โครงสร้างของเซลล์ที่ศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
จากที่นักเรียนได้ศึกษาเซลล์ชนิดต่างๆ มาแล้ว จะพบว่าเซลล์ของสิ่งมีชีวิต มีรูปร่าง ขนาด และโครงสร้างแตกต่างกัน แต่ก็มีส่วนที่เหมือนกัน ได้แก่ นิวเคลียส ไซโทพลาซึม และเยื่อหุ้มเซลล์ นักชีวิวทยาได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนศึกษาเวลล์ของสิ่งมีชีวิต พบว่าในไซโทพาซึมมีโครงสร้างขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เฉพาะเรียกว่า ออร์แกเนลล์ (organelle) มีหลายชนิดซึ่งมีขนาด รูปร่าง จำนวนและหน้าที่ต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์
คำถามนำ
เซลล์ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ จะดำรงชีวิตอยู่ได้เซลล์จะต้องมีออร์แกเนลล์ใดบ้างและออร์แกเนลล์เหล่านี้มีโครงสร้างและหน้าที่อย่างไร
สิ่งที่น่าสนใจ คือ ออร์แกเนลล์ในเซลล์เหล่านี้มีอะไรบ้างและมีโครงสร้างและหน้าที่อย่างไร
ภาพที่ 4-2 โครงสร้างของเซลล์สัตว์เมื่อศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ภาพที่ 4-3 โครงสร้างของเซลล์พืชเมื่อศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
- เซลล์สัตว์และเซลล์พืชในภาพที่ 4-2 และ 4-3 แตกต่างจากเซลล์ที่นักเรียนศึกษาในกิจกรรมที่ 4.2 อย่างไร
การศึกษาโครงสร้างของฌววล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน อาจแบ่งโครงสร้างพืนฐานของเซลล์เป็น 3 ส่วน คือ นิวเคลียส ไซโทพลาซึม และส่วนที่ห่อมหุ้มเซลล์
4.2.1 นิวเคลียส
นิวเคลียส (nucleus) เป็นโครงสร้างที่มักพบอยู่ตรงกลางเซลล์ เมื่อย้อมสีจะติดสีเข้มทึบ สังเกตได้ชัดเจน ปกติสิ่งมีชีวิตทั่วไปมีนิวเคลียสเพียง 1 นิวเคลียส ได้มีผู้ทดลองศึกษาบทบาทของนิวเคลียส ดังภาพที่ 4-4
ภาพที่ 4-4 การทดลองศึกษาบทบาทของนิวเคลีสในเซลล์อะมีบา
- นักเรียนจะอธิบายและสรุปผงการทดลองอย่างไร
ตัวอย่างการทดลองอีกการทดลองหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับหน้าที่ของนิวคลียส โดยใช้สาหร่ายทะเลเซลล์เดียง ชื่ออะเซตาฐุลาเรีย (Acetabularia sp.) 2 ชนิด ซึ่งมีลักษณะส่วนยอดแตกต่างกันดังภาพที่ 4-5 ในที่นี้กำหนดให้สาหร่ายทั้ง 2 ชนิด เป็นชนิด ก. และชนิด ข. และได้มีการทดลองตัดส่วนยอดของเซลล์ทิ้งไป แล้วนำเอนส่วนของสาหร่ายชนิด ก. และชนิดข. ไปต่อกับส่วนโคนสลับกัน ผลการทดลองพบว่า เมื่อสาหร่ายทั้งสองชนิดงอกส่วนยอดใหม่ออกมา สาหร่ายที่ส่วนโคนมีนิวเคลียสชนิด ก. ก็จะมีส่วนยอดเป็นชนิด ก. และสาหร่ายที่ส่วนโคนมีนิวเคลียสเป็นชนิด ข. ก็จะมีส่วนยอดเป็นชนิด ข. ดังภาพที่
ภาพที่ 4-5 การทดลองเพื่อศึกษาบทบาทของนิวเคลียสโดยใช้สาหร่ายอะเซตาบูลาเรีย
- จากการทดลองนี้ นักเรียนพอจะสรุปได้หรือไม่ว่า นิวเคลียสมรบทบาทในการดำรงชีวิตของเซลล์อย่างไร
จากการทดลองจะเห็นได้ว่า นิวเคลียสเป็นศูนย์กลางควบคุมการสืบพันธ์ และการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม นั่นแสดงว่านิวเคลียส ควบคุมกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์นั่นเอง
โครงสร้างของนิสเคลียส แบ่งเป็น 2 ส่วน คิอ เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอพลาซึม
รู้หรือเปล่า ?
