เซลลของสงมชวต (Cell of organisms)

อาจารยกตตศกด จนทรสข

สาขาการแพทยแผนไทยประยกต วทยาลยสหเวชศาสตร

การจดโครงสรางของเซลล (Cellular Organisation)

ในป ค.ศ. 1830 Schwan นกสตวศาสตร และ Schleiden ทงสองเปนชาวเยอรมน แถลงวา “พชและสตวประกอบดวยหนวยยอยซงเปนหนวยทเลกทสดของสงมชวต” ตอมาถกเรยกวา “เซลล” ซงเปนหนวยโครงสรางและท าหนาทของสงมชวต

เซลลสามารถเพมจ านวนได เซลลปกตมขนาดแตกตางกนไปแลวแตชนด เซลลสวนใหญมขนาดเลก แมวาเซลลจะมขนาดเลก แตเซลลกมพนทผวมากส าหรบการผานเขาออกของสารตางๆ ไดแก สารอาหารและของเสย

เซลล

ภาพ เปรยบเทยบขนาดของเซลล สงมชวตและสวนประกอบของเซลล

เซลล

เซลล

เซลล

โครงสรางและหนาทของเซลล (structure and function)

เซลล

ผน ง เซลลพบในเซลลพช , สาหราย , แบคทเรย, เหด, รา, ยสต แตไมพบในเซลลสตว - เปนชนทมความแขงแรง ทนทาน ชวยใหเซลลทรงรปอยได - ป ร ะ ก อ บ ข น จ า ก เ ซ ล ล โ ล ส (Cellulose) เปนสาคญ ส าหรบในพชและสาหราย - ส ว น ใ น แ บ ค ท เ ร ย แ ล ะสาหรายสเขยวแกมน าเงนประกอบขนจ า ก ส า ร เ พ ป ท โ ด ไ ก ล เ ค น (Peptidoglycan) (สารเชงซอนของคารโบไฮเดรตและเพปไทด)

ผนงเซลลของแบคทเรย ซงประกอบดวยสารเพปทโดไกลแคน โดยไมมเซลลโลสแตอยางใด

1. ผนงเซลล (Cell wall) ชนสารเคลอบเซลล (Cell Coat)

สารชนดอนๆ เปนองคประกอบขนกบสงมชวต เชน

1. ในไดอะตอม จะมซลกา (Silica) 2. ในเหด รา จะมไคตน (Chitin) 3. ในพชจะมพวกลกนน (Lignin) และเพ

คตน (Pectin) เปนตน โดยในเซลลพชนน เซลลโลส เปรยบเสมอนโครงเหลก สวนลกนนและเพคตน เปรยบเสมอนคอนกรตลอมรอบโครงเหลก

1. ผนงเซลล (Cell wall)

DIATOMS

ชนสารเคลอบเซลล (Cell Coat)

ชนสารเคลอบเซลล (Cell Coat)

- ชนออนนมพบในเซลลประกอบขนจากสารพวกโปรตนและคารโบไฮเดรต จงเรยก ไกลโคโปรตน (Glycoprotein)

- ท าหนาทรบรระหวางเซลลของเคยง (Recognition)

- ถาสญเสยการรบรระหวางเซลลขางเคยงจะท าใหเซลลแบงตวไมหยดยง ท าใหเกดเนองอกและเปนมะเรงในทสด

2. ไกลโคแคลกซ (Glycocalyx)

โครงสรางของเยอหมเซลลม 2 แนวคดทสาคญ คอ Unit membrane และ Fluid mosaic model 1. เยอยนต (Unit membrane) : ไขมนจะเรยงตวเปน 2 ชน และมโปรตนขนาบอย 2 ขางของไขมน 2. ฟลอด –โมเสค โมเดล (Fluid – mosaic model) : ไขมนจะเคลอนทไดและมโปรตนลกษณะเปนกอนแทรกอยในระหวางชนของไขมน นกชววทยา ยอมรบฟลอด –โมเสค โมเดลมากวา

เยอหมเซลล (Cell membrane)

