| |
 |
|
| |
|
 |
ในทางชีววิทยา เซลล์ (cell)
เป็นโครงสร้างและหน่วยทำงานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิด
ในบางครั้งอาจเรียกว่า
หน่วยที่เป็นองค์ประกอบของชีวิต ("building
blocks of life") สิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น
แบคทีเรีย ประกอบด้วยเซลล์เพียง 3 เซลล์
(unicellular) แต่สัตว์หลายชนิด เช่น
มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
(multicellular) (มนุษย์มีเซลล์อยู่ประมาณ
10000 ล้านล้าน หรือ 1014 เซลล์)
ทฤษฎีเซลล์ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปีพ.ศ. 2382
(ค.ศ. 1839) โดยแมตเทียส จาคอบ ชไลเดน
(Matthias Jakob Schleiden) และ ทีโอดอร์
ชวานน์ (Theodor Schwann) ได้อธิบายว่า
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า
เซลล์ทั้งหมดมีกำเนิดมาจากเซลล์ที่มีมาก่อน
(preexisting cells)
ระบบการทำงานเพื่อความอยู่รอดของสิ่งที่มีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นภายในเซลล์
และภายในเซลล์ยังประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรม
(hereditary information)
ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการทำงานของเซลล์
และการส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์รุ่นต่อไป
คำว่า เซลล์ มาจากภาษาละตินที่ว่า cella
ซึ่งมีความหมายว่า ห้องเล็กๆ
ผู้ตั้งชื่อนี้คือโรเบิร์ต ฮุก (Robert Hooke)
เมื่อเขาเปรียบเทียบเซลล์ของไม้คอร์กเหมือนกับห้องเล็กๆ
ซึ่งเป็นที่อยู่ของพระ |
| |
| เซลล์ในจานเพาะเชื้อ
ซึ่งถูกย้อมสีไว้ให้เห็นคีราติน
(สีแดง) และ ดีเอ็นเอ
(สีเขียว) |
|
|
|
| |
|
|
| |
คุณสมบัติของเซลล์
เซลล์ของหนูในจานเพาะเชื้อ
เซลล์เหล่านี้กำลังขยายขนาดใหญ่ขึ้น
แต่ละเซลล์มีขนาดประมาณ 10 โมโครเมตรแต่ละเซลล์มีองค์ประกอบและดำรงชีวิตได้ด้วยตัวของมันเอง
โดยการนำสารอาหารเข้าไปในเซลล์และเปลี่ยนสารอาหารให้กลายเป็นพลังงานเพื่อการดำรงชีวิตและการสืบพันธุ์
เซลล์มีความสามารถหลายอย่างดังนี้: |
|
 |
พิ่มจำนวนโดยการแบ่งเซลล์
|
|
|
เมแทบอลิซึมของเซลล์
(cell metabolism) ประกอบด้วย
การลำเลียงวัตถุดิบเข้าเซลล์,
การสร้างส่วนประกอบของเซลล์,
การสร้างพลังงานและโมเลกุล
และปล่อยผลิตภัณฑ์ออกมา
การทำงานของเซลล์ขึ้นกับความสามารถในการสกัดและใช้พลังงานเคมีที่สะสมในโมเลกุลของสารอินทรีย์
พลังงานเหล่านี้จะได้จากวิถีเมแทบอลิซึม
(metabolic pathway) |
|
|
การสังเคราะห์โปรตีนเพื่อใช้ในระบบการทำงานของเซลล์
เช่น เอนไซม์
โดยเฉพาะเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะมีโปรตีนต่าง
ๆ ถึง 10,000 ชนิด |
|
|
ตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นทั้งภายนอกและภายใน
เช่น การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ pH
หรือระดับอาหาร |
|
|
การขนส่งของเวสิเคิล
(vesicle) |
|
|
| |
|
|
| |
ประเภทของเซลล์
วิธีการจัดกลุ่มเซลล์ไม่ว่าเซลล์นั้นจะอยู่ตามลำพังหรืออยู่เป็นกลุ่ม
ได้แก่ สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (unicellular)
ซึ่งดำรงชีวิตเพื่อความอยู่รอด
จนไปถึงการอยู่รวมกันเป็นกลุ่มที่เรียกว่า
โคโลนี (colonial forms) หรือ
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (multicellular)
ซึ่งเซลล์เหล่านี้จะกลายเป็นเซลล์เฉพาะทางที่แตกต่างกันหลายรูปแบบ
เช่น เซลล์ต่างๆ ในร่างกายมนุษย์
โดยสรุป เซลล์สามารถแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบคือ
• โพรแคริโอต (prokaryote)