โพรทิสต์ เป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่อาจมีเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ ซึ่งเซลล์ยังไม่รวมเป็นเนื้อเยื่อ บางชนิดมีลักษณะคล้ายพืช บางชนิดมีลักษณะคล้ายสัตว์ เช่น โพโทซัวลสาหร่าย
เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope หรือ nuclear membrane) มีลักษณะเป็นเยื่อบางๆ 2 ชั้น เยื่อแต่ละชั้นประกอบด้วยลิพิดจัดเรียงตัวเป็น 2 ชั้น และมีโปรตีนแทรกอยู่เป็นระยะคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ มีช่องเล็ก ๆ ทะลุผ่านเยื่อทั้งสอง กระจายอยู่ทั่วไป ทำหน้าที่เป็นทางผ่านเข้าออกของสารระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาซึมดังภาพ 4-6 เซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีเยื่อหุ้มนิวเคลียสเรียกว่า เซลล์ยูคาริโอต (eukaryotic cell) ได้แก่ เซลล์ของพืช สัตว์และโพรทิสต์ การที่นิวเคลียสมีเยื่อหุ้มทำให้เห็นรูปร่างและตำแหน่งของนิวเคลียสในเซลล์
นิวเคีลยสส่วนใหญ่มีรูปร่างค่อนข้างกลม เซลล์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิดไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ได้แก่ แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน หรือที่เรียกว่า ไซยาแบคทีเรีย (cyanobacteria) เซลล์เหล่านี้เรียกว่า เซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell)
ภาพที่ 4-6 โครงสร้างของนิวเคลียสและเยื่อหุ้มนิวเคลียส
นิวคลีโอพลาซึม (nualeoplasm) หมายถึงส่วนต่างๆ ที่อยู่ในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้
นิวคลีโอลัส (nucleolus) เป็นบริเวณที่มีลักษณะทึบแสงจะปรากฏเห็นชัดเมื่อย้อมสีนิวเคลียส และจะสังเกตได้ชัดเจนขณะที่ในเซลล์มีการสังเคราะห์โปรตีนมาก เป็นโครงสร้างี่ไม่มีเยื้อหุ้มประกอบด้วย โปรตีนและกรดนิวคลิอิกชนิด RNA เป็นส่วนใหญ่ และมี DNA ซึ่งสร้าง RNA สำหรับเป็นองค์ประกอบในไรโบโซมในเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนมักมีนิวคลีโอลัสขนาดใหญ่
รู้หรือเปล่า ?
