30/01/59

1

เซลลและองคประกอบของเซลล(Cell and Cell component)

ผสอนอ.ดร.รชพล พะวงศรตน

1

The six kingdoms of lifeCells

Prokaryotes

Archaebacteria

Eubacteria

Eukaryotes

Protista

Fungae

Plantae

Animalia

2

30/01/59

2

ทฤษฏเซลล (Cell theory)

• เสนอโดยชวนน และชไลเดน • มใจความวา “สงมชวตทงหลายยอมประกอบดวยเซลลและ

ผลตภณฑของเซลล และเซลลคอหนวยพนฐานทเลกทสดของสงมชวตทมการจดระบบ”

3

ประเภทของเซลล : Prokaryotes and Eukaryotes: 6 Kingdoms

เซลลยคารโอต(Eukaryotic cell)

• เปนเซลลของสงมชวตชนสง พวกเหด รา พช และสตว • เซลลชนดนมขนาดใหญกวาชนดแรก มนวเคลยสทเหนไดชดเจนแยกจากบรเวณไซโตพลาสซม• มเยอหมนวเคลยส (nuclear membrane) หมรอบสารพนธกรรมซงมโปรตนฮสโตนเปนสวนประกอบ• ออรแกแนลทมเยอหมจานวนหลายชนด รวมทงออรแกแนลทไมมเยอหมอยภายในไซโตพลาสซม

เซลลโปรคารโอต(Protokaryotic cell)

• เปนเซลของสงมชวตชนตา (cyanobacteria) (bacteria) (mycoplasma) • มสารพนธกรรมอยในบรเวณโครงสรางทเรยกวา นวคลออยด (nucleoid) ทปราศจากเยอหมนวเคลยส ไมมโปรตนฮสโตน (histone)• ภายในไซโตพลาสซม (cytoplasm) ไมมออรแกแนลชนดทมเยอหม (membrane organelles) และโครงรางภายในไซโตพลาสซม (cytoskeleton)• มการสบพนธแบบไมอาศยเพศ เรยกวา Binary fission 4

30/01/59

3

องคประกอบของเซลล

เซลล

สวนหอหมเซลลCell membrane

Cell wall

protoplasm

NucleusNuclear membrane

NucleoplasmNucleolus

Chromatin fiber

CytoplasmCytosol

Organelle

ไมมเยอหมRibosomeCentriole

Cytoskeleton

มเยอหม 1 ชน

Endoplasmic reticulum (ER)

Golgi bodyLysosome

Peroxisome

Vacuole

มเยอหม 2 ชนMitochondria

chloroplast

•ไมพบในเซลลสตว chloroplast, central vacuole, cell wall, tonoplast•ไมพบในเซลลพช lysosome, centriole•ไมพบในแบคทเรย nucleus, cytoskeleton, centriole, organelle ทมเยอหมทงหมด

5

o สวนทหอหมเซลลCell wall• พบในพช ฟงไจ สาหราย แบคทเรย

บางชนด โพรโตซวบางชนด ไมพบในสตว

• ระหวางเซลลพชมชนเชอระหวางเซลล เรยก middle lamella (เกดในกระบวนการแบงเซลล) มชองเลกๆเปดไปยงเซลลขางเคยง เรยก plasmodesmata• 1 cell wall อยตดกบ

middle lamella ม cellulose เปนสาคญ

• 2cell wall อยตด cytosol (พบในเซลลบางชนดทตองการความแขงแรง)

ลกษณะของผนงเซลลใน 5 อาณาจกร

Monera Mycoplasma ไมมผนงเซลลทเหลอมกเปนสาร peptidoglycan

Protista พบในสาหราย สารองคประกอบแตกตางกน

Fungi เปนสาร chitin

Plantae เปนสาร cellulose

Animalia ไมม

6

30/01/59

4

Cell membrane (plasma membrane, plasma lemma)• หรอเยอหมเซลล มคณสมบตยอมใหสารบางชนดผาน (semipermeable membrane) มโครงสราง

