เซลล์ หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

ลำดับตอนที่ #7 : องค์ประกอบ โครงสร้าง และหน้าที่ของเซลล์ออร์แกเนลล์

องค์ประกอบ โครงสร้าง และหน้าที่ของเซลล์ออร์แกเนลล์

         ออร์แกเนลล์ (Organelles) เป็นองค์ประกอบของเซลล์ที่มีโครงสร้าง(Structure) และหน้าที่ (Function) ที่แน่นอน แขวนลอยอยู่ในไซโตซอล ได้แก่

         1. ร่างแหเอนโดพลาสซึม (Endoplasmic Reticulum,    ER)    มีลักษณะเป็นท่อกลวงทรงกระบอก หรือ แบน เรียงตัวเป็นร่างแห เป็นเยื่อชั้นเดียว มีองค์ประกอบเช่นเดียวกับเยื่อเซลล์ มี 2 ชนิด คือ ชนิดหยาบและชนิดเรียบ

ร่างแหเอนโดพลาสซึม  ชนิดหยาบ(ก) และชนิดเรียบ(ข) 

         ร่างแหเอนโดพลาสซึมชนิดหยาบ (Rough  Endoplasmic  Reticulum,  RER)   มีไรโบโซม (Ribosome)  เกาะที่ผิวด้านนอกทําให้มีผิวขรุขระ เป็นท่อแบนเรียงทับซ้อนกันเป็นชั้น โดยมีส่วนที่เชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มนิวเคลียส ทําหน้าที่ลําเลียงโปรตีนที่สร้างจากไรโบโซม เพื่อส่งออกไปใช้นอกเซลล์ เช่น อิมมูโนโกลบุลิน(Immunoglobulin)  เอนไซม์ (Enzyme)  และฮอร์โมน (Hormone)  โดยมีกอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi  Complex)  ทําหน้าที่สะสมให้มีความเข้มข้นก่อนส่งออก ส่วนร่างแหเอนโดพลาสซึมชนิดเรียบ (Smooth  Endoplasmic  Reticulum,  SER)  มีผิวเรียบเป็นท่อทรงกระบอกโค้งงอ หรือเป็นแท่งมีกิ่งก้านสาขา หรือเป็นถุง ไม่เรียงตัวซ้อนกัน ทําหน้าที่สังเคราะห์และหลั่งสาร สเตอรอยด์ฮอร์โมน จึงพบมากในเซลล์ต่อมหมวกไต เซลล์เลย์ดิกในอัณฑะ และเซลล์ในรังไข่ นอกจากนี้ยังทําหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน กําจัดสารพิษที่เซลล์ตับ ทําหน้าที่ร่วมในกระบวนการเผาผลาญโคเลสเตอรอล และไกลโคเจนในเซลล์กล้ามเนื้อ (Sarcoplasmic  Reticulum)  ทําหน้าที่ส่งถ่ายแคลเซียม ซึ่งควบคุมการทํางานของเซลล์กล้ามเนื้อ
         เซลล์ที่เกิดใหม่จะพบว่ามี RER  มาก เมื่อเซลล์มีอายุมากขึ้น RER  จะเปลี่ยนเป็น SER  เนื่องจากเยื่อ ER  เป็นเยื่อชนิดที่ยอมให้สารที่มีโมเลกุลใหญ่บางชนิด รวมทั้งลิปิดเอนไซม์ และโปรตีนผ่านเข้าออกได้ จึงเป็นทางผ่านของสารและเกลือแร่เข้าไปกระจายทั่วเซลล์ นอกจากนี้ยังมีการสะสมสารภายในท่อ รวมทั้งมีการขับถ่ายของเสียออกจากเซลล์โดยผ่านทางท่อนี้ด้วย

