โครงสร้างของเซลล์

          เซลล์โดยทั่วไปถึงแม้จะมีขนาด รูปร่าง และหน้าที่แตกต่างกัน แต่ลักษณะพื้นฐานภายในเซลล์มักไม่แตกต่างกัน นักชีววิทยาได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนศึกษาเซลล์ของสิ่งมีชีวิตพบว่าในไซโทพลาซึมมีโครงสร้างขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ เฉพาะเรียกว่า ออร์แกเนลล์ (organelle) มีหลายขนาด รูปร่าง จำนวน และหน้าที่ต่างกัน  ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ซึ่งจะ ประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน ดังนี้

1. นิวเคลียส (nucleus)

          เป็นโครงสร้างที่มักพบอยู่กลางเซลล์เมื่อย้อมสีจะติดสีเข้มทึบ มีลักษณะเป็นก้อนทึบแสงเด่นชัดอยู่บริเวณกลางๆ เซลล์โดยทั่วๆ ไปจะมี นิวเคลียส เซลล์พารามีเซียม มี นิวเคลียส นิวเคลียสมีความสำคัญเนื่องจากเป็นที่อยู่ของสารพันธุกรรม จึงมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ โดยทำงานร่วมกับไซโทพลาซึม

สารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส ประกอบด้วย

      1. ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบของโครโมโซมนิวเคลียส

      2. ไรโบนิวคลีอิก แอซิด (ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียสโดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัส

      3. โปรตีน ที่สำคัญคือโปรตีนฮีสโตน (histone) โปรตีนโพรตามีน (protamine) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNA ส่วนโปรตีนเอนไซม์ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก

 

โครงสร้างของนิวเคลียส ประกอบด้วย ส่วน คือ

      1. เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear membrane) เป็นเยื่อบางๆ ชั้น เรียงซ้อนกัน ที่เยื่อนี้จะมีรู เรียกว่านิวเคลียร์ พอร์ (nuclear pore) หรือ แอนนูลัส (annulus) มากมาย ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของสารต่างๆ ระหว่างไซโทพลาซึมและนิวเคลียส นอกจากนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียสยังมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่านเช่นเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์

      2. โครมาทิน (chromatin) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่ย้อมติดสี เป็นเส้นใยเล็กๆ พันกันเป็นร่างแห ประกอบด้วย โปรตีนหลายชนิด และ DNA มีหน้าที่ควบคุมกิจกรรมต่างๆ ของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป

      3. นิวคลีโอลัส (nucleolus) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่มีลักษณะเป็นก้อนอนุภาคหนาทึบ ประกอบด้วย โปรตีน และ RNA โดยโปรตีนเป็นชนิดฟอสโฟโปรตีน (phosphoprotein) และไม่พบโปรตีนฮีสโตนเลย นิวคลีโอลัสมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ชนิดต่างๆ ดังนั้นนิวคลีโอลัสจึงมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีนเป็นอย่างมาก เนื่องจากไรโบโซมทำหน้าที่สร้างโปรตีน

2. ไซโทพลาซึม (cytoplasm)

     เป็นส่วนที่ล้อมรอบนิวเคลียสอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น ชั้น คือ

      1. เอกโทพลาซึม (ectoplasm) เป็นส่วนของไซโทพลาซึมที่อยู่ด้านนอกติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ มีลักษณะบางใส เพราะมีส่วนประกอบต่างๆ ของเซลล์อยู่น้อย

      2. เอนโดพลาซึม (endoplasm) เป็นชั้นของไซโทพลาซึมที่อยู่ด้านในใกล้นิวเคลียส ชั้นนี้จะมีลักษณะที่เข้มข้นกว่าเนื่องจากมี ออร์แกเนลล์ (organelle) และอนุภาคต่างๆ ของสารอยู่มาก จึงเป็นบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ของเซลล์มากด้วย

     ไซโทพลาซึม นอกจากแบ่งออกเป็น ชั้น แล้วยังมีส่วนประกอบที่สำคัญ ส่วนคือ

      ออร์แกเนลล์ (organelle) เป็นส่วนที่มีชีวิต ทำหน้าที่คล้ายๆ กับเป็นอวัยวะของเซลล์

         ออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม (membrane bounded organelle)

