โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์

โครงสร้างและองค์ประกอบของเซลล์ (Cell Structure and Organelles)

โครงสร้างของเซลล์

            ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยน้ำมากที่สุดถึงร้อยละ 75-85 โปรตีนร้อยละ 10-20 ไขมันร้อยละ 2-3 คาร์โบไฮเดรตร้อยละ 1 และ สารละลายอนินทรีย์ร้อยละ 1 เซลล์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดแม้จะมีขนาดและรูปร่างแตกต่างกัน แต่จะมีองค์ประกอบพื้นฐานภายในเซลล์ที่คล้ายคลึงกัน องค์ประกอบภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต สามารถแบ่งออกเป็น 3 ส่วนใหญ่ ๆ คือ นิวเคลียส ออร์แกนลล์ และส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์

1. นิวเคลียส

                    เป็นโครงสร้างที่มีความสำคัญที่สุดของเซลล์ เป็นที่อยู่ของสารพันธุกรรมส่วนใหญ่ มีลักษณะเป็นรูปกลมหรือรูปไข่ เซลล์ทั่วไปจะมีหนึ่งนิวเคลียส แต่สัตว์ชั้นต่ำบางชนิดจะมีสองนิวเคลียส เซลล์เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเมื่อเจริญเต็มที่ จะไม่มีนิวเคลียส  นิวเคลียสประกอบด้วย 3 ส่วน คือ

                              1.1. เยื่อหุ้มนิวเคลียส : เป็นเยื่อหุ้ม 2 ชั้นที่ห่อหุ้มนิวเคลียสไว้ มีลักษณะเป็นเยื่อหุ้มที่มีรูพรุน ( nuclear pore) สำหรับใช้เป็นทางเข้าออกของสารเคมีภายในนิวเคลียสกับไซโทพลาสซึม เซลล์ทั่ว ๆ ไปจะมีนิวเคลียส 1 อัน ยกเว้นเซลล์ของกล้ามเนื้อลายจะมีนิวเคลียสหลายอัน เซลล์เม็ดเลือดแดงไม่มีนิวเคลียส

                              1.2. นิวคลีโอพลาสซึม : เป็นส่วนที่อยู่ภายในนิวเคลียสประกอบไปด้วย น้ำ ไอออน เอนไซม์ กรดนิวคลีอิก ( DNA และ RNA) โปรตีน และ โครโมโซมซึ่งในสภาวะปกติโครโมโซมจะมีลักษณะเป็นเส้นใยขนาดเล็กเป็นร่างแหคล้ายเส้นด้ายเรียกว่า       โครมาติน (chromatin) กระจายอยู่ทั่วนิวเคลียส บนโครมาตินจะประกอบไปด้วยยีน คือ DNA รวมกับโปรตีนฮิสโตน ยีนจะเป็นตัวกำหนดลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ในระยะที่เซลล์มีการแบ่งตัวโครมาตินจะหดตัวสั้นลงเป็นแท่งมีแขน 2 แขน เรียกว่า โครโมโซม (chromosome)

                              1.3. นิวคลีโอลัส (Nucleolus) : เป็นสารที่มีลักษณะคล้ายวุ้น เป็นกลุ่มของเส้นใยที่ขดเป็นก้อนกลมฝังตัวอยู่ในเนื้อนิวเคลียส (ในนิวคลีโอพลาสซึม) มีรูปร่างไม่แน่นอน ไม่มีเยื่อหุ้ม ภายในประกอบไปด้วย RNA และ โปรตีนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเชื่อว่าทำหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัวนิวคลีโอลัสจะหายไป

2. ออร์แกเนลล์ 

                         ออร์แกเนลล์ (organelle) คือ โครงสร้างย่อยที่มีขนาดเล็กอยู่ภายในเซลล์และมีหน้าที่เฉพาะ ออร์แกเนลล์ (organelle) มักอยู่ภายในไซโตซอล (cytosol) หรือ อยู่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) และ มักอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)ของเซลล์ ออร์แกเนลล์ (organelle) สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ และสามารถแยกให้บริสุทธิ์ได้โดยวิธีการกระบวนการปั่นแยกส่วนของเซลล์ (cell fractionation)ได้แก่                                                          