แบบ fluid mosaic model ประกอบดวย Phospholipid bilayer ทไหลไปไหลมาได ทาใหเยอหงเซลลมลกษณะเปนของไหล (fluidity)

โดยจะหนดานทมขว ทชอบนา (hydophilic) ออกดานนอก และดานไมมขว ทไมชอบนา (hydrophobic) เขาดานใน

Chlesterol เสรมสรางความแขงแรง ความยดหยน และนาสารบางชนดเขาออก โปรตน สรางจาก RER มหลายหนาท ทงเปนตวรบ (receptor) ตวพา (carrier) ชอง (channel,

pore) คารโบไฮเดรต ทาหนาทตดตอสอสารระหวางเซลล

7

Protoplasm เปนสารกงของเหลวอยภายในของเซลลทงหมด : นวเคลยส (Nucleus)

: ไซโตพลาสซม (Cytoplasm)นวเคลยส (Nucleus)• Nuclear membrane หรอเยอหม

นวเคลยส มโครงสรางเหมอนเยอหมเซลล ม nuclear pore ใหสารผานเขาออก มเมด ribosome เกาะ

• Nucleoplasm คอ สวนทอยขางใน nuclear membrane• Nucleolus ทาหนาทสงเคราะห

ribosome (โปรตน + RNA)• Chromatin fiber คอ รางแห

ของสารพนธกรรม (โปรตน + DNA) เมอมการแบงเซลลจะหดตวเปน chromosome

เซลลทไมม nuclear membrane เรยกวา prokaryotic cell สวนเซลลทม nuclear membrane เรยกวา eukaryotic cell

8

30/01/59

5

Cytoplasm : อยระหวางนวเคลยส และเยอหมเซลล มททเปนของแขง (organelle) และของเหลว (cytosol) - สาหรบ organelle จะจาแนกตาม

จานวนชนของเยอหม โดยเยอหมจะมโครงสรางคลายกบเยอหมเซลล 1. ไมมเยอหม

1.1 ribosome• ใน eukaryote สรางจาก nucleus ทาหนาท

สงเคราะหโปรตน ประกอบดวย 2 หนวย คอหนวยเลกและหนวยใหญ จะมาประกบกนเฉพาะเวลาสงเคราะหโปรตน

• พบได 4 ตาแหนงของเซลล• Nuclear membrane• RER (สรางโปรตนสงไปนอกเซลล)• Cytosol (สรางโปรตนใชในเซลล)• Mitochondria และ chloroplast

9

1.2 cytoskeleton• คอเสนใยโปรตนทเปนโครงสรางคาจนเซลล ม 3 ประเภท

• Microtubule เปนทอของโปรตน tubulin ทาหนาทค าจนเซลล ชวยในการแบงเซลล การเคลอนไหว เชน fiber, cilia, flagellum, basal body และ centriole

• Intermediate filament มหลายชนด เชน keratin ประกอบดวยโปรตน พบในผว ผม ขน เขา เลบ นอ งา ฯลฯ ทาหนาทค าจน

• Microfilament เปนเสนใยโปรตน actin ทาหนาเกยวกบการใหลเวยน cytoplasm (cyclosis), ชวยเคลอนไหว (pseudopodia ของอะมบา และเมดเลอดขาว), ชวยแบงเซลล (cytokinesis ของเซลลสตว) และทางานรวมกบ myosin ในการหดตวของกลามเนอ

10

30/01/59

6

1.3 Centriole• ไมพบในเซลลพช และฟงไจ• ประกอบดวย microtubule หลายทอ ชวย

ในการแบงเซลลโดยการสรางทอ microtubule ทเรยกวา spindle fiber แยกโครโมโซมใหออกจากกน

• บรเวณทพบ centriole 2 อนตงฉากกนเรยกวา centrosome (ในเซลลพชไมม centriole แตถอวาม centrosome) และยงสามารถจาลองตวเองไดในขณะแบงเซลล

