ส่วนประกอบของเซลล์

     เซลล์โดยทั่วไปถึงแม้จะมีขนาด รูปร่าง และหน้าที่แตกต่างกัน แต่ลักษณะพื้นฐานภายในเซลล์มักไม่แตกต่างกัน นักชีววิทยาได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนศึกษาเซลล์ของสิ่งมีชีวิตพบว่า ในไซโทพลาซึมมีโครงสร้างขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เฉพาะเรียกว่า ออร์แกเนลล์ (organelle) มีหลายขนาด รูปร่าง จำนวน และหน้าที่ต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ซึ่งจะประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่คล้าย คลึงกัน 3 ส่วนใหญ่ ๆ คือ ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึม และนิวเคลียส

1. ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์

ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์

      ผนังเซลล์ (cell wall) เป็นผนังแข็งแรงอยู่ชั้นนอกสุด  มีลักษณะเป็นรูพรุนยอมให้สารผ่านเข้าออกได้สะดวก ประกอบขึ้นจากสารเซลลูโลส (cellulose) เป็นสำคัญช่วยให้เซลล์พืชแข็งแรงทนทานอยู่ได้นานนับปี แม้ว่าเซลล์อาจตายไปแล้วก็ตาม และถ้านำเซลล์พืชแก่ ๆ ไปแช่ในน้ำกลั่นเซลล์ก็จะไม่แตก  เพราะผนังเซลล์มีแรงต้านสูง  ส่วนเซลล์ของสัตว์ไม่มีผนังเซลล์แต่เซลล์สัตว์บางชนิดอาจมีสารเคลือบเยื่อหุ้มเซลล์ได้  ซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันไปแล้วแต่ชนิดของเซลล์นั้น ๆ ตัวอย่างเช่น เปลือกกุ้ง กระดองปูมีสารเคลือบพวกไกลโคโปรตีน (glycoprotein) เซลล์ของพวกไดอะตอมมีสารเคลือบเป็นพวกซิลิกาสารเคลือบเหล่านี้มีประโยชน์ทำให้เซลล์คงรูปร่างได้

     เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane หรือ plasma membrane) อยู่ถัดจากผนังเซลล์เข้ามามีลักษณะเป็นเยื่อบาง ๆ เหนียว ประกอบด้วยสารประเภทไขมันและโปรตีนรวมกัน เรียกว่า ไลโพโปรตีน เยื่อหุ้มเซลล์มีรูเล็ก ๆ สามารถจำกัดขนาดของสารที่ผ่านเข้าออกได้ จึงมีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่านซึ่งสารขนาดเล็กผ่านได้ ส่วนสารขนาดใหญ่ผ่านไม่ได้เป็นตัวควบคุมปริมาณและชนิดของสารบางอย่าง เช่นอาหาร อากาศ และสารละลายเกลือแร่ต่าง ๆ และยังแสดงขอบเขตของเซลล์และห่อหุ้มส่วนประกอบในเซลล์

2. ไซโทพลาซึม

     ประกอบด้วย ของเหลวซึ่งเป็นสารประกอบหลายชนิดรวมทั้งอวัยวะของเซลล์หรือออร์แกเนลล์ (organelle) ต่าง ๆ ซึ่งมีหน้าที่แตกต่างกัน ที่สำคัญ ได้แก่

     ไมโทคอนเดรีย (mitochondria) มีหน้าที่เผาผลาญอาหารเพื่อสร้างพลังงาน ATP ให้แก่เซลล์ (การหายใจของเซลล์) พบมากในเซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ประสาท และเซลล์ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับสิ่งขับถ่าย

     ไลโซโซม (lysosomes) มีลักษณะคล้ายถุงเล็ก ๆ ภายในมีเอนไซม์สำหรับย่อยสารต่าง ๆ เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน ฟอสโฟไลพิดและสิ่งที่เซลล์ไม่ต้องการ

     ร่างแหเอนโดพลาซึมหรือเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (endoplasmic reticulum)  ทำหน้าที่ขนส่งลำเลียงสิ่งต่าง ๆ ภายในเซลล์ไปยังเซลล์ข้างเคียง

