ขบวนการหายใจภายในเซลล์ โดย ม.ร.ว.พุฒิพงศ์ วรวุฒิ
สิ่งที่มีชีวิตชั้นสูงทั้งพืชและสัตว์ มีความจำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานในการดำรงชีพในอัตราที่สูงมาก สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงมีการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ให้ออกซิเจนสันดาปกับโมเลกุลของอาหารภายในเซลล์ได้พลังงานออกมาใช้ในการดำรงชีพเกิดขึ้น การสันดาปโดยใช้ออกซิเจนภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แตกต่างกับการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในอากาศมาก ในเซลล์การเปลี่ยนแปลงจะค่อยๆ เกิดขึ้นทีละน้อย เป็นขั้นๆ ไปอย่างสลับซับซ้อน และพลังงานที่ได้จากการสันดาปโมเลกุลของอาหารน้อยกว่าที่เกิดจากภายนอกร่างกายมาก
หลังจากอาหารถูกย่อยแล้ว เส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองบริเวณลำไส้ก็จะดูดอาหารที่ย่อยแล้วซึ่งมีโมเลกุลเล็กมาก คือ กรดอะมิโน น้ำตาลกลูโคส กรดมัน และกลีเซอรัลไปสู่เซลล์ ในระยะนี้ออกซิเจนยังไม่ทำปฏิกิริยากับอาหารเหล่านี้ เซลล์ต้องอาศัยพลังงานที่ซ่อนอยู่ภายในเซลล์เป็นตัวจุดชนวนให้เริ่มเกิดการหายใจขึ้น นักวิทยาศาสตร์พบว่าในไซโตปลาสซึมของเซลล์ที่มีชีวิตจะมีสารเคมีชนิดหนึ่งมีชื่อว่า อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต(adenosine triphosphate) (เรียกย่อๆ ว่า ATP) ทำหน้าที่เก็บพลังงานที่เหลือใช้ไว้ในโมเลกุล ATP ประกอบไปด้วยอะดีนีน(adenine) น้ำตาลไรโบส (ribose sugar) และอนุมูลฟอสเฟต ๓ อนุมูล อนุมูลฟอสเฟตสองตัวหลัง (P2,P3) ในโมเลกุลของ ATP มีพลังงานสูงแฝงอยู่ที่แขนของมัน เมื่อเกิดมีการสลายตัวก็จะสามารถปล่อยพลังงานออกมาได้นับได้ว่า ATP เป็นสารเคมีที่คอยให้พลังงานจลน์ในรูปของงาน (wrok) ทุกๆ ชนิดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิต เช่น
งานกล (mechanical work) ได้แก่ การออกกำลังกาย การเคลื่อนไหว
งานออสโมซิส (osmocis work) ได้แก่ งานที่เกี่ยวกับการรักษาความดันออสโมซิสในเซลล์ให้อยู่ในสภาวะสมดุล
งานเคมี (emical work) ได้แก่ งานที่เกี่ยวกับการสร้าง และหลั่งสารเคมี เช่นน้ำย่อยอาหาร หรือ ฮอร์โมน เป็นต้น
งานไฟฟ้า (electrical work) ได้แก่ การสั่งงานของประสาทรับความรู้สึก เป็นต้น
สำหรับการหายใจซึ่งเกิดขึ้นภายในเซลล์นั้น ขั้นแรก ATP ในไซโตปลาสซึมจะเป็นผู้เริ่มต้นจุดชนวน โดยจะปล่อยแขนสุดท้ายของอนุมูลฟอสเฟตเพื่อให้แก่โมเลกุลของอาหาร เช่น กลูโคส (glucose) เพื่อทำให้มีพลังงานภายในเพิ่มมากขึ้น แล้ว ATP ก็จะกลายเป็นอะดีโนซีน ไดฟอสเฟต (adinosine diphosphate ADP) เราเรียกปฏิกิริยาที่ใส่ฟอสเฟตเข้าไปในโมเลกุลของน้ำตาลนี้ว่าฟอสฟอริเรชั่น (phosphorylation) ผลที่สุดจะมีการใส่แขนฟอสเฟตให้น้ำตาลกลูโคสถึง ๒ แขนพร้อมๆ กับมีการจัดระเบียบของอะตอมในโมเลกุลของน้ำตาลขึ้นใหม่ ได้เป็นน้ำตาลฟรักโทส ซึ่งมีฟอสเฟตประกอบอยู่ ๒ แขนเรียกว่า ฟรักโทส ไดฟอสเฟต (fructose diphosphate) ปฏิกิริยารวมอย่างง่ายที่สุดมีดังนี้
ขั้นต่อไปฟรักโทส ไดฟอสเฟต จะสลายตัวได้ ฟอสโฟกลีเซอรัลดีไฮด์ (phosphoglyceraldehyde) หรือเรียกสั้นๆ ว่า PGAL ซึ่งเป็นสารที่มีคาร์บอนเพียง ๓ อะตอม และมีอนุมูลฟอสเฟตจับอยู่ด้วยกัน ๑ แขน