                              2.1 เอนโดพลาสมิกเรติคูรัม(Endoplasmic reticulum ) : เป็นorganelleที่มีลักษณะเป็นตาข่าย มีท่ออยู่ภายใน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

                                        2.1.1. เอนโดพลาสมิกเรติคูรัมชนิดเรียบ ( Smooth Endoplasmic Recticulum:SER ) เป็นท่อ
กลวง ทรงกระบอก มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวไม่มีไรโบโซมมาเกาะที่ผิว      

                                                                                                          
     หน้าที่ของSER  1. สังเคราะห์ลิพิด
                                   2. สร้างฮอร์โมน เช่น เสตอรอยด์ และเทสโทสเตอโรน
                                   3. ทำลายสารพิษและยาต่างๆ
                                   4. สังเคราะห์และเก็บไกลโคเจนไว้ที่เซลล์ตับและ กล้ามเนื้อ                                                                       
                                        2.2.2. เอนโดพลาสมิกเรติคูรัมชนิดขรุขระ( Rough endoplasmic recticulum:RER ) เป็นท่อกลวง ทรงกระบอก มีไรโบโซมเกาะอยู่ที่ผิวทำให้ RER มีลักษณะขรุขระ พบได้ในเซลล์ทุกชนิด
                                                      หน้าที่ของRER  สังเคราะห์โปรตีนและส่งโปรตีนไปกอลจิคอมเพล็กซ์         

                              2.2 ไรโบโซม ( Ribosome ) : เป็นออร์กาแนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มและมีขนาดเล็กที่สุดกระจายอยู่ทั่วไปในไซโตพลาสซึมและเกาะอยู่บนผิวของเอ็นโดพลาสมิกเรติคิวลัมชนิดขรุขระ ไรโบโซมเกิดจาก Ribosomal RNA (rRNA)รวมกับโปรตีน ประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วยซ้อนกัน คือ หน่วยย่อยเล็ก (small subunit, S) และ หน่วยย่อยใหญ่ (large subunit, L) มีขนาดแตกต่างกันซึ่งขนาดของไรโบโซมวัดได้จากค่าสัมประสิทธิ์ของการตกตะกอน (sedimentation coefficient) เมื่อนำไปปั่นด้วยเครื่องเซนตริฟิว หน่วยที่ใช้วัดคือหน่วยสเวดเบิร์ก (svedberg, S) ในเซลล์ยูคาริโอตมีขนาด 80S (60S+40S) ในเซลล์โพรคาริโอตมีขนาด 70S (50S+30S)   

                                                 

       หน้าที่ของไรโบโซม 1. ไรโบโซมที่อยู่เป็นอิสระใน ไซโทพลาซึมทำหน้าที่สร้างโปรตีนที่อยู่ ในไซโทพลาสซึม
                                             2. ไรโบโซม ที่ติดอยู่บนร่างแหเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ทำหน้าที่สร้างโปรตีน อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ และโปรตีนที่จะถูกส่งออกไปยังนอกเซลล์

                           

                                  2.3 กอลจิคอมเพล็กซ์ ( Golgi complex ) : เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์และมีลักษณะเป็นถุงแบน ๆ ที่วางซ้อน ๆ กันมีประมาณ 3 ถึง 20 ถุง
                             แบ่งออกเป็น
                                       1) ด้านที่อยู่ใกล้กับ ER (cis face) จะรับถุงบรรจุโปรตีนที่ส่งมาจาก ER
                                       2) ด้านที่อยู่ห่างจาก ER( trans face) จะทำการส่งถุงบรรจุโปรตีนที่ส่งมาจากด้านที่อยู่ใกล้กับ ER ไปยังจุดหมายปลายทางต่าง ๆ ในเซลล์

         หน้าที่ของกอลจิคอมเพล็กซ์  1.รับโปรตีนจาก RER แล้วทำให้โปรตีนความเข้มข้นขึ้น และรวมกันให้เป็นกลุ่มก้อน เพื่อส่งโปรตีนออกไปนอก
                                                                2.เติมกลุ่มคาร์โบไฮเดรตให้กับโปรตีนหรือลิพิดที่ส่งมาจากERเกิดเป็นไกลโคโปรตีนและไกลโคลิพิด
                                                               3.สังเคราะห์ไลโซโซม
                                                               4.สังเคราะห์สารเพกติน

