เซลลของสิ่งมีชีวิต

1

ประวัติ ศตวรรษ 17 กาลิเลโอ ประดิษฐแวนกําลังขยาย 2-5 เทา สองดูสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ Janssen ประดิษฐกลองจุลทรรศน ชนิดเลนสประกอบ ซึ่งประกอบดวย

แวนขยาย 2 อัน แตยังไมสามารถสองดูอะไรได Robert Hooke ไดประดิษฐกลองจุลทรรศน ชนิดเลนสประกอบ ที่มีลํา

กลอง รูปรางสวยงาม ปองกันแสงภายนอกรบกวนได และไมตองถือเลนสใหซอนกัน ไดตรวจดูไมคอรกที่ฝานบางๆ ดวยมีดโกน พบวา ไมคอรกประกอบดวย ชองเล็กๆ มากมาย เขาเรียกชองเล็กๆ เหลาน้ันวา "cell" ซึ่งหมายความถึง หองวางๆ หรือหองขัง เซลลที่ฮุคเห็นเปนเซลลที่ตายแลว เหลือแตผนังเซลลของพืช ที่แข็งแรงกวาเยื่อหุมเซลลในสัตว จึงทําใหคงรูปรางอยูไดเพราะผนังเซลลมีสารประกอบ พวกเซลลูโลส และซูเบอริน ดังน้ัน ฮุคจึงไดชื่อวา เปนผูตั้งชื่อเซลล

2

ประวัติ (ตอ) Leeuwenhoek ชาวฮอลันดา ไดสรางกลองจุลทรรศน ชนิดเลนสเดี่ยว จาก

แวนขยายที่เขาฝนเอง ซึ่งสามารถขยายไดถึง 270 เทา เขาใชกลองจุลทรรศน ตรวจดูหยดนํ้า จากบึง และแมนํ้า และจากนํ้าฝน ที่รองเก็บไวในหมอ เห็นสิ่งมีชีวิต ชนิดเล็กๆ มากมาย คือ พบแบคทีเรีย สาหราย โพรโทซัว สัตวนํ้าขนาดเล็ก แลวยังสองดูสิ่งตางๆ เชน เม็ดโลหิตแดง เซลลสืบพันธุ ของสัตวเพศผู กลามเน้ือ เปนตน จึงไดสงขอมูลเผยแพร ทําใหไดชื่อวาเปนคนพบ จุลินทรียเปนคนแรก

Theodor Schwann นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน ศึกษาเน้ือเยื่อ ของสัตวหลายๆ ชนิด แลวสรุปไดวา เน้ือเยื่อสัตวทุกชนิด ประกอบดวยเซลล ดังน้ัน ชวันนและชไลเดน จึงรวมกันตั้ง ทฤษฎีเซลล (Cell theory) มีใจความสําคัญคือ “สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบดวยเซลล และเซลลคือหนวยพ้ืนฐานของสิ่งมีชีวิต" (All animals and plants are composed of cells and products)

3

ทฤษฎีเซลล ทฤษฎีเซลล ต้ังโดย เทโอดอร ชวันน และ มัตทิอัส ยาคอบชไลเดน มีใจความวา

สิ่งมีชีวิตทั้งหลายประกอบข้ึนดวยเซลลและเซลลคือหนวยพ้ืนฐานของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและทฤษฎีเซลลในปจจุบันยังครอบคลุมถึงใจความสําคัญ 3 ประการคือ

1. สิ่งมีชีวิตทั้งหลายอาจมีเซลเดียวหรือหลายเซลล และภายในเซลลมีสารพันธุกรรมและมีกระบวนการเมแทบอลิซึม ทําใหสิ่งมีชีวิตนั้นดํารงอยูได

2. เซลลเปนหนวยพ้ืนฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระบบการทํางานภายในเซลลและโครงสรางของเซลล

3. เซลลตาง ๆ มีตนกําเนิดมาจากเซลลเริ่มแรกโดยการแบงเซลลของเซลลเดิม (ตามทฤษฎีวิวัฒนาการของสารอินทรีย พบวาสิ่งมี ชีวิตแรกเริ่มเกิดมาจากสิ่งไมมีชีวิต) แตนักชีววิทยายังคงถือวาการเพ่ิมข้ึนของจํานวนเซลลเปนผลสืบเนื่องมาจากเซลลรุนกอน ๆ

4

ชนิดของเซลล

Prokaryotic cells เซลลของสิ่งมีชีวิตชั้นต่ํา พวกแบคทีเรีย สาหรายสีเขียวแกมนํ้าเงิน และไมโครพลาสมา ลักษณะเดนคือ ไมมีเยื่อหุมนิวเคลียส และ เยื่อหุมออแกเนลล ลักษณะเซลลจะคอนขางเล็ก มีขนาด 0.2-10 ไมโครเมตร

Eukaryotic cells เซลลมีเยื่อหุมนิวเคลียส และมีออรแกเนลลที่มีเยื่อหุมไดแก เห็ด รา เซลลของพืช และสัตวทั่วๆไป มีขนาด 10-100ไมโครเมตร