เยอหมเซลล (Cell membrane)

นกชววทยายอมรบมากในปจจบนคอ ฟลอด-โมเซคโมเดล (Fluid mosaic model) ซงเสนอโดยนกชววทยาทชอวา Nicolson (1972) ไดเสนอวา เยอ หมเซลลเปน fluid phospholipid bilayer โดยมโมเลกลของโปรตนทงทเปนบางสวน (peripheral protein) และทฝงอยในเยอหมเซลล (integral protein) โมเดลนถกสนบสนนมากเพราะเปนการศกษาภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอน

เยอหมเซลล (Cell membrane)

1. Phospholipid bilayer Phospholipid เปนสาร Amphipathic - Hydrophilic head (Polar) - Hydrophobic head (Nonpolar)

เยอหมเซลล (Cell membrane)

โครงสรางของเยอหมเซลลแบบฟลอด-ไมเซคโมเดล

"Amphipathic molecule" หมายความวาในโมเลกล มทงสวนทเปน "hydrophillic" หรอสวนทชอบน า และ สวนทเปน "hydrophobic" หรอสวนทไมชอบน า โดยจะหนสวนทเปน Hydrophobic ชนกนอยตรงกลางหนสวนทชอบน าออกดานนอก

เยอหมเซลล (Cell membrane)

โครงสรางของเยอหมเซลลแบบฟลอด-ไมเซคโมเดล

3. สารประกอบอน ๆ - Carbohydrate (Oligosaccharide) - Glycoprotein - Glycolipid - Cholesterol

2. Protein -Peripheral protein - Integral protein

เยอหมเซลล (Cell membrane)

หนาทของเยอหมเซลล

คดเลอกสารทจะผานเขาออกเซลล เ ร ยก ว า ม คณสมบ ต เ ป น เ ย อ เล อ กผ า น (Semipermeable หรอ Selective หรอ Differentially permeable membrane) ซงเปนสวนส าคญในการด ารงสภาวะสมดลของเซลลชวยใหเซลลด ารงสภาพอยได จงเปนสวนส าคญทสดของเซลล

แสดงขอบเขตของเซลล

เยอหมเซลล (Cell membrane)

หนาทของเยอหมเซลล

กลายเปนโครงสราง ในแบคทเรย พบวา เยอหมเซลลจะยนเขาไปขางในกลายเปนโครงสรางทเรยกวา Mesosome ซงเปนต าแหนงท - สงเคราะหดวยแสงของแบคทเรยทสงเคราะหดวยแสงได - ตรงไนโตรเจนในวฏจกรของไนโตรเจน - หายใจแบบใช O2

เยอหมเซลล (Cell membrane)

หนาทของเยอหมเซลล

เพมพนทผว เยอหมเซลลในเซลลบางชนดจะยนออกไปเพอเพมพนทผว เชน microvilli ของเซลลบทอของหนวยไตและของ villus

ล าเลยงสารทจะผานเขา-ออกเซลล โดยท เยอหมเซลลจะมโปรตนท เปนพาหะ (Carrier protein) ท าหนาทล าเลยงสารทเซลลตองการ เชน ในกระบวนการล าเลยงสารแบบแอกทฟทรานสปอรต (Active transport) จะตองอาศยโปรตนพาหะเหลาน

เซลล

ไซโทพลาซม (cytoplasm)

Cytoplasmic inclusion เปนสวนทไมมชวต เชน อาหารสะสม ไดแก หยดไขมน เมดแปงหรอพวกผลกตางๆ

Organelle (ออรแกเนลล) เป น โครงสร า งท ท าหน า ท เ ฉพาะอย า งของ เซลล เปรยบเสมอนบคลากรในบรษท หรอคนงานในโรงงานอตสาหกรรม

Organelle (ออรแกเนลล) แบงออกเปน 3 ชนด 1. มเยอยนตชนเดยว : รางแหเอนโดพลาซม, กอลจ คอมเพลกซ, ไลโซโซม, แวควโอล 2. มเยอยนต 2 ชน : ไมโทคอนเดรย, คลอโรพลาสต, นวเคลยส 3. ไมมเยอหม : อนเทอรมเดยท ฟลาเมนต, ไมโครฟลาเมนต, ไมโครทวบล, เซนทรโอล, ไรโบโซม