หลังจากนั้น NAD นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (nicotinamide adeninedinucleotide) ซึ่งเป็นสารที่พบประกอบอยู่ในไซโตปลาสซึมของเซลล์จะลดไฮโดรเจนจากPGAL และพร้อมๆ กันนั้น ATP จะสลายตัวให้แขนฟอสเฟตแก่ PGAL อีก ๑ แขนเกิดเป็นสารใหม่ คือ กรดไดฟอสโฟกลีเซอริค (diphosphoglyceric acid) และได้ ADP และริดิวส์ นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (reduced nicotinamide adenine dinucleotide) (NADH2) เกิดขึ้นดังนี้
ต่อจากนี้ก็จะมีการคายพลังงานออกจากแขนของอนุมูลฟอสเฟตกลับคืนให้ ADPพร้อมทั้งสูญเสียน้ำออกไปจากโมเลกุล ได้เป็นกรดไพรูวิค (pyruvic) ดังนี้
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นทั้งหมดยังอยู่ในระยะที่ไม่มีออกซิเจนมาสันดาป พลังงานที่ได้ก็จะไม่มากนัก เพราะการสันดาปยังไม่ได้เป็นไปจนถึงขั้นสุดท้าย คือ ได้คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำออกมา พบว่าในสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่มีใช้ออกซิเจนในการหายใจ กรดไพรูวิคจะได้รับไฮโดรเจนคืนมาจาก NADH2 เพื่อให้มี NAD กลับคืนเข้าสู่ไซโตปลาสซึมเพื่อเอาไว้ใช้จับไฮโดรเจนต่อไปอีก กรดไพรูวิคก็จะเปลี่ยนไปเป็นกรดนมหรือกรดแล็กติก(lactic acid) หรือ เอธิลอัลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ ดังนี้
ในสัตว์ชั้นสูง กรดแล็กติกอาจเกิดขึ้นขณะที่ออกกำลังกายมากๆ ปอดหายใจอาออกซิเจนไปให้ไม่ทัน ทำให้กล้ามเนื้อเปลี้ย (fatigue) ไม่มีแรงที่จะออกกำลังหรือทำงานต่อไปได้จนกว่าจะได้พักผ่อนชั่วระยะเวลาหนึ่ง และมีออกซิเจนเข้าไปสันดาปเพียงพอเปลี่ยนกรดนมให้หมดไปจากกล้ามเนื้อ
ปฏิกิริยาทั้งหมดที่กล่าวมานี้เรียกว่าไกลโคไลซิส (glycolysis) ซึ่งเป็นการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
เมื่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูงได้รับออกซิเจนกรดไพรูวิคก็จะไม่ทำหน้าที่รับไฮโดรเจนคืนจาก NADH2 อีกต่อไป ส่วนหนึ่งอาจจะกลับมาทำหน้าที่สร้างโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรต (พวกแป้ง) ขึ้นมาใหม่ ในกรณีที่มีมากเกินพอส่วนที่เหลือก็จะถูกนำไปสันดาปต่อภายในหน่วยย่อย (organelles) เล็กๆ ที่พบอยู่มากมายในไซโตปลาสซึมเรียกไมโตคอนเดรีย (mitochondria) ขั้นแรกกรดไพรูวิคจะสันดาปได้เป็นกรดน้ำส้มและคาร์บอนไดออกไซด์ กรดน้ำส้มนี้จะเข้าไปจับตัวกับโคเอนไซม์ A (Co.A) ในทันทีทันใดได้เป็นอซิติล โค.เอ (acetyl Co.A) ซึ่งจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กับการปล่อยไฮโดรเจนอะตอมให้กับ NAD ซึ่งเข้ามาอยู่ในไมโตคอนเดรียด้วย ดังนี้
จากนี้การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นกับ อซิติล โค.เอ เป็นขั้นๆ ไปไม่ต่ำกว่า ๑๐ ขั้นและผลที่สุดก็จะกลับมาเป็นสารเดิมได้อีก หมุนเวียนอยู่เช่นนี้เรื่อยๆ ไป เราเรียกว่าวงของการสันดาปอาหารช่วงนี้ว่าเครปส์ไซเคิล (kreb's cycle) หรือซิตริคแอซิดไซเคิล (citricacid cycle) ในระหว่างเครปส์ไซเคิล ก็จะพบมีการลดเอาไฮโดรเจนอะตอมออกมาจากขบวนการมากมาย ไฮโดรเจนเหล่านี้ไม่ได้รวมตัวกับออกซิเจนในทันทีทันใด แต่จะถูกNAD นำออกจากไซเคิล เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในระยะก่อนที่จะเข้าเครปส์ไซเคิล และจะอยู่ในสภาพของ NADH2 เมื่อนำสารนี้เข้าไปอยู่ในไมโตคอนเดรียก็จะส่งต่อไปให้สารที่ทำหน้าที่ลำเลียงไฮโดรเจนตัวอื่นๆ ที่อยู่ในไมโตคอนเดรีย ต่อเนื่องกันไปเป็นทอดๆเราเรียกสารที่ร่วมกันนำไฮโดรเจนไปให้ออกซิเจน ซึ่งพบอยู่ในไมโตคอนเดรียนี้ว่า ไซโตโครม อิเล็กตรอน ทรานสปอร์ต ซิสเต็ม (cytochrome electron transport system)
ในที่สุดสารลำเลียงไฮโดรเจนตัวสุดท้ายก็จะนำไฮโดรเจนไปพบกับออกซิเจน แล้วทำปฏิกิริยากันได้น้ำเกิดขึ้น ระหว่างที่มีการลำเลียงไฮโดรเจนไปให้ออกซิเจน มีการปล่อยพลังงานออกมาด้วยมากมายจนสามารถที่จะเปลี่ยน ADP ให้กลับมาเป็น ATP เก็บเอาไว้ในรูปของพลังงานเคมีสำหรับเริ่มต้น ขบวนการต่างๆ ทุกชนิดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ดังที่กล่าวมาแล้ว นอกจากจะมีการสร้าง ATP เพิ่มขึ้นในระหว่างที่มีการนำไฮโดรเจน อะตอมไปให้ออกซิเจนในไซโตโครม อิเล็กตรอน ทรานสปอร์ตซิสเต็มแล้ว การสันดาปที่เกิดในเครปส์ไซเคิลก็มีการสร้าง ATP เพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน แต่ไม่มากเท่า สำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะพบถูกขับออกมาจากขบวนการสันดาปในเครปส์ไซเคิล
รายละเอียดของปฏิกิริยาทางเคมี ที่เกิดจากการหายใจภายในเซลล์อาจหาดูได้จากตำราชีววิทยา สรีรวิทยา หรือชีวเคมีเบื้องต้นทั่วๆ ไป โดยสรุปกล่าวได้ว่าในการสันดาปอาหารพวกน้ำตาลกลูโคสแต่ละโมเลกุลด้วยออกซิเจนจนถึงขั้นสุดท้ายจะมีการสร้าง ATPทั้งหมดถึง ๓๖ โมเลกุล คือ สร้างมาจากไกลโคไลซิส ๒ โมเลกุล และจากไซโตโครมอิเล็กตรอน ทรานสปอร์ตซิสเต็ม ๓๒ โมเลกุล โดยพบว่าทุกๆ ๒ อะตอมของไฮโดรเจนที่ถูก NAD นำไปให้ไซโตโครม ซิสเต็ม จะสร้าง ATP ได้ ๓ โมเลกุลจะเห็นได้ว่าระบบไซโตโครมในไมโตคอนเดรียของเซลล์ เป็นหน่วยที่สำคัญอย่างยิ่งที่สิ่งมีชีวิตชั้นสูงที่ต้องใช้พลังงานมากๆ สำหรับดำรงชีวิตจะขาดเสียมิได้ ยาพิษต่างๆ เช่น ไซยาไนด์ก็พบว่ามีฤทธิ์ห้ามการทำงานของระบบไซโตโครมภายในไมโตคอนเดรีย จึงทำให้ผู้รับประทานสารนี้เข้าไปตายได้โดยง่าย เนื่องจากเซลล์ของร่างกายไม่สามารถที่จะหายใจและให้พลังงานออกมาได้เพียงพอ
สำหรับการสันดาปของอาหารพวกโปรตีนและไขมันก็พบว่า จะมีการสลายโมเลกุลออกเป็นขั้นๆ เช่นเดียวกัน ก่อนที่จะมาเข้าเครปสไซเคิลนั้น โมเลกุลของอาหารพวกไขมันจะอยู่ในสภาพของ PGAL และอซิติล โค.เอ อาหารพวกโปรตีนก็จะมีการสลายเอาไฮโดรเจนออกมาจากโมเลกุลและเปลี่ยนไปเป็นได้ทั้งกรดไพรูวิค และอซิติล โค.เอเนื่องจากอาหารพวกไขมันเป็นสารที่โมเลกุลถูกสันดาปได้มากกว่าอาหารพวกคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน เมื่อสันดาปโดยสมบูรณ์แล้วแต่ละหน่วยน้ำหนักของอาหารไขมันจะให้พลังงานได้มากกว่าอาหารพวกคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนประมาณ ๒ เท่าเศษ (ดูเพิ่มเติมเรื่อง ความสมดุลของของเหลวในร่างกาย)
7.24.2555
ความรู้เกี่ยวกับเซลล์นะจ๊ะ...
