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