5

ตารางเปรียบเทียบ ลักษณะ เซลลโปรคาริโอต เซลลยูคาริโอต

กลุมส่ิงมีชีวิต แบคทีเรีย, สาหรายสีเขียว แกมน้ําเงิน (ไซยาโนแบคทีเรีย)

สาหราย, รา, โปรโตซัว, พืช, สัตว

ขนาด เสนผานศูนยกลาง นอยกวา 5 ไมโครเมตร เสนผานศูนยกลาง มากกวา 5 ไมโครเมตร

การไหลเวียนของไซโตพลาสซึม ไมมี มี

ไมโทคอนเดรีย, คลอโรพลาสต, กอลจิบอดี, ER, แวคิวโอลท่ีมีเย่ือหุม

ไมมี มี(คลอโรพลาสตมีในเซลลบางชนิด)

ไรโบโซม 70 S กระจายในไซโตพลาสซึม 80 S เกาะตามเย่ือหุม เชน ER70 S ในไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสต

โครงสรางนิวเคลียส ไมมีเย่ือหุมนิวเคลียส, มีโครโมโซม เปนวงกลมเสนเดียว, โครโมโซม ไมมีฮีสโตน ไมมีการแบงเซลลแบบไมโตซิส

มีเย่ือหุมนิวเคลียส, มีโครโมโซมมากกวา 1 เสน, มีฮีสโตน , มีการแบงนิวเคลียสแบบไมโตซิส

6

สวนประกอบของเซลล

เซลลแบงออกเปน 3 สวน คือ

1. นิวเคลียส

2. ไซโทพลาสซึม

3. สวนท่ีหอหุมเซลล

7

8

Animal Cell Structure9

นิวเคลียส (Nucleus)

10

ศูนยกลางควบคุมกระบวนการตาง ๆ ภายในเซลล แบงเปน 2 สวน คือ 1. เยื่อหุมนิวเคลียส (Nuclear membrane) พบในสิ่งมีชีวิตพวกยูคาริ

โอต เปนเยื่อบาง ๆ 2 ชั้น แตละชั้นประกอบดวยลิพิด 2 ชั้น เรียงซอนกัน (lipid bilayer) และมีโปรตีนแทรกอยูเปนระยะ ที่เยื่อน้ีจะมีรู เรียกวานิวเคลียรพอร (Nuclear pore) ทําหนาที่เปนทางผานของสารตาง ๆ ระหวางไซโทพลาสซึมและนิวเคลียส

มีลักษณะเปนเยื่อเลือกผาน เชนเดียวกับเยื่อหุมเซลล เยื่อหุมนิวเคลียสชั้นนอกจะติดตอกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และมีไรโบโซมมาเกาะ เพ่ือทําหนาที่ลําเลียงสารตาง ๆ ระหวางนิวเคลียสและไซโทพลาซึมดวย

นิวเคลียส(Nucleus)

11

นิวคลีโอพลาซึม (Nucleoplasm) คือ สวนตาง ๆ ที่อยูในเยื่อหุมนิวเคลียส ประกอบดวย

นิวคลีโอลัส (Nucleolus) ลักษณะทึบแสง เปนโครงสรางที่ไมมีเยื่อหุม ประกอบดวยโปรตีนDNA และ RNA เปนสวนสําคัญในการสรางโปรตีน

โครมาทิน (Chromatin) เปนสาย DNA ที่มีโปรตีนหุม ขดอยูในนิวเคลียส เมื่อแบงตัวโครมาทินจะขดตัวแนนเปนแทง เรียก Chromosome

นิวเคลียส(Nucleus) (ตอ)

12

13

ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm)

แบงออกเปน 2 สวน คือ ออรแกเนลล(Organelle) กับ ไซโทซอล(Cytosol)

14

ออรแกเนลล ออรแกเนลล ((Organelle)Organelle)

คือ สวนประกอบตาง ๆ ภายในเซลล ซึ่งแตละชนิดจะมีหนาที่จําเพาะเปนของตัวเอง

บางชนิดจะมีสารพันธุกรรมเปนของตัวเอง เชน ไมโทคอนเดรีย, คลอโรพลาสต

15

เอนโดพลาสมิคเรติคูลัม (Endoplasmic Reticulum : ER) อยูลอมรอบนิวเคลียส และบางสวนเชื่อมตอกับ

เยื่อหุมนิวเคลียส เปนที่ผลิตและลําเลียงสารในเซลล แบงไดเปน 1. แบบผิวขรุขระ(Rough Endoplasmic

Reticulum : RER) 2. แบบผิวเรียบ (Smooth Endoplasmic

Reticulum : SER) โดยทั้ง RER และ SER มีทอตอเชื่อมกัน

16

มีไรโบโซมเกาะอยูที่ผิวของ เอนโดพลาสมิคเรติคูลัม ทําหนาที่สังเคราะหโปรตีนแลว

บรรจุลงในเวสิเคิล ลําเลียงสารสงออกนอกเซลล

หรือสงตอไปยังกอลจิคอมเพล็กซ หรือไปเปนสวนประกอบของเยื่อหุมเซลล

แบบผิวขรุขระ (Rough Endoplasmic Reticulum : RER)