เซลล์คืออะไร
เซลล์คือหน่วยโครงสร้างพื้นฐานที่มีชีวิตที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต โดยเซลล์แต่ละชนิดจะมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันมาก
ประวัติการศึกษาเซลล์
ปี ค.ศ. 1665 รอเบิร์ต ฮุก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ที่มีคุณภาพดี และได้ส่องดูไม้คอร์กที่เฉือนบางๆ และได้พบช่องเล็กๆ จำนวนมาก จึงเรียกช่องเล็กๆ นี้ว่า เซลล์ (cell) เซลล์ที่ฮุกพบนั้นเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว การที่คงเป็นช่องอยู่ได้ก็เนื่องจากการมีผนังเซลล์นั่นเอง
ปี ค.ศ. 1824 ดิวโทเชท์ ได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชและเนื้อเยื่อสัตว์ พบว่าประกอบด้วยเซลล์เช่นกัน แต่มีลักษณะที่แตกต่างกันอยู่บ้าง
ปี ค.ศ. 1831 รอเบิร์ต บราวน์ นักพฤษศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาเซลล์ขนและเซลล์อื่นๆ ของพืช พบว่ามีก้อนกลมขนาดเล็กอยู่ตรงกลาง จึงให้ชื่อก้อนกลมนี้ว่า นิวเคลียส (nucleus)
ปี ค.ศ. 1838 มัตทิอัส ยาคบ ชไลเดน นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมันได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชต่างๆ และสรุปว่าเนื้อเยื่อทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์
ปี ค.ศ. 1839 เทโอดอร์ ชวันน์ นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน ได้ศึกษาเนื้อเยื่อสัตว์ต่างๆ แล้วสรุปว่าเนื้อเยื่อสัตว์ทุกชนิดประกอบขึ้นด้วยเซลล์ ดังนั้น ในปีเดียวกันนี้ ชวันน์และชไลเดน จึงได้ร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ (cell theory) ซึ่งมีใจความสำคัญว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบขึ้นด้วยเซลล์ และเซลล์คือหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
ทฤษฎีเซลล์ในปัจจุบันครอบคลุมถึงใจความสำคัญ 3 ประการ คือ
1. สิ่งมีชีวิตทั้งหลายอาจมีเพียงเซลล์เดียว หรือหลายเซลล์ ซึ่งภายในมีสารพันธุกรรมและมีกระบวนการเมแทบอลิซึม ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้
2. เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต ที่มีการจัดระบบการทำงานภายในโครงสร้างของเซลล์
3. เซลล์มีกำเนิดมาจากเซลล์แรกเริ่ม เซลล์เกิดจากการแบ่งตัวของเซลล์เดิม แม้ว่าชีวิตแรกเริ่มจะมีววัฒนาการมาจากสิ่งไม่มีชีวิต แต่นักชีววิทยายังคงถือว่าการเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลล์เป็นผลสืบเนื่องมาจากเซลล์รุ่นก่อน
ปี ค.ศ. 1839 พูร์คินเย นักสัตววิทยา ชาวเชโกสโลวาเกีย ได้ศึกษาไข่และตัวอ่อนของสัตว์ต่างๆ ได้พบว่าภายในมีของเหลวใส เหนียว และอ่อนนุ่ม จึงได้เรียกของเหลวใสนี้ว่า โพรโทพลาซึม (protoplasm)
ปี ค.ศ. 1868 ทอมัส เฮนรี ฮักซ์ลีย์ แพทย์ชาวอังกฤษศึกษาโพรโทพลาซึมและพบว่า โพรโทพลาซึมเป็นรากฐานของชีวิตเนื่องจากปฏิกิริยาต่างๆ ของเซลล์เกิดขึ้นที่โพรโทพลาซึม
ปี ค.ศ. 1880 วัลเทอร์ เฟลมมิง นักชีววิทยาชาวเยอรมันได้ค้นพบว่าภายในนิวเคลียสของเซลล์ต่างๆ มีโครโมโซม
ขนาดและรูปร่างของเซลล์
เซลล์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ส่อง แต่ก็มีเซลล์บางชนิดที่มีขนาดใหญ่ สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน เช่น เซลล์ไข่
รูปร่างของเซลล์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามชนิด หน้าที่ และตำแหน่งที่อยู่ของเซลล์ ดังนั้นจึงพบเซลล์ที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เช่น เซลล์อะมีบา เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิด
ชนิดของเซลล์
เซลล์แบ่งตามลักษณะของนิวเคลียส แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
1. เซลล์โพรคาริโอด (prokaryotic cell) เป็นเซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส นิวเคลียสประกอบด้วย โครโมโซมเพียงเส้นเดียว มีลักษณะเป็นวงแหวน ได้แก่ เซลล์ของพวกแบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