เซลล์ประสาท มีนิวคลีโอลัส 1 หน่วย แต่ในเซลล์โอโอไซต์ มีนิวคลีโอลัส 3,300 หน่วย
โครมาทิน(chromatin) เป็นสาร DNA ที่มีโปรตีนหุ้ม DNA เป็นสารพันธุกรรมขดพันกันไปมาอยู่ในนิวเคลียส เมื่อนิวเคลียสมีการแบ่งตัวโครมาทินจะขดตัวแน่น ทำให้มีขนาดใหญ่และสั้นลง เรียกว่า โครโมโซม(chromosome) สำหรับเซลล์โพรคาริโอต DNA จะอยู่ในไซโทพลาซึม เนื่องจากไม่มีเยื่อหุ้นิวเคลียส DNA มีหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต
4.2.2 ไซโทพลาซึม
ไซโทพลาซึม (cytoplasm) เป็นส่วนที่ล้อมรอบนิวเคลียสอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึมประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 2 ส่วน คือ ออร์แกเนลล์ และไซโทซอล (cytosol)
ออร์แกเนลล์
ออร์แกเนลล์มีหลายชนิด กระจายอยู่ตามตำแหน่งต่างๆ ในไซโทพลาซึม ออร์แกเนลล์แต่ละชนิดมีโครงสร้าง และหน้าที่แตกต่างกัน ดังจะได้ศึกษาต่อไปนี้
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม : โรงงานผลิตและลำเลียงสารในเซลล์
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (endoplasmin reticulum : ER) มีลักษณะเป็นท่อแบนใหญ่ บางบริเวณโป่งออกเป็นถุง เรียงขนานและซ้อนกันเป็นชั้นๆ ภายในมีของเหลวบรรจุอยู่ และมีท่อเชื่อมถึงกันเป็นร่างแหอยู่ล้อมรอบนิวเคลียส และเชื่อมถึงกันเป็นร่างแหอยู่ล้อมรอบนิวเคลียสและเชื่อมกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่ผิวนอกของเอนโพลาสมิกเรติคูลัม บางบริเวณทีไรโบโซมเกาะติดอยู่ทำให้มองดูคล้ายผนังขรุขระ เรียกว่า เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบผิวขรุขระ ( rough endoplasmic reticulum : RER) บางบริเวณไม่มีไรโบโซมเกาะอยู่เรียกว่า เอนโดพลาสมิกเรติคูลัสแบบผิวเรียบ (smoth endoplasmic reticulum : SER) ทั้งสองชนิดมีท่อเชื่อติดต่อถึงกัน ดังภาพที่ 4-7
ภาพที่ 4-7 เอนโดพลาสมิกเรติคูลัส
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบขรุขระ (RER) เป็นบริเวณที่ไรโบโวมสังเคราะห์โปรตีน โดยโปรตีนที่ไรโบโซมสังเคราะห์จะบรรจุอยู่ในเวสิเคิล(vesicle) และมีการลำเลียงส่งไปออกนอกเซลล์หรือส่งไบยังกอลจอคอมเพล็กซ์ หรือไปเป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นต้น เซลล์ที่มี RER มากคือ เซลล์ที่ผลิตโปรตีนสำหรับใส่นอกเซลล์ เช่น เซลล์ตับอ่อนที่ทำหน้าที่สร้างเอนไซม์ย่อยสารอาหารต่าง ๆ
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบผิวเรียบ (SER) ทำหน้าที่สังเคราะห์สารสเตอรอลด์ เช่น ฮอร์โมนเพศ ไตรกลีเซอไรด์ และสารประกอบองคอเลสเทอรอล นอกจากนี้ SER ยังทำหน้าที่ในการกำจัดสารพิษและควบคุมการผ่านเข้าออกของแคลเซียมไอออนในเซลล์กล้ามเนื้อยึดกระดูกและกล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์ที่มี SER มาก เช่น เซลล์สมอง ต่อมหมวกไต อัณฑะ และรังไข่
- ถ้าในเซลล์ไม่มีเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมจะมีผลอย่างไร
ไรโบโซม : แหล่งสร้างโปรตีน
ไรโบโซม (ribosome) เป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็กที่ไม่มีเยื่อหุ้ม รูปร่างเป็นก้อน ดังภาพที่ 4-8 ประกอบด้วยโปรตีนและ RNA สัดส่วนเท่ากันโดยน้ำหนัก ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วย คือหน่วยย่อยขนาดเล็ก และหน่วยย่อยขนาดใหญ่ หน่วยย่อยทั้งสองชนิดของไรโบโซมอยู่แยกกันและจะประกบติดกันในขณะที่มีการสังเคราะห์โปรตีน
