เรื่องที่ 1 เซลล์
เรื่องที่ 1 เซลล์
เซลล์ (Cell) หมายถึง หน่วยที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหน้าที่ของการประสานและการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต
โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์
เซลล์ทั่วไปถึงจะมีขนาด รูปร่าง และหน้าที่แตกต่างกันอย่างไรก็ตาม แต่ลักษณะพื้นฐานภายในเซลล์มักไม่แตกต่างกัน ซึ่งจะประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน ดังนี้
1. ส่วนห่อหุ้มเซลล์ เป็นส่วนของเซลล์ที่ทำหน้าที่ห่อหุ้มองค์ประกอบภายในเซลล์ให้คงรูป อยู่ได้ ได้แก่
1.1 เยื้อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) เยื่อหุ้มเซลล์มีชื่อเรียกได้หลายอย่าง เช่น พลาสมาเมมเบรน (Plasma membrane) ไซโทพลาสมิก เมมเบรน (Cytoplasmic membrane) เยื้อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 60% ลิพิดประมาณ 40% โปรตีนส่วนใหญ่เป็นโปรตีนที่อยู่รวมกับคาร์โบไฮเดรต (Glycoprotein) และโปรตีนเมือก (Mucoprotein) ส่วนลิพิดส่วนใหญ่จะเป็นฟอสโฟลิพิด (Phospholipid) และคลอเลสเทอรอล (Cholesterol) การเรียงตัวของโปรตีนและลิพิดจัดเรียงตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อน โดยมีลิพิดอยู่ตรงกลาง และโปรตีนหุ้มอยู่ทั้งสองด้าน ชั้นของลิพิดจัดเรียงตัวเป็น 2 ชั้น โดยหันด้านที่มีประจุออกด้านนอก และหันด้านที่ไม่มีประจุ (Nonpolar) เข้าด้านในการเรียงตัวในลักษณะเช่นนี้ เรียกว่า ยูนิต เมมเบรน (Unit membrane)
1.2 ผนังเซลล์ (Cell wall) เป็นโครงสร้างที่แข็งแรงมากประกอบด้วยสายพอลิแซ็กคาไรด์จำนวนมาก ผนังเซลล์จะพบในเซลล์ของพืช โดยผนังเซลล์จะอยู่ด้านนอกสุด จะห่อหุ้มเยื่อหุ้มเซลล์อีกชั้นหนึ่ง ทำให้เซลล์มีความแข็งแรงมายิ่งขึ้น *สำหรับในเซลล์สัตว์จะไม่มีผนังเซลล์
1.3 สารเคลือบเซลล์ (Cell coat) เป็นสารที่เซลล์สร้างขึ้นมาเพื่อห่อหุ้มเซลล์อีกชั้นหนึ่ง เป็นสารที่มีความแข็งแรง ไม่ละลายน้ำ ทำให้เซลล์คงรูปร่างได้ และช่วยลดการสูญเสียน้ำ
2. โพรโทพลาสซึม (Protoplasm) โพรโทพลาสซึม เป็นส่วนของเซลล์ที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับ การเจริญและการดำรงชีวิตของเซลล์ โพรโทพลาสซึมของเซลล์ต่าง ๆ จะประกอบด้วยธาตุที่คล้ายคลึงกัน 4 ธาตุหลัก คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน ซึ่งรวมกันถึง 90% ส่วนธาตุที่มีน้อยก็คือ ทองแดง สังกะสี อะลูมิเนียม โคบอลต์ แมงกานีส โมลิบดินัม และโบรอน ธาตุต่าง ๆ เหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นสารประกอบต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของเซลล์ และสิ่งมีชีวิต
โพรโทพลาสซึม ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm) และนิวเคลียส (Nucleus)
2.1 ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm) คือส่วนของโพรโทพลาสซึมที่อยู่นอกนิวเคลียส โดยทั่วไปประกอบด้วย
2.1.1 ออร์แกเนลล์ (Organell) เป็นส่วนที่มีชีวิต ทำหน้าที่คล้ายๆ กับอวัยวะของเซลล์ แบ่งเป็นพวกที่มีเยื่อหุ้ม และพวกที่ไม่มีเยื่อหุ้ม
ออร์แกเนลที่มีเยื่อหุ้ม (Membrane b bounded organell) ได้แก่
1) ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) พบครั้งแรกโดยคอลลิกเกอร์ (Kollicker) ไมโทคอนเดรีย ส่วนใหญ่จะมีรูปร่างกลม ท่อนสั้น ท่อนยาว หรือกลมรีคล้ายรูปไข่
2) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic reticulum : ER) เป็นออร์แกเนลล์ที่มี เมมเบรนห่อหุ้ม ประกอบด้วยโครงสร้างระบบท่อที่มีการเชื่อมประสานกันทั้งเซลล์ ส่วนของท่อยังติดต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสและกอลจิบอดีด้วย ภายในท่อมีของเหลวซึ่งเรียกว่า ไฮยาโลพลาสซึม (Hyaloplasm) บรรจุอยู่
3) กอลจิบอดี (Golgi body) มีชื่อเรียกที่แตกต่างกันหลายอย่างคือ กอลจิคอมเพลกซ์ (Golgi complex) กอลจิแอพพาราตัส (Golgi apparatus) ดิกไทโอโซม (Dictyosome) มีรูปร่างลักษณะ เป็นถุงแบน ๆ หรือเป็นท่อเรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ มีจำนวนไม่แน่นอน
4) ไลโซโซม (Lysosome) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนห่อหุ้มเพียงชั้นเดียว พบครั้งแรกโดยคริสเตียน เดอ ดูฟ (Christain de Duve) รูปร่างวงรี
5) แวคิวโอล (Vacuole) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเป็นถุง มีเมมเบรนซึ่งเรียกว่า โทโนพลาสต์ (Tonoplast) ห่อหุ้ม ภายในมีสารต่าง ๆ บรรจุอยู่
6) พลาสติด (Plastid) เป็นออร์แกเนลล์ที่พบได้ในเซลล์พืชและสาหร่ายทั่วไป ยกเว้น สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ในโพรโทซัว พบเฉพาะพวกที่มีแส้ เช่น ยูกลีนา วอลวอกซ์
2.2 นิวเคลียส
นิวเคลียสค้นพบโดย รอเบิร์ต บราวน์ นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ เมื่อปี ค.ศ. 1831 มีลักษณะเป็นก้อนทึบแสงเด่นชัด อยู่บริเวณกลาง ๆ หรือค่อนไปข้างใดข้างหนึ่งของเซลล์ เซลล์โดยทั่วไปจะมี 1 นิวเคลียส เซลล์พารามีเซียม มี 2 นิวเคลียส ส่วนเซลล์พวกกล้ามเนื้อลาย เซลล์เวลเซล (Vessel) ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตลาเทกซ์ในพืชชั้นสูง และเซลล์ของราที่เส้นใยไม่มีผนังกั้นจะมีหลายนิวเคลียส เซลล์เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม และเซลล์ซีฟทิวบ์ของโฟลเอมที่แก่เต็มที่จะไม่มีนิวเคลียส นิวเคลียส มีความสำคัญเนื่องจากเป็นที่อยู่ของสารพันธุกรรม จึงมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ โดยทำงานร่วมกับไซโทพลาสซึม
สารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส ประกอบด้วย
1. ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก แอซิด (Deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบของ โครโมโซมในนิวเคลียส
2. ไรโบนิวคลีอิก แอซิด (Ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียสโดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัส
3. โปรตีน ที่สำคัญคือ โปรตีนฮีสโตน (Histone) โปรตีนโพรตามีน (Protamine) ซึ่งเป็นโปรตีนเบสิค (Basic protein) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNA ส่วนโปรตีนเอนไซม์ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมตาบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก และเอนไซม์ในกระบวนการไกลโคไลซีส ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างพลังงานให้กับนิวเคลียส