2. เซลล์ยูคาริโอด (eukaryotic cell) เป็นเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส สารพันธุกรรมหรือโครโมโซมบรรจุอยู่ภายในนิวเคลียส ได้แก่ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เช่น รา โพรโทซัว สาหร่ายอื่นๆ พืช สัตว์
อ้างอิงจาก http://school.obec.go.th
เซลล์คือหน่วยโครงสร้างพื้นฐานที่มีชีวิตที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต โดยเซลล์แต่ละชนิดจะมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันมาก
 | |
 |  |
ประวัติการศึกษาเซลล์
ปี ค.ศ. 1665 รอเบิร์ต ฮุก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ที่มีคุณภาพดี และได้ส่องดูไม้คอร์กที่เฉือนบางๆ และได้พบช่องเล็กๆ จำนวนมาก จึงเรียกช่องเล็กๆ นี้ว่า เซลล์ (cell) เซลล์ที่ฮุกพบนั้นเป็นเซลล์ที่ตายแล้ว การที่คงเป็นช่องอยู่ได้ก็เนื่องจากการมีผนังเซลล์นั่นเอง
ปี ค.ศ. 1824 ดิวโทเชท์ ได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชและเนื้อเยื่อสัตว์ พบว่าประกอบด้วยเซลล์เช่นกัน แต่มีลักษณะที่แตกต่างกันอยู่บ้าง
ปี ค.ศ. 1831 รอเบิร์ต บราวน์ นักพฤษศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาเซลล์ขนและเซลล์อื่นๆ ของพืช พบว่ามีก้อนกลมขนาดเล็กอยู่ตรงกลาง จึงให้ชื่อก้อนกลมนี้ว่า นิวเคลียส (nucleus)
ปี ค.ศ. 1838 มัตทิอัส ยาคบ ชไลเดน นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมันได้ศึกษาเนื้อเยื่อพืชต่างๆ และสรุปว่าเนื้อเยื่อทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์
ปี ค.ศ. 1839 เทโอดอร์ ชวันน์ นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน ได้ศึกษาเนื้อเยื่อสัตว์ต่างๆ แล้วสรุปว่าเนื้อเยื่อสัตว์ทุกชนิดประกอบขึ้นด้วยเซลล์ ดังนั้น ในปีเดียวกันนี้ ชวันน์และชไลเดน จึงได้ร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ (cell theory) ซึ่งมีใจความสำคัญว่า สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบขึ้นด้วยเซลล์ และเซลล์คือหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
ทฤษฎีเซลล์ในปัจจุบันครอบคลุมถึงใจความสำคัญ 3 ประการ คือ
1. สิ่งมีชีวิตทั้งหลายอาจมีเพียงเซลล์เดียว หรือหลายเซลล์ ซึ่งภายในมีสารพันธุกรรมและมีกระบวนการเมแทบอลิซึม ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้
2. เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต ที่มีการจัดระบบการทำงานภายในโครงสร้างของเซลล์
3. เซลล์มีกำเนิดมาจากเซลล์แรกเริ่ม เซลล์เกิดจากการแบ่งตัวของเซลล์เดิม แม้ว่าชีวิตแรกเริ่มจะมีววัฒนาการมาจากสิ่งไม่มีชีวิต แต่นักชีววิทยายังคงถือว่าการเพิ่มขึ้นของจำนวนเซลล์เป็นผลสืบเนื่องมาจากเซลล์รุ่นก่อน
ปี ค.ศ. 1839 พูร์คินเย นักสัตววิทยา ชาวเชโกสโลวาเกีย ได้ศึกษาไข่และตัวอ่อนของสัตว์ต่างๆ ได้พบว่าภายในมีของเหลวใส เหนียว และอ่อนนุ่ม จึงได้เรียกของเหลวใสนี้ว่า โพรโทพลาซึม (protoplasm)
ปี ค.ศ. 1868 ทอมัส เฮนรี ฮักซ์ลีย์ แพทย์ชาวอังกฤษศึกษาโพรโทพลาซึมและพบว่า โพรโทพลาซึมเป็นรากฐานของชีวิตเนื่องจากปฏิกิริยาต่างๆ ของเซลล์เกิดขึ้นที่โพรโทพลาซึม
ปี ค.ศ. 1880 วัลเทอร์ เฟลมมิง นักชีววิทยาชาวเยอรมันได้ค้นพบว่าภายในนิวเคลียสของเซลล์ต่างๆ มีโครโมโซม
ขนาดและรูปร่างของเซลล์
เซลล์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ส่อง แต่ก็มีเซลล์บางชนิดที่มีขนาดใหญ่ สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน เช่น เซลล์ไข่
รูปร่างของเซลล์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามชนิด หน้าที่ และตำแหน่งที่อยู่ของเซลล์ ดังนั้นจึงพบเซลล์ที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เช่น เซลล์อะมีบา เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิด
ชนิดของเซลล์
