1.ความหมายและประเภทของเซลล์

เซลล์ เป็นโครงสร้างและหน่วยทำงานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิด ในบางครั้งอาจเรียกว่า หน่วยที่เป็นองค์ประกอบของชีวิต สิ่งมีชีวิตบางชนิดเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว  เช่น แบคทีเรีย ยีสต์ แต่สิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เช่น พืช สัตว์ เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (มนุษย์มีเซลล์อยู่ประมาณ 100 ล้านล้าน เซลล์)

ทฤษฎีเซลล์ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2382 (ค.ศ. 1839) โดยแมตเทียส จาคอบ ชไลเดน และ ทีโอดอร์ ชวานน์ ได้อธิบายว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า เซลล์ทั้งหมดมีกำเนิดมาจากเซลล์ที่มีมาก่อน ระบบการทำงานเพื่อความอยู่รอดของสิ่งที่มีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นภายในเซลล์ และภายในเซลล์ยังประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรม ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการทำงานของเซลล์ และการส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์รุ่นต่อไป แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

- โปรคาริโอติกเซลล์ (Protokaryotic cell ) เป็นเซล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำได้แก่ ไซยาโน แบคทีเรีย  แบคทีเรีย และไมโคพลาสมา มีสารพันธุกรรม อยู่ในบริเวณโครงสร้างที่เรียกว่า นิวคลีออยด์  ที่ปราศจาก เยื่อหุ้มนิวเคลียส และไม่มีโปรตีนฮีสโตน ภายใน ไซโตพลาสซึม(ไม่มีออร์แกแนลชนิดที่มีเยื่อหุ้ม และโครงร่างภายในไซโตพลาสซึม

- ยูคาริโอติกเซลล์ (Eukaryotic cell) เป็นเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง พวกเห็ด รา พืช และสัตว์ เซลล์ชนิดนี้มีขนาดใหญ่กว่าชนิดแรก และมีนิวเคลียสที่เห็นได้ชัดเจน แยกจาก บริเวณไซโตพลาสซึม และมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส หุ้มรอบ สารพันธุกรรม ซึ่งมีโปรตีนฮีสโตน เป็นส่วนประกอบ นอกจากนี้ยังพบทั้ง ออร์แกแนล ที่มีเยื่อหุ้มจำนวนหลายชนิด รวมทั้งออร์แกแนลที่ไม่มีเยื่อหุ้มอยู่ภายในไซโตพลาสซึม

เซลล์สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งเป็นประเภทใหญ่ๆ ได้ 3 ประเภท ตามความแตกต่างขององค์ประกอบ ภายในเซลล์ คือ เซลล์สัตว์ เซลล์พืช และเซลล์ของแบคทีเรียโดย เซลล์สัตว์ แตกต่างจากเซลล์พืชตรงที่ เซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์ และไม่มีรงควัตถุ ที่ใช้ในการ สังเคราะห์แสง สำหรับเซลล์แบคทีเรียมีความซับซ้อน ขององค์ประกอบ ภายในเซลล์ น้อยกว่าเซลล์สัตว์ และเซลล์พืชมาก เช่น ไม่มีเยื่อหุ้มสารพันธุกรรม และออร์แกเนลล์ต่างๆ เป็นต้น

2.โครงสร้างของเซลล์

1.  ผนังเซลล์ ( Cell Wall ) เป็นส่วนประกอบชั้นนอกสุดของเซลล์พืช และเป็นส่วนที่ไม่มีชีวิต ประกอบด้วยสารหลายชนิด เช่น เซลลูโลส, คิวติน, เพกติน ลิกนิน , ซูเบอริน ผนังเซลล์มีลักษณะเป็นรูพรุน  ทำหน้าที่เสริมสร้างความแข็งแรงให้แก่เซลล์ ทำให้เซลล์คงรูปร่างได้ ผนังเซลล์มีสมบัติยอมให้สารแทบ   ทุกชนิด ผ่านเข้าออกได้และมีเฉพาะในเซลล์พืชเท่านั้น

