ชีววิทยา: หน่วยของสิ่งมีชีวิต

          รูปร่างของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามความเหมาะสมของชนิดหน้าที่ และตำแหน่งของเซลล์ โดยมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปมีลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น

ภาพแสดงชนิดของเซลล์ที่มีรูปร่างแตกต่างกัน

แสดงการเปรียบเทียบขนาดของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ

โครงสร้างของเซลล์พืชแบบสามมิติ

• เยื่อหุ้มเซลล์เป็นเยื่อที่มีชีวิต พบทั้งในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์
• เป็นโครงสร้างที่ใช้ห่อหุ้มส่วนของไซโทพลาซึมและนิวเคลียส เพื่อทำให้เซลล์คงรูปอยู่ได้
• เป็นเยื่อชั้นบาง ๆ และมีความยืดหยุ่นได้
• เยื่อหุ้มเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลของโปรตีนและลิปิด โดยมีลิปิดประมาณ 40% และอีก 60% เป็นโปรตีน ยกเว้นเยื่อบุด้านในของไมโทคอนเดรีย ประกอบด้วยลิปิดประมาณ 20-25% และเยื่อไมอิลิน (myelin sheath) ที่เซลล์ประสานมีลิปิดประมาณ 75% ลิปิดที่พบส่วนใหญ่ ได้แก่ ฟอสโฟลิปิด (phospholipid) และไกลโคลิปิด (glycolipid)
• โมเลกุลของลิปิดในเยื่อหุ้มเซลล์จะมีการเรียงตัวเป็นแผ่นบาง ๆ 2 แผ่น ซ้อนกันอยู่ ไม่อยู่กับที่ไหลไปมาได้ มีความหนาประมาณ 5 นาโนเมตร ส่วนโมเลกุลของโปรตีนอาจอยู่    ข้าง ๆ หรือแทรกอยู่ระหว่างโมเลกุลของลิปิด
• ในส่วนของฟอสโฟลิปิด ซึ่งเป็นส่วนที่มีประจุหรือโพลาร์ (polar end) จะหันหน้าเข้าสู่ส่วนที่เป็นไซโทพลาซึมและภายนอกเซลล์ และส่วนของโมเลกุลของฟอสโฟลิปิดที่เป็นส่วนนอนโพลาร์ (non-polar) หรือไม่มีประจุ จะหันเข้าไปภายในชั้นของเนื่อหุ้มเซลล์ การเรียงตัวในลักษณะเช่นนี้ของฟอสโฟลิปิด จะทำให้ส่วนของโมเลกุลที่มีประจุถูกหันออกมาสู่ภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์ จึงเห็นเป็นชั้นของฟอสโฟลิปิด 2 ชั้น
• เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์หลายชนิดไม่ได้ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดเพียงอย่างเดียว แต่ยังประกอบด้วยคลอเรสเทอรอล (Choresterol) และไกลโคลิปิด (glycolipid) เยื่อหุ้มเซลล์ของพวกยูคาริโอตมักประกอบด้วยคลอเรสเทอรอลเป็นจำนวนมาก อาจจะมีจำนวนเท่ากับปริมาณของฟอสโฟลิปิด
• ถึงแม้ว่าเยื่อหุ้มเซลล์จะมีการจัดเรียงตัวอย่างมีระเบียบก็ตาม แต่ยังมีคุณสมบัติเป็นโครงสร้างกึ่งของเหลว ทั้งนี้เป็นเพราะโมเลกุลของลิปิดในเยื่อหุ้มเซลล์สามารถเคลื่อนที่ได้ตลอดเวลาในระนาบเดียวกัน
• เยื่อหุ้มเซลล์มีรูพรุนให้สารละลายผ่านเข้าออกได้ โดยที่โมเลกุลของสารบางอย่างผ่านได้ดี เช่น น้ำ ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น ส่วนสารบางชนิดผ่านได้ยาก และสารโมเลกุลใหญ่ ๆ เช่น โปรตีน ไม่สามารถผ่านได้เลย เยื่อหุ้มเซลล์จึงมีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน (differentially permeable membrane หรือ semipermeable membrane)
• จากการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่าเยื่อหุ้มเซลล์มีความหนาประมาณ 10 นาโนเมตร

