึ่งที่มีสีเขียว พบเฉพาะในพืชและแบคทีเรียบางชนิดที่สังเคราะห์แสงได้  ประกอบไปด้วย คลอโรฟิล (chlorophyll) DNA RNA ไรโบโซม, โปรตีน, คาร์โบโฮเดรทและเอ็นไซม์บางชนิด  รูปร่างมีหลายแบบ เช่น รูปไข่ รูปจาน หรือรูปกระบอง ทำหน้าที่สังเคราะห์แสง รูปที่ 7 คลอโรพลาสต์            2.6) แวคิวโอล (vacuole)                  ลักษณะเป็นก้อนกลมใส ๆ มีเยื่อบาง ๆ ล้อมรอบ มองเห็นได้ชัดเจน ทำหน้าที่ได้แตกต่างกันเช่น Food vacuole Contractile vacuole Central vacuole หรือ Tonoplast พบในเซลล์พืช มีขนาดใหญ่  ภายในจะมี น้ำประมาณ , สารอินทรีย์, สารอนินทรีย์ O2 และ CO2 รูปที่ 8 แวคิวโอล             2.7)  ไรโบโซม (Ribosome)   เป็นองค์ประกอบของเซลล์ที่มีขนาดเล็ก ไม่มีเยื่อหุ้ม พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดทั้งใน คลอโรพลาสท์และ ไมโตคอนเดรีย มีขนาดประมาณ 10-20 มิลลิไมครอน ประกอบไปด้วยสารโปรตีนรวมกับ RNA  (ribosomal RNA) ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน ขนาดที่พบในเซลล์ของยูคาริโอทคือชนิด 80 S  ขนาดที่พบในแบคทีเรีย, ไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสท์ คือชนิด 70 S  รูปที่ 9 ไรโบโซม                                                                                                                                                  2.8 เซนตริโอล (centriole)      รูปทรงกระบอกเล็ก ๆ ประกอบด้วยไมโครทูบูล (microtubule) เรียงตัวกันเป็นวงกลม ทำหน้าที่สร้าง เส้นใยสบินเดิล(spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโตเมียร์ (centromere) ของโครโมโซมในระยะเมตาเฟส ของการแบ่งเซลล์ ทำหน้าที่ช่วยในการเคลื่อนไหวของเซลล์โดยการบังคับ การหดและคลายตัวของไมโครทูบูล ของแฟลเจลลัม และซิเลีย รูปที่ 10 เซนตริโอล            3.  นิวเคลียส (Nucleus)             เป็นโครงสร้างที่มีความสำคัญที่สุดของเซลล์ เป็นที่อยู่ของสารพันธุกรรมส่วนใหญ่ มีลักษณะเป็นรูปกลม หรือรูปไข่ เซลล์ทั่วไปจะมีหนึ่งนิวเคลียส แต่สัตว์ชั้นต่ำบางชนิด จะมีสองนิวเคลียส เซลล์เม็ดเลือดแดง ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเมื่อเจริญเต็มที่ จะไม่มีนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางควบคุมกิจกรรมต่าง ๆ ภายในเซลล์     ส่วนประกอบของนิวเคลียสมีดังนี้คือ          1. เยื่อหุ้มนิวเคลียส( nuclear membrane)              - มีลักษณะเหมือนกับเซลล์เมมเบรน              - ประกอบไปด้วยโปรตีนและไขมัน บางครั้งจะมีไรโบโซมมาเกาะอยู่              - จะมีรู (pores) มากมาย ซึ่งเป็นทางผ่านเข้าออกของสารต่าง ๆ          2. โครมาติน (chromatin)              - เป็นส่วนของนิวเคลียสที่ติดสีย้อม              - ส่วนที่ติดสีย้อมเข้มเรียกว่า เฮทเทอโรโครมาติน ( heterochromatin )              - ส่วนที่ติดสีจาง ๆ เรียกว่ายูโครมาติน (euchromatin) ซึ่งเป็นที่อยู่ของยีนหรือดีเอ็นเอ              - โครมาตินจะหดสั้นเข้าและหนาในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัวซึ่งเรียกว่าโครโมโซม             - สิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดก็จะมีจำนวนโครโมโซม แตกต่างกันไป          3. นิวคลีโอลัส (nucleolus )              - มีรูปร่างกลม ๆ จำนวนไม่แน่นอนเกาะติดกับโครโมโซม              - เป็นส่วนที่ติดสีย้อมชัดเจน              - องค์ประกอบทางเคมี คือโปรตีน, RNA และเอ็นไซม์อีกหลายตัว              - ทำหน้าที่ของเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์  รูปที่ 11  นิวเคลียส (Nucleus) ส่วนประกอบของนิวเคลียสมีดังนี้คือ   เยื่อหุ้มนิวเคลียส( nuclear membrane)  - มีลักษณะเหมือนกับเซลล์เมมเบรน  - ประกอบไปด้วยโปรตีนและไขมัน บางครั้งจะมีไรโบโซมมาเกาะอยู่  - จะมีรู (pores) มากมาย ซึ่งเป็นทางผ่านเข้าออกของสารต่าง ๆ  เซลล์พืช    รูปที่ 12 เซลล์พืช         เซลล์พืช คือ หน่วยของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดของพืช มีส่วนประกอบสำคัญคือผนังเซลล์(Cell Wall)ที่แข็งแรง ที่ห่อหุ้มชั้นนอกสุดของเซลล์(Cell) มีรูปร่างเซลล์(Cell)เป็นเหลี่ยม และเซลล์มีคลอโรพลาสต์(Chloroplast)  เป็นออร์แกแนลล์(Organelle)ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของพืช นอกนั้นเซลล์พืชก็มีองค์ประกอบคล้ายๆกับเซลล์ ทั่วไป คือ มีเยื่อหุ้มเซลล์(Cell Membrane), นิวเคลียส(Nucleus), ไซโทพลาซึม( Cytoplasm) ที่ประกอบไปด้วย ออร์แกแนลล์(Organelle)ต่างๆ เช่น กอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex), ไรโบโซม (Ribosome),  เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum, ER), ไมโทคอนเดรีย(Mitochondria)เป็นต้น นอกนั้นเซลล์พืช ก็จะมีออร์แกแนลล์(Organelle) ที่ชื่อ แวคิวโอล (Vacuole) ที่มีขนาดใหญ่กว่าของเซลล์สัตว์มาก เซลล์สัตว์         รูปที่ 13 เซลล์สัตว์         เซลล์สัตว์ คือ หน่วยของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดของสัตว์ มีรูปร่างกลมๆมนๆรีๆ มีความอ่อนนุ่ม ไม่เป็นเหลี่ยม  ไม่มีคลอโรพลาสต์(Chloroplast)และไม่มีผนังเซลล์(Cell Wall) แบบที่มีอยู่ในเซลล์พืช ไม่มีแวคคิวโอล หรือ  มีแต่มีขนาดเล็กจนไม่สามารถมองเห็นได้ชัด หรือ มีจะมีอยู่ในเซลล์สัตว์ชั้นต่ำ มักจะไม่ค่อยพบในเซลล์สัตว์ชั้นสูง ในเซลล์สัตว์มักจะพบไลโซโซม (Lysosome) ซึ่งแตกต่างจากพืชที่จะมี ไลโซโซม (Lysosome)ในพืชบางชนิด เท่านั้น และในเซลล์สัตว์ก็มักจะพบเซนทริโอล(Centriole)ที่ไม่มีในเซลล์พืช      นอกนั้นเซลล์สัตว์ก็มีองค์ประกอบคล้ายๆกับเซลล์ทั่วไป คือ มีเยื่อหุ้มเซลล์(Cell Membrane),  นิวเคลียส(Nucleus), ไซโทพลาซึม(Cytoplasm) ที่ประกอบไปด้วยออร์แกแนลล์(Organelle)ต่างๆ เช่น กอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex), ไรโบโซม (Ribosome), เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม  (Endoplasmic Reticulum, ER), ไมโทคอนเดรีย(Mitochondria) เป็นต้น ที่มา:http://www.baanjomyut.com/library_2/extension-2/cells_and_cell_division/02.html