ภาพที่ 4-8 ส่วนประกอบของไรโบโซม
ไรโบโซมที่เกาะติดอยู่ที่ผิวนอกของ RER ทำหน้าที่เป็นแหล่งสร้างโปรตีนที่ใช้เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์และส่งออกนอกเซลล์ นอกจากนี้ยัมีไรโบโซมอิสระที่ไม่เกาะอยู่กับ ER กระจายอยู่ในไซโทซอล ทำหน้าที่สร้างโปรตีนสำหรับใช้ภายในเซลล์ พบมากในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีอายุน้อย ทำหน้าที่สร้างฮีโมโกลบิน
กอลจิคอมเพล็กซ์ : แหล่งรวบรวมบรรจุและขนส่ง
กอลจิคอมเพล็ก หรือ กอลจิบอดี (Golgi complexหรือ Golgi bodies) เป็นกลุ่มของถุงแบบขนาดใหญ่ บริเวณตรงขอบโป่งพองใหญ่ขึ้น กอลจิคอมเพล็กซ์มักพบอยู่ใกล้กับ ER มีในเซลล์พืชและสัตว์ชั้นสูงเกือบทุกชนิด ยกเว้นในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่โตเต้มที่แล้วของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทำหน้าที่เติมกลุ่มคาร์โบไฮเดรตให้แก่โปรตีนหรือลิพิดที่ส่งมาจาก ER เกิดเป็นไกลโคโปรตีน และไกลโคลิพิด แล้วสร้าเวสิเคิลบรรจุสารเหล่านี้ไว้ เพื่อส่งออกไปภายนอกเซลล์ หรือเก็บไว้ใช้ภายในเซลล์ ดังภาพที่ 4-9 ดังนั้นเวสิเคิลจึงเป็นส่วนหนึ่งของกอลจิคิมเพล็กซ์ที่สร้างเป็นถุงออกมา
ภาพที่ 4-9 กอลจิคอมเพล็กซ์
ไลโซโซม : ผู้ขนส่งเอนไซม์
ไลโซโซม (lysosome) เป็นเวสิเคิลที่สร้างมาจากกอลจิคอมเพล็กซ์มีลักษณะเป็นถุงลม มีเยื่อหุ้มเซลล์เดียว ไม่พบในเซลล์พืช พบในเซลล์ของโพรทิสต์บางชนิด และเซลล์สัตว์เกือบทุกชนิด ยกเว้นเซลล์เม็ดเลือดแดงของสัตว์ที่เลี้ยงลูกด้วยนม
ในไลโซโซมมีเอนไซม์สำหรับย่อยอาหาร โดยไลโซโซมจะไปรวมกับเวสิเคิลหรือแวคิวโอลที่มีอาหารอยู่ภายใน นอกจากนี้ไลโซโซมของสัตว์ที่มีกระดูกสันหลังยังมีเอนไซม์ทำลายสิ่งแปลกปลอม เช่น ไลโซโซมในเซลล์ตับ และเซลล์เยื่อบุผนังท่อไตส่วนต้น โดยไปรวมกับเวสิเคิลที่มีสารแปลกปลอม เมื่อออร์แกเนลล์เสื่อมสภาพไลโซโซมมีหน้าที่ทำลายออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ เมื่อเซลล์ได้รับอันตรายหรือจะตาย ไลโซโซมจะปล่อยเอนไซม์ออกมาสู่ไซโทพลาซึมเพื่อย่อยสลายเซลล์ทั้งหมด
- การสลายของหางลูกอ๊ออดขณะเจริญเป็นกบตัวเต็มวัย เกิดขึ้นได้อย่างไร
ภาพที่ 4-10 ไลโซโซมทำลายไมโทคอนเดรียและการย่อยสารอาหารในแวคิวโอล
แวคิวโอล : ถุงบรรจุสาร
แวคิวโอล (vacuole) มีลักษณะเป็นถุงที่มีเยื่อหุ้มสำหรับเวสิเคิลที่มีขนาดใหญ่อาจเรียกว่า แวคิวโอล แวคิวโอลมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกัน ดังภาพที่ 4-11 แวคิวโอลมีหลายชนิด ทำหน้าที่แตกต่างกันไปคือ คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล(contractile vacuole) ทำหน้าที่รักษาสมดุลของน้ำ พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น อะมีบา พารามีเซียม เป็นต้น ฟูดแวคิวโอล(food vacuole) ทำหน้าที่บรรจุอาหารที่รับมาจากภายนอกเซลล์เพื่อย่อยสลายต่อไป พบในเซลล์เม็ดเลือดขาวและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แวคิวโอลที่พบในพืชเรียกว่า แซบแวคิวโอล(sap vacuole) ขณะที่เซลล์พืชอายุน้อยมีแวคิวโอลขนาดเล็กจำนวนมาก แต่เมื่อเซลล์มีอายุกมาขึ้น แวคิวโอล้หล่านี้จะรวมเป็นถุงเดียวกันทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ทำหน้าที่สะสมสารบางชนิด เช่น สารสี ไอออน น้ำตาล กรดอะมิโน ผลึกและสารพิษต่างๆ
ภาพที่ 4-11 แวคิวโอล
ก. ฟูดแวคิวโอล
ข.คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล
ค. แซบแวคิวโอล
รู้หรือเปล่า ?