2. เยื่อหุ้มเซลล์ ( Cell membrane หรือ plasma membrane ) มีลักษณะเป็นเยื่อบางๆ ประกอบด้วย  สารไขมันและโปรตีน เยื่อหุ้มเซลล์มีรูเล็กๆ ทำให้สามารถจำกัดขนาดของโมเลกุลของสารที่จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ดังนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงมีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน หรือเซมิเพอเมียเบิลเมมเบรน(Semipermeable  membrane)

เยื่อหุ้มเซลล์มีหน้าที่

1)  ห่อหุ้มส่วนประกอบภายในเซลล์ให้คงรูปอยู่ได้

2)  ควบคุมปริมาณและชนิดของสารที่ผ่านเข้าและออกจากเซลล์ทำให้ปริมาณของสารต่างๆ ภายในเซลล์พอเหมาะ

3)  เป็นตำแหน่งที่มีการติดต่อระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก

3. ไซโทพลาซึม  ( Cytoplasm )  มีลักษณะเป็นของเหลว ประกอบด้วยสารที่สำคัญปนอยู่ คือ โปรตีน ไขมัน  คาร์โบไฮเดรต และเกลือแร่ต่างๆ รวมทั้งของเสียที่เกิดขึ้น ไซโทพลาซึมเป็นศูนย์กลางการทำงานของเซลล์ เกี่ยวกับเมตาโบลิซึม ทั้งกระบวนการสร้างและสลายอินทรียสาร ไซโทพลาซึมประกอบด้วยส่วนประกอบภายในที่อาจเรียกว่า อวัยวะของเซลล์  organelle มีหน้าที่แตกต่างกัน ได้แก่

1)  ร่างแหเอนโดพลาซึมหรือเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (endoplasmic reticulum) มีทั้งชนิดเรียบและชนิดขรุขระ ทำหน้าที่ขนส่งสารภายในเซลล์

2)  กอลจิคอมเพลกซ์ ( golgi complex หรือ golgi bodies หรือ golgi apparatus) เป็นที่สะสมโปรตีนเพื่อส่งออกนอกเซลล์

3)  ไมโทคอนเดรีย ( mitochondria ) มีลักษณะเป็นก้อนกลมๆ มีผนังหุ้มหนาที่ประกอบด้วยเยื่อ 2 ชั้นมีหน้าที่เผาผลาญอาหารเพื่อสร้างพลังงานให้แก่เซลล์

4)  คลอโรพลาสต์ ( chloroplast) พบเฉพาะในเซลล์พืชมีหน้าที่ดูดพลังงานแสง เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ( กระบวนการสร้างอาหารของพืช )

5)  แวคิวโอ ( vacuole ) มีขนาดใหญ่มากในเซลล์พืช มีลักษณะเป็นถุงมีเยื่อหุ้มบางๆ และเป็นที่สะสมสารต่างๆ มีน้ำเป็นส่วนใหญ่ เรียกว่า เซลล์แซพ ( cell sap ) มีเกลือ น้ำตาล แลสารเคมีอื่นๆ ละลายอยู่ภายใน

     4. นิวเคลียส ( Nucleus ) มีลักษณะค่อนข้างกลม เป็นโครงสร้างของเซลล์ที่เห็นชัดอยู่ตรงกลางเซลล์ ทำหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมกิจกรรมต่างๆ  ภายในเซลล์ ถูกควบคุมโดยคำสั่งจากนิวเคลียสมีสารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส 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 3 ส่วน คือ 

     1. เยื่อหุ้มนิวเคลียส ( nuclear membrane)เซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า เซลล์ยูคาริโอต (eukaryotic cell) ได้แก่ เซลล์ของพืช สัตว์ โพรทิสต์ เซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส  เรียกว่า เซลล์โพรคาริโอต

 (prokaryotic cell)  ได้แก่แบคทีเรีย  สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

     2. นิวคลีโอพลาซึม ( nucleoplasm ) คือ ส่วนที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ประกอบด้วย นิวคลิ-โอลัส ( Nucleolus )  เป็นแหล่งสังเคราะห์และรวบรวมกรดไรโบนิวคลีอิค ( ribonucleic acid ) เรียกย่อว่า   RNA  ทำหน้าที่นำคำสั่งจากนิวเคลียสไปยังเซลล์ส่วนอื่นๆ  และสร้างไรโบโซมเพื่อไปทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนโครมาติน (Chromatin ) คือ  ร่างแหโครโมโซม โครโมโซมประกอบด้วย  DNA   ( Deoxyribo nucleic acid )  หรือยีน ( Gene ) และโปรตีนหลายชนิด ยีนเป็นตัวควบคุมการแสดงออก ของลักษณะต่างๆ ในสิ่งมีชีวิตเป็นตัวถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน

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

3.เซลล์พืชและเซลล์สัตว์

    เซลล์พืช คือ หน่วยของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดของพืช มีส่วนประกอบสำคัญคือผนังเซลล์(Cell Wall)ที่แข็งแรงที่ห่อหุ้มชั้นนอกสุดของเซลล์(Cell) มีรูปร่างเซลล์(Cell)เป็นเหลี่ยม และเซลล์มีคลอโรพลาสต์(Chloroplast) เป็นออร์แกแนลล์(Organelle)ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของพืช นอกนั้นเซลล์พืชก็มีองค์ประกอบคล้ายๆกับเซลล์ทั่วไป คือ มีเยื่อหุ้มเซลล์(Cell Membrane), นิวเคลียส(Nucleus), ไซโทพลาซึม( Cytoplasm) ที่ประกอบไปด้วยออร์แกแนลล์(Organelle)ต่างๆ เช่น กอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex), ไรโบโซม (Ribosome), เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum, ER), ไมโทคอนเดรีย(Mitochondria)เป็นต้น นอกนั้นเซลล์พืชก็จะมีออร์แกแนลล์(Organelle) ที่ชื่อ แวคิวโอล (Vacuole) ที่มีขนาดใหญ่กว่าของเซลล์สัตว์มาก   ที่ผนังเซลล์(Cell Wall)ของเซลล์พืช จะมีช่องพลาสโมเดสมาตา (Plastmodesmata)(รูปเอกพจน์ใช้ พลาสโมเดสมา, Plasmodesma) ที่เป็นช่องว่างขนาดเล็กจำนวนมาก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50-60 นาโนเมตร ช่วยในการทำหน้าที่เชื่อมต่อเซลล์(Cell)ที่อยู่ใกล้เคียงกัน เพื่อช่วยในการขนส่งแลกเปลี่ยนสิ่งต่างๆระหว่างเซลล์พืช

ภาพที่ 1 แสดงโครงสร้างของเซลล์พืช

               เซลล์สัตว์ คือ หน่วยของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดของสัตว์ มีรูปร่างกลมๆมนๆรีๆ มีความอ่อนนุ่ม ไม่เป็นเหลี่ยม ไม่มีคลอโรพลาสต์(Chloroplast)และไม่มีผนังเซลล์(Cell Wall) แบบที่มีอยู่ในเซลล์พืช ไม่มีแวคคิวโอล หรือ มีแต่มีขนาดเล็กจนไม่สามารถมองเห็นได้ชัด หรือ มีจะมีอยู่ในเซลล์สัตว์ชั้นต่ำ มักจะไม่ค่อยพบในเซลล์สัตว์ชั้นสูง ในเซลล์สัตว์มักจะพบไลโซโซม (Lysosome) ซึ่งแตกต่างจากพืชที่จะมี ไลโซโซม (Lysosome)ในพืชบางชนิดเท่านั้น และในเซลล์สัตว์ก็มักจะพบเซนทริโอล(Centriole)ที่ไม่มีในเซลล์พืช

    

ภาพที่ 2 แสดงโครงสร้างของเซลล์สัตว์

นอกนั้นเซลล์สัตว์ก็มีองค์ประกอบคล้ายๆกับเซลล์ทั่วไป คือ มีเยื่อหุ้มเซลล์(Cell Membrane), นิวเคลียส(Nucleus), ไซโทพลาซึม(Cytoplasm) ที่ประกอบไปด้วยออร์แกแนลล์(Organelle)ต่างๆ เช่น กอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex), ไรโบโซม (Ribosome), เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum, ER), ไมโทคอนเดรีย(Mitochondria) เป็นต้น