         1. ไมโทคอนเดรีย (mitochondria) ส่วนใหญ่จะมีรูปร่างกลม ท่อนสั้น ท่อนยาว หรือกลมรีคล้ายรูปไข่ ประกอบด้วยสารโปรตีน ประมาณร้อยละ 60-65 และลิพิดประมาณร้อยละ 35-40 ภายในไมโทคอนเดรียมีของเหลวซึ่งประกอบด้วยสารหลายชนิดเรียกว่า มาทริกซ์ (matrix) มีเอนไซม์ที่สำคัญในการสร้างพลังงานจากการหายใจ นอกจากนี้ยังพบเอนไซม์ในการสังเคราะห์ DNA สังเคราะห์ RNA และโปรตีนด้วย หน้าที่ของไมโทคอนเดรียคือ เป็นแหล่งสร้างพลังงานของเซลล์โดยการหายใจ

         2. เอนโดพลาสมิก เรติคูลัม (endoplasmic reticulum:ER) เอนโดพลาสมิก เรติคูลัมเป็นออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนห่อหุ้ม

ประกอบด้วยโครงสร้างระบบท่อที่มีการเชื่อมประสานกันทั้งเซลล์ แบ่งออกเป็น ชนิดคือ

     2.1 เอนโดพลาสมิก เรติคูลัมชนิดขรุขระ (rough endoplasmic reticulum:RER)  เป็นชนิดที่มีไรโบโซม มีหน้าที่สำคัญคือ การสังเคราะห์โปรตีนของไรโบโซมที่เกาะอยู่ และลำเลียงสารซึ่งได้แก่โปรตีนที่สร้างได้ และสารอื่นๆ

      2.2 เอนโดพลาสมิก เรติคูลัมชนิดเรียบ (smooth endoplasmic reticulum:SER)  เป็นชนิดที่ไม่มีไรโบโซม มีหน้าที่สำคัญคือ ลำเลียงสารต่างๆ เช่น RNA ลิพิดโปรตีนสังเคราะห์สารพวกไขมันและสเตอรอยด์ฮอร์โมน

       

 3. กอลจิ บอดี (Golgi body) มีรูปร่างลักษณะเป็นถุงแบนๆ หรือเป็นท่อเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ มีหน้าที่สำคัญคือ เก็บสะสมสารที่เซลล์สร้างขึ้นก่อนที่จะปล่อยออกนอกเซลล์ ซึ่งสารส่วนใหญ่เป็นสารโปรตีน นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการสร้างนีมาโทซีส (nematocyst) ของไฮดราอีกด้วย

 4. ไลโซโซม (lysosome) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนห่อหุ้มเพียงชั้นเดียว รูปร่างกลมรี พบเฉพาะในเซลล์สัตว์เท่านั้น มีหน้าที่ที่สำคัญคือ

     4.1 ย่อยสลายอนุภาคและโมเลกุลของสารอาหารภายในเซลล์

     4.2 ย่อยหรือทำลายเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอมต่างๆ ที่เข้าสู่ร่างกายหรือเซลล์

     4.3 ทำลายเซลล์ที่ตายแล้ว

     4.4 ย่อยสลายโครงสร้างต่างๆ ของเซลล์ในระยะที่เซลล์มีการเปลี่ยนแปลง

 

   5. แวคิวโอล (vacuole) แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเป็นถุง โดยทั่วไปจะพบในเซลล์พืชและสัตว์ชั้นต่ำ แบ่งเป็น ชนิดคือ

     5.1 ลิวโคพลาสต์ (leucoplast)  เป็นพลาสติดที่ไม่มีสี

     5.2 โครโมพลาสต์ (chromoplast)  เป็นพลาสติดที่มีรงควัตถุสีอื่นๆ นอกจากสีเขียว

     5.3 คลอโรพลาสต์ (chloroplast)  เป็นพลาสติดที่มีสีเขียว ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารคลอโรฟีลล์ ภายในคลอโรพลาสต์ประกอบด้วยส่วนที่เป็นของเหลวเรียกว่า สโตรมา (stroma) มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง มี DNA,RNA และไรโบโซม และเอนไซม์อีกหลายชนิดปะปนกันอยู่

         ออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม (nonmembrane bounded organelle)

         1. ไรโบโซม (ribosome) เป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็ก พบได้ในสิ่งมีชีวิตทั่วไป ประกอบด้วยสารเคมี ชนิด คือ กรดไรโบนิวคลีอิก (ribonucleic acid:RNA) กับโปรตีน มีทั้งที่อยู่เป็นอิสระในไซโทพลาซึม และเกาะอยู่บนเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม พวกที่เกาะอยู่ที่เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมจะบฃพบมากในเซลล์ต่อมที่สร้างเอนไซม์ต่างๆ พลาสมาเซลล์เหล่านี้จะสร้างโปรตีนที่นำไปใช้นอกเซลล์เป็นสำคัญ

