บทที่ 3 เซลล์ : หน่วยพื้นฐานของชีวิต PDF

บทที่ 3 เซลล์ : หน่ วยพืน้ ฐานของชีวิต Cell : Basic of Life วัตถุประสงค์การเรียนรู้ เมือ่ ศึกษาบทเรียนนี้แล้วนักศึกษาสามารถ 1. เขียนแผนผังแสดงส่วนประกอบของเซลล์ทวไปของสิ...

บทที่ 3 เซลล์ : หน่ วยพืน้ ฐานของชีวิต Cell : Basic of Life วัตถุประสงค์การเรียนรู้ เมือ่ ศึกษาบทเรียนนี้แล้วนักศึกษาสามารถ 1. เขียนแผนผังแสดงส่วนประกอบของเซลล์ทวไปของสิ ั่ ง่ มีชวี ติ ได้ 2. อธิบายโครงสร้างและหน้าทีข่ องอวัยวะเซลล์ (organelles) ของเซลล์ได้ 3. อธิบายกระบวนการนําสารเข้าและออกจากเซลล์โดยไม่ใช้พลังงานและใช้ พลังงานรูปแบบต่าง ๆ ได้ 4. อธิบายกระบวนการแบ่งเซลล์แบบไมโตซิสและไมโอซิสได้ 5. เขียนแผนผังและอธิบายกระบวนการทีเ่ กิดขึน้ ในวัฏจักรเซลล์ได้ 6. เขียนแผนผังและอธิบายกระบวนการในวงชีพของสิง่ มีชวี ติ ได้ เซลล์เป็ นหน่ วยพืน้ ฐานของสิง่ มีชวี ติ ทีม่ ขี นาดเล็กทีส่ ุด แต่มคี วามสําคัญมากทีส่ ุด เช่นกัน การศึกษาทําความเข้าใจโครงสร้างและกระบวนการทํางานของเซลล์จะช่วยให้ เข้าใจถึงระบบการทํางานของเนื้อเยื่อ อวัยวะ และระบบอวัยวะได้ดี เซลล์ของสิง่ มีชวี ติ แม้ว่า จะมีขนาดรูปร่างแตกต่างกัน แต่มอี งค์ประกอบโดยเฉพาะสารเคมีพ้นื ฐานทีเ่ หมือนกัน จะ แตกต่างกันบ้างในรายละเอียดเท่านัน้ การทํางานของเซลล์เป็ นแบบจําลองการทํางานของร่างกาย คือ มีการรับสารจาก ภายนอกเข้าสูเ่ ซลล์เปรียบเสมือนการกิน สารทีเ่ ข้าสูเ่ ซลล์จะเปลีย่ นแปลงทางเคมีโดยการ สลายและสร้างสารประกอบใหม่ซง่ึ เหมือนกับการย่อยและสังเคราะห์สาร เซลล์มกี ารกําจัด สารออกนอกเซลล์เช่นเดียวกับกระบวนการขับถ่ายของเสียของร่างกาย เซลล์มกี ารเจริญเติบโต และการสืบพันธุ์โดยการแบ่งเซลล์เพื่อเพิม่ จํานวน นอกจากนี้เซลล์ยงั มีระบบป้องกันและ การติดต่อสือ่ สารกับเซลล์อ่นื ๆ ดังนัน้ ถ้าเซลล์ถูกรบกวนอย่างรุนแรงและสูญเสียการทํางานการควบคุมย่อมมีผล ต่อดุลยภาพของร่างกาย อย่างไรก็ตามเซลล์กม็ กี ารเสือ่ ม คือ การชราภาพและตายไปตาม CU 474 81 สภาพ การเรียนรูเ้ รื่องเซลล์จงึ ช่วยให้สามารถดูแลรักษาให้เซลล์มสี ภาพทีด่ ตี ลอดเวลาทีม่ ี ชีวติ อยู่ 3.1 เซลล์ของสิ่งมีชีวิต การค้นพบและทฤษฎีของเซลล์ การค้นพบเซลล์ของสิง่ มีชวี ติ เริม่ ต้นจากปี ค.ศ.1655 Robert Hook ได้ประดิษฐ์ กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบทีม่ ลี าํ กล้องป้องกันแสงจากภายนอกรบกวน แล้วนําไปส่อง ดูช้นิ ไม้คอร์คที่ฝานบาง ๆ ได้พบโครงสร้างที่มรี ูปร่างเป็ นช่องเหลี่ยมเล็ก ๆ จึงเรียกว่า เซลล์ (Cell) ซึง่ หมายถึง ห้องเล็ก ๆ อันทีจ่ ริงสิง่ ทีฮ่ ุกเห็นนัน้ เป็ นเพียงผนังเซลล์ของพืชที่ ยังคงเหลืออยูห่ ลังจากทีเ่ ซลล์ตายแล้ว อย่างไรก็ตามฮุกก็ได้ชอ่ื ว่าเป็ นผูพ้ บและตัง้ ชือ่ เซลล์ เป็ นคนแรก และใช้มาจนถึงปจั จุบนั ทฤษฎีเซลล์ (Cell Theory) ในปี ค.ศ.1838 Matthias Jacob Schleiden นักชีววิทยาชาวเยอรมัน ได้ศกึ ษา เซลล์ของพืชชนิดต่าง ๆ แล้วสรุปว่า พืชทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์ ต่อมาในปี ค.ศ.1839 Theoder Schwan นักชีววิทยาชาวเยอรมันได้ศกึ ษาเซลล์ของสัตว์ แล้วสรุปว่า เนื้อเยื่อ ของสัตว์ประกอบด้วยเซลล์ ในปี น้ีเอง Schleiden และ Schwan ได้รว่ มกันตัง้ ทฤษฎีเซลล์ (Cell Theory) มีสาระสําคัญ คือ “สิง่ มีชวี ติ ทัง้ หลาย ประกอบด้วย เซลล์ และผลิตภัณฑ์ ของเซลล์” (All animal and plant are composed of cell and products) และในปี ค.ศ.1855 Rudolf Virchow ได้ศกึ ษาการเจริญเติบโตของเซลล์และการเพิม่ จํานวนเซลล์จากเซลล์ท่ี เจริญเติบโต จึงเพิม่ เติมทฤษฎีเซลล์ว่า “เซลล์ทุกชนิดย่อมมีกําเนิดมาจากเซลล์ท่มี อี ยู่ ก่อน” การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์ในปจั จุบนั ก้าวหน้าไปมากและค้นพบความจริงเกี่ยวกับ เซลล์มากมาย ทฤษฎีเซลล์ได้พฒ ั นามาเป็ นทฤษฎีในปจั จุบนั ซึง่ ถือเป็ นรากฐานสําคัญของ ชีววิทยาสมัยใหม่ มีสาระสําคัญคือ 1. สิง่ มีชวี ติ ทัง้ หลายประกอบด้วยเซลล์และผลิตภัณฑ์ของเซลล์ 2. เซลล์ทเ่ี กิดใหม่ยอ่ มต้องมาจากเซลล์เดิมเท่านัน้ 82 CU 474  3. เซลล์ทุกชนิดมีสว่ นประกอบพืน้ ฐานและกระบวนการสร้างและสลาย (Metabolism) เหมือนกัน 4. พฤติกรรม กิจกรรม และกระบวนการต่าง ๆ ทีด่ ําเนินอยู่ของสิง่ มีชวี ติ เป็ นผล มาจากการทํางานร่วมและประสานกันของกลุม่ เซลล์ โครงสร้างของเซลล์ (Structure of Cell) เซลล์แต่ละชนิดมีความแตกต่างกันในเรื่องของรูปร่าง ขนาด โครงสร้างและหน้าที่ แต่มอี งค์ประกอบพืน้ ฐานทางเคมีเหมือนกัน ได้แก่ นํ้ า คาร์โบไฮเดรต ลิปิด โปรตีน กรด นิวคลีอกิ เกลือแร่ และวิตามิน เซลล์แบ่งตามลักษณะโครงสร้างของนิวเคลียสได้ 2 ชนิด คือ เซลล์โปรคาริโอต (Procaryotic Cell) เป็ นเซลล์ทส่ี ารพันธุกรรมไม่รวมเป็ นกลุ่มก้อน เพราะไม่มเี ยื่อหุม้ นิวเคลียสกับเซลล์ยคู าริโอต (Eucaryotic Cell) เป็ นเซลล์ทส่ี ารพันธุกรรม อยูเ่ ป็ นกลุม่ โดยมีเยือ่ หุม้ นิวเคลียส โครงสร้างของเซลล์ยคู าริโอต รูปที่ 3.1.1 โครงสร้างของเซลล์ยคู าริโอต (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 64) เซลล์ยูคาริโอตมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนประกอบสําคัญ 3 ส่วน คือ เยื่อเซลล์ (Cell Membrane) ไซโตพลาสซึม (Cytoplasm) และนิวเคลียส (Nucleus) CU 474 83 เยื่อเซลล์ (Cell Membrane) เยือ่ เซลล์เป็ นส่วนทีห่ อ่ หุม้ ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ไว้ทงั ้ หมด มีความหนาประมาณ 75-100 อังสตรอม ประกอบด้วย ไขมัน กลุม่ ฟอสโฟลิปิด กับ โปรตีน รูปที่ 3.1.2 โครงสร้างของเยือ่ เซลล์ (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 65) โครงสร้างของเยื่อเซลล์ มีลกั ษณะตามที่ Singer และ Nicolson ได้เสนอไว้ใน Fluid Mosaic Model ว่าเป็ นการจัดเรียงตัวของไขมัน 2 ชัน้ (Lipid Bilayer) โดยโมเลกุล ของไขมันหันเอาด้านห่าง ซึง่ เป็ นกรดไขมันชนิดไม่มปี ระจุ (Non-Polar) เป็ นส่วนทีไ่ ม่ชอบ นํ้า (Hydrophobic) เข้าหากัน และเอาส่วนหัวซึง่ เป็ นกลีเซอรอลเป็ นส่วนทีม่ ปี ระจุ (Polar) ซึง่ ชอบนํ้ า (Hydrophilic) เข้าหานํ้ านอกเซลล์ (Extracellular Fluid) และนํ้ าในเซลล์ (Intracellular Fluid) โปรตีนมีการจัดเรียงตัว 2 ลักษณะ คือ 1. โปรตีนภายใน (Integral Protein) เป็ นโปรตีนทีโ่ มเลกุลแทรกอยู่ในชัน้ ของไขมัน โดยส่วนทีไ่ ม่มปี ระจุ (Non Polar) อยูด่ า้ นใน ส่วนทีม่ ปี ระจุ (Polar) ทะลุออกมานอกชัน้ ไขมัน เข้าหานํ้ า โมเลกุลของโปรตีนยืดหยุ่นโดยเคลื่อนไหวทางด้านข้างได้ ทําให้เกิดรู (Pore) ของเยือ่ เซลล์ ซึง่ ทําให้น้ําแพร่ผา่ นเข้าออกได้ หรือโมเลกุลประกอบกันเป็ นช่อง (Channel) ซึง่ ทําให้ไอออน (Ions) ของสารผ่านได้ หรือทําหน้าทีเ่ ป็ นตัวพา (Carier Protein) นําสารที่ มีอนุภาคขนาดใหญ่เข้าสูเ่ ซลล์ได้ 2. โปรตีนภายนอก (Peripheral Protein) เป็ นโปรตีนทีว่ างตัวอยู่นอกชัน้ ไขมัน ส่วนใหญ่อยูด่ า้ นไซโตพลาสซึม 84 CU 474  โปรตีนทีเ่ ยื่อเซลล์ทําหน้าทีแ่ ตกต่างกัน ได้แก่ ลําเลียงสาร (Transport Protein) เอนไซม์ (Enzyme) โปรตีนตัวรับ (Receptor Protein) เชือ่ มต่อระหว่างเซลล์ (Intercellular Junctions) การจํากันได้ของเซลล์ (Cell-Cell recognition) ยึดโครงสร้างของเซลล์และ ของเหลวภายในเซลล์ (Attachment to the cytoskeleton and extracellular matrix (ECM)) รูปที่ 3.1.3 หน้าทีบ่ างอย่างของโปรตีนทีเ่ ยือ่ เซลล์ (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 66) ไขมันและโปรตีนทีเ่ ยื่อเซลล์ อาจมีโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตเป็ นส่วนประกอบอยู่ ด้วยในโมเลกุลของไกลโคลิปิด (Glycolipid) หรือ ไกลโคโปรตีน (Glycoprotein) ซึง่ ทําหน้าที่ เป็ นหน่วยความจําให้กบั เซลล์ โดยเป็ นตัวรับทีม่ คี วามจําเพาะต่อสารเคมีบางชนิด ทีเ่ ยื่อเซลล์มรี ูขนาดเล็กทีอ่ นุ ภาคขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 อังสตรอม แพร่ผ่าน ได้ เยื่อเซลล์จงึ มีคุณสมบัตเิ ป็ นเยื่อเลือกผ่าน (Semipermeable Membrane) ทําให้สาร บางชนิดผ่านเข้าออกได้ เกิดการแลกเปลีย่ นสารระหว่างเซลล์กบั สิง่ แวดล้อมและการกระจาย ของประจุไฟฟ้าระหว่างภายในกับภายนอกเซลล์ สารเคลือบเซลล์ (Cell Coat) เซลล์มกี ารสร้างสารและขับออกมาเคลือบเยื่อเซลล์ดา้ นนอก สารเคลือบเซลล์สตั ว์ เป็ นพวกไกลโคโปรตีน ทําให้เซลล์ชนิดเดียวกันจํากันได้ในการรวมกลุ่มเป็ นเนื้อเยื่อทีท่ ํา หน้าทีอ่ ย่างเดียวกัน ถ้าสารเคลือบเซลล์ถูกทําลายจะทําให้เซลล์จํากันไม่ได้ ทําให้สญ ู เสีย การทําหน้าที่ เซลล์จงึ มีแต่การเจริญ (Growth) แต่ไม่เปลีย่ นแปลงไปทําหน้าทีเ่ ฉพาะ (Differentiation) เช่น เซลล์มะเร็ง สารเคลือบเซลล์พชื เป็ นสารที่ทําให้เซลล์มคี วามแข็งแรง ที่เรียกว่า ผนังเซลล์ (Cell Wall) โดยมี cellulose เป็ นแกนกลางและมี Lignin Cutin Pectin และ Suberin อยู่ ด้านนอก มีชอ่ งติดต่อระหว่างเซลล์ คือ พลาสโมเดสมาตา (Plasmodesmata) CU 474 85  ผนังเซลล์ของสิง่ มีชวี ติ ชนิดอื่นทีไ่ ม่ใช่พชื มีสว่ นประกอบทีแ่ ตกต่างกัน เช่น ผนังเซลล์ ของสาหร่าย ประกอบด้วย Pectin เป็ นส่วนใหญ่ กับ Cellulose ผนังเซลล์ของฟงั ไจ เป็ น Chitin ผนังเซลล์ของแบคทีเรียประกอบด้วย Polysaccharide เป็ นแกนให้โปรตีนกับไขมัน ยึดเกาะอยู่ดา้ นใน คือ Peptidoglycan ซึง่ เป็ นชัน้ ทีแ่ ข็งแรงทีส่ ุด ทําให้แบคทีเรียสามารถ ต้านทานสภาวะแวดล้อมทีไ่ ม่เหมาะสมได้ดี หน้ าที่ของเยื่อเซลล์ (Function of Cell Membrane) เยื่อเซลล์ทําหน้าทีเ่ ป็ นเสมือนรัว้ บ้าน กัน้ เซลล์ออกจากกัน และสิง่ แวดล้อม ควบคุม การเคลื่อนย้ายสารผ่านเข้าออกเซลล์ รักษาสมดุลของสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ ทีเ่ ยื่อ เซลล์มสี ารพวกไกลโคโปรตีนทําให้เซลล์จาํ กันได้ในกลุ่มเซลล์ทท่ี าํ หน้าทีอ่ ย่างเดียวกัน ซึง่ มีความสําคัญมากในระยะทีม่ กี ารแบ่งเซลล์และพัฒนาเป็ นตัวอ่อนในระยะทีม่ กี ารเปลีย่ นแปลง เซลล์ไปทําหน้าทีเ่ ฉพาะ (Differentiation) เพื่อสร้างเนื้อเยื่อและอวัยวะซึง่ เป็ นเซลล์ชนิด เดียวกันจับกลุ่มอยู่ดว้ ยกัน ทีเ่ ยื่อเซลล์ยงั มีโปรตีนตัวรับ (Receptor Protein) เป็ นตัวรับ สาร ทําให้มปี ฏิกริ ยิ าตอบสนองต่อภูมคิ ุม้ กัน เซลล์บางชนิดเยื่อเซลล์มคี ุณสมบัตพิ เิ ศษใน การตอบสนองต่อการเปลีย่ นแปลงความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือมีตวั รับทีท่ ําปฏิกริ ยิ าจําเพาะ กับสารเคมีบางชนิด ทําให้สามารถสือ่ สารหรือส่งข่าวถึงกันได้ (Cell-Cell Communication) เช่น เซลล์ประสาทสือ่ สารกันได้ในรูปของกระแสไฟฟ้า และเซลล์ทส่ี อ่ื สารกันในรูปสารเคมี คือ ฮอร์โมนชนิดต่าง ๆ ไซโตพลาสซึม (Cytoplasm) ไซโตพลาสซึม ประกอบด้วย ไซโตซอล (Cytosal หรือ Cytoplasmic Matrix) ซึง่ เป็ นของเหลวทีป่ ระกอบด้วย สารอินทรีย์ และ สารอนินทรีย์ รวมถึงสารแขวนลอยต่าง ๆ มีลกั ษณะคล้ายวุน้ เป็ นแหล่งของปฏิกริ ยิ าเคมี มีออร์แกเนลล์ (Organelles) ซึ่งเป็ น โครงสร้างทีท่ ําหน้าทีเ่ ป็ นอวัยวะของเซลล์ นอกจากนี้ยงั มีสงิ่ ไร้ชวี ติ (Inclusion Body) ซึ่งเป็ นสารที่เซลล์สร้างและสะสมไว้ในระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งจะพบได้เฉพาะเซลล์บางชนิด และบางเวลาเท่านัน้ เช่น สารทีม่ โี ครงสร้างเป็ นเม็ดหรือแกรนูลเพื่อการส่งออกไปนอกเซลล์ เช่น สารคัดหลัง่ (Secretory Granule) สารสือ่ ประสาทพวกฮอร์โมน (Neuroendocrine 86 CU 474 Granule) หยดไขมัน (Lipid Droplet) ไกลโคเจน (Glycogen) และสารสีพวกเมลานิน (Melanin) ซึง่ ทําให้เกิดสีผวิ เข้ม เป็ นต้น องค์ประกอบ โครงสร้าง และหน้ าที่ของเซลล์ออร์แกเนลล์ ออร์แกเนลล์ (Organelles) เป็ นองค์ประกอบของเซลล์ทม่ี โี ครงสร้าง (Structure) และหน้าที่ (Function) ทีแ่ น่นอน แขวนลอยอยูใ่ นไซโตซอล ได้แก่ 1. ร่างแหเอนโดพลาสซึม (Endoplasmic Reticulum, ER) มีลกั ษณะเป็ นท่อกลวง ทรงกระบอก หรือ แบน เรียงตัวเป็ นร่างแห เป็ นเยื่อชัน้ เดียว มีองค์ประกอบเช่นเดียวกับ เยื่อเซลล์ มี 2 ชนิด คือ ชนิดหยาบและชนิด เรียบ ร่ า งแหเอนโดพลาสซึม ชนิ ด หยาบ รูปที่ 3.1.4 ร่างแหเอนโดพลาสซึม (Rough Endoplasmic Reticulum, RER) ชนิดหยาบ (ก) และชนิดเรียบ (ข) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy มีไรโบโซม (Ribosome) เกาะทีผ ่ วิ ด้านนอก & Physiology, Fourth Edition.หน้า 80) ทําให้มผี วิ ขรุขระ เป็ นท่อแบนเรียงทับซ้อน กันเป็ น ชัน้ โดยมีส่ว นที่เ ชื่อ มต่ อกับ เยื่อหุ้ม นิวเคลียส ทําหน้าทีล่ ําเลียงโปรตีนที่สร้างจากไรโบโซม เพื่อส่งออกไปใช้นอกเซลล์ เช่น อิมมูโนโกลบุลนิ (Immunoglobulin) เอนไซม์ (Enzyme) และฮอร์โมน (Hormone) โดยมี กอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex) ทําหน้าทีส่ ะสมให้มคี วามเข้มข้นก่อนส่งออก ส่วน ร่างแหเอนโดพลาสซึมชนิดเรียบ (Smooth Endoplasmic Reticulum, SER) มีผวิ เรียบ เป็ นท่อทรงกระบอกโค้งงอ หรือเป็ นแท่งมีกงิ่ ก้านสาขา หรือเป็ นถุง ไม่เรียงตัวซ้อนกัน ทํา หน้าทีส่ งั เคราะห์และหลังสาร ่ สเตอรอยด์ฮอร์โมน จึงพบมากในเซลล์ต่อมหมวกไต เซลล์ เลย์ดกิ ในอัณฑะ และเซลล์ในรังไข่ นอกจากนี้ยงั ทําหน้าทีส่ งั เคราะห์โปรตีน กําจัดสารพิษ ทีเ่ ซลล์ตบั ทําหน้าทีร่ ่วมในกระบวนการเผาผลาญโคเลสเตอรอล และไกลโคเจนในเซลล์ กล้ามเนื้อ (Sarcoplasmic Reticulum) ทําหน้าทีส่ ง่ ถ่ายแคลเซียม ซึง่ ควบคุมการทํางาน ของเซลล์กล้ามเนื้อ เซลล์ทเ่ี กิดใหม่จะพบว่ามี RER มาก เมือ่ เซลล์มอี ายุมากขึน้ RER จะเปลีย่ นเป็ น SER เนื่องจากเยื่อ ER เป็ นเยื่อชนิดทีย่ อมให้สารทีม่ โี มเลกุลใหญ่บางชนิด รวมทัง้ ลิปิด CU 474 87 เอนไซม์ และโปรตีนผ่านเข้าออกได้ จึงเป็ นทางผ่านของสารและเกลือแร่เข้าไปกระจายทัว่ เซลล์ นอกจากนี้ยงั มีการสะสมสารภายในท่อ รวมทัง้ มีการขับถ่ายของเสียออกจากเซลล์ โดยผ่านทางท่อนี้ดว้ ย 2. ถุงกอลจิ คอมเพล็กซ์ (Golgi Complex) เป็ นออร์แกเนลล์ทต่ี ดิ ต่อกับ ER มีลกั ษณะ เป็ นถุงแบนทีม่ เี ยื่อ 2 ชัน้ เรียกว่า Cisterna วางซ้อนกันประมาณ 5-10 ชัน้ มี 2 ด้าน ด้าน นูนติดต่อกับ ER ส่วนด้านเว้ามักพบ Vacuole Sac จํานวนมาก ปลายทัง้ 2 ของถุงจะโปง่ ออก เนื่องจากบรรจุโปรตีนทีร่ บั มาจาก RER เพือ่ สังเคราะห์เป็ นสารหลายชนิดทีพ่ ร้อมจะ ใช้งานได้ บรรจุอยู่ใน Vacuole Sac ได้แก่ ไลโซโซมแรกสร้าง (Primary Lysosome) เม็ดสารคัดหลัง่ (Secretory Granule) ต่าง ๆ เช่น ฮอร์โมนในนิวโรเอนโดรไครน์ แกรนูล (Neuroendocrine Granule) นอกจากนี้ยงั ทําหน้าทีส่ ร้าง อะโครโซม (Acrosome) ทีส่ ว่ น หัวของเซลล์อสุจซิ ง่ึ เป็ นทีเ่ ก็บเอนไซม์สาํ หรับย่อยเยื่อเซลล์ของไข่ ทําหน้าทีส่ ร้างเมือกใน เซลล์พชื และเซลล์สตั ว์ สร้างแผ่นเซลล์ (Cell Plate) ในการแบ่งเซลล์ของพืช รูปที่ 3.1.5 กอลจิ คอมเพล็กซ์ (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 82) 3. ไรโบโซม (Ribosome) เป็ นออร์แกเนลล์ทม่ี ขี นาดเล็กทีส่ ุด คือ 0.015-0.025 ไมครอน พบในเซลล์ทุกชนิด ประกอบด้วย โปรตีน และ rRNA ไม่มเี ยื่อหุม้ มี 2 หน่ วย ย่อย (2 Sub Unit) คือ ขนาดใหญ่ (60s) และขนาดเล็ก (40s) ประกอบกัน มีรอ่ งตรงกลาง สําหรับให้สาย mRNA พาดผ่าน นอกจากในไซโตพลาสซึมยังพบอยู่ในไมโตคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ มีก ารเรียงตัวเป็ น 3 แบบ คือ 1) เป็ น โครงสร้า งเดี่ย ว ๆ (Primary Ribosome หรือ Free Ribosome) เป็ นไรโบโซมแรกสร้าง อยู่เป็ นอิสระกระจายทัวเซลล์่ 88 CU 474 ยังไม่ทําหน้าที่สร้างโปรตีน 2) กลุ่มไรโบโซม เกาะติดกับสาร mRNA (Free Poly Ribosome) ทําหน้าทีส่ ร้างโปรตีนเพื่อใช้เป็ นเอนไซม์ในเซลล์ 3) จับกันเป็ นสายโพลี ไรโบโซม (Poly Ribosome) เกาะติดกับผนังด้านนอกของ RER ทําหน้าทีส่ งั เคราะห์ โปรตีนเพือ่ ส่งออกภายนอกเซลล์ รูปที่ 3.1.6 ไรโบโซม (ก) และโพลีไรโบโซม (ข) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition หน้า 80,81) 4. ไมโตคอนเดรีย (Mitochondria) เป็ นออร์ แกเนลล์ท่พี บในเซลล์ยูคาริโอตทุกชนิด มีขนาดใหญ่ มีรูป ร่า งเป็ น แท่ง ยาว กลมหรือ รี ยาวประมาณ 2-6 ไมโครเมตร มีเยื่อ 2 ชัน้ ชัน้ นอกเรียบ ชัน้ ในพับทบ เป็ นท่อ เรียกว่า คริสตี้ (Cristae) ยื่นเข้าไปข้างใน ซึง่ เป็ นของเหลว (Matrix) เยื่อชัน้ นอกทําหน้าทีเ่ กีย่ วกับ การสร้ า งฟอสโฟลิ ปิ ด เยื่ อ ชัน้ ในเป็ น ที่ เ กาะของ เอนไซม์ทใ่ี ช้ในกระบวนการสันดาปออกซิเจน ในการ รูปที่ 3.1.7 ไมโตคอนเดรีย เผาผลาญโดยใช้ออกซิเจน คือ การหายใจระดับเซลล์ (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, เพื่อผลิตสารพันธะพลังงานสูง คือ ATP (Adenosine Fourth Edition.