เซลล์แบ่งตามลักษณะของนิวเคลียส แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
1. เซลล์โพรคาริโอด (prokaryotic cell) เป็นเซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส นิวเคลียสประกอบด้วย โครโมโซมเพียงเส้นเดียว มีลักษณะเป็นวงแหวน ได้แก่ เซลล์ของพวกแบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
2. เซลล์ยูคาริโอด (eukaryotic cell) เป็นเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส สารพันธุกรรมหรือโครโมโซมบรรจุอยู่ภายในนิวเคลียส ได้แก่ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เช่น รา โพรโทซัว สาหร่ายอื่นๆ พืช สัตว์
อ้างอิงจาก http://school.obec.go.th
โครงสร้างของนิวเคลียส
เซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไปมีนิวเคลียสเพียงหนึ่งนิวเคลียส ได้มีผู้ศึกษาความสำคัญ ของนิวเคลียส โดยทำลองนำนิวเคลียสออกจากเซลล์ของอะมีบา (Amoeba) ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว แล้วทดลองเลี้ยงไว้ พบว่าอะมีบาที่ไม่มีนิวเคลียส สามารถเคลื่อนไหว และมีการแลกเปลี่ยนแก๊ส กับสิ่งแวดล้อมภายนอกได้ แต่ไม่สามารถแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวน แล้วในที่สุดก็ตาย ต่อมาได้มีนักวิทยาศาสตร์อีกท่านหนึ่งได้ทดลองนำนิวเคลียส ของอะมีบาเซลล์หนึ่งไปใส่ให้กับอะมีบาอีกเซลล์หนึ่ง ที่ได้นำนิวเคลียสออกไปแล้ว พบว่าอะมีบาเซลล์นี้สามารถมีชีวิตอยู่ และแบ่งเซลล์เพื่อสืบพันธุ์ต่อไปได้
นิวเคลียส มีรูปร่างค่อนข้างกลม และมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ( nuclear membrane) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้น ล้อมรอบส่วนประกอบภายในของนิวเคลียส เซลล์ของสิ่งมีชีวิต บางชนิด เช่น Bacteria ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส แต่มีสารพันธุกรรมกระจายอยู่ทั่วไปในไซโทพลาซึม เรียก เซลล์ที่มีลักษณะเช่นนี้ว่า
เซลล์โพรคาริโอต( Prokaryotic cell) เซลล์ของ สิ่งมีชีวิตทั่วๆ ไปนั้นมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า
เซลล์ยูคาริโอต ( Eukaryotic cell) เยื่อหุ้มนิวเคลียสมีรูเล็กๆ กระจายอยู่ทั่วไป เพื่อเป็นทางเข้าออก ของสารระหว่างภายใน และภายนอกนิวเคลียส
สารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส
1. ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก แอซิด ( Deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบ ของโครโมโซมในนิวเคลียส
2. ไรโบนิวคลีอิก แอซิด ( Ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียส โดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัส
3. โปรตีน ที่สำคัญคือ โปรตีนฮีสโตน ( Histone) โปรตีนโพรตามีน ( Protamine) ซึ่งเป็นโปรตีนเบส ( Basic protein) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNA ส่วนโปรตีนเอนไซม์ ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก และเอนไซม์ในกระบวนการไกลโคไลซีส ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างพลังงานให้กับนิวเคลียส
ยื่อหุ้มนิวเคลียส ( Nulear membrane) เป็นเยื่อบางๆ 2 ชั้น เรียงซ้อนกัน ที่เยื่อนี้จะมีรู เรียกว่านิวเคลียร์พอร์ ( Nuclear pore) หรือ แอนนูลัส ( Annulus) มากมาย รูเหล่านี้ ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของสารต่าง ๆ ระหว่างไซโทพลาสซึมและนิวเคลียส นอกจากนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียส ยังมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่าน เช่นเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสชั้นนอก จะติดต่อกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และมีไรโบโซมมาเกาะ เพื่อทำหน้าที่ลำเลียงสารต่าง ๆ ระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาซึมด้วย