17

ไมมไีรโบโซมเกาะอยูที่ผิวเอนโดพลาสมิค เรติคูลัม

ทําหนาที่สังเคราะหสารสเตรอยด เชน ฮอรโมนเพศ ไตรกลีเซอไรด และสารประกอบของคอเลสเทอรอล

กําจัดสารพิษ ควบคุมการผานเขาออกของ

Ca2+ ที่กลามเน้ือลายและกลามเน้ือหัวใจ

พบมากที่ เซลลสมอง, ตอมหมวกไต, อัณฑะ, รังไข

แบบผิวเรียบ (Smooth Endoplasmic Reticulum : SER)

18

ไรโบโซม (Ribosome) เปนออแกเนลลขนาดเล็ก ไมมีเยื่อหุม มี

รูปรางเปนกอน ประกอบดวยโปรตีน และRNA ทําหนาที่สรางโปรตีน มีสองหนวยยอยอยูแยกกัน จะประกบติดกัน

เมื่อมีการสังเคราะหโปรตีน

19

กอลจิคอมเพล็กซ (Golgi Complex) เปนแหลงรวบรวมการบรรจุและ

ขนสง มักอยูใกลกับ ER มีในเซลลพืชและสัตวช้ันสูงเกือบ

ทุกชนิด ยกเวน เซลลเม็ดเลือดแดงที่โตเต็มที่ของสัตวเลี้ยงลูกดวยนม

เติมกลุมคารโบไฮเดรตใหกับโปรตีนหรือลิพิดไดเปน ไกลโคโปรตีนและไกลโคลิพิด

สารเวสิเคิลเพ่ือบรรจุสารเพ่ือสงออกนอกเซลลหรือเก็บไวใชภายในเซลล 20

ไลโซโซม (Lysosome) เปนถุงกลม มีเยื่อหุมชั้นเดียว เปน เวสิเคิลสรางมาจากกอลจิคอมเพล็กซ ไมพบในพืช พบในเซลลสัตวทุกชนิด

ยกเวน เซลลเม็ดเลือดแดงของสัตวเลี้ยงลูกดวยนม

ภายในบรรจุเอนไซมไวยอยอาหาร, กําจัดสิ่งแปลกปลอม, ยอยออแกเนลลที่เสื่อมสภาพ, ยอยสลายเซลลทั้งหมดเมื่อเซลลไดรับอันตรายหรือตาย

21

แวคิวโอล (Vacuole) เปนถุงมีเยื่อหุม มีหลายชนิด เชน contractile vacuole ทําหนาที่รักษา

สมดุลนํ้า พบในสิ่งมีชีวิตเซลลเดียว เชน อะมีบา พารามีเซียม

food vacuole ทําหนาที่บรรจุอาหารที่รับเขามาจากนอกเซลล พบในสัตว

sap vacuole ทําหนาที่สะสมอาหารและสารบางชนิด พบในพืช

22

ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria)

เปนแหลงพลังงานภายในเซลล เปนแหลงผลิตสารพลังงานสูง คือสราง ATP มีเยื่อหุมสองชั้น คือ ชั้นนอกจะมีลักษณะเรียบ สวนชั้นในจะพับทบแลวยื่นเขา

ไปดานในเรียกวา คริสต(ีCristae) เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว ภายในบรรจุของเหลว(matrix) มีเอนไซมที่เกี่ยวของกับกระบวนการหายใจ

ระดับเซลล และการจําลองตัวของไมโทคอนเดรีย มีสารพันธุกรรมเปนของตัวเอง

23

โครโมพลาสต (Chromoplast) พลาสติดที่มีสารที่ใหสีตาง ๆ ยกเวน สีเขียว มีสาร เชน แคโรทีนอยด

พลาสติด (plastid)

ลิวโคพลาสต (Leucoplast) พลาสติดที่ไมมีสี มีหนาที่สะสมเปดแปงที่ไดจากการสังเคราะหดวยแสง พบในเซลลที่ทําหนาที่สะสมอาหาร เชน เซลลของราก

24

เปนพลาสติดที่มีสีเขียว มีเยื่อหุมสองช้ัน ภายในมีเม็ดสีคลอโรฟลล (chlorophyll) บรรจุอยู พบเฉพาะในเซลลพืช และสาหราย เกือบทุกชนิด ประกอบดวย

1. สโตรมา (stroma) คือ สวนที่เปนของเหลว มีเอนไซมที่เกี่ยวของ กับการสังเคราะหดวยแสง แบบที่ไมตองใชแสง (dark reaction) มี DNA RNA และไรโบโซม และเอนไซมอีกหลายชนิด ปะปนกันอยู

2. ไทลาคอยด (thylakoid) หรือ กรานา (grana) เปนเยื่อลักษณะคลายเหรียญ ที่เรียงซอนกันอยูภายในของเหลว ระหวางกรานา จะมีเยื่อเมมเบรน เช่ือมใหกรานาติดตอถึงกัน เรียกวา อินเตอรกรานา (intergrana) ไทลาคอยดเรียงซอนเปนต้ัง เรียก กรานุม(grsnum)

คลอโรพลาสต(chloroplasts)

25

พลาสติด (plastid)