2.     หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ ที่สำคัญคือ

• ห่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างส่วนที่เป็นของเหลวภายในเซลล์และสภาวะแวดล้อมภายนอก ส่วนเยื่อของออร์แกเนลล์ต่าง ๆ ในเซลล์ เช่น ร่างแหเอนโดพลาซึม     กอลจิคอมเพล็กซ์ ไมโทคอนเดรีย และออร์แกเนลล์อื่น ๆ ทำหน้าที่ห่อหุ้มและแยก   ออร์แกเนลล์ ออกจากส่วนที่เป็นของเหลวภายในเซลล์
• คัดเลือกสารที่จะผ่านเข้าออกเนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน
• ช่วยทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ เนื่องจากการกระจายของไอออนต่าง ๆ ไม่เท่ากัน ซึ่งทำให้เกิดการนำกระแสประสาทในเซลล์ประสาท
• เยื่อหุ้มเซลล์จะห่อหุ้มเซลล์ ทำให้แบ่งขอบเขตของเซลล์ เซลล์จึงคงรูปอยู่ได้
• ควบคุมปริมาณ และชนิดของสารที่ผ่านเข้าและออกจากเซลล์ (เยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติของเยื่อเลือกผ่าน)
• ติดต่อระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก โดยเป็นตัวรับสัญญาณเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาบางอย่างภายในเซลล์ หรือเพื่อถ่ายทอดไปยังเซลล์อื่น
• สามารถเปลี่ยนแปลงไปมีรูปร่างต่าง ๆ สุดแล้วแต่หน้าที่
• เยื่อหุ้มเซลล์บางชนิด จะยื่นออกเป็นท่อเล็ก ๆ คล้ายนิ้วมือเล็ก ๆ เรียกว่า ไมโครวิลไล (Microvilli) เช่น เยื่อหุ้มเซลล์ของลำไส้เล็ก เพื่อเพิ่มเนื้อที่ในการดูดซึมอาหาร
•  เยื่อหุ้มเซลล์บางชนิดจะมีรอยบุ๋มลงไปเป็นแอ่งหรือเป็นถุง (pinocytic vesicle) สำหรับนำน้ำและสารละลายที่มีโมเลกุลใหญ่ซึ่งไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ได้ด้วยวิธีการแพร่ได้ วิธีการนี้เรียกว่า พิโนไซโทซิส (pinocytosis) แต่ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงไปเพื่อนำอาหาร (ของแข็ง) เข้าสู่เซลล์ โดยการยื่นเยื่อหุ้มเซลล์ออกไปโอบรอบอาหารเข้าสู่ภายในเซลล์ได้ (กลายเป็น Food vacuole อยู่ในเซลล์) วิธีการนี้เรียกว่า ฟาโกไซโทซิส เช่นการกินอาหารของเซลล์อะมีบา การกินเชื้อโรคของเซลล์เม็ดเลือดขาว

  วิธีพิโนไซโทซิส	วิธีฟาโกไซโทซิส

       เซลลูโลส (cellulose) เป็นโพลีเซคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสหลาย ๆ โมเลกุลเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว เซลลูโลสจะเรียงตัวขนานกันและเชื่อมยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน มีลักษณะเป็นกลุ่มเรียกว่า ไมโครไฟบริล (microfibril)
       ลิกนิน (lignin) เป็นสารอินทรีย์ที่ทำให้ผนังเซลล์มีความแข็งแรงในเนื้อเยื่อ หรือเนื้อเยื่อ หรือเนื่อไม้ที่มีอายุน้อยจะมีลิกนินน้อยกว่าที่มีอายุมาก
       คิวติน (cutin)เป็นสารที่พบในชั้นเคลือบผิวที่บริเวณใบ เรียกชั้นนี้ว่า คิวติเคิล (cuticle) คิวตินพบปะปนอยู่กับขี้ผึ้ง ทำให้เนื่อเยื่อส่วนนั้น ๆ มีสีขาวนวล และป้องกันการระเหยของน้ำ
       เพคติน (pectin) เป็นสารที่ช่วยเสริมผนังเซลล์ให้หนา แข็งแรง และยืดหยุ่นได้เล็กน้อย
       ซูเบอริน (suberin) เป็นสารที่มีลักษระคล้ายขี้ผึ้ง ที่ผนังเซลล์ เช่นที่ผนังเซลล์ของไม้คอร์ก