หน้า 79) Triphosphate) ในไมโตคอนเดรีย นอกจากมีเอนไซม์ ยังมีสาร DNA ไรโบโซมจึงสามารถสังเคราะห์โปรตีน และแบ่งตัวได้ จึงมีการหมุนเวียนเปลีย่ นแปลงเป็ นวัฏจักรได้โดยมีวงจรชีวติ อยูไ่ ด้ 10-12 วัน CU 474 89  5. พลาสติด (Plastid) เป็ นออร์แกเนลล์ทพ่ี บเฉพาะในเซลล์พชื และสาหร่าย มีรปู ร่าง เป็ นแท่งกลมรี มีเยื่อ 2 ชัน้ มี DNA จึงแบ่งตัวได้ แบ่งตามชนิดของสารสีทบ่ี รรจุเป็ น 2 ชนิด คือ คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) และโครโมพลาสต์ (Chromoplast) คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) เป็ นพลา สติดชนิดทีบ่ รรจุสารคลอโรฟิ ล (Chlorophyll) มี เยื่อ 2 ชัน้ เยื่อชัน้ นอกเรียบ เยื่อชัน้ ในยื่นเข้าไป ข้างในซึง่ เป็ นทีอ่ ยู่ของ สโตรมา (Stroma) ซึ่ง เป็ น ของเหลว เยื่อ ชัน้ ในที่ย่ืนเข้า ไปมีล กั ษณะ คล้ายเหรียญ เรียกว่า กรานา ลาเมลลา (Grana รูปที่ 3.1.8 คลอโรพลาสต์ (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Lamella) หรือ กรานา ไทลาคอยด์ (Grana Living World หน้า 61) Thylakoid) ซึง่ จะเรียงซ้อนกันเป็ นตัง้ เรียกว่า กรานา (Grana) เป็ นที่อยู่ของคลอโรฟิ ล (Chlorophyll) ทําหน้าทีจ่ บั พลังงานแสง เพือ่ ใช้ ในกระบวนการสังเคราะห์ดว้ ยแสงในปฏิกริ ยิ าการใช้แสง (Light Reaction) ส่วนของสโตร มา เป็ นทีอ่ ยู่ของเอนไซม์ทใ่ี ช้ในปฏิกริ ยิ าทีไ่ ม่ใช้แสง (Dark Reaction) ซึง่ สังเคราะห์ นํ้ าตาล คลอโมพลาสต์ (Chromoplast) เป็ นพลาสติดทีไ่ ม่มคี ลอโรฟิ ล แต่มสี ารชนิดอื่น เช่น คาโรตีนอยด์ (Carotenoid) ทําให้เกิดสีสม้ ไฟโคบิลนิ (Phycobilin) ทําให้เกิดสีน้ําเงิน เป็ นต้น สารสีเหล่านี้สามารถจับพลังงานแสงได้ ในช่วงคลื่นแสงต่าง ๆ ที่คลอโรฟิ ลไม่ สามารถจับได้ คลอโมพลาสต์จงึ ช่วยคลอโรพลาสต์ในกระบวนการสังเคราะห์ดว้ ยแสง 6. ไลโซโซม (Lysosome) เป็ นออร์แกเนลล์ทพ่ี บในเซลล์ทุกชนิด เป็ นถุงขนาดเล็ก มีเ ยื่อ ชัน้ เดีย ว ซึ่ ง ทนต่ อ การย่ อ ยของเอนไซม์ แต่ จ ะสลายตัว ได้ ง่ า ยเมื่อ จะจับ สิ่ง แปลกปลอมจากนอกเซลล์ หรือเมื่อมีการเจริญเติบโต หรือเมื่อจะย่อยออร์แกเนลล์ของ เซลล์ทห่ี มดอายุ ภายในจะบรรจุเอนไซม์ซง่ึ ย่อยสลายด้วยนํ้า (Hydrolytic Enzyme) ชนิด ต่าง ๆ มากกว่า 40 ชนิด ไลโซโซมสร้างมาจากกอลจิ คอมเพล็กซ์ แบ่งเป็ น 4 ชนิด คือ 1) Primary (Vergin) Lysosome เป็ นไลโซโซมแรกสร้าง มีหน้าทีเ่ กีย่ วกับการย่อย อาหารภายในเซลล์ 2) Secondary Lysosome หรือ Phagosome เป็ นไลโซโซมทีท่ าํ ลายสิง่ แปลกปลอม จากภายนอกทีเ่ ข้าสูเ่ ซลล์ 90 CU 474  3) Residual Body เป็ นไลโซโซมทีบ่ รรจุกากทีเ่ หลือจากการย่อย และดูดซึมกลับ ของเซลล์ ซึง่ รอการกําจัดออกทางเยือ่ เซลล์โดยกระบวนการ Exocytosis 4) Autophagic Vacuole หรือ Auto phagosome เป็ นไลโซโซมทีท่ าํ ลายองค์ประกอบ หรือออร์แกเนลล์ของเซลล์ทห่ี มดอายุ หรือมีพยาธิสภาพเป็ นการย่อยส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ ตัวเอง เรียกว่า Autolysis รูปที่ 3.1.9 ไลโซโซมแบบต่าง ๆ (จาก ปรีชา สุวรรณพินิจ. นงลักษณ์ สุวรรณพินิจ, 2536. ชีววิทยา 1. หน้า 205) 7. เพอร์รอกซิโซม หรือไมโครบอดี (Peroxisome or Mycro Body) เป็ นออร์แกเนลล์ทม่ี ี รูปร่างเป็ นถุงกลมรี มีเยื่อหุม้ ชัน้ เดียว เก็บเอนไซม์พวก Catalase Isocitrate Dehydrogenase พบในเซลล์ตบั เซลล์ท่อไต มีหน้าทีท่ ําลายสารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และ ออกซิเจนที่ มากเกินพอในเซลล์ และเชื่อว่าเกีย่ วข้องกับการเมแท-บอลิซมึ ไขมัน การทําลายสารเพีย วรีน การสร้างไกลโคเจนและสเตอรอยด์ เพอร์รอก-ซิโซม เป็ นออร์แกเนลล์ทม่ี กี ารสลาย และสร้างใหม่ได้ 8. เซนตริโอล (Centriole) เป็ นออร์แกเนลล์ทพ่ี บในเซลล์สตั ว์ แต่ไม่พบในเซลล์พชื มีลกั ษณะเป็ นแท่งทรงกระบอกไม่มเี ยื่อหุม้ 2 อัน วางตัวในแนวตัง้ ฉากซึง่ กันและกัน อยู่ CU 474 91 ใกล้กบั นิวเคลียส แต่ละอันประกอบด้วยท่อจุลภาค (Microtubule) จัดเรียงตัวเป็ นวง แบ่งเป็ น 9 กลุ่ม ๆ ละ 3 ท่อ โดยยึดกันด้วยโปรตีนไดนีอนี (Dynein Arms) ตรงกลาง ไม่มที ่อจุลภาค เป็ นการจัดเรียงตัวในสูตร 9+0 เซนตริโอล ทําหน้าทีส่ ร้างเส้นใยสปิ นเดิล (Spindle Fiber) เพื่อยึดติดกับโครโมโซม เพื่อดึงโครโมโซมไปอยู่คนละขัว้ ของเซลล์ ในขณะแบ่งเซลล์ของสัตว์ ส่วนในเซลล์พชื ไม่มเี ซนตริโอล ท่อจุลภาคจะรวมตัวกันเป็ น กลุ่ม เรียกว่า โพลาร์ แคพ (Polar Cap) เพื่อทําหน้าทีส่ ร้างเส้นใยสปิ นเดิลในเซลล์ บางชนิด เซนตริโอลจะทําหน้าทีเ่ ป็ นเบซัล บอดี (Basal Body) หรือฐานของซีเลีย (Cilia) และแฟลกเจลลา (Flagella) เพื่อทําหน้าทีค่ วบคุมการเคลื่อนไหวของซีเลีย และแฟลก- เจลลา รูปที่ 3.1.10 เซนตริโอล (ก) และ เบซัลบอดี (ข) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 87,88) ซีเลีย และแฟลกเจลลา เป็ นระยางค์ท่ใี ช้ในการเคลื่อนไหว เป็ นส่วนที่ย่นื ออกมา จากเบซัลบอดี มีโครงสร้างทีป่ ระกอบด้วยท่อจุลภาค ทีจ่ ดั เรียงตัวเป็ นกลุ่มวงกลมในสูตร 9+2 คือ วงกลมมีท่อ 9 กลุ่ม ๆ ละ 2 ท่อ กับตรงกลาง 2 ท่อ ทัง้ หมดอยู่ในของเหลว (Matrix) ซึง่ ห่อหุม้ ด้วยเยือ่ เซลล์ (Unit Membrane) 9. แวคิวโอล (Vacuole) เป็ นออร์แกเนลล์ทม่ี ลี กั ษณะเป็ นถุงกลม มีเยื่อหุม้ ชัน้ เดียว เรียกว่า โทโนพลาสต์ (Tonoplast) ภายในบรรจุสารชนิดต่าง ๆ ขึน้ อยู่กบั ชนิดของเซลล์ ซึง่ แบ่งได้เป็ น 3 ชนิด 92 CU 474  1) Sap Vacuole เป็ นแวคิวโอลในเซลล์พชื สะสมสารต่าง ๆ ทีพ่ ชื สร้างขึน้ ใน เซลล์ทเ่ี กิดใหม่ ๆ แวคิวโอลมีขนาดเล็กเนื่องจากยังสะสมสารน้อย เมื่อเซลล์มอี ายุมากขึน้ มีการสะสมสารต่าง ๆ มากขึน้ แวคิวโอลจะขยายใหญ่จนเกือบเต็มเซลล์ ดันให้ไซโตพลา สซึมและนิวเคลียสไปอยูช่ ดิ กับผนังเซลล์ 2) Contractile Vacuole พบในพวกโปรโตซัวนํ้าจืด เช่น อะมีบา พารามีเซียม ทําหน้าทีเ่ ก็บและขับถ่ายของเหลวส่วนเกินออกจากเซลล์ 3) Food Vacuole พบในโปรโตซัวบางชนิดและเซลล์สตั ว์ชนั ้ สูง ทีก่ นิ สิง่ แปลกปลอม ทีเ่ ข้าสูเ่ ซลล์ เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาว ทีก่ นิ สิง่ แปลกปลอมโดยวิธี Phagocytosis สร้างเป็ น ถุงอาหารและหลอมรวมกับไลโซโซมเพือ่ ทําการย่อยต่อไป รูปที่ 3.1.11 แวคิวโอลชนิดต่าง ๆ (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Living World