26

เซนทริโอล (Centriole) เปนออรแกเนลลไมมีเยื่อหุม พบในเซลลสัตวและสิ่งมีชีวิตเซลลเดียว แต ไมไมพบในเซลลพืชและเห็ดรา พบเปนคูต้ังฉากกัน อยูบริเวณใกล ๆ กับเยื่อหุมนิวเคลียส ประกอบดวยไมโครทิวบูล(microtubule) เรียงตัวกันเปนกลุม 9 กลุม โดยแต

ละกลุมมี 3 หลอด บริเวณไซโทพลาสซึมที่ลอมรอบเซนทรโิอล เรียก เซนโทรโซม(Centrosome)

เปนแหลงกําเนิดเสนใยสปนเดิล ซึ่งชวยในการแบงเซลล

27

Cytoskeleton เปนโครงรางค้ําจุนเซลลและเปนที่ยึดเกาะของออรแกเนลล ทําหนาที่ลําเลียงออรแกเนลลใหเคลื่อนที่ภายในเซลล รวมทั้งการเคลื่อนที่ของ

เซลลบางชนิด แบงไดเปน 3 ชนิด ตามองคประกอบ คือ 1. microfilament

2. microtubule3. intermediate filament

28

Microfilament or Actin filament ประกอบดวยโปรตีนแอกทิน(actin) ตอกันเปนสองสายพันบิดกันเปนเกลียว เกี่ยวของกับการเคลื่อนที่ของเซลล เชน อะมีบา, เซลลเม็ดเลือดขาว ทําหนาที่ค้ําจุน เชน ในไมโครวิลไล ชวยในการแบงไซโทพลาซึม(cytokinesis)

29

Microtubule เปนทอกลวง ประกอบดวยโปรตีนทูบูลิน

(tubulin) เรียงตอกันเปนสาย เปนโครงสรางของ เสนใยสปนเดิล, ซีเลีย

, เซนทริโอล, แฟลกเจลลัม ยึดและลําเลียงออรแกเนลลภายในเซลล

Intermediate Filament ประกอบดวยเสนใยโปรตีน เรียงตัว

เปนสายยาว ๆ 4 สาย ทั้งหมด 8 ชุด พันบิดกันเปนเกลียว

จัดเรียงตัวเปนรางแหตามลักษณะรูปรางของเซลล 30

ออรแกเนลลมีเยื่อหุม

ไมมีเยื่อหุม1 ชั้น 2 ชั้น

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ×ไรโบโซม ×กอลจิคอมเพลกซ ×ไลโซโซม ×แวคิวโอล ×ไมโทคอนเดรีย ×คลอโรพลาสต ×เซนทริโอล ×ไซโทสเกเลตอน ×

31

เปนสารกึ่งแข็งกึ่งเหลว มีประมาณ 50-60% ของปริมาตรเซลลทั้งหมด หรือ ประมาณ 3 เทาของปริมาตรนิวเคลียส

บางเซลลมีการไหลของไซโทพลาสซึมไปรอบ ๆ เซลล เรียก cyclosis

ไซโทซอล ไซโทซอล ((CytosolCytosol))

32

สวนหอหุมเซลล

33

เปนเยื่อหนา หุมอยูชั้นนอก ของเยื่อหุมเซลล โปรโตปลาสซึมสรางขึ้นมา เพ่ือเพ่ิมความแข็งแรง พบในแบคทีเรีย เห็ดรา สาหราย พืชชนิดตางๆ

ในแบคทีเรีย ผนังเซลลมีโพลีแซคคาไรดเปนแกน และมีโปรตีน กับไขมันยึดเกาะ ชั้นที่ใหความแข็งแรง และอยูชั้นในสุด เรียกวา ชั้นมิวรีน หรือเปปติโดไกลแคน (murein หรือ peptidoglycan)

ผนังเซลล(cell wall)

34

เห็ดรา ผนังเซลลเปนพวกไคติน (chitin) ซึ่งเปนสารประกอบ ชนิดเดียวกันกับเปลือกกุง บางครั้งอาจพบวา มีเซลลูโลสปนอยูดวย สาหราย ผนังเซลลประกอบดวยเพคติน (pectin) เปนสวนใหญ และมีเซลลูโลสประกอบอยูดวย

ในพืช ผนังเซลล ประกอบดวย เซลลูโลส และสารประกอบเพคติก เชน แคลเซียมเพคเตด เปนตน ผนังเซลลพืชที่อยูติดๆ กัน ถึงแมจะหนา และแข็งแรง แตก็มีชองทางติดตอกันได เปนทางติดตอของไซโตปลาสซึมทั้ง 2 เซลล ที่เรียกวา พลาสโมเดสมาตา (plasmodesmata)

ผนังเซลล(cell wall)

35

พบในเซลลทุกชนิด ควบคุมการผานเขาออกของสารระหวางภายนอกและภายในเซลล มีคุณสมบัติ

เปนเยื่อเลือกผาน(semipermeable membrane) ประกอบดวย phospholipid bilayer โดย หันปลายมีข้ัว(ชอบน้ํา)ไวดานนอก

ปลายไมมีข้ัว(ไมชอบน้ํา) ไวดานในเซลล มี Cholesterol, Glycolipid, Glycoprotein, Protein แทรกอยู ลักษณะการจัดเรียงเปนแบบ Fluid mosaic model