รางแหเอนโดพลาซม (endoplasmic reticulum)

มลกษณะเปนเยอบางๆ ชนเดยวพบซอนไปมา แบงเปน 2 ชนด 1 รางแหเอนโดพลาซมชนดขรขระ หรอชนดหยาบ (Rough endoplasmic reticulum = RER) โครงสรางเปน ER ทมไรโบโซมเกาะอยมากมายอย

2 รางแหเอนโดพลาซมชนดเรยบ (Smooth endoplasmic recticulum = SER) โครงสรางเปน ER ทไมมไรโบโซมเกาะอย

หนาท สรางโปรตนสงออกไปใชนอกเซลล พบมากในตบออน ล าใสเลก ตอมใตสมอง 1. สรางไขมนเตมเขาไปในโปรตนทสรางจาก RER กลายเปน lipoprotein 2. สรางสารสเตยรอยด จงพบมากในตอมหมวกไตชนนอก คอรปสลเทยมในรงไขและเซลลอนเตอรสตเชยลในอณฑะ 3. ก าจดสารพษในรางกายจงพบ SER มากในเซลลตบ 4. ดดซมไขมน พบมากในเซลลผนงของวลลส

รางแหเอนโดพลาซม (endoplasmic reticulum)

กอลจ คอมเพลกซ (Golgi complex)

โครงสราง ลกษณะเปนถงแบนๆ โดยปลายถงพองเปนกระเปาะ และเรยงซอนกนเปนตงๆ ตงละ 5-15 ถง

หนาท 1. รบโปรตนมาจาก RER แลวน ามาตกแตงโดย - อดใหแนน - สรางคารโบไฮเดรตเพมเตมเขาไปกลายเปน glytoprotein - สรางเยอลอมรอบโปรตนและหลดออกมาเปนถง (vesicle) 2. สรางคารโบไฮเดรตโมเลกลใหญ เชน แปง ไกลโคเจน เซลลโลส 3. สรางสารอนาเมล (enamel) เคลอบฟน 4. สรางเมอก จงพบมากในตอมสรางเมอก ตอมน าลาย

กอลจ คอมเพลกซ (Golgi complex)

ไลโซโซม (lysosome)

โครงสราง เปนถงกลมๆ ภายในบรรจเอนไซม hydrolytic ส าหรบยอยอาหารและบรรจเอนไซม acid phosphatase พบเฉพาะในเซลลสตว

3. ก าจดสงแปลกปลอมทเขาไปในเซลล เชน แบคทเรย จงพบมากในเซลลเมดเลอดขาว

ไลโซโซม (lysosome) หนาท 1.ยอยอาหารทเซลลกนเขาไป ซ งยอยไดท ง โปรตน ไขมน และคารโบไฮเดรต เทยบไดกบล าไสเลก และตบออน 2. ยอยสลายออรแกเนลลตวเอง และยอยสลายเซลล เม อ เซลลอ อนแอหมดอาย เ ร ย ก ก ร ะ บ ว น ก า ร น ว า Autolysis

แวควโอล (Vacuole)

1. Sap vacuole พบในเซลลพช

แวควโอล (Vacuole) ม 4 ชนด

หนาท 1. เกบสะสมของเสย เชน ผลก Calcium oxalate 2. บรรจรงควตถ Anthocyanin ท าใหกลบดอกมสแดง ชมพ มวง น าเงน 3. สะสม sucrose, คาเฟอน, น ามนหอมระเหย

แวควโอล (Vacuole)

2. Food vacuole พบในโพรโตซว และสตวชนต า

หนาท - บรรจอาหารทเซลลกนเขามาเพอรอการยอยจากน ายอยของไลโซโซม

แวควโอล (Vacuole)