เป็นเซลล์ที่มีโครงสร้างอย่างง่าย
อาจอยู่เป็นเซลล์เดี่ยวๆ
หรือรวมกลุ่มเป็นโคโลนี (Colony)
ในการจำแนกชั้นทางวิทยาศาสตร์แบบระบบสามโดเมน
(three-domain system)
ได้จัดโพรแคริโอตอยู่ในโดเมนอาร์เคีย
(Archaea) และแบคทีเรีย (Eubacteria)
• ยูแคริโอต (eukaryote)
เป็นเซลล์ที่มีออร์แกเนลล์ (organelle)
และผนังของออร์แกเนลล์
มีตั้งแต่เซลล์เดียวเช่น อะมีบา (amoeba)
และเห็ดรา (fungi)
หรือเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
เช่นพืชและสัตว์รวมทั้งสาหร่ายสีน้ำตาล |
|
| |
 |
ภาพเปรียบเทียบเซลล์ยูแคริโอต (eukaryotes)
และเซลล์โพรแคริโอต (prokaryotes) -
รูปนี้แสดงเซลล์มนุษย์ (ยูแคริตโอต)
และ เซลล์แบคทีเรีย (โพรแคริโอต)
ด้านซ้ายแสดงโครงสร้างภายในของเซลล์ยูแคริโอต
ซึ่งประกอบด้วย นิวเคลียส (สีฟ้า) ,
นิวคลีโอลัส (สีน้ำเงิน) , ไมโทคอนเดรีย
(สีส้ม) , และไรโบโซม (สีน้ำเงินเข้ม)
รูปทางขวาแสดงดีเอ็นเอของแบคทีเรีย
ที่อยู่ในโครงสร้างที่เรียกว่า
นิวคลิออยด์ (สีฟ้าอ่อน)
และโครงสร้างอื่นๆ ที่พบในเซลล์โพรแคริโอต
ซึ่งประกอบด้วย เยื่อหุ้มเซลล์ (สีดำ)
, ผนังเซลล์ (สีน้ำเงิน) , แคปซูล
(สีส้ม) , ไรโบโซม (สีน้ำเงินเข้ม) ,
แฟลกเจลลัม (สีดำ) |
|
|
| |
|
|
| |
ส่วนประกอบย่อยของเซลล์
เซลล์ทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นโพรแคริโอตหรือยูแคริโอตจะต้องมีเยื่อหุ้มเซลล์
(cell membrane) ทำหน้าที่ห่อหุ้มเซลล์เสมอ
เพื่อแยกส่วนประกอบภายในเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อม
เป็นการควบคุมการขนส่งสารเข้าออกเซลล์
และเพื่อรักษาความต่างศักย์ทางไฟฟ้าของเซลล์
(cell potential)
ภายในเยื่อหุ้มเซลล์จะประกอบไปด้วย
ไซโทพลาซึมที่มีสภาพเป็นเกลือ
และเป็นเนื้อที่ส่วนใหญ่ของเซลล์
ภายในเซลล์จะมี ดีเอ็นเอ
หน่วยพันธุกรรมของเซลล์หรือยีน และ
อาร์เอ็นเอชึ่งจะมีข้อมูลที่จำเป็นในการถ่ายทอดพันธุกรรม
รวมทั้งโปรตีนต่างๆ เช่น เอนไซม์
นอกจากนี้ภายในเซลล์ก็ยังมีสารชีวโมเลกุล
(biomolecule) ชนิดต่างๆ อีกมากมาย |
|
| |
|
|
| |
เยื่อหุ้มเซลล์
– ส่วนหุ้มและป้องกันเซลล์
ไซโทพลาซึมของเซลล์ประเภทยูแคริโอตจะถูกห้อมล้อมด้วยส่วนที่เรียกว่า
เยื่อหุ้มเซลล์ หรือ พลาสมา เมมเบรน (cell
membrane หรือ plasma membrane)
พลาสมาเมมเบรนจะพบในเซลล์ประเภทโพรแคริโอตด้วย
เยื่อนี้จะทำหน้าที่แยกและปกป้องเซลล์จากสิ่งแวดล้อมรอบข้าง
ส่วนใหญ่แล้วถูกสร้างขึ้นจากชั้นของลิพิดสองชั้น
หรือ ลิพิด ไบเลเยอร์ (lipid bilayer)
และโปรตีน
ภายในเยื่อจะมีโมเลกุลหลากชนิดที่ทำหน้าที่เป็นทั้งช่องทางผ่านของสารและ
ปั๊ม (channels and pumps)
เพื่อทำหน้าที่เฉพาะในการขนส่งโมเลกุลเข้าหรือออกจากเซลล์ |
|
| |
|
|
| |
ไซโทสเกเลตอน
(cytoskeleton) -
ส่วนที่เป็นโครงสร้างของเซลล์
ไซโทสเกเลตอนเป็น โครงสร้างที่สำคัญ ซับซ้อน
และเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา
มีบทบาทในการจัดรูปแบบและจัดเรียงตำแหน่งของออร์แกเนลล์ให้อยู่ในที่ที่
เหมาะสม, ช่วยให้เกิดกระบวนการเอนโดไซโทซิส
(endocytosis)
หรือการนำสารจากภายนอกเซลล์เข้ามาในเซลล์เพื่อใช้ในกระบวนการเจริญเติบโตและ
การเคลื่อนไหว, บทบาทในการทำงานของกล้ามเนื้อ,
และมีโปรตีนจำนวนมากมายในไซโทสเกลเลตอนที่ควบคุมโครงสร้างของเซลล์
ไซโทสเกเลตอน แบ่งออกได้เป็น 3
ชนิดตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ได้แก่
ไมโครทูบูล (Microtubule) , อินเทอร์มีเดียท
ฟิลาเมนท์ (Intermediate Filament) และ
ไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) |
|
| |
|
|
| |
|
|