เยื่อหุมเซลล (cell membrane หรือ plasma membrane)

36

การลําเลียงสารเขาสูเซลลมี 2 แบบ คือ

แบบผานเยื่อหุมเซลล แบงเปนแบบไมใชพลังงานและใชพลังงาน

แบบไมผานเยื่อหุมเซลล ไดแก เอกโซไซโทซิส และเอนโดไซโทซิส

37

การแพร(diffusion) เปนการเคลื่อนที่ของอนุภาคสารจากบริเวณความเขมขนของสารละลายสูงไปตํ่า

ออสโมซิส เปนการเคลื่อนที่ของอนุภาคน้ําจากบริเวณที่มีความเขมขนของสารละลายตํ่าไปยังความเขมขนสูง โดยผานเยื่อกั้น

สารละลายไอโซโทนิก เซลลเปนปกติ [Sol.นอกเซลล] = [Sol.ในเซลล]สารละลายไฮเปอรโทนิก เซลลเหี่ยว [Sol.นอกเซลล] > [Sol.ในเซลล]สารละลายไฮโปโทนิก เซลลเตง,แตก [Sol.นอกเซลล] < [Sol.ในเซลล]

ลําเลียงสารผานเยื่อหุมเซลลแบบไมใชพลังงาน

38

การแพรแบบฟาซิลิเทต (facilitated diffusion) คือ การแพรแบบใชตัวพา โดยใชโปรตีนที่อยูบริเวณเยื่อหุมเซลล เกิดข้ึนเมื่อความเขมขนของสารภายนอก

เซลลสูงกวาสารภายในเซลล

ลําเลียงสารผานเยื่อหุมเซลลแบบไมใชพลังงาน (ตอ)

39

เปนการลําเลียงสารจากความเขมขนตํ่า ไปความเขมขนสูง อาศัยโปรตีนที่แทรกอยูระหวางเยื่อหุมเซลล ตองใชพลังงานที่ไดสารพลังงานสูง เชน ATP

ลําเลียงสารผานเยื่อหุมเซลลแบบใชพลังงาน (active transport)

40

แบงเปน 2 แบบ คือ Exocytosis เปนการลําเลียงสารขนาดใหญออกนอกเซลล โดยสารจะบรรจุอยูใน

เวสสิเคิล เชน การหลั่งเอนไซมจากเยื่อบุกระเพาะอาหาร Endocytosis เปนการลําเลียงสารเขาสูเซลล Phacocytosis หรือ เซลลEating คือ การที่เซลลยื่นไซโทพลาสซึมไป

ลอมรอบสาร แลวโอบลอมเขามาเกิดเปนถุงเขาสูเซลล Pinocytosis หรือ เซลลDrinking คือ การที่เซลลเวาไซโทพลาสซึมเขาไปจน

เกิดเปนถุงเขาสูเซลล

ลําเลียงสารแบบไมผานเยื่อหุมเซลล

41

Gap junction คือ ชองขนาดเล็กที่เกิดจากโปรตีนที่ฝงอยูในเซลลสองเซลลมาบรรจบกัน พบในเซลลสัตว

plasmodesmata คือ ชองที่เช่ือมระหวางเซลลพืชที่อยูติดกัน เปนบริเวณที่ไซโทพลาสซึมของเซลลหนึ่งติดตอกับอีกเซลลหนึ่งได พบในพืช

สารสื่อประสาท จะปลอยจากปลายแอกซอนของเซลลประสาท ไปที่เยื่อหุมเซลลประสาทตัวรับซึ่งจะมีโปรตีนเปนตัวรับสารสื่อประสาทอยู

ฮอรโมน เปนสารเคมีที่สรางโดยเซลลจากตอมไรทอซึ่งจะสงไปตามระบบหมุนเวียนเลือดไปยังอวัยวะเปาหมาย

การสื่อสารระหวางเซลล

42

มี 3 ข้ันตอน คือ 1. การรับสัญญาณ (reception) คือ การที่เซลลเปาหมายรับสัญญาณจาก

ภายนอกเซลล โดยโปรตีนตัวรับที่อยูบริเวณผิวเซลลเปาหมายจะจับกับสารเคมีที่หลั่งออกมาจากเซลลอื่น เชน ฮอรโมน สารสื่อประสาท

ถาสารเคมีเปนสารพวกสเตรอยด ตัวรับสัญญาณจะอยูภายในเซลล 2. การสงสัญญาณ เปนการเปลี่ยนรูปแบบสัญญาณที่ไดรับมาจากภายนอก

โดยโปรตีนตัวรับจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเพ่ือสงสัญญาณตอโดยอาศัยสารเคมีที่อยูในเซลลเปนตัวกลาง อาจเกิดเพียงข้ันตอนเดียวหรือหลายข้ันตอนก็ได

กระบวนการสื่อสารระหวางเซลล

43

3. การตอบสนอง เปนข้ันตอนที่เซลลเปาหมายแสดงกิจกรรมตาง ๆ

ตอบสนองสัญญาณที่ไดรับ ซึ่งจะมีความจําเพาะตอสารเคมีที่ใชสื่อสาร เชน ทําใหเซลลเปลี่ยนรูปราง การแบงเซลล เซลลสังเคราะหโปรตีน

โปรตีนตัวรับจะมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปรางกลับไปมาได เพ่ือใหพรอมที่จะตอบสนองเมื่อไดรับสัญญาณใหมตอไป

กระบวนการสื่อสารระหวางเซลล (ตอ)

44

การแบงเซลลของพวกยูคาริโอต ประกอบดวย 2 ข้ันตอน คือ การแบงนิวเคลียส (karyokinesis) และ การแบงไซโทพลาสซึม (cytokinesis)

การแบงนิวเคลียส สามารถแบงได 2 แบบ คือ 1. การแบงแบบไมโทซิส (mitosis) เปนวิธีแบงนิวเคลียสที่ทําใหมีจํานวน

โครโมโซมคงที่ คือ เซลลลูกมีจํานวนโครโมโซมเทากับเซลลแม พบในเซลลรางกาย เซลลบริเวณปลายยอดปลายรากของพืช

2. การแบงแบบไมโอซิส (meiosis) เปนการแบงนิวเคลียสที่ทําใหจํานวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง พบในเซลลสืบพันธุ เชน เซลลไข อสุจิ

การแบงเซลล

45

การแบงเซลลแบบไมโทซิส เปนการแบงเซลล เพ่ือเพ่ิมจํานวนเซลลของรางกาย ในการเจริญเติบโต ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล หรือในการแบงเซลล เพ่ือการสืบพันธุ ในสิ่งมีชีวิตเซลลเดียว และหลายเซลลบางชนิด เชน พืช ไมมีการลดจํานวนชุดโครโมโซม (2n ไป 2n หรือ n ไป n ) เมื่อสิ้นสุดการแบงเซลลจะได 2 เซลลใหมที่มีโครโมโซมเทาๆ กัน และเทากับ

เซลลตั้งตน พบที่เน้ือเยื่อเจริญปลายยอด, ปลายราก, แคมเบียม ของพืชหรือเน้ือเยื่อบุผิว

, ไขกระดูกในสัตว, การสรางสเปรม และไขของพืช มี 5 ระยะ คือ อินเตอรเฟส (interphase), โพรเฟส (prophase), เมทาเฟส

(metaphase), แอนาเฟส (anaphase) และเทโลเฟส (telophase)

การแบงเซลลแบบไมโทซิส

46

วัฏจักรของเซลล (cell cycle) พบเฉพาะการแบงเซลลแบบไมโทซิส โดยเริ่มต้ังแตระยะเวลาที่เซลลเตรียมความพรอมกอนการแบงจนถึงการแบงนิวเคลียสและไซโทพลาซึมเสร็จสิ้น แบงไดเปน 2 ข้ันตอนใหญ ๆ คือ

1. ระยะอินเตอรเฟส (interphase) 2. ระยะที่มีการแบงแบบไมโทซิส (mitotic phase หรือ M phase)

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

47

ระยะอินเตอรเฟส ระยะนี้เปนระยะเตรียมตัว ที่จะแบงเซลลในวัฏจักรของเซลล แบงออกเปน 3 ระยะยอย คือ ระยะ G1 เปนระยะกอนการสราง DNA ซึ่งเซลลมีการเจริญเติบโตเต็มที่ ระยะ

นี้ จะมีการสรางสารบางอยาง เพ่ือใชสราง DNA ในระยะตอไป ระยะ S เปนระยะสราง DNA (DNA replication) โดยเซลลมีการเจริญเติบโต

และมีการสังเคราะห DNA อีก 1 ตัว หรือมีการจําลองโครโมโซม อีก 1 เทาตัว แตโครโมโซมที่จําลองข้ึน ยังติดกับทอนเกา ที่ปมเซนโทรเมียร (centromere) หรือไคเนโตคอร (kinetochore) ระยะนี้ใชเวลานานที่สุด

ระยะ G2 เปนระยะหลังสราง DNA ซึ่งเซลลมีการเจริญเติบโต และเตรียมพรอม ที่จะแบงโครโมโซม และไซโทพลาสซึมตอไป

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

48

ระยะ M (M phase) เปนระยะที่มีการแบงนิวเคลียส และแบงไซโทพลาสซึม ซึ่งโครโมโซม จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายข้ันตอน กอนที่จะถูกแบงแยกออกจากกัน ประกอบดวย 4 ระยะยอย คือ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

49

1. ระยะโฟรเฟส (prophase) ระยะนี้โครมาทิดจะหดตัว โดยการบิดเปนเกลียวสั้นลง ทําใหเห็นไดชัดเจนมากข้ึน

วา โครโมโซม 1 แทงมี 2 โครมาทิด เยื่อหุมนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสสลายไป เซนทริโอล (centrioles) ในเซลลสัตว และโพรติสทบางชนิด เชน สาหราย รา จะ