         2. เซนทริโอล (centriole) มีลักษณะคล้ายท่อทรงกระบอก อันตั้งฉากกัน พบเฉพาะในสัตว์และโพรทิสต์บางชนิด มีหน้าที่เกี่ยวกับการแบ่งเซลล์ เซนทริโอลแต่ละอันจะประกอบด้วยชุดของไมโครทูบูล (microtubule) ซึ่งเป็นหลอดเล็กๆ มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการลำเลียงสารในเซลล์ ให้ความแข็งแรงแก่เซลล์และโครงสร้างอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ การเคลื่อนที่ของเซลล์

      ไซโทพลาสมิก อินคลูชัน (cytoplasmic inclusion) หมายถึง สารที่ไม่มีชีวิตที่อยู่ในไซโทพลาสมิก เช่น เม็ดแป้ง (starch grain) เม็ดโปรตีน หรือพวกของเสียที่เกิดจากกระบวนการแมแทบอลิซึม

 3. ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์

หมายถึง โครงสร้างที่ห่อหุ้มไซโทพลาซึมของเซลล์ให้คงรูปร่างและแสดงขอบเขตของเซลล์ ได้แก่

   1. เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)

                เยื่อหุ้มเซลล์มีชื่อเรียกได้หลายอย่าง เช่น พลาสมา เมมเบรน (plasma membrane) ไซโทพลาสมิก เมมเบรน (cytoplasmic membrane) เยื่อหุ้มเซลล์มีความหนาประมาณ 75 อังสตรอม ประกอบด้วยโปรตีนประมาณร้อยละ 60 ลิพิดประมาณร้อยละ 40 การเรียงตัวของโปรตีนและลิพิดจัดเรียงตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อน การเรียงตัวในลักษณะเช่นนี้เรียกว่า ยูนิต เมมเบรน (unit membrane)

เยื่อหุ้มเซลล์มีหน้าที่หลายประการคือ

      1. ห่อหุ้มส่วนของโพรโทพลาซึมที่อยู่ข้างในทำให้เซลล์แต่ละเซลล์แยกออกจากัน

      2. ช่วยควบคุมการเข้าออกของสารต่างๆ ระหว่างภายในเซลล์และสิ่งแวดล้อม มีคุณสมบัติเป็นเซมิเพอร์มีเอเบิล เมมเบรน (semipermeable membrane) ซึ่งจะยินยอมให้สารบางชนิดเท่านั้นที่ผ่านเข้าออกได้ ซึ่งการผ่านเข้าออกจะมีอัตราเร็วที่แตกต่างกัน

      3. ความต่างศักย์ทางไฟฟ้า (electrical potential) ของภายในและภายนอกเซลล์เนื่องมาจากการกระจายของไอออนและโปรตีนไม่เท่ากัน ซึ่งมีความสำคัญในการนำสารพวกไอออนเข้าหรือออกจากเซลล์ ซึ่งมีความจำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ประสาทและเซลล์กล้ามเนื้อมาก

      4. เยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่รับสัมผัสสาร ทำให้เกิดการเร่งหรือลดการเกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์นั้นๆ

    2. ผนังเซลล์ (cell wall)

     ผนังเซลล์ พบได้ในสิ่งมีชีวิตหลากชนิด เช่น เซลล์พืช สาหร่าย แบคทีเรีย และรา

 ผนังเซลล์พืช ประกอบด้วยชั้นต่างๆ ชั้น คือ

      1. ผนังเชื่อมยึดระหว่างเซลล์ (middle lamella) เป็นชั้นที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์พืชแบ่งตัวและเป็นชั้นที่เชื่อมระหว่างเซลล์ให้อยู่ติดกัน

      2. ผนังเซลล์ปฐมภูมิ (primary wall) เป็นชั้นที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์เริ่มเจริญเติบโต ประกอบด้วยสารพวก เซลลูโลส เป็นส่วนใหญ่

      3. ผนังเซลล์ทุติยภูมิ (secondary wall) เป็นชั้นที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์หยุดขยายขนาดแล้ว โดยมีสารพวก เซลลูโลส คิวทิน ซูเบอริน ลิกนิน และเพกทินมาเกาะ