การสร้างฟูดแวคิวโอล ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ในช่วงแรกอาจมีขนาดเล็กและมีจำนวนมาก แต่ต่อมาฟูดแวคิวโอลเหล่านี้จะรวมเป็นถุงเดียวกันทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ทำให้มีจำนวนลดลง
สีของกลีบดอกไม้ สีแดง สีม่วง สีน้ำเงิน มีสารสีที่เรียกว่า แอนโทไซยานิน (anthocyanin) ละลายอยู่แซบแวคิวโอล เช่น ดอกพุดตาน ดอกพู่ระหง ดอกชบา เป็นต้น
ไมโทคอนเดรีย : แหล่งพลังานในเซลล์
ไมโทคอนเดรีย (mitochondria) เป็นแหล่งผลิตสารที่ให้พลังงานสูงแก่เซลล์ มีรูปร่างหลายแบบขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ ในเซลล์ของต่อมหมวกไตมีรูปเป็นทรงกลม ในเซลล์ตับมีรูปร่างเป็นแท่งสั้นๆ ในเซลล์บุผิวของลำไส้เล็กมีรูปร่างค่อนข้างยาว เยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียมี 2 ชั้น เยื่อชั้นนอกมีลักษณะเรียบ เยื่อชั้นในจะพับทบแล้วยื่นเข้าไปด้านใน ส่วนที่ยื่นเข้าไปนี้เรียกว่า คริสตี (cristac) เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว ดังภาพที่ 4-12 ภายในไมโทคอนเดรีย มีของเหลวบรรจุอยู่เรียกว่า เมทริกซ์ (matrix) ซึ่งจะพบเอนไซม์ที่เกี่ยวกับกระบวนการหายใจระดับเซลล์ และการจำลองตัวของไมโทคอนเดรีย
ภาพที่ 4-12 ไมโทคอนเดรีย
พลาสติด : เม็ดสีในเซลล์
พลาสติด (plastid) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น พลาสติดมีสีแตกต่างกันจำแนกได้ 3 ชนิด
คลอโรพลาสต์ (choroplast) เป็นพลาสติดที่มีสีเขียว เนื่องจากมีสารคลอโรฟิลล์ เป็นองค์ประกอบเป็นส่วนใหญ่ เป็นแหล่งสร้างอาหารของเซลล์พืชและโพรทิตสืบางชนิด ภายในคลอโรพลาสต์มีโครงสร้างที่มีบักษณะคล้ายถุงแบนๆ มีเยื่อหุ้ม เรียกว่า ไทลาคอยด์(thylakoid) และไทลาคอยด์เรียงซ้อนตัวเป็นตั้งเรียกว่า กรานุม(granum) แต่ละกรานุมมีโครงสร้างเชื่อมต่อถึงกัน บนไทลาคอยด์มีสารสีใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่น คลอโรฟิลล์ แคโรทีนอยด์(carotenoid) และมีของเหลวที่เรียกว่า สโตรมา(stroma) อยู่โดยรอบไทลาคอยด์ ในของเหลวนี้มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังภาพที่ 4-13
ภาพที่ 4-13 คอลโรพลาสต์
โครโมพลาสต์(chromoplast) เป็นพลาสติดที่มีสารที่ทำให้เกิดสีต่างๆ ยกเว้นสีเขียว ทำให้ดอกไม้ ใบไม้และผลไม้มีสีสันสวยงาม เช่น ผลสีแดงของพริก รากของแครอท และใบไม้แก่ๆ นอกจากมีสารพวกแคโรทีนอยด์ จึงทำให้เกิดสีแดง สีส้ม และสีเหลือง
ลิวโคพลาสต์(leucoplast) เป็นพลาสติดที่ไม่มีสี ทำหน้าที่สะสมแป้งที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง พบในเซลล์ของราก และเซลล์ที่สะสมอาหาร เช่น มันเทศ มันแก้ว เผือก ผลไม้ เช่นกล้วย และใบพืชบริเวณที่ไม่มีสี
เซนทริโอล: โครงร่างทำให้โครมาทิดแยกออกจากกันในสิ่งมีชีวิตบางเซลล์