เคลื่อนที่ แยกไปอยูตรงขามกัน ในแตละข้ัวเซลล และสรางเสนใยโปรตีน (microtubule) เรียกวา ไมโทติก สปนเดิล (mitotic spindle) และสปนเดิล ไฟเบอร (spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโทรเมียร ของทุกโครมาทิก ดังนั้น รอบๆ เซนโทรโอล จึงมีไมโทติก สปนเดิล ยื่นออกมาโดยรอบมากมาย เรียกวา แอสเทอร (Aster) สําหรับใชในเซลลพืช ไมมีเซนทริโอล แตมีไมโทติก สปนเดิล การกระจายออก จากข้ัวที่อยูตรงขามกัน (polar cap)

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

50

2. ระยะเมทาเฟส (metaphase) ระยะน้ีไมโทติก สปนเดิลจะหดตัว ดึงใหโครมาทิดไปเรียงตัวอยูในแนวกึ่งกลาง

เซลล (equatorial plate) โครมาทิดหดสั้นมากที่สุด จึงสะดวกตอการเคลื่อนที่ ของโครมาทิดมาก ระยะน้ีเหมาะมากที่สุด ตอการนับจํานวนโครโมโซม, จัดเรียงโครโมโซมเปนคูๆ

หรือที่เรียกวาแครีโอไทป (karyotype) หรือเหมาะตอการศึกษารูปราง ความผิดปกติ ของโครโมโซม

ตอนปลายของระยะน้ี มีการแบงตัว ของเซนโทรเมียร ทําใหโครมาทิดพรอมที่จะแยกจากกัน

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

51

3. ระยะแอนาเฟส (anaphase) ระยะน้ีไมโทติก สปนเดิล หดสั้นเขา ดึงใหโครมาทิดแยกตัวออกจากกัน แลว

โครมาทิด จะคอยๆ เคลื่อนไปยังแตละขั้ว ของเซลล โครโมโซม ในระยะน้ีจะเพ่ิมจาก 2n เปน4n เปนระยะเวลาที่ใชสั้นที่สุด ระยะน้ีจะเห็นโครโมโซม มีรูปรางคลายอักษรตัววี (V), ตัวเจ (J) และตัวไอ (I)

ขึ้นอยูกับตําแหนงของเซนโทรเมียร วาอยูกึ่งกลางของโครโมโซม หรือคอนขางปลาย หรือเกือบปลายสุด

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

52

4. ระยะเทโลเฟส (telophase) เปนระยะสุดทายของการแบงเซลล โดยโครมาทิดที่แยกออกจากกัน จะเรียกเปน

โครโมโซมลูก (daughter chromosome) ซึ่งจะไปรวมกลุมในแตละขั้วของเซลล มีการสรางเย่ือหุมนิวเคลียส ลอมรอบโครโมโซม และนิวคลีโอลัสปรากฏขึ้น ไมโทติก สปนเดิล สลายไป มีการแบงไซโทพลาสซึมออกเปน 2 สวน คือ

1. ในเซลลสัตว จะเกิดโดย เย่ือหุมเซลลจะคอดก่ิวจาก 2 ขาง เขาใจกลางเซลล จนเกิดเปนเซลล 2 เซลลใหม

2. ในเซลลพืช จะเกิดโดย กอลจิคอมเพลกซสรางเซลลูโลส มากอตัวเปนเซลลเพลท (cell plate) หรือแผนก้ันเซลล ตรงกลางเซลล ขยายไป 2 ขางของเซลล ซึ่งตอมาเซลลเพลท จะกลายเปนสวนของผนังเซลล

การแบงเซลลแบบไมโทซิส (ตอ)

53

ภาพแสดงระยะตาง ๆ

ของการแบงเซลล แบบไมโทซิส

54

เปนการแบงนิวเคลียสของเซลลที่เจริญเปนเซลลสืบพันธุทั้งในเซลลพืชและเซลลสัตวมีการเปลี่ยนแปลง 2 ครั้ง ติดตอกันหลังจากแบงเซลลเสร็จแลวไดเซลลใหม 4 เซลล แตละเซลลมีโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลลแม โครโมโซมของเซลลใหมแตละเซลลจึงเปนแฮพลอยด (haploid) หรือ n โครโมโซม คือมีโครโมโซมเพียงชุดเดียวเทานั้น เปนการแบงเซลลเพ่ือสรางเซลลสืบพันธุ

การแบงเซลลแบบไมโอซิสครั้งแรกและครั้งที่สอง ประกอบดวยระยะตางๆ ดังนี้

การแบงเซลลแบบไมโอซิส

55

ระยะอินเตอรเฟส I (interphase I) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดข้ึนในระยะนี้มีการเตรียมสารตางๆ เชนโปรตีน เอนไซม เพ่ือใชในระยะตอไป จึงมีเมแทบอลิซึมสูง มีนิวเคลียสใหญ มีการจําลองโครโมโซมใหมแนบชิดกับโครโมโซมเดิมและเหมือนเดิมทุกประการ โครโมโซมเปนเสนบางยาวๆ พันกันเปนกลุมรางแห

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (ตอ)1. การแบงไมโอซิสครั้งแรก (meiosis I) มีระยะตางๆ ดังน้ี