3. Contracttile vacuole

พบเฉพาะในโพรโตซวน าจด หรอในสงมชวตเซลลเดยว ในอาณาจกรโพรทสตา ท าหนาท - รกษาสมดลของน า ขจดน าทมากเกนพอออกจากเซลล เทยบไดกบไตของคนเรา

แวควโอล (Vacuole)

4. Fat vacuole

พบในเซลลไขมน ท าหนาท ท าหนาทสะสมหยดไขมน

ไมโทคอนเดรย (mitochondria)

- เปนแหลงสรางพลงงาน ในรปสารอนทรยพลงงานสง (ATP = Adenosine triphosphate) จากการหายใจแบบ ใช O2 ของเซลลเปรยบเสมอนเปนโรงผลตไฟฟาของเซลล (Powerhouse of cell) - พบมากในแคมเบยมของพช ในคนมมากทสดในเซลลกลามเนอหวใจ

คลอโรพลาสต (Chloroplast)

เปนเมดส (plastid) ทมสเขยวท าหนาทสงเคราะหแสงพบเฉพาะในสาหราย (ยกเวนสาหรายสเขยวแกมน าเงน) และพช คลอโรพลาสตเปนพลาสตด (plastid) ประเภทหนง ซงพลาสตดมดวยกน 3 ประเภท คอ - ล ว โ ค พ ล า ส ต ( leucoplast) เปนพลาสตดทไมมรงควตถใดๆ ไมมส พบในการสะสมแปง เชน หวของพชตางๆ - โครโมพลาสต (Chromoplast) สะสมสารสอนๆ ทไมใชสเขยว เชน แคโรทนอยด ไฟโคบลน - คลอโรพลาสต (Chloroplast) บรรจสารสเขยว

นวเคลยส (Nucleus)

นวเคลยส (Nucleus) ประกอบดวย 1. เยอหมนวเคลยส (nuclear membrane) - เปนเยอยนต 2 ชน 2. รนวเคลยส (nuclear pore) 3. โครมาตน (Chromatin) 4. นวคลโอลส (Nucleolus) - ประกอบดวย RNA + โปรตน

หนาท - คดเลอกสารทจะผานเขาออกนวเคลยสกบไซโทพลาซม - เปนชองเลกๆ ทเยอหมนวเคลยสเปนชองใหสารผานเขา-ออก - บรรจ DNA ซงเปนสารพนธกรรมควบคมกจกรรมชวตของเซลล - สรางไรโบโซม

ไรโบโซม (ribosome)

หนาท สรางโปรตนโดยพบอยในโครงสรางตอไป 1. ลอยเปนอสระในไซโทพลาซม สรางโปรตนไวใชในเซลลเอง เชน พบในเซลลกลามเนอ 2. เกาะอยทผวนอกของ ER กลายเปน RER ท าหนาทสรางโปรตนสงไปใชนอกเซลล 3. เกาะอยทเยอหมนวเคลยส 4. บรรจอยในไมโทคอนเดรยและคลอโรพลาสต

เซนทรโอล (Centriole)

หนาท 1. ประกอบขนจากหลอดโปรตนไมโครทบล จดเรยงตวเปนสตรรหส 9 + 0 (nine triplets) 2. เปลยนแปลงไปเปนเบซลบอด (basal body) ซงอยทฐานของแตละซเลยและแฟลกเจลลมเพอควบคมการโบกพดโดยเบซลบอดมโครงสรางเหมอนเซนทรโอล 3. เปนบรเวณทใหสปนเดล (spindle fiber) เกาะ พบเฉพาะในเซลลสตว

โครงรางของเซลล (Cytoskeleton)

หนาท 1. เปนองคประกอบในเซนทรโอล ซเลย แฟลก-เจลลม เบซลบอดและเสนใยสปนเดล 2. เปนองคประกอบในไซโทพลาซมเปนโครงสรางค าจนของเซลล (Cytoskeleton) 3. การล าเลยงสารออกนอกเซลล (exocytosis)

ไมโครทวบล (Microtubule)