โครงสร้างของนิวเคลียสประกอบด้วย 3 ส่วน คือ
1. เยื่อหุ้มเซลล์ (Nuclear membrane) เป็นเยื่อบาง ๆ 2 ชั้น เรียงซ้อนกัน ที่เยื่อนี้จะมีรู เรียกว่า นิวเคลียร์พอร์ (Nuclear pore) หรือ แอนนูลัส (Annulus) มากมาย รูเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นทางผ่าน ของสารต่าง ๆ ระหว่างไซโทพลาสซึมและนิวเคลียส นอกจากนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียสยังมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่าน เช่นเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสชั้นนอกจะติดต่อกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและมีไรโบโซม มาเกาะเพื่อทำหน้าที่ลำเลียงสารต่าง ๆ ระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมด้วย
2. โครมาทิน (Chromatin) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่ย้อมติดสี เป็นเส้นในเล็ก ๆ พันกันเป็นร่างแห เรียกร่างแหโครมาทิน (Chromatin network) โดยประกอบด้วย โปรตีนหลายชนิด และ DNA ในการย้อมสี โครมาทินจะติดสีแตกต่างกัน ส่วนที่ติดสีเข้มจะเป็นส่วนที่ไม่มีจีน (Gene) อยู่เลย หรือมีก็น้อยมาก เรียกว่า เฮเทอโรโครมาทิน(Heterochromatin) ส่วนที่ย้อมติดสีจาง เรียกว่า ยูโครมาทิน (Euchromatin) ซึ่งเป็นที่อยู่ของจีน ในขณะที่เซลล์กำลังแบ่งตัว ส่วนของโครโมโซมจะหดสั้นเข้าและมีลักษณะเป็นแท่งเรียกว่าโครโมโซม (Chromosome) และโครโมโซมจะจำลองตัวเองเป็นส้นคู่ เรียกว่า โครมาทิด (Chromatid) โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีจำนวนแน่นอน เช่น ของคนมี 23 คู่ (46 แท่ง) แมลงหวี่ 4 คู่ (8 แท่ง) แมว 19 คู่ (38 แท่ง) หมู 20 คู่ (40 แท่ง) มะละกอ 9 คู่ (18 แท่ง) กาแฟ 22 คู่ (44 แท่ง) โครโมโซมมีหน้าที่ควบคุมกิจกรรมต่าง ๆ ของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เช่น หมู่เลือด สีตา สีผิว ความสูง และการเกิดรูปร่างของสิ่งมีชีวิต เป็นต้น
3. นิวคลีโอลัส (Nucleolus) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่มีลักษณะเป็นก้อนอนุภาคหนาทึบ ค้นพบโดยฟอนตานา (Fontana) เมี่อปี ค.ศ. 1781 (พ.ศ. 2224) นิวคลีโอลัสพบเฉพาะเซลล์ของพวกยูคาริโอตเท่านั้น เซลล์อสุจิ เซลล์เม็ดเลือดแดงที่เจริญเติบโตเต็มที่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมและเซลล์ไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ จะไม่มีนิวคลีโอลัส นิวคลีโอลัสประกอบด้วย โปรตีน และ RNA โดยโปรตีนเป็นชนิดฟอสโฟ-โปรตีน(Phosphoprotein) จะไม่พบโปรตีนฮิสโตนเลย ในเซลล์ที่มีกิจกรรมสูงจะมีนิวคลีโอลัสขนาดใหญ่ ส่วนเซลล์ที่มีกิจกรรมต่ำ จะมีนิวคลีโอลัสขนาดเล็ก นิวคลีโอลัสมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ชนิดต่าง ๆ และถูกนำออกทางรูของเยื่อหุ้มนิวเคลียส เพื่อสร้างเป็นไรโบโซมต่อไป ดังนั้น นิวคลีโอลัส จึงมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีนเป็นอย่างมาก เนื่องจากไรโบโซมทำหน้าที่สร้างโปรตีน
ขอบคุณวีดิโอจาก : Easy biology by DrPukan