56

ระยะโพรเฟส I (prophase I)ใชเวลานานและซับซอนมากที่สุด มีเหตุการณที่สําคัญ คือ- โครโมโซมหดสั้นเปนแทงหนาขึ้น- โครโมโซมคูเหมือน (homologous chromosome) มาจับคูกันเปนคูๆ แนบชิดกันเรียก ไซแนพซิส (synapsis) คูของโครโมโซมแตละคูเรียก ไบวาเลนท (bivalant) แตละโครโมโซมที่เขาคูกัน มี 2 โครมาทิด มีเซนโทรเมียรยึดไว ดังนั้น 1 ไบวาเลนทมี 4 โครมาทิด

- โครมาทิดที่แนบชิดกันเกิดมีการไขวกัน เรียก การไขวเปล่ียน (crossing over) ตําแหนงที่ไขวทับกัน เรียกไคแอสมา (chiasma)

- เซนทริโอแยกไปยังขั้วเซลลทั้ง 2 ขาง- มีเสนใยสปนเดิล ยึดเซนโทรเมียรของแตละโครโมโซมกับขั้วเซลล

- โครโมโซมหดตัวสั้นและหนามากขึ้น เย่ือหุมนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสคอยๆ สลายไป

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (ตอ)

57

ระยะเมทาเฟส I (mataphase I) แตละไบวาเลนทของโครโมโซม มาเรียงอยูกลางเซลล เย่ือหุมนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไปหมดแลว

ระยะแอนาเฟส I (anaphase I) โครโมโซมคูเหมือนที่จับคูกัน ถูกแรงดึงจากเสนใยสปนเดิลใหแยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลลที่อยูตรงขาม การแยกนั้นแยกไปทั้งโครโมโซมที่มี 2 โครมาทิด และการแยกโครโมโซมนี้มีผลทําใหการสลับชิ้นสวนของโครมาทิดตรงบริเวณที่มีการไขวเปล่ียนชวยทําใหเกิดการแปรผัน (variation) ของลักษณะตางๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีประโยชนในแงวิวัฒนาการจากการแยกกันของโครโมโซมไปยังขั้วเซลลแตละขางมีโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลลเดิม

ระยะเทโลเฟส I (telophase I) ในระยะนี้จะมีโครโมโซม 2 กลุมแตละกลุมจะมีจํานวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลลเดิม แตละเซลลมีโครโมโซมเปนแฮพลอยด

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (ตอ)

58

ระยะเมทาเฟส I (mataphase I) แตละไบวาเลนทของโครโมโซม มาเรียงอยูกลางเซลล เย่ือหุมนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไปหมดแลว

ระยะแอนาเฟส I (anaphase I) โครโมโซมคูเหมือนที่จับคูกัน ถูกแรงดึงจากเสนใยสปนเดิลใหแยกตัวออกจากกันไปยังขั้วเซลลที่อยูตรงขาม การแยกนั้นแยกไปทั้งโครโมโซมที่มี 2 โครมาทิด และการแยกโครโมโซมนี้มีผลทําใหการสลับชิ้นสวนของโครมาทิดตรงบริเวณที่มีการไขวเปล่ียนชวยทําใหเกิดการแปรผัน (variation) ของลักษณะตางๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีประโยชนในแงวิวัฒนาการจากการแยกกันของโครโมโซมไปยังขั้วเซลลแตละขางมีโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลลเดิม

ระยะเทโลเฟส I (telophase I) ในระยะนี้จะมีโครโมโซม 2 กลุมแตละกลุมจะมีจํานวนโครโมโซมเพียงครึ่งหนึ่งของเซลลเดิม แตละเซลลมีโครโมโซมเปนแฮพลอยด

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (ตอ)

59

ระยะโพรเฟส II (prophase II) แตละโครโมโซมในนิวเคลียส แยกเปน 2 โครมาทิด มีเซนโทรเมียรยึดไว เซนทริโอลแยกออกไปขั้วเซลลทั้ง 2 ขาง มีเสนใยสปนเดิลยึดเซนโทรเมียรกับขั้วเซลล เย่ือหุมนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสสลายไป

ระยะเมทาเฟส II (metaphase II) โครโมโซมทั้งหมดมารวมอยูกลางเซลล ระยะแอนาเฟส II (anaphase II) เสนใยสปนเดิลหดตัวสั้นเขาและดึงใหโครมาทิดของ

แตละโครโมโซมแยกออกจากกันไปขั้วเซลลตรงกันขาม ระยะเทโลเฟส II (terophase II) เกิดนิวคลีโอลัส เย่ือหุมนิวเคลียสลอมรอบ โครมา

ทิดกลุมใหญ แตละโครมาทิดก็คือ โครโมโซม นั้นเอง เม่ือจบการแบงเซลลในระยะเทโลเฟส 2 แลวไดเซลลใหม 4 เซลล แตละเซลลมีโครโมโซมเปนแฮพลอยด

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (ตอ)2. การแบงไมโอซิสครั้งที่สอง(meiosis II) มีระยะตางๆ ดังน้ี

60

ภาพแสดงระยะตาง ๆ ในการแบงเซลลแบบไมโอซิส

61

ภาพแสดงการเปรียบเทียบการแบงเซลลแบบไมโทซิส และ ไมโอซิส

62