เซนทริโอล (centriole) เป็นออร์แกเนลลืที่ไม่มีเยื่อหุ้ม พบในเซลล์พืชและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ไม่พบในเซลล์พืชและพวกเห้ดรา เป็นบริเวณที่ยึดเส้นใยสปินเดิลช่วยในการเคลื่อนที่ของโครโมโซมและแยกโครมาทิดแต่ละคู่ออกจากกันขณะเซลล์แบ่งตัว เซนทริโอลพบอยู่เป็นคู่โดยวางตั้งฉากกัน อยู่ใกล้ๆ กับเยื่อหุ้มนิวเคลียส เซนทริโอลแต่ละอันประกอบไปด้วยหลอดเล็กๆเรียกว่า ไมโครทิวบูล (microtubule) เรียงตัวกันเป็นกลุ่มๆ กลุ่มละ 3 ลหอด มีทั้งหมด 9 กลุ่ม แต่ละกลุ่มเชื่อมต่อกันเป็นแท่งทรงกระบอก โดยมีโปรตีนบางชนิดช่วยยึดระหว่างกลุ่มของไมโครทิวบูลดังภาพที่ 4-14 บริเวณไซโทพลาซึมที่อยู่ล้อมรอบเซนทริโอลแต่ละคู่เรียกว่า เซนโทรโซม (centrosome) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดเส้นใยสปินเดิล
ภาพที่ 4-14 เซนโทรโซมและเซนทริโอล
ไซโทสเกเลตอน : โครงร่างที่ค้ำจุนเซลล์
ไซโทสเกเลตอน (cytoskeleton) เป็นเส้นใยโปรตีนที่เชื่อมโยงกันเป็นร่างแห่เพื่อค้ำจุนรูปร่างของเซลล์และเป็นที่ยึดเกาะของออร์แกเนลล์ เช่น ไมโทคอนเดรียที่อยู่ตามตำแหน่งต่างๆ จึงเปรียบคล้ายกับโครงร่างของเซลล์ ดังภาพที่ 4-15 และยังทำหน้าที่ลำเลียงออร์แกเนลล์ให้เคลื่อนที่ภายในเซลล์ รวมทั้งการเคลื่อนที่ของเซลล์บางชนิด ไซโทสเกเลตอนในเซลล์พืชและสัตว์ แบ่งได้เป็น 3 ชนิด ตามชนิดของหน่วยย่อยที่เป็นองค์ประกอบได้แก่
ภาพที่ 4-15 ไซโทสเกเลตอน
ไมโครฟิลาเมนท์(microfilaments) หรือแอกทินฟิลาเมนท์ (actin filaments) ประกอบด้วยเส้นใยโปรตีนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ7 นาโมเมตร เกิดจากโปรตีน แอกทิน (actin) ซึ่งมีรูปร่างกลมต่อกันเป็นสาย 2 สาย พันบิดกันเป็นเลียวคล้ายสายสร้อยไข่มุก ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเซลล์ เช่น อะมีบา เซลล์เม็ดเลือดขาว เป็นต้น นอกจากนี้ยังทำหน้าที่คุ้นจุน ซึ่งพบในไมโครวิลไล (microvili) ซึ่งเป็นส่วนของเซลล์เยื่อบุในลำไส้เล้กและช่วยในการแบ่งตัวของไซโทพลาซึมในกระบวนการแบ่งเซลล์
ไมโครทิวบูล เป็นหลอดกลวงมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 นาโมเมตร เกิดจากโปรตีนที่เรียกว่า ทูบูลิน(tubulin) เรียงต่อกันเป็นสาย ไม่โทรทิวบูลเป็นโครงสร้างของเส้นใยสปินเดิน ซิเลีย เซนทริโอล แฟลเจลลัม และยังทำหน้าที่ยึดและลำเลียงออร์แกเนลล์ภายในเซลล์
อินเทอร์มีเดียทฟิลาเมนท์ (intermediate fialments) เป็นเส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8-10 นาโนเมตร ประกอบไปด้วยเส้นใยโปรตีนหน่วยย่อย ซึ่งเรียงตัวเป็นสายยาวๆ 4 สาย 8 ชุด พันบิดกันเป็นเกลียว อินเทอร์มีเดียทฟิลาเมนท์ จัดเรียงตัวเป็นร่างแหตามลักษณะรูปร่างของเซลล์
รู้หรือเปล่า ?