โครงสราง เปนหลอดโปรตนทประกอบดวยโมเลกลโปรตน tubulin

(แฟลกเจลลม กบซเลยมโครงสรางแบบ 9+2)

โครงรางของเซลล (Cytoskeleton)

หนาท 1. เปนโครงรางของเซลล (Cytoskeleton) รวมกบไมโครทบล 2. กอใหเกดซโดโปเดยม (Pseudopodium) 3. ท าใหเกดการหดตวและคลายตวของเซลลกลามเนอ 4. ชวยในการแบงไซโทพลาซมของเซลลสตว เมอมการแบงเซลล 5. ชวยในการยดหดของไมโครวลลส ท าใหดดซมอาหารไดดขน

ไมโครฟลาเมนต (microfilament)

Actin

โครงรางของเซลล (Cytoskeleton)

หนาท เปนโครงรางของเซลลรวมกบไมโครทบลและไมโครฟลาเมนต

อนเทอรมเดยท ฟลาเมนต (intermediate filament)

ประเภทของเซลล

ไวรส และไวรอยด เปนสงมชวตระดบอนภาค (living particle) แตไมเปนเซลลเพราะวาไมมเยอหมเซลล และโพรโทพลาซม

โครงสร า งของ ไวร ส ประกอบด วยสารพนธกรรม DNA หรออาจเปน RNA และมโปรตนเปนเปลอกหมรอบ (Protein coat)

โครงสร างของไวรอยด ประกอบดวยสารพนธกรรม RNA เทานน ไวรอยดเปนสงมชวตขนาดเลกทสด ท งไวรสและไวรอยด จดเปนสงมชวตเพราะสามารถสบพนธหรอทวจ านวนไดเมออยในเซลลของโฮสต (Host)

ประเภทของเซลล

ประเภทของเซลล

ประเภทของเซลล

Prokaryotic vs. Eukaryotic

Prokaryotic vs. Eukaryotic

เครองมอทใชศกษาเซลลและเนอเยอ กลองจลทรรศนอเลกตรอน (electron microscope) กลองจลทรรศนทใชแสง (light microscope)

การเคลอนทของสารผานเขาและออกจากเซลล

การเคลอนทของสารผานเขาและออกจากเซลล

Passive transport การแพรธรรมดา (Simple diffusion)

2. เกดทงในสงไมมชวต (ของแขง ของเหลว แกส) และสงมชวต (พช สตว โพรตสต) เชน - การเคลอนทของแกสออกซเจนและคารบอนไดออกไซด - การเคลอนทของแอลกอฮอล - การเคลอนทของไอออนบางชนด Ca2+, Cl-

ไมใชพลงงานจากเซลลแตใชพลงงานจลนของอนภาคเอง

1. อนภาคเคลอนทจากบรเวณทมความหนาแนนของสารสงไปยงบรเวณทมความหนาแนนของสารนนต ากวา

Passive transport ออสโมซส (osmosis)

- ก ารแพร ของน า จ ากบร เวณท มสารละลายเจอจาง (ความหนาแนนของน ามาก) ไปยงบรเวณทมสารละลายเขมขน (ความหนาแนนของน านอย) โดยผานเยอเลอกผาน เชน การดดน าของขนราก ล าไสใหญ เปนตน - ออสโมซสเกดขนไดเนองจากแรงดนออสโมตก (osmotic pressure) ซงเปนแรงดนทกอใหเกดการออสโมซสของน า โดยน าจะออสโมซสเขา-ออกเซลล โดยขนกบความแตกตางของแรงดนออสโมตกระหวางสารละลายกบเซลล - ออสโมตกแบงออกเปน 3 ประเภท

Passive transport ออสโมซส (osmosis)

เปนสารละลายท มแรงดนออสโมตกต ากวาเซลล ดงนนน าจะออสโมซสเขาเซลลท าใหเซลลเกดแรงดนเพมขนภายในเซลล เนองจากน าออสโมซสเขาไป เรยกวา แรงดนแตง Turgor pressure) ท าใหเซลลเตงขน เรยกเกด Plasmoptysis ซงถาเกดในเซลลสตว เชน เซลลเมดเลอดแดง เซลลจะแตกออกเรยก haemolysis