     กอลจิคอมเพลกซ์ (golgi complex) หรือ กอจิบอดี (golgi bodies) ทำหน้าที่สะสมโปรตีนเพื่ออัดแน่นส่งออกนอกเซลล์

     คลอโรพลาสต์ (chloroplast) พบเฉพาะในเซลล์พืช ทำหน้าที่สังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากเป็นที่อยู่ของคลอโรฟิลล์ (chlorophyll)

     ไรโบโซม (ribosome) ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ เซนทริโอล (centriole) พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ ทำหน้าที่ช่วยในการแบ่งเซลล์และการเคลื่อนที่ของโครโมโซมของสัตว์

     แวคิวโอล (vacuole) พบในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ มีขนาดใหญ่มากในเซลล์พืช ทำหน้าที่เก็บอาหารของเสีย และเป็นที่พักอาหารก่อนเข้าสู่ไซโทพลาซึม

3. นิวเคลียส 

     นิวเคลียส เป็นส่วนที่สำคัญของเซลล์ โดยทั่วไปเซลล์จะมี 1 นิวเคลียส ยกเว้นในเซลล์บางชนิด  เช่น เซลล์พารามีเซียมมี 2 นิวเคลียส เป็นต้น นิวเคลียสเป็นโครงสร้างของเซลล์ที่เด่นชัดมากอาจจะอยู่ตรงกลางเซลล์ หรือค่อนไปข้างใดข้างหนึ่งของเซลล์ มีลักษณะเป็นรูปทรงกลมหรือรูปไข่

โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

เซลล์พืช (plant cell)

 

เซลล์สัตว์ (animal cell)

เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

 

เซลล์พืช	เซลล์สัตว์
1.  โดยทั่วไปมีลักษณะเป็นเหลี่ยม 2.   มีผนังเซลล์อยู่ภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์ 3.   มีคลอโรพลาสต์ 4.   ไม่มีเซนทริโอล 5.   มีแวคิวโอลขนาดใหญ่ 6.  ไม่มีไลโซโซม	1.  ส่วนใหญ่มีลักษณะกลมหรือรี 2.   ไม่มีผนังเซลล์    มีเฉพาะเยื่อหุ้มเซลล์ 3.   ไม่มีคลอโรพลาสต์ 4.   มีเซนทริโอล 5.   มีแวคิวโอลขนาดเล็ก 6.  มีไลโซโซม

  

ขนาดและรูปร่างของเซลล์

     เซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีอยู่หลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดมีหน้าที่แตกต่างกันออกไป บางเซลล์ก็มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของอวัยวะ บางซลล์มีหน้าที่เกี่ยวกับระบบสืบพันธุ์ ระบบย่อยอาหาร ระบบไหลเวียนโลหิต เป็นต้น การที่เซลล์แต่ละชนิดมีหน้าที่ต่างกัน จึงทำให ้เซลล์แต่ละชนิดมีขนาดและรูปร่างต่างกัน

ขนาดของเซลล์

     เซลล์มีขนาดต่าง ๆ กัน ตั้งแต่ขนาดเล็ก เช่น เซลล์แบคทีเรียซึ่งมีขนาดประมาณ 1 ไมโครเมตร (1 ไมโครเมตร มีค่าเท่ากับ 10^-6เมตร หรือ 0.000001 เมตร) จนถึงเซลล์ขนาดใหญ่ เช่น เซลล์พืชทั่วไปมีขนาดประมาณ 100 ไมโครเมตร สำหรับเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด คือ เซลล์ไข่นกกระจอกเทศ ซึ่งมีขนาดหลายเซนติเมตร เซลล์ส่วนใหญ่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าต้องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์จึงจะมองเห็นรายละเอียดของเซลล์