ผิวหนัง การสร้างอินเทอร์มีเดียทฟิลาเมนท์จากโปรตีนพวกเคอราทิน (keratin) เมื่อเซลล์ผิวหนังตาย อินเทอร์มีเดียทฟิลาเมนท์ยังคงอยู่ ผมและเล็บของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็สร้างโดยวิธีเดียวกันนี้
ไซโทสเกเลตอนมีการเลียงได้เป็นระเบียบ คงรูปเป็นเส้นหรือท่อตลอดเวลา เช่น ไมโครฟิลาเมนท์ในเซลล์กล้ามเนื้อลายและไมโครทิวบูลที่เป็นแกนของซิเรีย และแฟลเจลลัม ไซโทสเกเลตอนในเซลล์ทั่วๆ ไป ไมโครฟิลาเมนท์และไมโครทิวบูลเรียงตัวเป็นระเบียบ และมีการสลายและสร้างใหม่ได้ตลอดเวลา
ออร์แกเนลล์ส่วนใหญ่มีเยื่อหุ้ม บางชนิดไม่มี สามารถสรุปได้ดังตาราง 4.1
ตาราง 4.1 ออร์แกเนลล์ที่มีและไม่มีเยื่อหุ้ม
ไซโทซอล
ไซโทสซอล เป็นส่วนของไซโทพลาซึมมีลักษณะเป็นสารกึ่งแข็งกึ่งเหลว มีอยู่ประมาณร้อยละ 50-60 ของปริมาณเซลล์ทั้งหมด เซลล์ส่วนใหญ่มักมีปริมาตรของไซโทซอลประมาณ 3 เท่าของปริมาตรนิวเคลียส บริเวณด้านนอกที่อยู่ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ เรียกว่า เอ็กโทพลาซึม(ectoplasm) บริเวณด้านในเรียกว่า เอนโดพลาซึม(endoplasm) เซลล์บางเซลล์มีการไหลของไซโทพลาซึมไปรอบๆ เซลล์ เรียกการไหลนี้ว่า ไซโคลซิส(cyclosis หรือ cytoplasmic streaming) เป็นผลจากการหดและคายตัวของไมโครฟิลาเมนท์ บริเวณเอนโดพลาซึมมีลักษณะค่อนข้างเหลวเป็นที่อยู่ของออร์แกเนลล์ต่างๆ เช่น แวคิวโอล ไมโทคอนเดรีย และเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม เป็นต้น นออกจากนี้ในไซโทซอลยังอาจพบโครงสร้างอื่นๆ เช่น ก้อนไขมัน เม็ดสีต่างๆ เป็นต้น
4.2.3 ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์
ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ หมายถึง โครงสร้างที่ห่อหุ้มไซโทพลาซึมของเซลล์ให้คงรูปร่างและแสดงขอบเขตของเซลล์ ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์
ผนังเซลล์
ผนังเซลล์ เป็นส่วนที่อยู่ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์พืช สาหร่าย โพรโทซัว แบคทีเรียและเห็ดรา แต่ไม่พบในเซลล์สตว์ ผนังเซลล์มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรงให้แก่เซลล์ ผนังเซลล์ของพืชประกอบด้วยเซลลูโลส เส้นใยเหล่านี้จัดเรียงตัวเป็นชั้นไข้วกันดังภาพที่ 4-16 นอกจากนี้เซลล์ที่มีอายุมากขึ้นอาจมีสารอื่นมาสะสมบนเส้นใยเซลลูโลสมากขึ้น เช่น เฮมิเซลลูโลส(hemicellulose) เพกทิน(pectin) ซูเบอริน(suberin)คิวทิน(cutin) และ ลิกนิน(lignin) เป็นต้น ผนังเซลล์มักจะย้อมให้สารทุกชนิดผ่านเข้าออกน้อยมาก ผนังเซลล์บางแห่งมักจะมีช่องเล็กๆ เป็นทางสำหรับให้ไซโทพลาซึมจากเซลล์หนึ่งติดต่อกับไซโทพลาซึมของเซลล์ข้างเคียง เรียกบริเวณนี้ว่า พลาสโมเดสมาตา (plasmodesmata) ดังภาพที่ 4-17