หน้า 92,214) โครงสร้างหลักของเซลล์ (Cell Cytoskeleton) การทีอ่ อร์แกเนลล์ชนิดต่าง ๆ มีตําแหน่ งทีแ่ น่ นอนอยู่ในไซโตพลาสซึมได้และการที่ เซลล์คงรูปร่างไว้ได้ เกิดจากโครงสร้างที่เป็ นท่อจุลภาค และเส้นใยโปรตีนโยงยึดกันไว้ เรียกว่า โครงสร้างหลักของเซลล์ 1. ท่อจุลภาค (Microtubule) เป็ นท่อกลวงขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 24-25 นาโนเมตร เกิดจากการจัดเรียงตัวของโปรตีนทิวบูลนิ (Tubulin) 13 หน่วย เป็ นวงกลม อยู่ชดิ ติดกับเยื่อเซลล์ด้านในพบในเซลล์ทุกชนิด ทําหน้ าที่รกั ษารูปทรงของเซลล์ โดย เสริมความแข็งแรงให้กบั เซลล์ ช่วยในการขนส่งภายในเซลล์ โดยการยืดหยุ่นของโปรตีน CU 474 93 ทิวบูลนิ ทําให้เกิดการเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึม (Cytoplasmic Streaming หรือ Cyclosis) ช่วยในการเคลื่อนไหวของออร์แกเนลล์ โดยเป็ นส่วนประกอบของเซนตริโอล ซีเลีย และ แฟลกเจลลา ช่วยในการแบ่งเซลล์โดยสร้างเป็ นเส้นใยสปินเดิล ยึดติดกับโครโมโซม 2. ไมโครฟิลาเมนต์ (Micro Filament) เป็ นเส้นใยโปรตีนทีม่ ขี นาดเล็ก เส้นผ่าน ศูนย์กลางประมาณ 5-7 นาโนเมตร ประกอบด้วยโปรตีน แอคติน (Actin) ทํางานร่วมกับ โปรตีนมัยโอซิน (Myosin Filament) ซึง่ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 นาโนเมตร เส้นใยสอง ชนิดนี้จะจัดเรียงตัวประสานกันอย่างเป็ นระเบียบ ไมโครฟิลาเมนต์ชว่ ยเสริมความแข็งแรง ของเซลล์ ช่วยในการเคลือ่ นย้ายออร์แกเนลล์ การหดตัวและการแบ่งเซลล์ 3. อินเตอร์มเี ดียทฟิ ลาเมนต์ (Intermediate Filament) เป็ นเส้นใยทีเ่ ชื่อมต่อ ระหว่างท่อจุลภาค กับ ไมโคฟิ ลาเมนต์ เป็ นโครงสร้างเสริมเซลล์ มีช่อื เรียกแตกต่างกัน ตามชนิดของเซลล์ รูปที่ 3.1.12 ท่อจุลภาค (ก) ไมโครฟิลาเมนต์ (ข) และอินเตอร์มเี ดียทฟิลาเมนต์ (ค) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 86) นิวเคลียส (Nucleus) นิวเคลียสเป็ นออร์แกเนลล์ขนาดใหญ่ รูปร่างกลมรี เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5- 10 ไมโครเมตร ประกอบด้วย 1. เยื่อหุม้ นิวเคลียส (Nuclear Membrane) เป็ น Unit Membrane 2 ชัน้ ซึง่ เชือ่ ม ติดกันเป็ นช่วง ๆ ทําให้เกิดเป็ นหลุม (Nuclear Pore) ทําให้มกี ารแลกเปลีย่ นสารระหว่าง นิวเคลียสกับไซโตพลาสซึมได้ เยือ่ ชัน้ นอกบางส่วนติดต่อกับ ER 2. นิวคลีโอพลาสซึม (Nucleoplasm) เป็ นส่วนที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียส ซึง่ ประกอบด้วย สารโปรตีน DNA และ RNA ซึง่ มีการแยกเป็ นอิสระและรวมกันตามกิจกรรม ของเซลล์ ในสภาวะปกติทเ่ี ซลล์ยงั ไม่ทําการแบ่งตัว สารประกอบเหล่านี้จะจัดเรียงตัวให้เห็น เป็ น 2 ส่วน คือ นิวคลีโอลัส (Nucleolus) และเส้นใยโครมาติน (Chromatin) 94 CU 474  นิวคลีโอลัส (Nucleolus) เป็ นเส้นใย ซึง่ เป็ นโมเลกุลของ DNA ทีข่ ดตัวเป็ นก้อน ฝ งั ตัว อยู่ ใ นนิ ว คลีโ อพลาสซึม สามารถ เคลื่อนทีเ่ ปลีย่ นแปลงอยู่ภายในนิวเคลียส สามารถรวมตัวและแบ่งตัวได้ ทํา หน้ า ที่ สังเคราะห์ RNA โดย DNA ช่วงทีจ่ ะ ถ่ า ยทอดรหัส พัน ธุ ก รรมจะคลายเกลีย ว ออกแล้ว DNA สายใดสายหนึ่งจะเป็ น แม่พมิ พ์ (Template) ให้ RNA ลอกรหัส รูปที่ 3.1.13 นิวเคลียส (ก) และ โครมาติน (ข) พันธุกรรม (Transcription) เมื่อลอกรหัส (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 89) เสร็จแล้ว DNA จะจับกันขดเป็ นเกลียว เหมือนเดิม โครมาติน (Chromatin) คือ เส้นใย DNA ทีจ่ บั อยู่กบั โปรตีนแทรกกระจายอยู่ทวไป ั่ ในนิวเคลียส มี 2 ชนิด ได้แก่ ชนิดทีจ่ บั ตัวกันแน่น เมือ่ ย้อมสีจะติดสีทบึ และชนิดจับตัวอย่าง หลวม ๆ ย้อมติดสีปานกลาง ในระยะทีเ่ ซลล์แบ่งตัว DNA กับโปรตีนจะรวมตัวกันแน่ น ปรากฏให้เห็นเป็ นแท่งโครโมโซม (Chromosome) แต่ละโครโมโซม คือ 1 โมเลกุลของ DNA จํานวนโครโมโซม เป็ นเอกลักษณ์ของชนิด (Species) ของสิง่ มีชวี ติ คือ สิง่ มีชวี ติ ชนิดเดียวกันจะมีจาํ นวนโครโมโซมเท่ากัน เซลล์โปรคาริโอต (Procaryotic Cell) เซลล์โปรคาริโอต เป็ นเซลล์ทไ่ี ม่มเี ยื่อหุม้ นิวเคลียส สารพันธุกรรมพวก DNA RNA จึงกระจายอยู่ในไซโตพลาสซึม ไม่รวมเป็ นกลุ่ม ไม่มไี มโตคอนเดรีย กอลจิคอมเพล็กซ์ และคลอโรพลาสต์ แต่มไี รโบโซมจึงสร้างโปรตีนได้ ได้แก่ เซลล์แบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียว แกมนํ้าเงิน ไมโครพลาสมา และริกเก็ตเซีย CU 474 95  รูปที่ 3.1.14 เซลล์โปรคาริโอต เซลล์แบคทีเรีย (ก) และเซลล์สาหร่ายสีเขียวแกมนํ้าเงิน (ข) (จาก D.P. De Robertis , Wiktor W. Nowinski and Francisco A. Saez. 1970 Cell Biology. Fifth Edition. หน้า 8 และ ปรีชา สุวรรณพินิจ และ นงลักษณ์ สุวรรณพินิจ, 2536 ชีววิทยา 1 หน้า 182) 3.2 การลําเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์ เซลล์ของสิง่ มีชวี ติ เป็ นระบบปิ ด (Closed System) คือ ห่อหุม้ ด้วยเยื่อเซลล์ ล้อมรอบ ด้วยของเหลวในร่างกาย ได้แก่ นํ้าเหลือง พลาสมา และนํ้าระหว่างเซลล์การดํารงชีวติ ของ เซลล์จะต้อ งเกี่ยวข้อ งกัน การรับ สารจากภายนอกเซลล์เพื่อนํ า ไปสร้า งสารที่ต้อ งการ ของเหลวหรือสารละลายทีถ่ ูกนํ าเข้าสู่เซลล์นนั ้ จะต้องคงสภาพของของเหลวในเซลล์ดว้ ย เพื่อปฏิกริ ยิ าเคมีจะได้ดําเนินต่อไปได้ การลําเลียงสารจากของเหลวนอกเซลล์เข้าสู่เซลล์ ต้ อ งผ่ า นเยื่อ เซลล์ ซ่ึง มีคุ ณ สมบัติ เ ป็ น เยื่อ เลือ กผ่ า น คุ ณ สมบัติ น้ี ทํ า ให้ เ ซลล์ ร ัก ษา ส่วนประกอบภายในเซลล์ให้อยูใ่ นสภาวะทีเ่ หมาะสม เซลล์ท่มี ชี วี ติ จะลําเลียงสารเข้าออกเซลล์ตลอดเวลา ซึ่งมีการลําเลียงได้ 2 แบบ คือ ลําเลียงโดยไม่ใช้พลังงาน (Passive Transportation) กับ การลําเลียงโดยใช้พลังงาน (Active Transportation) ส่วนวิธกี