โครมาทิน (Chromatin) เป็นส่วนของนิวเคลียส ที่ย้อมติดสี เป็นเส้นในเล็กๆ พันกันเป็นร่างแห เรียกร่างแหโครมาทิน ( Chromatin network) โดยประกอบด้วย โปรตีน รวมกับกรดดีออกซีไรโบนิคลีอิค ( deoxyribonucleic acid) หรือเรียกว่า DNA เป็นสารพันธุกรรม ที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิต
เส้นใยโครมาตินมีคุณสมบัติติดสีได้ดี ทำให้เห็นนิวเคลียสได้ชัดเจน ในการย้อมสี โครมาทินจะติดสีแตกต่างกัน ส่วนที่ติดสีเข้มจะเป็นส่วนที่ไม่มียีน (Gene) อยู่เลย หรือมีก็น้อยมาก เรียกว่า เฮเทอโรโครมาทิน ( Heterochromatin)
ส่วนที่ย้อมติดสีจาง เรียกว่า ยูโครมาทิน ( Euchromatin) ซึ่งเป็นที่อยู่ของยีน ในขณะที่เซลล์กำลังแบ่งตัว ส่วนของโครโมโซมจะหดสั้นเข้าและมีลักษณะเป็นแท่งเรียกว่า โครโมโซม (Chromosome)
และโครโมโซมจะจำลองตัวเองเป็นเส้นคู่ เรียกว่า โครมาทิด (Chromatid) โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีจำนวนแน่นอน เช่น ของคนมี 23 คู่ ( 46 แท่ง ) แมลงหวี่ 4 คู่ ( 8 แท่ง) แมว 19 คู่ ( 38 แท่ง)
หมู 20 คู่ ( 40 แท่ง) มะละกอ 9 คู่ ( 18 แท่ง) กาแฟ 22 คู่ ( 44 แท่ง) โครโมโซมมีหน้าที่ควบคุม
กิจกรรมต่างๆ ของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอด ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เช่น หมู่เลือด สีตา สีผิว ความสูง และการเกิดรูปร่าง ของสิ่งมีชีวิต เป็นต้น
นิวคลีโอรลัส (Nucleolus) เป็นส่วนของนิวเคลียส ที่มีลักษณะเป็นก้อนอนุภาคหนาทึบ ค้นพบโดยฟอนตานา ( Fontana ) เมี่อปี ค.ศ. 1781 ( พ.ศ. 2224) นิวคลีโอลัสพบเฉพาะเซลล์ของพวกยูคาริโอต
เท่านั้น เซลล์อสุจิ เซลล์เม็ดเลือดแดง ที่เจริญเติบโตเต็มที่ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม และเซลล์ไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ จะไม่มีนิวคลีโอลัส นิวคลีโอลัส เป็นตำแหน่งที่ติดสีเคมี บนไครโมโซม ประกอบด้วยสารประเภท DNA TNA ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับ กลไกการสร้างโปรตีน
ซึ่งนิวคลีโอลัส ประกอบด้วย โปรตีน และ RNA โดยโปรตีนเป็นชนิดฟอสโฟโปรตีน (Phosphoprotein) จะไม่พบโปรตีนฮิสโตนเลย ในเซลล์ที่มีกิจกกรรมสูง จะมีนิวคลีโอลัสขนาดใหญ่ ส่วนเซลล์ที่มีกิจกรรมต่ำ จะมีนิวคลีโอลัสขนาดเล็ก นิวคลีโอลัสมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ชนิดต่างๆ และถูกนำออกทางรูของเยื่อหุ้มนิวเคลียส เพื่อสร้างเป็นไรโบโซมต่อไป ดังนั้น นิวคลีโอลัส จึงมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีน เป็นอย่างมาก เนื่องจากไรโบโซมทำหน้าที่สร้างโปรตีน
โครงสร้างของนิวเคลียส
ที่มาhttp://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science04/25/2/miracle_cell/cp03_nucleus_composition.html
นิวเคลียส มีรูปร่างค่อนข้างกลม และมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ( nuclear membrane) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้น ล้อมรอบส่วนประกอบภายในของนิวเคลียส เซลล์ของสิ่งมีชีวิต บางชนิด เช่น Bacteria ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส แต่มีสารพันธุกรรมกระจายอยู่ทั่วไปในไซโทพลาซึม เรียก เซลล์ที่มีลักษณะเช่นนี้ว่า
เซลล์โพรคาริโอต( Prokaryotic cell) เซลล์ของ สิ่งมีชีวิตทั่วๆ ไปนั้นมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า
เซลล์ยูคาริโอต ( Eukaryotic cell) เยื่อหุ้มนิวเคลียสมีรูเล็กๆ กระจายอยู่ทั่วไป เพื่อเป็นทางเข้าออก ของสารระหว่างภายใน และภายนอกนิวเคลียส
สารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส
1. ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก แอซิด ( Deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบ ของโครโมโซมในนิวเคลียส
2. ไรโบนิวคลีอิก แอซิด ( Ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียส โดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัส
3. โปรตีน ที่สำคัญคือ โปรตีนฮีสโตน ( Histone) โปรตีนโพรตามีน ( Protamine) ซึ่งเป็นโปรตีนเบส ( Basic protein) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNA ส่วนโปรตีนเอนไซม์ ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก และเอนไซม์ในกระบวนการไกลโคไลซีส ซึ่งเป็นกระบวนการสร้างพลังงานให้กับนิวเคลียส
ยื่อหุ้มนิวเคลียส ( Nulear membrane) เป็นเยื่อบางๆ 2 ชั้น เรียงซ้อนกัน ที่เยื่อนี้จะมีรู เรียกว่านิวเคลียร์พอร์ ( Nuclear pore) หรือ แอนนูลัส ( Annulus) มากมาย รูเหล่านี้ ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของสารต่าง ๆ ระหว่างไซโทพลาสซึมและนิวเคลียส นอกจากนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียส ยังมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่าน เช่นเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสชั้นนอก จะติดต่อกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และมีไรโบโซมมาเกาะ เพื่อทำหน้าที่ลำเลียงสารต่าง ๆ ระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาซึมด้วย
โครมาทิน (Chromatin) เป็นส่วนของนิวเคลียส ที่ย้อมติดสี เป็นเส้นในเล็กๆ พันกันเป็นร่างแห เรียกร่างแหโครมาทิน ( Chromatin network) โดยประกอบด้วย โปรตีน รวมกับกรดดีออกซีไรโบนิคลีอิค ( deoxyribonucleic acid) หรือเรียกว่า DNA เป็นสารพันธุกรรม ที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิต
เส้นใยโครมาตินมีคุณสมบัติติดสีได้ดี ทำให้เห็นนิวเคลียสได้ชัดเจน ในการย้อมสี โครมาทินจะติดสีแตกต่างกัน ส่วนที่ติดสีเข้มจะเป็นส่วนที่ไม่มียีน (Gene) อยู่เลย หรือมีก็น้อยมาก เรียกว่า เฮเทอโรโครมาทิน ( Heterochromatin)
ส่วนที่ย้อมติดสีจาง เรียกว่า ยูโครมาทิน ( Euchromatin) ซึ่งเป็นที่อยู่ของยีน ในขณะที่เซลล์กำลังแบ่งตัว ส่วนของโครโมโซมจะหดสั้นเข้าและมีลักษณะเป็นแท่งเรียกว่า โครโมโซม (Chromosome)
และโครโมโซมจะจำลองตัวเองเป็นเส้นคู่ เรียกว่า โครมาทิด (Chromatid) โครโมโซมของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีจำนวนแน่นอน เช่น ของคนมี 23 คู่ ( 46 แท่ง ) แมลงหวี่ 4 คู่ ( 8 แท่ง) แมว 19 คู่ ( 38 แท่ง)
หมู 20 คู่ ( 40 แท่ง) มะละกอ 9 คู่ ( 18 แท่ง) กาแฟ 22 คู่ ( 44 แท่ง) โครโมโซมมีหน้าที่ควบคุม
กิจกรรมต่างๆ ของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอด ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป เช่น หมู่เลือด สีตา สีผิว ความสูง และการเกิดรูปร่าง ของสิ่งมีชีวิต เป็นต้น
นิวคลีโอรลัส (Nucleolus) เป็นส่วนของนิวเคลียส ที่มีลักษณะเป็นก้อนอนุภาคหนาทึบ ค้นพบโดยฟอนตานา ( Fontana ) เมี่อปี ค.ศ. 1781 ( พ.ศ. 2224) นิวคลีโอลัสพบเฉพาะเซลล์ของพวกยูคาริโอต
เท่านั้น เซลล์อสุจิ เซลล์เม็ดเลือดแดง ที่เจริญเติบโตเต็มที่ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม และเซลล์ไฟเบอร์ของกล้ามเนื้อ จะไม่มีนิวคลีโอลัส นิวคลีโอลัส เป็นตำแหน่งที่ติดสีเคมี บนไครโมโซม ประกอบด้วยสารประเภท DNA TNA ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับ กลไกการสร้างโปรตีน
ซึ่งนิวคลีโอลัส ประกอบด้วย โปรตีน และ RNA โดยโปรตีนเป็นชนิดฟอสโฟโปรตีน (Phosphoprotein) จะไม่พบโปรตีนฮิสโตนเลย ในเซลล์ที่มีกิจกกรรมสูง จะมีนิวคลีโอลัสขนาดใหญ่ ส่วนเซลล์ที่มีกิจกรรมต่ำ จะมีนิวคลีโอลัสขนาดเล็ก นิวคลีโอลัสมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ชนิดต่างๆ และถูกนำออกทางรูของเยื่อหุ้มนิวเคลียส เพื่อสร้างเป็นไรโบโซมต่อไป ดังนั้น นิวคลีโอลัส จึงมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีน เป็นอย่างมาก เนื่องจากไรโบโซมทำหน้าที่สร้างโปรตีน
ที่มาhttp://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science04/25/2/miracle_cell/cp03_nucleus_composition.html
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)