         2. ถุงกอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi  Complex)  เป็นออร์แกเนลล์ที่ติดต่อกับ ER มีลักษณะเป็นถุงแบนที่มีเยื่อ 2 ชั้น เรียกว่า Cisterna วางซ้อนกันประมาณ 5-10 ชั้น มี 2 ด้าน ด้านนูนติดต่อกับ ER ส่วนด้านเว้ามักพบ Vacuole Sac จํานวนมาก ปลายทั้ง 2 ของถุงจะโป่งออก เนื่องจากบรรจุโปรตีนที่รับมาจาก RER  เพื่อสังเคราะห์เป็นสารหลายชนิดที่พร้อมจะใช้งานได้ บรรจุอยู่ใน Vacuole   Sac   ได้แก่ ไลโซโซมแรกสร้าง (Primary   Lysosome) เม็ดสารคัดหลั่ง (Secretory  Granule)  ต่าง ๆ เช่น ฮอร์โมนในนิวโรเอนโดรไครน์ แกรนูล (Neuroendocrine  Granule)  นอกจากนี้ยังทําหน้าที่สร้าง อะโครโซม (Acrosome)  ที่ส่วนหัวของเซลล์อสุจิซึ่งเป็นที่เก็บเอนไซม์สําหรับย่อยเยื่อเซลล์ของไข่ ทําหน้าที่สร้างเมือกในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ สร้างแผ่นเซลล์ (Cell Plate) ในการแบ่งเซลล์ของพืช 

กอลจิ คอมเพล็กซ์

         3.   ไรโบโซม (Ribosome)   เป็นออร์แกเนลล์ที่มีขนาดเล็กที่สุด คือ 0.015-0.025 ไมครอน พบในเซลล์ทุกชนิด ประกอบด้วย โปรตีน และ rRNA   ไม่มีเยื่อหุ้ม มี 2 หน่วยย่อย (2 Sub Unit) คือ ขนาดใหญ่ (60s) และขนาดเล็ก (40s) ประกอบกัน มีร่องตรงกลางสําหรับให้สาย mRNA    พาดผ่าน นอกจากในไซโตพลาสซึมยังพบอยู่ในไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ มีการเรียงตัวเป็น 3 แบบ คือ 1) เป็นโครงสร้างเดี่ยว ๆ (Primary Ribosome  หรือ Free  Ribosome)  เป็นไรโบโซมแรกสร้าง อยู่เป็นอิสระกระจายทั่วเซลล์ยังไม่ทําหน้าที่สร้างโปรตีน 2) กลุ่มไรโบโซม เกาะติดกับสาร mRNA (Free Poly Ribosome)     ทําหน้าที่สร้างโปรตีนเพื่อใช้เป็นเอนไซม์ในเซลล์ 3) จับกันเป็นสายโพลีไรโบโซม (Poly   Ribosome)   เกาะติดกับผนังด้านนอกของ RER   ทําหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนเพื่อส่งออกภายนอกเซลล์

ไรโบโซม(ก) และโพลีไรโบโซม(ข)

         4. ไมโตคอนเดรีย (Mitochondria)    เป็นออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์ยูคาริโอตทุกชนิด มีขนาดใหญ่ มีรูปร่างเป็นแท่งยาว กลมหรือรี ยาวประมาณ 2-6 ไมโครเมตร มีเยื่อ 2 ชั้น ชั้นนอกเรียบ ชั้นในพับทบเป็นท่อ เรียกว่า คริสตี้ (Cristae)  ยื่นเข้าไปข้างใน ซึ่งเป็นของเหลว (Matrix)  เยื่อชั้นนอกทําหน้าที่เกี่ยวกับการสร้างฟอสโฟลิปิด เยื่อชั้นในเป็นที่เกาะของเอนไซม์ที่ใช้ในกระบวนการสันดาปออกซิเจน ในการเผาผลาญโดยใช้ออกซิเจน คือ การหายใจระดับเซลล์ เพื่อผลิตสารพันธะพลังงานสูง คือ ATP   (Adenosine Triphosphate)  ในไมโตคอนเดรีย นอกจากมีเอนไซม์ ยังมีสาร DNA  ไรโบโซมจึงสามารถสังเคราะห์โปรตีน และแบ่งตัวได้ จึงมีการหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักรได้โดยมีวงจรชีวิตอยู่ได้ 10-12 วัน

ไมโตคอนเดรีย

         5.  พลาสติด (Plastid)  เป็นออร์แกเนลล์ที่พบเฉพาะในเซลล์พืชและสาหร่าย มีรูปร่างเป็นแท่งกลมรี มีเยื่อ 2 ชั้น มี DNA  จึงแบ่งตัวได้ แบ่งตามชนิดของสารสีที่บรรจุเป็น 2 ชนิด คือ คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) และโครโมพลาสต์ (Chromoplast)  คลอโรพลาสต์ (Chloroplast)   เป็นพลาสติดชนิดที่บรรจุสารคลอโรฟิล (Chlorophyll)  มีเยื่อ 2 ชั้น เยื่อชั้นนอกเรียบ เยื่อชั้นในยื่นเข้าไปข้างในซึ่งเป็นที่อยู่ของ สโตรมา (Stroma)    ซึ่งเป็นของเหลว เยื่อชั้นในที่ยื่นเข้าไปมีลักษณะคล้ายเหรียญ เรียกว่า กรานา ลาเมลลา (Grana Lamella) หรือ กรานา ไทลาคอยด์ (Grana Thylakoid)    ซึ่งจะเรียงซ้อนกันเป็นตั้ง เรียกว่า กรานา (Grana) เป็นที่อยู่ของคลอโรฟิล (Chlorophyll)  ทําหน้าที่จับพลังงานแสง เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในปฏิกิริยาการใช้แสง (Light  Reaction)  ส่วนของสโตรมา เป็นที่อยู่ของเอนไซม์ที่ใช้ในปฏิกิริยาที่ไม่ใช้แสง (Dark    Reaction)    ซึ่งสังเคราะห์นํ้าตาล คลอโมพลาสต์ (Chromoplast)    เป็นพลาสติดที่ไม่มีคลอโรฟิล แต่มีสารชนิดอื่น เช่น คาโรตีนอยด์ (Carotenoid) ทําให้เกิดสีส้ม ไฟโคบิลิน (Phycobilin) ทําให้เกิดสีนํ้าเงิน เป็นต้น สารสีเหล่านี้สามารถจับพลังงานแสงได้ ในช่วงคลื่นแสงต่าง ๆ ที่คลอโรฟิลไม่สามารถจับได้ คลอโมพลาสต์จึงช่วยคลอโรพลาสต์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง  

คลอโรพลาสต์

         6. ไลโซโซม (Lysosome) เป็นออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์ทุกชนิด เป็นถุงขนาดเล็ก มีเยื่อชั้นเดียว ซึ่งทนต่อการย่อยของเอนไซม์ แต่จะสลายตัวได้ง่ายเมื่อจะจับสิ่งแปลกปลอมจากนอกเซลล์ หรือเมื่อมีการเจริญเติบโต หรือเมื่อจะย่อยออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่หมดอายุ ภายในจะบรรจุเอนไซม์ซึ่งย่อยสลายด้วยนํ้า (Hydrolytic Enzyme)  ชนิดต่าง ๆ มากกว่า 40 ชนิด ไลโซโซมสร้างมาจากกอลจิ คอมเพล็กซ์ แบ่งเป็น 4 ชนิด คือ
         1) Primary (Vergin) Lysosome เป็นไลโซโซมแรกสร้าง มีหน้าที่เกี่ยวกับการย่อยอาหารภายในเซลล์
         2) Secondary  Lysosome  หรือ Phagosome  เป็นไลโซโซมที่ทําลายสิ่งแปลกปลอมจากภายนอกที่เข้าสู่เซลล์
           3) Residual  Body  เป็นไลโซโซมที่บรรจุกากที่เหลือจากการย่อย และดูดซึมกลับของเซลล์ ซึ่งรอการกําจัดออกทางเยื่อเซลล์โดยกระบวนการ Exocytosis 
         4) Autophagic  Vacuole  หรือ Auto  phagosome  เป็นไลโซโซมที่ทําลายองค์ประกอบหรือออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่หมดอายุ หรือมีพยาธิสภาพเป็นการย่อยส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ตัวเอง เรียกว่า Autolysis

ไลโซโซมแบบต่าง ๆ

         7. เพอร์รอกซิโซม หรือไมโครบอดี (Peroxisome or Mycro Body) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีรูปร่างเป็นถุงกลมรี มีเยื่อหุ้มชั้นเดียว เก็บเอนไซม์พวก Catalase  Isocitrate  Dehydrogenase พบในเซลล์ตับ เซลล์ท่อไต มีหน้าที่ทําลายสารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และ ออกซิเจนที่มากเกินพอในเซลล์ และเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับการเมแท-บอลิซึมไขมัน การทําลายสารเพียวรีน การสร้างไกลโคเจนและสเตอรอยด์ เพอร์รอก-ซิโซม เป็นออร์แกเนลล์ที่มีการสลายและสร้างใหม่ได้

         8. เซนตริโอล (Centriole) เป็นออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์สัตว์ แต่ไม่พบในเซลล์พืช มีลักษณะเป็นแท่งทรงกระบอกไม่มีเยื่อหุ้ม 2 อัน วางตัวในแนวตั้งฉากซึ่งกันและกัน อยู่ใกล้กับนิวเคลียส แต่ละอันประกอบด้วยท่อจุลภาค (Microtubule) จัดเรียงตัวเป็นวง แบ่งเป็น 9 กลุ่ม ๆ ละ 3 ท่อ โดยยึดกันด้วยโปรตีนไดนีอีน (Dynein   Arms)   ตรงกลาง ไม่มีท่อจุลภาค เป็นการจัดเรียงตัวในสูตร 9+0 เซนตริโอล ทําหน้าที่สร้างเส้นใยสปินเดิล (Spindle Fiber) เพื่อยึดติดกับโครโมโซม เพื่อดึงโครโมโซมไปอยู่คนละขั้วของเซลล์ในขณะแบ่งเซลล์ของสัตว์ ส่วนในเซลล์พืชไม่มีเซนตริโอล ท่อจุลภาคจะรวมตัวกันเป็นกลุ่ม เรียกว่า โพลาร์ แคพ (Polar     Cap)     เพื่อทําหน้าที่สร้างเส้นใยสปินเดิลในเซลล์บางชนิด เซนตริโอลจะทําหน้าที่เป็นเบซัล บอดี (Basal  Body)  หรือฐานของซีเลีย (Cilia) และแฟลกเจลลา (Flagella)    เพื่อทําหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของซีเลีย และแฟลกเจลลา

เซนตริโอล(ก) และ เบซัลบอดี(ข)

         ซีเลีย และแฟลกเจลลา เป็นระยางค์ที่ใช้ในการเคลื่อนไหว เป็นส่วนที่ยื่นออกมาจากเบซัลบอดี มีโครงสร้างที่ประกอบด้วยท่อจุลภาค ที่จัดเรียงตัวเป็นกลุ่มวงกลมในสูตร 9+2 คือ วงกลมมีท่อ 9 กลุ่ม ๆ ละ 2 ท่อ กับตรงกลาง 2 ท่อ ทั้งหมดอยู่ในของเหลว (Matrix) ซึ่งห่อหุ้มด้วยเยื่อเซลล์ (Unit Membrane) 

         9.  แวคิวโอล (Vacuole)   เป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเป็นถุงกลม มีเยื่อหุ้มชั้นเดียว เรียกว่า โทโนพลาสต์ (Tonoplast)   ภายในบรรจุสารชนิดต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 ชนิด            
1) Sap  Vacuole  เป็นแวคิวโอลในเซลล์พืช สะสมสารต่าง ๆ ที่พืชสร้างขึ้นในเซลล์ที่เกิดใหม่ ๆ แวคิวโอลมีขนาดเล็กเนื่องจากยังสะสมสารน้อย เมื่อเซลล์มีอายุมากขึ้นมีการสะสมสารต่าง ๆ มากขึ้น แวคิวโอลจะขยายใหญ่จนเกือบเต็มเซลล์ ดันให้ไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสไปอยู่ชิดกับผนังเซลล์ 
             2) Contractile  Vacuole  พบในพวกโปรโตซัวนํ้าจืด เช่น อะมีบา พารามีเซียม ทําหน้าที่เก็บและขับถ่ายของเหลวส่วนเกินออกจากเซลล์
             3) Food  Vacuole  พบในโปรโตซัวบางชนิดและเซลล์สัตว์ชั้นสูง ที่กินสิ่งแปลกปลอม ที่เข้าสู่เซลล์ เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาว ที่กินสิ่งแปลกปลอมโดยวิธี Phagocytosis  สร้างเป็นถุงอาหารและหลอมรวมกับไลโซโซมเพื่อทําการย่อยต่อไป

แวคิวโอลชนิดต่าง ๆ