ารนําสารเข้าออกเซลล์อาจทําโดยทะลุผ่านเยื่อเซลล์ หรือใช้วธิ กี ารสร้างถุงหุม้ สาร (Vesicle) ขึน้ อยูก่ บั ชนิดของสาร 96 CU 474 การลําเลียงโดยไม่ใช้พลังงาน (Passive Transportation) การแพร่ (Diffusion) การแพร่ คือ กระบวนการเคลื่อนทีข่ องอนุ ภาคของสารจากบริเวณทีม่ คี วามเข้มข้น สูงไปยังบริเวณทีม่ คี วามเข้มข้นตํ่า เพือ่ การกระจายอนุ ภาคของสารอย่างสมํ่าเสมอ ภายใน ขอบเขตทีอ่ นุ ภาคของสารสามารถเคลื่อนทีอ่ ย่างอิสระเมื่อความเข้มข้นของสารทัง้ สองบริเวณ เท่ากัน จะหยุดการแพร่ เรียกว่า จุดสมดุลของการแพร่ (Dynamic Equilibrium) ทีส่ ภาวะ สมดุลการแพร่อนุภาคของสารยังคงเคลือ่ นทีด่ ว้ ยความเข้มข้นทีเ่ ฉลีย่ เท่ากันทุกบริเวณ เมือ่ สารแพร่ออกไปจะเกิดความดันของการแพร่ (Diffusion Pressure , D.P.) คือ แรงดันที่ทําให้สารแพร่ไปได้ เป็ นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารที่แพร่ สารที่มคี วาม เข้มข้นสูง D.P. จะสูง จึงอาจกล่าวได้วา่ การแพร่เป็ นขบวนการเคลือ่ นของอนุ ภาคของจาก D.P. สูงไปสู่ D.P. ตํ่า การแพร่มหี ลายวิธี ได้แก่ 1. การแพร่ธรรมดา (Simple Diffusion) เป็ นการแพร่ผา่ นเยื่อเซลล์โดยละลายตัว ในเยือ่ เซลล์ และผ่านทางรูหรือช่องของเยือ่ เซลล์ การแพร่โดยการละลายตัวในเยือ่ เซลล์ เกิดขึน้ โดยสารทีอ่ ยู่รอบ ๆ เซลล์จะละลายตัว เข้าไปอยู่ในเยื่อเซลล์ แล้วแพร่ผ่านตัวกลางที่เยื่อเซลล์เข้า ไปภายในเซลล์ สารชนิดที่ ละลายในไขมัน เช่น อัลกอฮอล์ ฮอร์โมนสเตอรอยด์ จะแพร่ผา่ นเยือ่ เซลล์ได้ดี การแพร่ผา่ นทางรูหรือช่องเยื่อเซลล์ (Pore or Channel) รูหรือช่องว่างของเซลล์ เกิดจากโมเลกุลของโปรตีนทีม่ ปี ระจุทแ่ี ทรก อยู่ในชัน้ ของไขมัน เป็ นช่องให้โมเลกุลของ นํ้าและสารโมเลกุลขนาดเล็กผ่านเข้าออกได้ สารทีแ่ พร่ผ่านทางช่องนี้ส่วนใหญ่เป็ นพวก ไม่ละลายในไขมัน สารที่มปี ระจุลบจะแพร่ รูปที่ 3.2.1 การแพร่ของสารผ่านเยือ่ เซลล์ ผ่ า นได้ ดีเ พราะโปรตีน มีป ระจุ บ วก และ (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy ขึน ้ อยู่กบั ขนาดของสารด้วย คือ สารทีไ่ ม่ม ี & Physiology, Fourth Edition.หน้า 69) ประจุ แต่ ม ีข นาดเล็ก ก็จ ะแพร่ ผ่ า นทางรู หรือช่องเยือ่ เซลล์ได้ดี CU 474 97 ออสโมซิส (Osmosis) ออสโมซิส คือ การแพร่ของนํ้าผ่านเยื่อกัน้ (Membrane) โดยมีทศิ ทางการแพร่จาก สารละลายทีม่ คี วามเข้มข้นน้อยไปยังด้านที่มคี วามเข้มข้นมาก เมื่อนํ้ าแพร่ผ่านถุงเยื่อที่ บรรจุสารละลายเข้มข้นที่ปิดสนิท จะทําให้เกิดแรงดันรอบ ๆ ถุ ง ทําให้ถุงเต่ง (Turgid) แรงดันนี้ คือ แรงดันเต่ง (Turgor Pressure ; T.P.) ตลอดเวลาทีน่ ้ําแพร่เข้าไปในถุง T.P. จะสูงขึน้ และเป็ นแรงต้านทําให้การแพร่ของนํ้ าช้าลงเรื่อย ๆ จนถึงสภาวะสมดุลของการ แพร่เซลล์เป็ นระบบปิด เมือ่ เกิดการแพร่ของนํ้าเข้าสูเ่ ซลล์ ก็จะทําให้เซลล์เต่งเช่นเดียวกัน ออสโมซิ สกับการเปลี่ยนแปลงปริ มาตรของเซลล์ การแพร่ของนํ้ าผ่านเยื่อเซลล์ มีผลกระทบต่อการเปลีย่ นแปลงปริมาตรของเซลล์ ในเซลล์พชื มีผนังเซลล์หนาแข็งแรงเป็ นกรอบของเยื่อเซลล์ ปริมาณของนํ้ าที่แพร่เข้าสู่ เซลล์ จึงเป็ นปริมาตรของเซลล์นนเองั่ ซึง่ ต่างจากเซลล์สตั ว์ทไ่ี ม่มผี นังเซลล์ ปริมาตรของ เซลล์จงึ แปรผันตามปริมาณของนํ้ าที่ซึมผ่านเยื่อเซลล์ เซลล์จงึ ต้องมีกลไกการควบคุม ปริมาตรของเซลล์ โดยการควบคุมความเข้มข้นของอิออนต่าง ๆ ด้วยกลไกพิเศษในการ ลําเลียงอิออนผ่านเยือ่ เซลล์ 98 CU 474  ก. ข. รูปที่ 3.2.2 การเกิด plasmoptysis และ plasmolysis ในเซลล์สตั ว์ (ก) และเซลล์พชื (ข) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 71 และ เชาว์ชโิ นรักษ์) เมื่อเซลล์อยู่ในสารละลายไฮโปทูนิค (Hypotonic Solution) คือ มีความเข้มข้น ตํ่ากว่าภายในเซลล์ นํ้าจากสารละลายจะแพร่เข้าสูเ่ ซลล์ทาํ ให้เซลล์เต่ง เรียกปรากฏการณ์ นี้วา่ พลาสมอพไทซิส (Plasmoptysis) หรือ เอนดอสโมซิส (Endosmosis) ถ้าเป็ นเซลล์ พืช เซลล์จะไม่แตก แต่ในเซลล์สตั ว์จะทําให้บวมและแตกได้ เมือ่ เซลล์อยู่ในสารละลายไฮเปอร์ทนู ิค (Hypertonic Solution) คือ มีความเข้มข้น สูงกว่า ภายในเซลล์ นํ้ าจะแพร่ออกจากเซลล์ทํา ให้เซลล์เหี่ย ว เรีย กปรากฏการณ์ น้ีว่า พลาสโมลิซสิ (Plasmolysis) หรือ เอกซอสโมซิส (Exosmosis) ซึง่ จะเห็นได้ชดั เจนใน เซลล์สตั ว์ แต่ในเซลล์พชื เซลล์จะคงปริมาตรเท่าเดิม เพียงแต่เยื่อเซลล์จะแยกตัวออกห่าง จากผนังเซลล์จนเห็นเป็ นก้อนโปรโตพลาสซึมอยูก่ ลางเซลล์ CU 474 99  สิง่ มีชวี ติ บางชนิดทีอ่ าศัยอยูใ่ นนํ้าจืด มีปญั หานํ้าเข้าสูเ่ ซลล์ตลอดเวลา เช่น อะมีบา พารามีเซียมนํ้ าจืด จึงต้องมีโครงสร้างพิเศษ คือ Contractile Vacuole เป็ นถุงเก็บนํ้ า ส่วนเกิน นําไปหลอมรวมกับเยือ่ เซลล์ปล่อยนํ้าออกนอกเซลล์ เซลล์ทอ่ี ยู่ในสารละลายไอโซทูนิค (Isotonic Solution) คือ สารละลายทีม่ คี วาม เข้มข้นเท่ากับภายในเซลล์ จะไม่มกี ารแพร่ของนํ้า ปริมาตรของเซลล์ไม่เปลีย่ นแปลง เช่น เซลล์เม็ดเลือดทีอ่ ยูใ่ นนํ้าเลือด เป็ นต้น 2. การแพร่โดยอาศัยตัวพา (Facilitated Diffusion) สารทีม่ โี มเลกุลขนาดใหญ่บางชนิด ไม่สามารถผ่านช่องของเยื่อเซลล์ เช่น กรดอะมิโน นํ้าตาล กลีเซอรอล จะแพร่ผ่านเข้าสู่เซลล์โดย อาศัยโปรตีนตัวพา (Carier Protein) ในชัน้ ไขมัน สารเหล่านี้จะจับกับโปรตีน แล้วโปรตีน จะเปลีย่ นโครงสร้างสามมิติ โดยหันเอาด้ามที่ รูปที่ 3.2.3 การแพร่โดยอาศัยตัวพา จับ เข้า สู่เ ซลล์ แล้ว ปล่ อ ยสารออก พร้อ มกับ (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Living เปลีย่ นโครงสร้างกลับไปเหมือนเดิมเพือ่ รับสาร World หน้า 71) โมเลกุลใหม่ จนกว่าความเข้มข้นของสารละลาย ภายนอกกับภายในเซลล์เท่ากัน แล้วจึงจะหยุด การพา การแพร่แบบอาศัยตัวพาจะมีอตั