  
รูปร่างของเซลล์

      เนื่องจากเซลล์มีลักษณะเฉพาะและถูกควบคุมด้วยยีน (Gene) ทำให้เซลล์มีลักษณะรูปร่างแตกต่างกันตามกิจกรรมที่ทำ เช่น ในร่างกายคนเรา เซลล์ของสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นพืชหรือสัตว์จะแตกต่างกันออกไป เช่น 

      เซลล์ขนราก (Root hair cell) ของพืชจะมีการสร้างขนรากยื่นเข้าไปในดินเพื่อดูดน้ำและแร่ธาตุ โดยขนรากที่ยื่นออกมานั้นจะมีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น ทำให้รากสามารถดูดน้ำและแร่ธาตุได้มากขึ้น

เซลล์ขนราก

       เซลล์เม็ดเลือดแดง (Red blood cell) ที่อยู่ในกระแสเลือดของมนุษย์และสัตว์ เซลล์เม็ดเลือดแดงขณะเกิดใหม่จะมีนิวเคลียส แต่เมื่อโตเต็มที่นิวเคลียสจะสลายไป เซลล์เม็ดเลือดแดงมีลักษณะกลมแบนคล้ายจาน โดยบริเวณกลางเซลล์เว้าเข้าหากันทั้ง 2 ข้าง ภายในมีฮีโมโกลบิน ซึ่งเป็นสารสีแดงทำหน้าที่รับออกซิเจนจากถุงลมไปเลี้ยงเซลล์ตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย รูปร่างของเซลล์เม็ดเลือดแดงช่วยให้สามารถไหลไปตามเส้นเลือดได้ดีไม่ว่าเส้นเลือดจะใหญ่หรือเล็ก
 

เซลล์เม็ดเลือดแดง

 
      เซลล์เม็ดเลือดขาว (White blood cell) มีหน้าที่ต่อต้านและทำลายเชื้อโรคที่เข้าสู่ร่างกาย เซลล์เม็ดเลือดขาวเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้จึงทำให้สามารถแทรกออกจากเส้นเลือด ไปทำลายเชื้อโรคที่เข้าสู่ร่างกายได้

เซลล์เม็ดเลือดขาว

     เซลล์ประสาท (Nerve cell) มีหน้าที่ส่งกระแสประสาทจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งภายในระบบประสาท รูปร่างและโครงสร้างของเซลล์ประสาทประกอบด้วยส่วนที่เป็นตัวเซลล์ (Cell body) ซึ่งมีลักษณะค่อนข้างกลมและส่วนที่เป็นแขนงแยกออกจากตัวเซลล์ เรียกว่า เดนไดรต์ (Dendrite) และแอกซอน (axon)

เซลล์ประสาท

คุณรู้หรือไม่ ?     ในร่างกายมนุษย์มีเซลล์อยู่ประมาณ 10,000 ล้านล้านเซลล์ (10¹⁶  เซลล์) เซลล์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด คือ เซลล์ไข่ (egg cell) ซึ่งมีขนาดเทียบได้กับจุดของตัว “i” ในภาษาอังกฤษ ส่วนเซลล์ที่มีขนาดเล็กที่สุด คือ เซลล์ประสาท (nerve cell) มีขนาดเล็กกว่าเซลล์ไข่ถึง 40 เท่า

เซลล์ไข่

กล้องจุลทรรศน์

     กล้องจุลทรรศน์ (Microscope) เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นในการศึกษาค้นคว้าทางชีววิทยาทำให้สามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ที่มองเห็นไม่ชัดเจนและไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า รวมทั้งรายละเอียดหรือส่วนประกอบต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตได้ดียิ่งขึ้น
      
     ชนิดของกล้องจุลทรรศน์

     1. กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงอาทิตย์หรือแสงไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดลำแสง

 

 
     2. กล้องจุลทรรศน์ที่มีแหล่งกำเนิดให้เป็นลำอิเล็คตรอน

 

      ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์

     1. ฐาน (Base หรือ Foot) เป็นส่วนที่วางบนโต๊ะ รูปร่างต่าง ๆ กันไปขึ้นอยู่กับแบบของกล้อง