สารละลายไฮโปโทนก (hypotonic solution)

Passive transport ออสโมซส (osmosis)

เปนสารละลายท มแรงดนออสโมตกสงกวาเซลลท าใหออสโมซสออกจากเซลล เซลลจงเหยวยน เรยกวา เกด plasmolysis

สารละลายไฮเปอรโทนก (hypertonic solution)

Passive transport ออสโมซส (osmosis)

เปนสารละลายท มแรงดนออสโมตกเทากบเซลล ดงนนเซลลไมเปลยนรปราง

สารละลายไอโซโทนก (isotonic solution)

Passive transport ออสโมซส (osmosis)

Passive transport การแพรโดยอาศยตวพา(Facilitated diffusion)

- อาศยโปรตนเปนตวพา (carrier) ซงอยในเยอหมเซลล - ตวอยางเชน การล าเลยงกลโคสเขาเซลลเมดเลอดแดง

Active transport

การเคลอนทของสารจากบรเวณทมความเขมขนของสารตาไปยงบรเวณทมความเขมขนของสารสงกวา โดยอาศยพลงงานในรป ATP จากเซลล

ตวอยางเชน 1. Na-K pump ของเซลลประสาท 2. การดดแรธาตของพช การดดซมอาหารทล าไสเลก 3. การดดสารมประโยชนกลบคนททอของหนวยไต 4. การสะสม K+ ในเซลลสาหราย Nitella ไดสงกวาในน าจด 1065 เทา - เปนกระบวนการส าคญทสดในการรกษาสมดลของเซลล

การเคลอนทของสารผานเขาและออกจากเซลล

การล าเลยงสารออกนอกเซลล (Exocytosis)

ERgolgibodyvesiclecell membrane

เปนการเคลอนทของสารทมขนาดโมเลกลใหญออกจากเซลล โดยสารเหลานนจะบรรจอยในเวสเคล (Vesicle) จากนนเวสเคลจะคอยๆ เคลอนเขามาเชอมรวมกบเยอหมเซลล ท าใหสารทบรรจอยในเวสเคลถกปลอยออกสนอกเซลล เชน การหลงฮอรโมน เอนไซม และแอนตบอด

การล าเลยงสารเขาในเซลล (Endocytosis)

ม 3 วธทส าคญ คอ Phagocytosis, Pinocytosis และ Receptor mediated endocytosis

Phagocytosis เซลลจะยนสวนของไซโทพลาซมไปโอบลอม สารทมโมเลกลใหญมสถานะเปนของแขงและสรางเวสเคลหมสารนนแลวน าเขาสเซลล เชน - การกนแบคทเรยของเซลลเมดเลอดขาวบางชนด - การกนอาหารของอะมบา

การล าเลยงสารเขาในเซลล (Endocytosis)

Pinocytosis เกดการเวาของเยอหมเซลล เพอน าสารทมสถานะเปนของเหลวเขาสเซลลในรปของเวสเคล เชน - การดดสารละลายบางชนดกลบคนททอของหนวยไต - การดดซมไขมนทวลลสในล าไสเลก

การล าเลยงสารเขาในเซลล (Endocytosis)

Receptor mediated endocytosis

เปนการเคลอนทของสารเขาสเซลล เกดขนโดย มโปรตนทอยบนเยอหมเซลลเปนตวรบ (สาร) ซงสารทเคลอนทเขาสเซลลดวยวธนจะตองมความจ าเพาะในการจบกบโปรตนตวรบ(Protein Receptor) ทเยอหมเซลลจงจะสามารถเขาสเซลลได เชน การน าคอเลสเทอรอลเขาสเซลล

การล าเลยงสารเขาในเซลล (Endocytosis)

การเคลอนทของสารผานเขาและออกจากเซลล

• วฏจกรของเซลลและการแบงเซลล

• สารประกอบอนทรยภายในเซลล

• เมแทบอลซมของเซลล

วฏจกรของเซลลและการแบงเซลล