11

ความรเพมเตม• ในบาง organelle จะพบทอของ microtubule 2 แบบ คอ 9+2 หรอ 9+0• ใน cilia และ flagellum (9+2)• ใน basal body และ centriole (9+0) 12

30/01/59

7

2. มเยอหม 1 ชน

2.1 Endoplasmic Reticulum (ER) อยลอมรอบนวเคลยส แบงเปน

2.1.1 แบบผวขรขระ (rough endoplasmic reticulum: RER)

• มเมด ribosome เกาะอย ทาหนาสรางโปรตนสงออกนอกเซลล

• พบมากในเซลลทหลงเอนไซม เชนเซลลตบออนทสรางนายอย เซลลเยอบกระเพาะ เซลลเยอบลาไสเลก

2.1.2 แบบผวเรยบ (smooth endoplasmic reticulum: SER)

• สรางไขมน เชน phospholipid, steriod• กาจดสารพษตางๆ• กระตนการทางานของกลามเนอ

13

2.2 Golgi body (Golgi complex, Golgi apparatus)

• ทาหนาท แพค เตมแตง และสงออกสาร โดยทสารทจะสงออกนอกเซลลดวยวธ exocytosis จะตองผานทนกอน ซงอาจจะมการเตมคารโบไฮเดรตใหกบโปรตนและไขมน ทสรางจาก RER และ SER กลายเปน glycoprotein และ lipoprotein ตามลาดบ โดยจะสงผานในรปของถงใสสาร (vesicle) ซงอาจจะกลายเปนlysosome ได

14

30/01/59

8

2.3 lysosome ไมพบในเซลลพช เปน vesicle ทหลดออกมาจาก Golgi body ภายในบรรจเอนไซมบางชนด มหนาทสาคญคอ

• ยอยอาหาร โดยรวมเขากบ food vacuole แลวปลอยนายอยเขาไป พบในสงมชวตชนตา เชน อะมบา พารามเซยม ฟองนา

• ยอยเชอโรค เชน เมดเลอดขาว• ยอยเซลลตวเอง หรอ organelle ทเสอมสภาพ (autolysis) เชน หางลกออด

15

2.4 peroxisome

• คลายกบ lysosome จะบรรจเอนไซมcatalase (H2O2-> H2O+O2)• ปฏกรยาออกซเดชนของแอลกอฮอล กรดไขมนตางๆ

16

30/01/59

9

2.5 vacuole คอ vesicle ขนาดใหญทบรรจสารตางชนดกน• 2.5.1 food vacuole บรรจอาหารทกนพบในสงมชวตชนตา เชน อะมบา พาราม

เซยม ฟองนา โดยอาหารจะถกยอยโดย lysosome• 2.5.2 contractile vacuole พบเฉพาะโพรโทซวนาจด ชวยบบตวไลนาสวนเกน

ออกจากเซลล• 2.5.3 sap vacuole พบในเซลลพช ทาหนาทใสสารตางๆ เชน สารส ของเสย

นามนหอมระเหย เมอเซลลพชแกจะม sap vacuole ทขนาดใหญ เรยกวา central vacuole ของเหลวใน sap vacuole เรยกวา cell sap และเยอหม central vacuole เรยกวา tonoplast

17

3. มเยอหม 2 ชน3.1 mitochondia

• เปนแหลงผลตสารพลงงานสง (ATP) ของเซลล โดยกระบวนการหายใจระดบเซลล (cell respiration)

• พบมากในเซลลทม metabolism สง เชน หวใจ สมอง ตบ ไต เซลลประสาท อสจ เซลลไขหอยเมน

• เยอชนใน เรยกวา cristea ของเหลวภายใน เรยกวา matrix มเอนไซมสาหรบหายใจระดบเซลล ribosome DNA RNA เปนของตวเอง จงสามารถสงเคราะหโปรตน และสงเคราะหตวเองไดโดยไมตองอาศยคาสงจากนวเคลยส