     2. ลำตัว (Body) มีลักษณะโค้งสำหรับมือจับเวลายกกล้อง ตรงส่วนต่อกับฐานมีล้อหมุนใหญ่ (coarseadjustment) และล้อหมุนเล็ก (fineadjustment) ทำหน้าที่ปรับระยะภาพ

     3. ลำกล้อง (Body tube) มีส่วนต่อจากลำตัว ส่วนบนสำหรับสวมเลนส์ตา (eye-piece orocular) ส่วนล่างมี แผ่นโลหะกลมสองชิ้นชิ้นหนึ่งติดแน่นอยู่กับลำกล้องอีกชิ้นหนึ่งหมุนเคลื่อนที่ได้ (nosepiece) มีเลนซ์วัตถุ (objective lens) ซึ่งมีกำลังขยายต่าง ๆ ติดอยู่

     4. เลนส์ตา (Eye-piece หรือ Ocular) มี 1 คู่ สามารถเลื่อนปรับให้พอเหมาะกับระยะห่างของช่วงตา ของผู้ศึกษา ได้และมีวงแหวนหมุนปรับภาพ (focusingeyepiece) ติดอยู่ เลนส์ตาแต่ละข้างประกอบด้วยเลนส์นูน 2 อัน

     5. เลนส์วัตถุ (Objective lens) ประกอบด้วยเลนส์ตั้งแต่ 2 อันขึ้นไปยิ่งกำลังขยายมากจำนวนเลนส์จะเพิ่มมากตามไปด้วย

     6. แท่นวางวัตถุ (Stage) เป็นแผ่นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ตรงกลางมีช่องกลมให้แสงผ่านเข้าเลนซ์วัตถุ ด้านในติดลำตัวกล้อง มีตัวจับสไลด์ (Stageclip) ซึ่งมีล้อหมุน (adjustment for mechanical stage clip) เพื่อเลื่อนสไลด์ขึ้นลง และซ้ายขวาเพื่อความสะดวกในการเลื่อนตรวจสอบสไลด์ที่ศึกษา

     7. เลนส์รวมแสง (Substage Condenser) อยู่ใต้แท่นวางวัตถุ ทำหน้าที่รวมแสงให้สว่างมากที่สุดและมีปุ่มปรับความเข้มของแสง (Iris diaphragm)

     8. ที่กรองแสง (Filter tray) เป็นวงโลหะอยู่ใต้เลนซ์รวมแสงเลื่อนหมุนออกในแนวระนาบได้ เพื่อเปลี่ยนใส่แผ่นกระจก หรือแผ่นโพลารอยด์สีต่าง ๆ ได้ตามความต้องการ

     9. กระจกเงา (Mirror) ติดอยู่กับส่วนฐานของกล้องด้านหนึ่งเว้าและด้านหนึ่งราบ หมุนได้รอบตัวทำหน้าที่สะท้อนแสง จากแหล่งแสงต่าง ๆ ผ่านเข้าสู่เลนส์รวมแสงด้านเว้าจะรับแสงสะท้อนได้มากกว่าด้านราบ

กล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดา (Compound Microscope)

ประวัติการค้นพบเซลล์

     การค้นพบเซลล์สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น ในปี ค.ศ. 1655 โดย นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke) ได้ใช้กล้องจุลทรรศน์ที่เขาประดิษฐ์ขึ้นสังเกตโครงสร้างเล็กๆ ของไม้คอร์ก (cork) ที่ถูกเฉือนเป็นแผ่นบาง ๆ พบว่ามีลักษณะเป็นห้องเล็ก ๆ คล้ายรังผึ้ง เขาได้เรียกห้องเล็ก ๆเหล่านี้ว่า เซลล์ ซึ่งการศึกษาเซลล์ไม้คอร์กของโรเบิร์ต ฮุค ในครั้งนั้นเป็นการค้นพบเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเป็นครั้งแรก แต่เป็นเซลล์ที่ตายแล้วคงเหลือแต่ส่วนของผนังเซลล์ (cell wall) เท่านั้น

