#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 1

CELLBIOLOGY

HAND BOOK

> ประวัติการค้นพบ และการศึกษาเกี่ยวกับเซลล์ 1 > ทฤษฎีเซลล ์ 4 > ทําไมต้องเรียนเรื่องเซลล์ ? 5 > โครงสร้างภายในเซลล์ 7 > การเปรียบเทียบเซลล์พืชและเซลล์สัตว ์ 9 > การวัดขนาดของเซลล์

เมื่อเรียนจบเรื่องนี้ นักเรียนสามารถ 1. อธิบายและเปรียบเทียบโครงสร้างของเซลล์พืช และเซลล์สัตว์ได ้ 2. อธิบายองค์ประกอบของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ 3. วาดภาพโครงสร้างของเซลล์ได ้ 4. อภิปรายความสัมพันธ์ระหว่างรูปร่างของเซลล์กับหน้าที่ของเซลล์ได ้ 5. อภิปรายออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ และหน้าที่ของออร์แกเนลล์ได้

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 2

สารบัญ

จุดประสงค์การเรียนรู้

ในปี ค.ศ. 1665 โรเบิร์ต ฮุก (Robert hook) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้นําจุกคอร์กมาตัดเป็นแผ่นบางๆ และส่องดูโครงสร้างของไม้คอร์ก ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และเรียกแต่ละช่องที่เห็นว่า “เซลล์”

ภาพที่ 1 ภาพวาดเซลล์คอร์ก ภายแพร่โดย โรเบิร์ต ฮุก ในปี 1665

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 3

1. ประวัติการค้นพบ และการศึกษาเกี่ยวกับเซลล์

ในปี ค.ศ. 1838 เป็นเวลาเกือบ 200 ปี หลังจากที่ โรเบิร์ต ฮุก ทําการศึกษาเรื่องเซลล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน 2 คน ได้แก่ Matthias Schleiden นักพฤกษศาสตร์ ได้เสนอว่า “ต้นพืชทั้งหลายประกอบขึ้นจากเซลล์เล็กๆ จํานวนมาก” และ Theodor Schwann นักสัตววิทยา ได้เสนอไปแนวคิดสนับสนุน Schleiden ว่า “สัตว์ทั้งหลายประกอบขึ้นจากเซลล์เล็กๆ จํานวนมาก” และทั้งสองท่าน ได้ร่วมกันเสนอทฤษฎีเซลล์ ที่มีใจความสําคัญ ดังนี้ ทฤษฎีเซลล์ (Cell Theory) กล่าวว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบด้วยเซลล์ และเซลล์นั้นคือหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในปัจจุบันทฤษฎีเซลล์ ครอบคลุม ใน 3 ประเด็น ได้แก่ 1. สิ่งมีชีวิตอาจมีเพียงเซลล์เดียว หรือหลายเซลล์ ซึ่งภายในมีสารพันธุกรรม และมีกิจกรรมภายในเซลล์ (Metabolism) ทําให้สิ่งมีชีวิตดํารงชีวิตอยู่ได้ 2. เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระบบการทํางานภายในเซลล์ 3. เซลล์มีกําเนิดมาจากเซลล์แรกเริ่ม เซลล์เกิดจากการแบ่งตัวของเซลล์เดิม

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 4

2. ทฤษฎีเซลล์

เซลล์เปรียบเสมือนถุงที่บรรจุสารเคมีไว้ภายใน แต่ถุงนี้มีคุณสมบัติในการยอมให้สารบางอย่างผ่านเข้าออกได้ เท่านั้น และถุงนี้เป็นการแบ่งพื้นที่แยกสารเคมีภายใน ออกจากสิ่งแวดล้อมรอบข้าง ถุงที่เราพูดถึงนี้ คือ เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) เป็นกําแพงที่มีประสิทธิภาพมาก คือมีคุณสมบัติที่ยอมให้สารบางอย่างผ่านเข้าออกได้ แต่สารบางอย่างผ่านไม่ได้ เราเรียกคุณสมบัตินี้ว่า Semipermeable membrane หรือ Partially permeable membrane และนี้คือสิ่งที่สําคัญมากมุมมองของผู้เขียน เพราะถ้าไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ ก็ไม่มีเซลล์ และเมื่อไม่มีเซลล์ ก็ย่อมไม่มีชีวิตเกิดขึ้น การที่มีเยื่อหุ่มเซลล์นอกจากจะแบ่งพื้นที่ของเซลล์ชัดเจนแล้ว ยังเป็นการป้องกันไม่ให้สารเคมีภายในเซลล์ รวมกับสารเคมีในสิ่งแวดล้อมอย่างอิสระ ซึ่งบางครั้งอาจขัดขวางการทํางานของเซลล์

❝ ฝากให้คิดต่อ ถ้าเราไปซื้อก๋วยเตี๊ยวแต่ไม่ไม่มีภาชนะใส่ เราจะนําก๋วยเตี๋ยวนั้นกลีบบ้านได้อย่างไร ? ❞ เซลล์ก็เช่นกัน ถ้าไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วสิ่งที่อยุ่ภายในจะทํางานร่วมกันได้อย่างไร

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 5

3. ทําไมต้องเรียนเรื่องเซลล์ ?

การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์ เราเรียกสาขาวิชานี้ว่า Cell biology การศึกษาเซลล์ทําได้หลากหลายวิธี แต่วีธีที่ง่าย และสะดวกที่สุด คือการศึกษาเซลล์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ มีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงปกติ (Light microscope) และ กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็กตรอน (Electron microscope)

ภาพที่ 2 ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 6

4. เราจะทําการศึกษาเซลล์ได้อย่างไร ?

เลนส์ตา (Eyepiece lens)เลนส์ตา (Eyepiece)

ลําแสง (Light beam)

เลนส์ใกล้วัตถุ (Objcetive)เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective leans)กระจกปิดสไลด์ (Cover glass)

สไลด์ (Glass slide)ม่านปรับแสง (Diaphragm)

กระจกรวมแสง (Condenser leans)

แหล่งกําเนิแสง (Light source)

ภาพที่ 3 โครงสร้างภายในของเซลล์สัตว์

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 7

5. โครงสร้างภายในเซลล์

กอลจิบอดี (Golgi body)

แวคิวโอล (Vacuole)

ไมโทคอนเดรีย (Mitocondria)

เซนทริโอล (Centrioles)

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum)

นิวเคลียส (Nucleus) > โครโมาติน (Chromatin) > นิวคลีโอลัส (Nucleolus)

ไซโทรพลาสซึม (Cytoplasm)

ภาพที่ 4 โครงสร้างภายในของเซลล์พืช

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 8

5. โครงสร้างภายในเซลล์

ผนังเซลล์ (Cell wall)

ช่องพลาสโมเดสมาตา (Plasmodesmata)

แวคิวโอล (Vacuole)

คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) > Grana > matrix

กอลจิ แอพพาราตัส (Golgi apparatus)

นิวเคลียส (Nucleus)

ไมโทคอนเดรีย (Mitocondria)

ไซโทรพลาสซึม (Cytoplasm)

ลักษณะที่เหมือนกัน > Cell membrane > Nucleus > Cytoplasm > Mitochondria

ลักษณะที่แตกต่างกัน > Centrioles > Cell wall and plasmodesmata > Vacuole (Tonoplast) > Chloroplast

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 9

6. การเปรียบเทียบเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

ภาพที่ได้จากกล่องจุลทรรศน์

กําลังขยาย =

หน่วยที่นิยมใช้ > ไมครอน (µ) หรือ ไมโครแมตร (µm) = 10-6 เมตร > นาโนเมตร (nm) = 10-9 เมตร > อังสตรอม (Ao) = 10-10 เมตร

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 10

7. การวัดขนาดของเซลล์

P P

ขนาดของภาพที่เห็นขนาดจริงของวัตถุ

การคํานวณหาขนาดของเซลล์ อุปกรณ์ที่ใช้แก้ได้ > Stage micrometer จะมีขีดแบ่ง (scale) จํานวน 100 ช่อง (1 mm.) ที่มีขนาดเท่ากัน ดังนั้น 1 ช่องเล็กมีขนาดความกว้างเท่ากับ 0.01 mm. หรือ 10 µm > Ocular micrometer จะมีขีดแบ่ง (scale) จํานวน 50 หรือ 100 ช่องเล็กๆที่มีขนาดเท่ากัน ดังรูป A (หน้า 11)

*** Ocular micrometer ต้อง Calibrate หาขนาดที่แท้จริงทุกครั้งที่เปลี่ยนกําลังขยาย

การใช้งาน State micrometer และ Ocular micrometer

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 11

7. การวัดขนาดของเซลล์

A

B

C

A คือ Ocular micrometer B คือ ภาพที่เห็นภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งจะเห็น Ocular micrometer และตัวอย่างเซลล์ C คือ การตั้งค่าวัดขนาด (Calibration) เริ่มจากการเทียบขนาดของ Ocular micrometer กับขนาดของ Stage micrometer ซึ่งเรารู้ ความกว้างของ scale ที่แท้จริง โดยให้จัดแนวของเส้นแรก (0) ของทั้ง ocular และ stage micrometer ซ้อนกันให้สนิท จากนั้น ให้หาเส้นที่มีการซ้อนกันสนิทที่อยู่ในลําดับต่อไป จากภาพ C จะเห็นว่า ขีดที่ 0.25 mm. ของ State micrometer ทับกันสนิดพอดีกับขีดของ Ocular micrometer ดังนั้น 0.25/100 = 0.0025 mm. ดังนั้นขนาดของเซลล์ในภาพ B มีขนาดเท่ากับ 20 ช่อง ของ Ocular micrometer จึงมีขนาดเท่ากับ 20 x 0.0025 = 0.005 mm. หรือ 50 µm

จากภาพ ถ้าต้องการทราบว่าภาพนี้ มีขนาดใหญากว่าจากขนาดจริงกี่เท่า ให้ทําดังนี้ ขั้นตอนที่ 1 เอาไม้บรรทัดวัดว่าเซลล์นี้มีขนาดกี่ mm. (ในที่นี้จะสมมติว่า เซลล์นี้มีขนาด 36 mm.) ขั้นตอนที่ 2 แปลงหน่วยจาก mm. เป็น µm (36 mm. = 36 x 10-3/ 10-6 ) = 36000 µm ขั้นตอนที่ 3

#Concept for Noob students Demo version by Sittichart Sitti (KruP’Bank) _ _ 12

7. การวัดขนาดของเซลล์

ขนาดของภาพที่เห็นขนาดจริงของวัตถุ

กําลังขยาย =

36000 µm

6 µmกําลังขยาย =

กําลังขยาย = 6000 เท่า