ราการแพร่เร็วกว่าการแพร่ธรรมดาหลายเท่าตัว ตัวพามีความจําเพาะต่อสารทีจ่ ะพา การแพร่โดยอาศัยตัวพาอาจถูกยับยัง้ ซึ่งมี 2 แบบ คือ การยับยัง้ แบบแข่งขัน (Competitive Inhibition) โดยสารตัวยับยัง้ ทีม่ โี ครงสร้างคล้าย กับสารตัวถูกพาแย่งจับกับโปรตีนตัวพา การยับยัง้ อีกแบบคือ ยับยัง้ แบบไม่แข่งขัน (Non Competitive Inhibition) คือ สารตัวยับยัง้ จับกับโปรตีนทีบ่ ริเวณอื่น แล้วทําให้ตวั ถูกพาเข้า จับกับโปรตีนไม่ได้ เมือ่ สารละลายมีตวั ยับยัง้ อยูด่ ว้ ยจะทําให้อตั ราการแพร่ลดลง การลําเลียงโดยใช้พลังงาน (Active Transportation) การลําเลียงสารโดยใช้พลังงาน สามารถนําสารจากบริเวณทีม่ คี วามเข้มข้นของสาร ตํ่าไปสูบ่ ริเวณทีม่ คี วามเข้มข้นของสารสูงกว่าได้ โดยใช้พลังงานจาก ATP การลําเลียง แบบใช้พลังงานต้องอาศัยโปรตีนตัวพาโดยที่ ATP จะสลาย หมูฟ่ อสเฟต (Pi) 1 หมู่ เกาะ กับโปรตีนตัวพา ทําให้โปรตีนมีพลังงานทีจ่ ะจับกับสารทีจ่ ะลําเลียง เมื่อจับกับสารแล้วจะ 100 CU 474 เปลีย่ นโครงสร้างสามมิติ พร้อมกับปล่อยสารออก พร้อมกับปล่อยหมู่ Pi ออก โปรตีน เปลีย่ นโครงสร้างกลับมาเหมือนเดิม รูปที่ 3.2.4 การลําเลียงสารแบบใช้พลังงาน (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Living World หน้า 71) โซเดียม-โปแตสเซียม เอ ที พี เอสปมั ๊ (Na+/K+ ATPase pump) Na+/K+ ATPase pump เป็ นการปมั ๊ Na+ ออกจากเซลล์ และปมั ๊ K+ เข้าเซลล์ ในอัตราส่วนการแลกเปลีย่ น Na+: K+ = 3:1 โดยใช้พลังงานจากการสลาย ATP กลไกการ เกิดปมั ๊ โดย ATP จับกับโปรตีนตัวพา แล้วถ่ายทอดหมูฟ่ อสเฟต (Pi) ให้กบั โปรตีนตัวพา ซึง่ จะจับกับ Na+ และทําให้เกิดการเปลีย่ นแปลงโครงสร้างสามมิติ โดยหันปลายทีจ่ บั กับ Na+ ออกด้านนอกของเซลล์ พร้อมกับปล่อย Na+ ออกไป ต่อมาโปรตีนตัวพาจะปล่อยหมู่ Pi ออก ซึง่ ขึน้ อยู่กบั การจับ K+ ทีด่ า้ นนอกเซลล์ดว้ ย เมือ่ โปรตีนตัวพาจับกับ K+ แล้ว ก็จะ เปลีย่ นโครงสร้างสามมิติ โดยหันเอาด้านทีจ่ บั กับ K+ เข้าสูเ่ ซลล์ และปล่อย K+ ออก ปมนี ั๊ ้ จะเกิดกับเซลล์ประสาท CU 474 101  รูปที่ 3.2.5 การลําเลียงสาร Na+ และ K+ โดยใช้พลังงาน (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Living World หน้า 72) การลําเลียงสารโดยการสร้างถุง (Vesicular or Bulk Transportation) สารบางอย่างจะเข้าสู่เซลล์หรือออกจากเซลล์ โดยการรวบรวมไว้ในถุง (Vesicle) ทีเ่ ป็ นเยือ่ เซลล์ เกิดขึน้ ในเซลล์ทม่ี ชี วี ติ เพราะต้องใช้พลังงาน มี 2 แบบ 1. Exocytosis เป็ นการลําเลียง สารโมเลกุ ล ใหญ่ อ อกนอกเซลล์ โดย การสร้างถุงหุม้ สารทีจ่ ะนํ าออก ถุงนี้จะ เคลื่อนไปรวมตัวกับเยื่อเซลล์ พร้อมกับ ปล่อยสารออกไปนอกเซลล์ เช่น เซลล์ รูปที่ 3.2.6 การลําเลียงสารออกนอกเซลล์โดยสร้างถุง เยื่อบุผนังกระเพาะอาหารจะมีการคัด (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & หลัง่ (Secretion) ของสารพวกเอนไซม์ Physiology, Fourth Edition.หน้า 75) เป็ นต้น 2. Endocytosis เป็ นการลําเลียง สารโมเลกุลใหญ่เข้าสูเ่ ซลล์ โดยใช้สว่ นของเยื่อเซลล์โอบล้อมสารทีจ่ ะนําเข้าสูเ่ ซลล์ให้เป็ น ถุงแล้วกลืนเข้าไปในไซโตพลาสซึม มี 3 วิธี 102 CU 474  1) Phagocytosis เป็ นการกลืนสารทีเ่ ป็ นของแข็งขนาดใหญ่ โดยการไหลของ ไซโตพลาสซึม ทําให้เยือ่ เซลล์ยน่ื ออกไปเป็ นขาเทียม (Pseudopodium) หุม้ ล้อมสาร 2) Pinocytosis เป็ นการกลืนสารขนาดใหญ่ทอ่ี ยู่ในรูปของสารละลาย โดยสร้าง หลุมหรือถํ้าที่เยื่อเซลล์ โดยเยื่อเซลล์เว้าเข้าไปในไซโตพลาสซึม เมื่อสารตกลงไปแล้ว เชือ่ มปากหลุมให้ปิด เกิดเป็ น Vesicle อยูใ่ นไซโตพลาสซึม 3) Receptor-Mediated Endocytosis เป็ นการนําสารเข้าสู่เซลล์ โดยอาศัย โปรตีนตัวรับ (Receptor Protein) บนเยื่อเซลล์ทําหน้าทีจ่ บั กับสารก่อนทีเ่ ยื่อเซลล์จะเว้า เข้าไปในไซโตพลาสซึม แล้วสร้างเป็ น Vesicle รูปที่ 3.2.7 การลําเลียงสารโดยการสร้างถุงนําสารเข้าเซลล์แบบต่าง ๆ Phagocytosis (ก) Pinocytosis (ข) Receptor-Mediated Endocytosis (ค) (จาก Elaine N. Marieb, 1998. Human Anatomy & Physiology, Fourth Edition.หน้า 75) 3.3 การสืบพันธุแ์ ละการเจริญเติบโตของเซลล์ (Reproduction and Development of Cell) เซลล์ของสิง่ มีชวี ติ มีกจิ กรรมในการดํารงชีวติ โดยนําสารจากภายนอกเซลล์เข้าไป สังเคราะห์เป็ นสารที่จําเป็ นของเซลล์ ทําให้มปี ริมาณไซโตพลาสซึมเพิม่ ขึน้ การเพิม่ ขึน้ ของสารย่อมมีขดี จํากัด และมักมีกจิ กรรมการแบ่งตัวตามมาด้วยเสมอ การแบ่งเซลล์ (Cell Division) การแบ่งตัวของเซลล์จาก 1 เซลล์ เป็ น 2 เซลล์ ในสิง่ มีชวี ติ เซลล์เดียวถือว่าเป็ น การสืบพันธุ์ ในสิง่ มีชวี ติ หลายเซลล์ การแบ่งเซลล์ ทําให้ร่างกายมีจํานวนเซลล์เพิม่ ขึน้ เป็ นการเพิม่ ขนาดของร่างกาย เป็ นการเจริญเติบโต สาเหตุของการแบ่งเซลล์ ยังไม่ทราบแน่ ชดั แต่พบว่ามีป จั จัยหลายอย่างที่มผี ล เกีย่ วข้องกับการแบ่งเซลล์ ได้แก่ CU 474 103  1. อัต ราส่ ว นระหว่ า งนิ ว เคลีย สและไซโตพลาสซึม ต้อ งพอดีก ัน ทัง้ นี้ เ พราะ นิ ว เคลีย สเป็ น ศู น ย์ ก ลางควบคุ ม ปฏิกิร ิย าเคมีต่ า ง ๆ ในไซโตพลาสซึม ดัง นั น้ เมื่อ ไซโตพลาสซึม เพิ่ม ขึ้น ปฏิกิร ิย าเคมีเ พิ่ม ขึ้น นิ ว เคลีย สจึง ต้อ งเพิ่ม สารพัน ธุ ก รรมด้ว ย กระบวนการแบ่งนิวเคลียส และ เซลล์ 2. การจําลองตัวของ DNA กระตุ้นให้เซลล์มกี ารแบ่งตัวโดยไม่ทราบกลไกที่ แน่ชดั แต่พบว่าภายหลังจากมีการสังเคราะห์ DNA จะมีการแบ่งเซลล์ทุกครัง้ 3. ปริมาณสารอาหารภายในเซลล์ทเ่ี พิม่ ขึน้ เป็ นสาเหตุทําให้เซลล์แบ่งตัว พบว่า ในเซลล์ทม่ี ปี ริมาณอาหารมาก จะแบ่งตัวได้เร็วกว่าเซลล์ทม่ี อี าหารน้อย แต่กไ็ ม่แน่ นอน เสมอไป เพราะพบว่าเซลล์บางชนิดทีย่ งั