18

30/01/59

10

3.2 plastid คอเมดสในเซลล ม 3 ชนด3.2.1 chloroplast เปน plastid สเขยวพบในเซลลพชและสาหราย ทาหนาทสงเคราะหดวยแสง (photosynthesis)

• Thylakoid membrane หรอ lamella มสารส (pigment) อย เชน caroteniod, chlorophyll

• Granum• Stroma มเอนไซมสาหรบสงเคราะหดวย

แสง ทานองเดยวกบ mitochondria3.2.2 chromoplast เปน plastid สสนนานา เชน สแดงในพรก สสมของแครอท3.2.3 luecoplast เปน plastid สขาวทาหนาทเกบแปงทเกดจากการสงเคราะหดวยแสง พบในสวนของใบไมทไมมส และเซลลสะสมอาหารของมนเทศ มนแกว เผอก และผลไม

19

20

prokaryotic eukaryoticNucleus? ไมม มGenetic material? ม มCell wall? ม ขนอยกบชนดCell membrane? ม มMembrane organelles?

ไมม ม

Ribosome? ม ม

Prokaryotes VS. Eukaryotes

30/01/59

11

21

การเคลอนของสารเขาออกเซลล(Cell transportation)

ผสอนอ.ดร.รชพล พะวงศรตน

22

30/01/59

12

โครงสรางของเยอหมเซลลสตว

23

การเคลอนของสารผานเขาเซลล

การเคลอนของสารผานเขาเซลล

ผาน cell membrane

Passive transport

Osmosis Diffusion

Simple diffusion

Facilitated diffusion

Dialysis Imbibition Ion exchange

Active transport

ไมผาน cell membrane

Exocytosis Endocytosis

Phagocytosis PinocytosisReceptor-mediated

endocytosis

• การเคลอนทผานเยอหมเซลล ใชกบสารขนาดเลกๆ มทงแบบใชพลงงาน และไมใชพลงงานจากเซลล แตการเคลอนทโดยไมผานเยอหมเซลล ใชกบสารขนาดใหญ และใชพลงงานทกวธ

24

30/01/59

13

Diffusion and Passive transport

การแพร (diffusion) หมายถง การเคลอนทของโมเลกลของสารจากบรเวณทมความเขมขนของสารมากกวาไปยงบรเวณทมความเขมขนของสารนอยกวา จนกวาจะอยในสภาพสมดล (dynamic equilibrium) เมออยในสภาพสมดลแลวโมเลกลของสารยงคงเคลอนอยแตเคลอนทดวยอตราเรวเทากนทงสองบรเวณ

การแพรของโมเลกลของสารผานเยอหมเซลล เรยกวา passive transport เซลลไมตองใชพลงงานทจะทาใหเกดการแพรขน และเยอหมเซลลมสมบต selective permeable ดงนนอตราการแพรของสารชนดตางๆจะไมเทากน

นาจะสามารถแพรผานเยอหมเซลลไดอยางอสระซงมความสาคญมากสาหรบการดารงอยของเซลล

25

การแพรของโมเลกลของสารผานเยอหมเซลล

(a) โมเลกลของสารเคลอนทจากบรเวณทมความเขมขนมากกวาไปยงบรเวณทมความเขมขนนอยกวา จนกระทงอยในสภาพสมดล (dynamic equilibrium) เมออยในสภาพสมดลแลวโมเลกลของสารยงคงเคลอนทอยแตอตราการเคลอนทของสารจากทงสองดานของเยอหมเซลลเทากน

26

30/01/59

14

(b) ในกรณน แสดงสารละลายของส 2 ชนดทอยคนละดานของเยอหมเซลล โมเลกลของสารสเขยวจะเคลอนทไปยงดานซาย ทงๆทตอนเร มตนความเขมขนของสารในดานซายสงกวา

ตวอยางการแพรในสงมชวต

ไดแก การหายใจของสตว ขณะหายใจเขากาซออกซเจนจากอากาศทผานเขาไปในถงลมในปอดมความเขมขนสงกวาในเสนเลอดฝอย ออกซเจนจงแพรจากถงลมเขาไปในเสนเลอดฝอย และในขณะเดยวกนคารบอนไดออกไซดจะแพรจากเสนเลอดเขาสถงลม