                             2.4 ไลโซโซม (lysosome) : เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวมีลักษณะเป็นถุงภายในบรรจุเอนไซม์หลายชนิด มักอยู่ใกล้กับ golgi complex เป็นออร์แกเนลล์ที่พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ จะไม่พบไลโซโซมในเซลล์ของพืช 

                                                    

 หน้าที่ของไลโซโซม  1. ย่อยสลายสารโมเลกุลขนาดใหญ่ให้กลายเป็นโมเลกุลเล็ก
                                         2. ย่อยสลายสิ่งแปลกปลอมต่าง ๆ ที่อยู่ภายในเซลล์
                                        3. กำจัดเซลล์ที่ชราแล้ว                            

                           

                            2.5 แวคิลโอล(Vacuole) : มีลักษณะเป็นถุงที่มีเยื่อหุ้ม สำหรับเวสสิเคิลที่มีขนาดใหญ่อาจเรียกว่า แวคิลโอล 

                                 แวคิลโอลสามารถแบ่งออกเป็น3ประเภทตามรูปร่างและหน้าที่ได้ดังนี้
                                          1.คอนแทร็กไทล์แวคิลโอล(Contractile vacuole)   ทำหน้าที่รักษาสมดุลของน้ำ พบในสิงมีชีวิตเซลล์เดียวเช่น อะมีบ้า พารามีเซียม เป็นต้น
                                          2.ฟูดแวคิลโอล(Food vacuole)  ทำหน้าที่บรรจุอาหารที่รับมาจากภายนอกเซลล์เพื่อย่อยสลายต่อไป
                                          3.เฟรตแวคิวโอล(Fat vacuole)ทำหน้าที่สะสมหยดไขมัน
                                          4.เซ็นทัลแวคิลโอล(Central vacuole)ทำหน้าที่ในการสะสมสารสีชนิดต่างๆเช่น น้ำ แร่ธาตุ สารสีบางชนิด เป็นต้น

                             2.6 ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) : เป็น organelle ที่มีขนาดใหญ่ พบได้ในเซลล์ทุกชนิดที่ใช้ออกซิเจน เป็นแหล่งพลังงาน รูปร่างทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1 ไมโครเมตร มีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น ได้แก่ เยื่อหุ้มชั้นนอก (outer membrane) และเยื่อหุ้มชั้นใน (inner membrane) เยื่อหุ้มชั้นในจะมีเอนไซม์และปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์พลังงาน ภายในไมโทคอนเดรีย จะมีส่วนที่พับไปมาเรียกว่า คริสตี ( cristae ) และส่วนที่เป็นของเหลว เรียกว่า แมทริกซ์ (matrix)
                                                     หน้าที่ของไมโทคอนเดรีย เป็นแหล่งสร้างพลังงาน (ATP) ภายในเซลล์

                             2.7 คลอโรพลาสท์ (chloroplast) : เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม 2 ชั้นเป็นพลาสติค (plastid) ชนิดหนึ่งที่มีสีเขียว พบเฉพาะในพืชและแบคทีเรียบางชนิดที่สังเคราะห์แสงได้ ประกอบไปด้วย คลอโรฟิล (chlorophyll) DNA RNA ไรโบโซม, โปรตีน, คาร์โบโฮเดรทและเอ็นไซม์บางชนิด รูปร่างมีหลายแบบ เช่น รูปไข่ รูปจาน หรือรูปกระบอง
                                                     หน้าที่ของคลอโรพลาสท์ เกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์แสง

                             2.8 เซนทริโอล (centriole) : เป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ พบในเซลล์สัตว์และสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเป็นบริเวณที่ยึดเส้ยใยสปินเดิลช่วยในการเคลื่อนที่ของโครโมโซมและแยกโครมาทิดแต่ละคู่ออกจากกันขณะเศลล์แบ่งตัว เซนทริโอล แต่ละอันประกอบด้วยหลอดเล็กๆ เรียกว่า  ไมโครทิวบูล(Microtubule)  เรียงตัวกันเป็นกลุ่มๆ กลุ่มละ 3 หลอด มีทั้งหมด 9 กลุ่ม แต่ละกลุ่มเชื่อมต่อกันเป็นแท่งทรงกระบอก โดยมีโปรตีนบางชนิดช่วยยึดระหว่างกลุ่มของไมโครทิวบูล บริเวณไซโทพลาซึมที่อยู่ล้อมรอบเซนทริโอลแต่ละคู่ เรียกว่า เซนโทรโซม(Centrosome)ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดเส้นใยสปินเดิล