มีอาหารน้อยก็แบ่งเซลล์ได้ 4. พบเซลล์หลายชนิดมีการแบ่งเซลล์ เมื่อเซลล์เพิม่ ปริมาณเป็ น 2 เท่าของเซลล์ เดิม ทัง้ นี้เพือ่ รักษาปริมาตรของเซลล์ให้คงเดิม แต่กไ็ ม่ได้เกิดขึน้ กับเซลล์ทุกชนิด แต่สงิ่ ทีน่ ่าสนใจเรือ่ งหนึ่ง คือ พบว่า เมือ่ เซลล์มปี ริมาตรมากขึน้ อัตราส่วนของ พืน้ ทีผ่ วิ ต่อปริมาตรจะลดลง ซึง่ ไม่เป็ นผลดีต่อการแลกเปลีย่ นสารระหว่างภายในเซลล์กบั ภายนอกเซลล์อย่างแน่ นอน คือจะทําให้เซลล์ได้รบั สารช้า ในขณะที่สงิ่ ที่เซลล์ต้องการ กําจัดออกจากเซลล์กจ็ ะช้าลงเช่นกัน สมมติเซลล์ทม่ี รี ปู ร่างเป็ นสีเ่ หลีย่ มลูกบาศก์ ทีม่ ขี นาดความยาวด้านละ 1 เซนติเมตร และเติบโตเพิม่ ขึน้ ครัง้ ละ 1 เซนติเมตร ไปจนถึง 10 เซนติเมตร เซลล์จะมีอตั ราส่วนของ พืน้ ทีผ่ วิ ต่อปริมาตร ดังนี้ 104 CU 474 ตาราง 3.3.1 อัตราส่วนของพืน้ ทีผ่ วิ ต่อปริมาตรของเซลล์ ขนาดของเซลล์ พืน้ ทีผ่ วิ รอบรูปเซลล์ ปริมาตรของเซลล์ อัตราส่วนพืน้ ทีผ่ วิ ความยาวแต่ละด้าน (cm2) (cm3) ต่อปริมาตร (cm.) 1 1×1×6=6 13 = 1 6:1=6:1 2 2 × 2 × 6 = 24 23 = 8 24 : 8 = 3 : 1 3 3 × 3 × 6 = 54 33 = 27 54 : 27 = 2 : 1 4 4 ×4 × 6 = 96 43 = 64 96 : 64 = 1.5 : 1 5 5 × 5 × 6 = 150 53 = 125 150 : 125 = 1.2 : 1 6 6 × 6 × 6 = 216 63 = 216 216 : 216 = 1 : 1 7 7 × 7 × 6 = 294 73 = 343 294 : 343 = 0.85 : 1 8 8 × 8 × 6 = 384 83 = 512 384 : 512 = 0.75 : 1 9 9 × 9 × 6 = 486 93 = 729 486 : 729 = 0.65 : 1 10 10 × 10 × 6 = 600 103 = 1000 600 : 1000 = 0.6 : 1 จากข้อมูลในตารางนี้แสดงให้เห็นว่า เมือ่ เซลล์เติบโตเพิม่ ขึน้ อัตราส่วนของพืน้ ทีผ่ วิ ต่อปริมาตรจะลดลง ในทางตรงกันข้ามในเซลล์ขนาดใหญ่ เมื่อมีการแบ่งเซลล์จาก 1 เป็ น 2 จาก 2 เป็ น 4 จาก 4 เป็ น 8 ยิง่ แบ่งได้เซลล์ขนาดเล็กเท่าใด อัตราส่วนของพืน้ ทีผ่ วิ ต่อ ปริมาตรจะยิง่ เพิม่ มากขึน้ ตามจํานวนเซลล์ทแ่ี บ่งได้ 5. สารเคมีหลายชนิดมีผลในการกระตุน้ หรือยับยัง้ การแบ่งเซลล์ได้ เช่น ฮอร์โมน บางชนิด การแบ่งเซลล์ ประกอบด้วย 2 กระบวนการสลับกัน คือ การแบ่งนิวเคลียส (Nuclear Division หรือ Karyokinesis) กับการแบ่งไซโตพลาสซึม (Cytoplasmic Division หรือ Cytokinesis) CU 474 105 กระบวนการแบ่งนิวเคลียส (Nuclear Division หรือ karyokinesis) การแบ่งนิวเคลียส เป็ นกระบวนการแยกตัวของโครโมโซมออกเป็ น 2 ชุด ไปอยู่ใน เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ มี 2 แบบ 1. ไมโตซิส (Mitosis) เป็ นกระบวนการแบ่งนิวเคลียส เพื่อเพิม่ จํานวนเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ผลจากการแบ่งจะได้ 2 เซลล์ลกู (Daughter Cell) ทีม่ จี าํ นวนโครโมโซม เท่ากับเซลล์เดิม (Mother Cell) คือ จํานวนโครโมโซมครบชุด หรือ ดิพลอยด์ (Diploid ; 2n) ในสิง่ มีชวี ติ หลายเซลล์ เมื่อเกิดไมโตซิสจะทําให้มจี ํานวนเซลล์เพิม่ ขึน้ เป็ นการ เจริญเติบโตของร่างกาย สําหรับในสิง่ มีชวี ติ เซลล์เดียว การเกิดไมโตซิสทําให้เกิดสมาชิก ใหม่จงึ จัดเป็ นการสืบพันธุ์ 2. ไมโอซิส (Meiosis) เป็ นกระบวนการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์รา่ งกาย เพือ่ พัฒนา ไปเป็ นเซลล์สบื พันธุ์ โดยมีการจําลองตัวเพื่อเพิม่ จํานวนโครโมโซม (Replication of Chromosome) เพียงครัง้ เดียว แต่มกี ารแบ่ง 2 ครัง้ ต่อเนื่องกัน ทําให้ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ ที่แ ต่ ล ะเซลล์ม ีจํ า นวนโครโมโซมเป็ น ครึ่ง เดีย วของเซลล์เ ดิม คือ จํ า นวนแฮพลอยด์ (Haploid ; n) การแบ่งไมโตซิสในเซลล์โปรคารีโอต เซลล์โปรคารีโอต ได้แก่ แบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียวแกมนํ้าเงิน เป็ นพวกเซลล์เดียว ทีไ่ ม่มนี ิวเคลียส มี DNA ทีไ่ ม่มคี วามซับซ้อน อยู่รวมกับโปรตีนเป็ นส่วนทีเ่ รียกว่า จีโน ฟอร์ (Genophore) แทนโครโมโซม ซึง่ มักมีลกั ษณะเป็ นวง มี DNA เพียง 1 โมเลกุล ทีม่ ี สภาพเป็ น Haploid (n) การแบ่งไมโตซิสจะเริม่ จาก จีโนฟอร์จะเคลื่อนตัวเข้ามายึดติดกับ เยื่อเซลล์ทจ่ี ุด ๆ หนึ่ง แล้วคลายเกลียว DNA ออกเป็ น 2 สาย พร้อมกับแต่ละสายจําลอง ตัว DNA สายใหม่ขน้ึ มาเป็ นคู่ โดยวิธกี ง่ึ อนุ รกั ษ์ (Semi-conservative Replication) จน ตลอดสาย (วง) ทําให้ได้จโี นฟอร์ใหม่ 2 ชุด (วง) แต่ละชุดจะเคลื่อนตัวออกจากกันตามผิว ของเยื่อเซลล์ แยกกันไปอยู่คนละขัว้ ของเซลล์ และมีการแบ่งไซโตพลาสซึมทีบ่ ริเวณกลาง เซลล์ เกิดเป็ นเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ เรียกการแบ่งเซลล์แบบนี้วา่ Binary Fission 106 CU 474  รูปที่ 3.3.1 การแบ่ง DNA (ก) และการแบ่งเซลล์ (ข) ของแบคทีเรีย (จาก Georg B. Johnson, 1995. The Living World หน้า 75) การแบ่งไมโตซิสในเซลล์ยคู าริโอต เซลล์ยูคาริโอต เป็ นเซลล์ทม่ี นี ิวเคลียส ได้แก่ เซลล์ของพวกหลายเซลล์ รวมทัง้ สัตว์และพืช การสืบพันธุ์ของเซลล์มกี ระบวนการซับซ้อน เนื่องจากมีจํานวนโครโมโซม มาก การแยกตัวของโครโมโซมต้องมีขนั ้ ตอนและอาศัยเส้นใยสปิ นเดิล (Spindle Fiber) ช่วยในการดึง ก่อนที่เซลล์จะแบ่งตัว เซลล์จะมีการเตรีย มตัวให้พร้อม เรีย กว่า ระยะอินเตอร์ (Interphase) แล้วจึงมีการแบ่ง เรียกว่า ระยะไมโตซิส (Mitotic phase , M) ซึง่ มีการแบ่ง นิวเคลียส (Mitosis) และแบ่งไซโตพลาสซึม (Cytokinesis) ระยะตัง้ แต่เซลล์เข้าสูอ่ นิ เตอร์เฟส จนสิน้ สุดการแบ่งเซลล์ เรียกว่า 1 วัฎจักรเซลล์ (1-Cell Cycle) Interphase เซลล์ระยะ Interphase การเปลีย่ นแปลงรูปร่างโครโมโซมยังไม่ชดั เจน เป็ นระยะที่ เซลล์มกี จิ กรรมเมแทบอลิซมึ สูงมาก มีการสร้าง DNA RNA และโปรตีนเพิม่ ขึน้ เป็ นระยะ เวลานานทีส่ ดุ ของวัฏจักรเซลล์ แบ่งเป็ น 3 ช่วง คือ G1 phase เป็ นระยะก่อนมีการสร้าง