โรเบิร์ต ฮุค

 

      ต่อมาในปี ค.ศ. 1674 -1683 อังตวน แวน เลเวนฮุค (Anton Van Leeuwenhoek)นักวิทยาศาสตร์ชาวดัทช์ (Dutch) ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายกว่า 200 เท่าและใช้ในการสังเกตสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กรูปร่าง ๆ แตกต่างกัน ได้แก่ โปรโทซัว (protozoa) แบคทีเรีย (bacteria) และสเปิร์ม (sperm) การค้นพบในครั้งนี้ ถือว่าเป็นการค้นพบเซลล์จุลินทรีย์เป็นครั้งแรก

อังตวน แวน เลเวนฮุค

     หลังจากนั้นในปี ค.ศ. 1830-1839 นักพฤกษศาสตร์ มัตทิอัส ชไลเดน (Matthias Schleiden) และนักสัตววิทยา เทโอดอร์ ชวันน์(Theodor Schwann) ได้ศึกษาเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ชนิดต่าง ๆ รวมทั้งศึกษาบทบาทของนิวเคลียส (nucleus) ภายในเซลล์ต่อการแบ่งเซลล์  ชไลเดนและชวันน์ได้รวบรวมความรู้ที่ได้ และจัดตั้งเป็นทฤษฎีเซลล์ (The CellTheory) โดยมีใจความที่สำคัญดังนี้
     1. สิ่งมีชีวิตทั้งหลายอาจมีเพียงเซลล์เดียว หรือหลายเซลล์ ซึ่งภายในมีสารพันธุกรรมและมีกระบวนการเมแทบอลิซึม ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้
     2. เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต ที่มีการจัดระบบการทำงานภายในโครงสร้างของเซลล์      
     3. เซลล์มีกำเนิดมาจากเซลล์แรกเริ่ม เซลล์เกิดจากการแบ่งตัวของเซลล์เดิม แม้ว่าชีวิตแรกเริ่มจะมีวิวัฒนาการมาจากสิ่งไม่มีชีวิต แต่นักชีววิทยายังคงถือว่าการเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลล์เป็นผลสืบเนื่องมาจาก เซลล์รุ่นก่อน

เทโอดอร์ชวันน์ และ มัตทิอัส ชไลเดน

     หลังการจัดตั้งทฤษฎีเซลล์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ในรุ่นต่อมาได้ให้ความสนใจเกี่ยวกับองค์ประกอบภายในเซลล์และหน้าที่ขององค์ประกอบเหล่านี้มากขึ้นซึ่งทำให้เกิดความรู้ใหม่ที่ลึกซึ้งและเป็นประโยชน์อย่างมากมายในปัจจุบัน

เซลล์ คืออะไร

     ร่างกายของคนเราดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยการทำงานของระบบต่าง ๆ และอวัยวะดังกล่าวเกิดจากเนื้อเยื่อ (tissue) ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยเล็กๆ ลงไปอีกหน่วยย่อยนี้เรียกว่า เซลล์ จึงกล่าวได้ว่า เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุด

     เซลล์ (Cell) มาจากคำว่า Cella ในภาษาละติน ซึ่งมีความหมายว่าห้องเล็ก ๆ เซลล์สามารถเพิ่มจำนวน เจริญเติบโตและตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้ เซลล์บางชนิดเคลื่อนที่ได้ด้วยตัวเอง เช่น เซลล์อสุจิเป็นต้น เซลล์หลายชนิดมีรูปร่างและลักษณะพิเศษที่แตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่อยู่และหน้าที่การทำงาน

     เซลล์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กมาก ไม่สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า  การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์จึงต้องอาศัยกล้องจุลทรรศน์ ถ้ากล้องจุลทรรศน์นั้นมีกำลังขยายสูงก็จะพบรายละเอียดของสิ่งที่เราต้องการสังเกตมากขึ้น เซลล์สิ่งมีชีวิตมีรูปร่างและโครงสร้างภายในที่แตกต่างกัน