27

Facilitated diffusion

Transport proteins ชวยในการนาโมเลกลของสารผานเยอหมเซลลจากบรเวณทมความเขมขนของสารสงไปยงบรเวณทมความเขมขนตากวา เรยกกระบวนการนวา facilitated diffusion โดยเซลลไมตองใชพลงงาน

28

30/01/59

15

Osmosis

Osmosis หมายถงการแพรของโมเลกลของน าจากบรเวณทมโมเลกลของน าหนาแนนมากกวาหรอสารละลายทเจอจางกวา (hypo-osmotic solution)ไปยงบรเวณทมโมเลกลของน านอยกวาหรอสารละลายทเขมขนกวา (hyper-osmotic solution) โดยผานเยอหมเซลล

29

The water balance of living cells

30

30/01/59

16

Active transport

บางครงเซลลตองการลาเลยงสารจากทมความเขมขนตาไปยงทมความเขมขนสงกวา กระบวนการนเรยกวา active transport ซงตองการพลงงานคอ ATP

ตวอยางเชน เซลลขบ NA+ ออกนอกเซลลและนา K+ เขาไปในเซลล ซงเรยกวา Sodium-potassium pump

31

Diffusion

Facilitated transport

Active transport

Passive transport

32

30/01/59

17

Exocytosis and Endocytosisสารทมโมเลกลขนาดใหญ เชน โปรตน และ คารโบไฮเครต ผานออกนอกเซลลดวยกระบวนการ exocytosis และเขาไปในเซลลดวยกระบวนการ endocytosis

33

Exocytosisเปนการลาเลยงสารทมโมเลกลขนาดใหญออกจากเซลล โดยสารจะ

ถกบรรจในเวสเคล (Vesicle) แลวคอยๆเคลอนมาเชอมกบเยอหมเซลล แลวปลอยออกนอกเซลล เชน การหลงเอนไซมของเซลลกระเพาะอาหาร การหลงฮอรโมนอนซลนของเซลลในตบออน เขาสกระแสเลอด

34

30/01/59

18

Endocytosis ม 3 แบบ ไดแก

1. Phagocytosis

2. Pinocytosis

3. Receptor-mediated endocytosis

35

Phagocytosis (cell eating) เปนการนาสารทเปนของแขงเขาเซลล โดยเซลลยนสวน cytoplasm ไปโอบลอมสารของแขงนน แลวเขาไปในเซลล เปน food vacuole แลวfood vacuole นนจะไปรวมกบ lysosome ซงภายในม hydrolytic enzymes ทจะยอยสลายสารนนตอไป อะมบากนแบคทเรยดวยวธน

Phagocytosis

36

30/01/59

19

Pinocytosis

Pinocytosis (cell drinking) เปนการนาสารทเปนของเหลวเขาเซลล โดยเยอหมเซลลเวาเขาไปเพอนาสารเขาไป กลายเปนถงเลกๆ (vesicle) อยใน cytoplasm เชน การดดซมไขมนทลาไสเลก การดดกลบโปรตนทหนวยไต

37

Receptor-mediated endocytosis

Receptor-mediated endocytosis เปนการนาสารเฉพาะบางชนดเขาไปในเซลล โดยทผวเซลลม receptor เฉพาะสาหรบสารบางอยางเขามาจบ แลวถกนาเขาไปในเซลลเปนถงเลกๆ เมอผานการยอยแลว receptor สามารถถกนามาใชใหมไดอก เชนการนา cholesterol, lipoprotein ชนดตางเขาเซลล 38

30/01/59

20

เอกสารอางอง

• จรสย เจนพาณชย. 2554. ชววทยาสาหรบมธยมปลาย. พมพครงท 12. หางหนจากดสามลดา. กรงเทพฯ. 320 หนา.

39