                            2.9 ไซโตสเกเลตอน ( Cytoskeleton)  : เป็นร่างแห ตาข่ายของเส้นใยโปรตีนที่แผ่ขยายปกคลุมอยู่ทั่วไซโทพลาซึม ทำหน้าที่คงรูปร่างของเซลล์ โดยทำให้เซลล์ทนต่อแรงอัดจากภายนอก  เส้นใยโปรตีนที่ประกอบเป็นสารโครงร่างเซลล์ มี 3 ชนิด คือ ไมโครทูบูล ไมโครฟิลาเมนต์ และอินเตอร์มีเดียทฟิลาเมนต์

                            2.10 ไมโครทูบูล (microtubule) : ไมโครทูบูล (microtubule) เป็นแท่งกลวง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 นาโนเมตร ยาว 200 นาโนเมตร – 25 นาโนเมตร  ประกอบด้วยโปรตีนก้อนกลม (globular protein) ชื่อว่าทูบูลิน (tubulin) ซึ่งมี 2 หน่วยย่อย คือ แอลฟาทิวบูลิน (alpha – tubulin) และบีตาทูบูลิน (beta – tubulin)
                            เซนโทรโซม (centrosome) เป็นศูนย์ควบคุมการประกอบไมโครทูบูล ซึ่งอยู่ใกล้ ๆ กับนิวเคลียส ภายในบริเวณ เซนโทรโซมจะพบเซนทริโอล จำนวน 1 คู่ เซนทริโอล 1 อัน มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก ประกอบด้วยท่อไมโครทูบูล 3 ท่อ จำนวน 9 ชุด มาเรียง ตัวกันเป็นวงแหวน ตรงกลางไม่มีท่อทูบูลิน เรียกโครงสร้างแบบนี้ว่า 9 + 0  เซนทริโอลคู่นี้ จะวางตั้งฉากกันและเกี่ยวข้องกับการแยกโครโมโซมระหว่างการ แบ่งตัวของเซลล์เซนโทรโซม ในเซลล์พืชส่วนใหญ่ไม่มีเซนทริโอล
               หน้าที่ของไมโครทูบูล  1.ช่วยรักษารูปร่างของเซลล์ ไมโครทูบูล เปรียบเสมือนแท่งเหล็กที่ทนต่อแรงอัดภายนอก
                                                          2. ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของซิเลีย และแฟลเจลลา ซึ่งส่งผลให้เซลล์ที่มีซิเลีย หรือแฟลเจลา เป็นส่วนประกอบเกิดการเคลื่อนที่ได้(ไมโครทูบูลในซิเลีย และแฟลเจลลา จะมีการเรียงตัวแบบ 9+2 ซึ่งประกอบด้วยไมโครทูบูล 2 ท่อ จำนวน 9 ชุด จัดเรียงตัว เป็นวงแหวนโดยตรงกลาง มีท่อไมโครทูบูลจำนวน 2 ท่อวางอยู่
                                                         3. ช่วยในการแยกโครโมโซมระหว่างเซลล์กำลังแบ่งตัว
                                                         4. ช่วยในการเคลื่อนที่ของออร์แกเนลล์