ผนังเซลล์จะหนา แข็งแรง และมีความยืดหยุ่นได้ดี ไม่หักง่าย ถึงแม้ผนังเซลล์จะหนาแต่มักจะยอมให้สารเกือบทุกชนิดผ่านเข้าออกอย่างสะดวก (permable membane) ผนังเซลล์บางแห่งจะมีช่องเล็ก ๆ (plasmodesma pore) เป็นทางสำหรับให้กิ่ง (สายใย) ของไซโทพลาซึมจากเซลล์หนึ่งติดต่อกับกิ่ง (สายใย)ของไซโทพลาซึมของเซลล์ข้างเคียงที่เกี่ยวข้องกับการลำเลียงสาร ระหว่างเซลล์ ซึ่งจะเห็นเป็นแถบเล็ก ๆ ผ่านช่องเล็ก ๆ ของผนังเซลล์เรียก         ไซโทพลาซึมบริเวณนี้ว่าพลาสโมเดสมาตา (plasmodesmata)

2. หน้าที่ของเซลล์ผนัง ที่สำคัญคือ

ผนังเซลล์และพลาสโมเดสมาตาในเซลล์พืช

เป็นผนังแข็งห่อหุ้มเซลล์ เพิ่มความแข็งแรง และป้องกันอันตรายให้แก่เซลล์พืช ป้องกันการระเหยของน้ำ

• สารเคลือบเซลล์เป็นสารที่สร้างมาจากไซโทพลาซึม เพื่อห่อหุ้มเซลล์อีกชั้หนึ่ง ติดอยู่กับชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์
• เป็นโครงสร้างที่มีความเหนียว แข็งแรง จึงทำให้เซลล์คงรูปร่าง
• เป็นสารไม่ละลายน้ำ
• สารเคลือบเซลล์จะช่วยลดการสูญเสียน้ำให้กับเซลล์ และช่วยให้เซลล์ ต่าง ๆ เกาะกลุ่มกัน ซึ่งทำให้เซลล์อยู่รวมเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะได้ ถ้าสารเคลือบเซลล์ผิดปกติจะมีผลทำให้การทำงานของเซลล์ผิดปกติไปด้วย เช่น มีการแบ่งเซลล์อย่างไม่หยุดยั้ง มีการเจริญเติบโตอย่างผิดปกติจนร่างกายควบคุมไม่ได้ เป็นต้น
• ในเซลล์พืช สารเคลือบเซลล์ได้แก่ ผนังเซลล์ (cell wall) นั่นเอง ซึ่งจะทำหน้าที่ป้องกันและให้ความแข็งแรงแก่เซลล์
• ส่วนในเซลล์สัตว์ สารที่เคลือบผิวเซลล์เป็นพวกไกลโคโปรตีน (glycoprotein) ซึ่งเป็นสารประกอบของโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต สารเคลือบเซลล์นี้เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เซลล์   ต่าง ๆ เกาะกลุ่มกันเป็นเนื้อเยื่อ เป็นอวัยวะขึ้นมา ถ้าหากสารเคลือบเซลล์นี้ผิดปกติไปจากเดิม จะเป็นผลทำให้เซลล์นั้นเกิดความผิดปกติขึ้น
• เซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะมีสารเคลือบเซลล์แตกต่างกัน เช่น
• เซลล์ของสาหร่ายบางชนิดเช่น ไดอะตอม มีสารเคลือบเซลล์เป็นซิลิกา (silica) ทำให้เซลล์คงรูปร่างได้ และเป็นเงาแวววาว
• พวกเห็ด รา มีสารเคลือบเซลล์เป็นพวกไคติน (chitin)
• กระดองปู เปลือกนอกของกุ้งและของแมลง มีสารเคลือบเซลล์เป็นพวกไคติน (chitin)
• แบคทีเรีย มีสารเคลือบเซลล์ (ผนังเซลล์) ที่มีโปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมัน