ชีววิทยาเซลล์: แนวคิดพื้นฐาน

Cell Biology

Basic Concepts

• Cell Theory:

  • All living organisms are composed of cells.
  • The cell is the basic unit of life.
  • All cells arise from pre-existing cells.

• Types of Cells:

  • Prokaryotic:
    • Lack a nucleus and membrane-bound organelles.
    • Example: Bacteria and Archaea.
  • Eukaryotic:
    • Have a nucleus and membrane-bound organelles.
    • Examples: Plant cells, animal cells, fungi, and protists.

Cell Structure

• Cell Membrane:

  • Composed of a phospholipid bilayer with embedded proteins.
  • Functions: protection, communication, and transport.

• Nucleus:

  • Contains genetic material (DNA).
  • Site of RNA synthesis.

• Organelles:

  • Mitochondria: Powerhouse of the cell; site of ATP production.
  • Ribosomes: Protein synthesis; can be free in cytoplasm or attached to the endoplasmic reticulum.
  • Endoplasmic Reticulum (ER):
    • Rough ER: Studded with ribosomes; involved in protein synthesis and modification.
    • Smooth ER: No ribosomes; involved in lipid synthesis and detoxification.
  • Golgi Apparatus: Modifies, sorts, and packages proteins and lipids for secretion.
  • Lysosomes: Contain digestive enzymes; break down waste materials.
  • Chloroplasts (in plant cells): Site of photosynthesis.

Cellular Processes

• Cell Division:

  • Mitosis: Process of somatic cell division resulting in two identical daughter cells.
  • Meiosis: Process of gamete formation resulting in four genetically diverse cells.

• Cellular Respiration:

  • Process of converting glucose into ATP.
  • Stages: Glycolysis, Krebs cycle, and Electron Transport Chain.

• Photosynthesis (in plants):

  • Process of converting light energy into chemical energy (glucose).
  • Occurs in chloroplasts and involves two main stages: Light-dependent reactions and the Calvin cycle.

Transport Mechanisms

• Passive Transport: Movement of molecules across the cell membrane without energy input (e.g., diffusion, osmosis).
• Active Transport: Movement of molecules against their concentration gradient, requiring energy (e.g., sodium-potassium pump).
• Endocytosis: Process of cell engulfing substances (e.g., phagocytosis, pinocytosis).
• Exocytosis: Process of vesicles fusing with the membrane to release contents outside the cell.

Cellular Communication

• Signal Transduction: Process by which cells respond to external signals.
• Receptors: Proteins on the cell surface that bind to signaling molecules.
• Second Messengers: Molecules that relay signals from receptors to target molecules within the cell.

Cell Cycle Regulation

• Checkpoint Mechanisms: Ensure proper cell division; critical for preventing cancer development.
• Apoptosis: Programmed cell death; eliminates damaged or unnecessary cells.

แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับเซลล์

• ทฤษฎีเซลล์:
  • สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์
  • เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต
  • เซลล์ทั้งหมดเกิดจากเซลล์ที่มีอยู่ก่อนหน้า
• ประเภทของเซลล์:
  • โปรคาริโอเต:
    • ไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่มีเยื้อหุ้ม
    • ตัวอย่าง: แบคทีเรียและอาร์เคีย
  • ยูคาริโอเต:
    • มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่มีเยื้อหุ้ม
    • ตัวอย่าง: เซลล์พืช, เซลล์สัตว์, เชื้อรา, และโปรติสต์

โครงสร้างเซลล์

• เยื่อหุ้มเซลล์:
  • ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดสองชั้นที่มีโปรตีนฝังอยู่
  • หน้าที่: การป้องกัน, การสื่อสาร, และการขนส่ง
• นิวเคลียส:
  • contains genetic material (DNA)
  • เป็นที่ที่เกิดการสังเคราะห์ RNA
• ออร์แกเนลล์:
  • ไมโทคอนเดรีย: แหล่งพลังงานของเซลล์; เป็นที่ผลิต ATP
  • ไรโบโซม: สังเคราะห์โปรตีน; อาจอยู่ในไซโตพลาสมหรือยึดติดกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม
  • เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER):
    • Rough ER: มีไรโบโซม; เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และปรับปรุงโปรตีน
    • Smooth ER: ไม่มีไรโบโซม; เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ไขมันและการดีทอกซ์
  • โกลจิอพาราตัส: ปรับปรุง, คัดแยก, และบรรจุโปรตีนและไขมันสำหรับการปล่อย
  • ไลโซโซม: มีเอนไซม์ย่อยอาหาร; สลายวัสดุที่ไร้ประโยชน์
  • คลอโรพลาสต์ (ในเซลล์พืช): เป็นที่เกิดปฏิกิริยาแฟตโตซินที่ใช้แสง

กระบวนการเซลล์

• การแบ่งเซลล์:
  • ไมโทซิส: กระบวนการแบ่งเซลล์แบบ somatic ที่ทำให้เกิดเซลล์ลูกที่เหมือนกันสองเซลล์
  • ไมโอซิส: กระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่ทำให้เกิดเซลล์ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมสี่เซลล์
• การหายใจของเซลล์:
  • กระบวนการเปลี่ยนกลูโคสเป็น ATP
  • ขั้นตอน: ไกลโคลิซิส, วงจรเครบส์, และโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน
• การสังเคราะห์ด้วยแสง (ในพืช):
  • กระบวนการเปลี่ยนพลังงานจากแสงเป็นพลังงานเคมี (กลูโคส)
  • เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์และประกอบด้วยสองขั้นตอนหลัก: ปฏิกิริยาแสงที่ขึ้นกับแสงและวงจรคาลวิน

กลไกการขนส่ง

• การขนส่งแบบผ่อนคลาย: การเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยไม่ต้องใช้พลังงาน (เช่น การแพร่กระจาย, ออสโมซิส)
• การขนส่งแบบมีพลัง: การเคลื่อนที่ของโมเลกุลข้ามความเข้มข้นที่สูงขึ้น จำเป็นต้องใช้พลังงาน (เช่น ปั๊มนาโตรเลียม-โพแทสเซียม)
• เอนโดไซโทซิส: กระบวนการที่เซลล์กลืนสิ่งของ (เช่น ฟาโกไซโทซิส, พิโนไซโทซิส)
• เอกโซไซโทซิส: กระบวนการที่เวสิเคิลรวมเข้ากับเยื่อหุ้มเพื่อปล่อยเนื้อหานอกเซลล์

การสื่อสารของเซลล์

• การส่งผ่านสัญญาณ: กระบวนการที่เซลล์ตอบสนองต่อสัญญาณจากภายนอก
• ตัวรับ: โปรตีนบนพื้นผิวเซลล์ที่จับกับโมเลกุลสัญญาณ
• สารทุติยภูมิ: โมเลกุลที่ส่งสัญญาณจากตัวรับไปยังโมเลกุลที่เป็นเป้าหมายภายในเซลล์

การควบคุมวัฏจักรเซลล์

• กลไกการตรวจสอบ: มั่นใจว่าการแบ่งเซลล์เป็นไปอย่างถูกต้อง; สำคัญในการป้องกันการพัฒนามะเร็ง
• อัปโปโทซิส: การตายเซลล์ที่ถูกกำหนด; กำจัดเซลล์ที่มีความเสียหายหรือต้องการน้อย