                            2.11 ไมโครฟิลาเมนต์ (microfilament) : เป็นเส้นใยขนาดบาง และยาวมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 7 นาโนเมตร  ประกอบด้วยโปรตีนก้อนกลม ชื่อว่า แอคทิน (actin) โดย ไมโครฟิลาเมนต์ 1 เส้น ประกอบด้วย 2 สายของแอคทิน ที่พันกันเป็นเกลียว
            หน้าที่ของไมโครฟิลาเมนต์  1. ช่วยรักษารูปร่างเซลล์ โดยไมโครฟิลาเมนต์จะทำให้เซลล์ทนต่อแรงดึง
                                                                2. มีบทบาทสำคัญในการหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อ โดยมีไมโอซิน เป็น มอเตอร์ โมเลกุล (motor molecule)
                                                               3. เป็นส่วนประกอบใน ไมโครวิลไล (microvilli) ของ เซลล์บุผิวภายในลำไส้ (intestinal cell) ทำหน้าที่เพิ่มพื้นที่ผิวให้แก่เซลล์บุผิวภายในลำไส้
                                                              4. มีบทบาทในการเคลื่อนที่แบบอะมีบา (amoeboid  movement) ของเซลล์ และทำให้เกิดรอยแยก สำหรับเซลล์ที่กำลังแบ่งตัว
                                                              5. เกี่ยวข้องกับการไหลเวียนของไซโทพลาซึม ในเซลล์พืช 

                            2.12 อินเตอร์มีเดียท ฟิลาเมนต์ (intermediate filament) : เป็นเส้นใยโปรตีนที่มีขนาดใหญ่กว่าไมโครฟิลาเมนต์ แต่เล็กกว่าไมโครทูบูล  ประกอบด้วยโปรตีนที่อยู่ในกลุ่มเคอราติน (keratin family)
  หน้าที่ของอินเตอร์มีเดียทฟิลาเมนต์  1. ช่วยรักษารูปร่างของเซลล์อินเตอร์ มีเดียทฟิลาเมนต์ทนต่อแรงดึงภายนอก เช่นเดียวกับไมโครฟิลาเมนต์
                                                                    2. ช่วยยึดออร์แกเนลล์บางอย่างให้อยู่กับที่ เช่นนิวเคลียสถูกยึดให้อยู่ในกรงที่ทำด้วย อินเตอร์มีเดียทฟิลาเมนต์
                                                                    3. สร้าง นิวเคลียร์ลาร์มินาร์ (nuclear larninar)

3. ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ และ ผนังเซลล์

                            1.1 เยื่อหุ้มเซลล์ ( Cell membrane ) : เป็นเยื่อหุ้มที่ห่อหุ้มเซลล์เอาไว้ มีโครงสร้างประกอบด้วยชั้นไขมันเรียงตัวกัน 2 ชั้น (lipid bilayer) มีโครงสร้าง 2 ส่วน คือ ส่วนหัวและส่วนหาง โดยชั้นไขมันจะเอาส่วนหัว (polar head) ซึ่งมีคุณสมบัติชอบน้ำ (hydrophilic) หันออกด้านนอกเพื่อสัมผัสกับน้ำที่อยู่ภายนอกเซลล์ และเอาส่วนหาง (tail) ซึ่งมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ (hydropho bic) หันเข้าด้านใน  ระหว่างชั้นไขมัน 2 ชั้นจะมีโมเลกุลอื่น ๆ เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต แทรกอยู่เป็นระยะ ๆ

      หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์  1. ห่อหุ้มเซลล์และป้องกันอันตรายให้แก่เซลล์
                                                 2. มีคุณสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน (semipermeable membrane)โดยทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของน้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์  สารอาหารและควบคุมการเข้าออกของอิออนของโลหะต่าง ๆ
                                                3. ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์
                                               4. มีคุณสมบัติเป็นตัวรับลิแกน (ligand) ที่มาตามกระแสโลหิต เมื่อจะเข้าสู่เซลล์จะจับกับตัวรับ( receptor) ที่มีความจำเพาะซึ่งอยู่ที่ผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วเหนี่ยวนำให้เกิดการตอบสนองทางชีวเคมีภายในเซลล์

                           

                          1.2 ผนังเซลล์ ( Cell wall ) : เป็นโครงสร้างที่แข็งแรงมากประกอบด้วยสายพอลิแซ็กคาไรด์จำนวนมาก ผนังเซลล์จะพบในเซลล์ของพืช โดยผนังเซลล์จะอยู่ด้านนอกสุดจะห่อหุ้มเยื่อหุ้มเซลล์อีกชั้นหนึ่ง ทำให้เซลล์มีความแข็งแรงมายิ่งขึ้น
*สำหรับในเซลล์สัตว์จะไม่มีผนังเซลล์

http://cellandorganells.weebly.com/36483595362136213660364936213632362935913588366036113619363235853629361035863629359136483595362136213660.html