ภาพที่ 4-16 ผนังเซลล์ของพืช
ภาพที่ 4-17 พลาสโมเดสมาตา
รู้หรือเปล่า ?
ผนังเซลล์ของโพรคาริโอตมักประกอบด้วยสารเพปทิโดไกลแคน (peptidoglycan) หรือไกลโคโปรตีน(glycoprotein) ผนังเซลล์ของสาหร่ายสีน้ำตาลแกมเหลือง เช่น ไดอะตอม นอกจากมีเซลลูโลสแล้วยังมีซิลิกา (silica) เป็นส่วนประกอบผนังเซลล์ของเห็ดราจะเป็นสารประกอบไคทิน (chitin)
เยื่อหุ้มเซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane หรือ plasma membrane plasmalemma) เป็นเยื่อบางๆ ล้อมรอบไซโทพลาซึมพบในเซลล์ทุกชนิดมีความหนาประมาณ 8.5-10 นาโนเมตร กั้นสารที่อยู่ภายในและภายนอกเซลล์และรักษาสมดุลของสารภายในเซลล์โดยควบคุมการผ่านเข้าออกของสารระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก
โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนนล์ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดจัดเรียงตัวเป็น 2 ชั้น (lipid bilayer) โดยการหันปลายข้างที่มีขั้ว(polar head) มีสมบัติชอบน้ำออกด้านอกและปลายที่ไม่มีขั้ว(non polar tail) มีสมบัติไม่ชอบน้ำเข้าด้านในและมีโปรตีนแทรกอยู่ นอกจากนี้ยังมีคอเลสเทอรอล ไกลโคลิพิด และไกลโคโปรตีนเป็นส่วนประกอบอยู่ด้วย เรียกลักษณะการจัดเรียงตัวแบบนี้ว่า ฟลูอิดโมเซอิกโมเดล(fluid mosaic model)
ภาพที่ 4-18 โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน (differentially permeable membrane หรือ semipermeable membrane) เนื่องจากเนื้อเยื่อบางๆ ของเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์มีลักษณะคล้ายคึลงกันประกอบด้วยส่วนประกอบของลิพิดซึ่งเหลว จึงสามารถหลุดขาดออกจากกัน และเชื่อมต่อกันได้ เช่น การเกิดเวสิเคิล ไลโซโซม การสร้างแวคิวโอล เป็นต้น ก่อให้เกิดการลำเลียงสารขนาดใหญ่เข้าออกจากเซลล์ รวมทั้งการย่อยอาหารและสิ่งแปลกปลอมในเซลล์
โปรตีนที่แทรกอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์มีความสำคัญต่อการนำสารเข้าและออกจากเซลล์อย่างไร นักเรียนจะได้ศึกษาต่อไปนี้