Cell and Molecular Biology 6 : เซลล์หน่วยเล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์และผลิตภัณฑ์ของเซลล์

      "เซลล์เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต"  เฉกเช่นเดียวกับที่อะตอมเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในวิชาเคมีหรือฟิสิกส์

     สิ่งมีชีวิตล้วนประกอบไปด้วยเซลล์ และเซลล์ยังแสดงความสามารถในการดำรงชีวิตได้

     ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ พวก พืช หรือ สัตว์ มักมีเซลล์ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่พิเศษต่างๆ หลายแบบ เช่น เป็นเนื้อเยื่อหรืออวัยวะ

    เนื่องจากเซลล์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก ซึ่งไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ ดังนั้นเราจึงมีอุปกรณ์ที่ช่วยในการศึกษาเรียนรู้เรื่อง "โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ (Structure and Function)"  สิ่งนั้นคือ "กล้องจุลทรรศน์ (Microscope)"

   กล้องจุลทรรศน์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1. กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Light Microscope:LM) ใช้แหล่งกำเนิดแสงที่ตามองเห็น ส่องผ่านวัตถุหรือตัวอย่าง (specimen) เข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา เข้าสู่ตา, ฉากรับภาพ หรือ ฟิล์ม
2. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron Microscope:EM) เริ่มมีใช้งานในทศวรรษ 1950 ใช้ลำแสงอิเล็กตรอน แทนแหล่งกำเนิดแสงธรรมดา ซึ่งทำให้สามารถขยายให้เห็นวัตถุที่มีขนาด 0.1 นาโนเมตรได้ (EM มี 2 แบบใหญ่ๆ คือ TEM = transmission eletron microscope และ SEM = scanning eletron microscope)

    ต่อไปนี้ เป็นภาพ ขนาดของเซลล์และออร์แกเนลล์ เมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งที่เรารู้จัก โดยใช้เครื่องมือที่แตกต่างกันในการมองเห็น (ถ้าต้องการขยายภาพ กดที่ภาพนั้นอีกครั้งหนึ่ง)

	ภาพที่ ๑

 

      นักชีววิทยาเกี่ยวกับเซลล์ สามารถแยกออร์แกเนลล์ต่างๆ มาเพื่อศึกษาวิธีการทำงานโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า "Cell Fractionation" ดังภาพ

ภาพที่ ๒

      ขั้นแรกเขาจะบดเซลล์ให้แตกออก (Homoginization) ได้ส่วนที่เป็น Homogenate นำไปเซนตริฟิวส์ที่ความเร็ว 800 g (gravity)  เป็นเวลา 10 นาที จะได้ส่วนที่ตกตะกอนออกมา (Pellet)  และส่วนที่เป็นส่วนน้ำใสๆ (Supernatant) 
     จากนั้นก็นำส่วนน้ำใส แยกไปปั่นที่ความเร็วต่างๆ กัน เราก็จะได้ส่วนของออร์แกเนลล์ต่างๆ ไปศึกษาส่วนประกอบและหน้าที่การทำงานต่างๆ ที่เรียกว่า "Metabolic Process" (ศึกษาภาพที่ ๒)

      ตัวอย่างเรื่องนี้ เช่น ส่วนที่แยกออกมาได้มี enzyme ที่เกี่ยวข้องกับ Cellular Respiration เมื่อนำส่วนนี้ไปศึกษาโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่าเป็นส่วนของไมโตคอนเดรีย แสดงว่า ไมโตคอนเดรีย (Mitochondria) เป็นบริเวณที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับ "การหายใจระดับเซลล์"

Prokaryotic และ Eukaryotic cells

     ในเซลล์ต่างๆ มีองค์ประกอบที่เหมือนกันคือ เยื่อหุ้มเซลล์หรือ Plasma membrane/Cell membrane ซึ่งภายในมีส่วนที่เป็นของเหลวเรียกว่า ไซโตพลาสม Cytoplasm /Cytosol นอกจากนั้นยังมีส่วนของโครโมโซม ที่มียีนและ DNA

     Prokaryotic cell แยกออกเป็นคำว่า Pro (มาจากภาษากรีกแปลว่า before)+ กับคำว่า karyon (มีความหมายว่า nucleus) หมายถึงเซลล์ ที่ DNA รวมกันอยู่ที่บริเวณที่เรียกว่า "nucleoid" โดยที่ไม่มีเยื่อหุ้มแบ่งเขตส่วนที่เป็นนิวเคลียสกับส่วนที่เหลืออยู่ (ดูภาพที่ ๓ ประกอบ) ตัวอย่างของเซลล์พวกนี้ได้แก่ แบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

 

	ภาพที่ ๓ Prokaryotic cell

  

     Eukaryotic cell (กรีก Eu=true + karyon) หมายถึงมีนิวเคลียสที่แท้จริง คือส่วนที่เป็นนิวเคลียสมีเยื่อหุ้ม (nuclear envelope) และส่วนที่อยู่ระหว่างนิวเคลียสกับเยื่อหุ้มเซลล์ เราเรียกว่า ไซโตพลาสม (cytoplasm)  โดยปรกติแล้ว เซลล์ยูคาริโอตจะมีขนาดของเซลล์ใหญ่กว่าเซลล์โปรคาริโอต (ดูภาพที่ ๔ และ ๕ ประกอบ)

 

ภาพที่ ๔ Animal Cell	ภาพที่ ๕ Plant Cell

คำถาม :

1. ในการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่การทำงานภายในเซลล์ โดยใช้เทคนิค Cell Fractionation
   • Organelle ใดที่พบแยกออกมาแรกสุด
   • Organelle ใดที่พบแยกออกมาหลังสุด
   • เพราะเหตุใด
2. จงบอกส่วนที่เหมือนกันและแตกต่างกัน ระหว่างเซลล์ Prokaryote และเซลล์ Eukaryote

 

อ้างอิง : Biology ของ N.A Campbell และ J.B. Reece ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 6 สำนักพิมพ์ Pearson Education International

 

[พิคุง]

ขอบคุณมากนค่ะ

[beeman 吴联乐]

• ยินดีครับ

[iqunpeace]

ไม่พูดถึง TEM บ้างอ่ะคับ