Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
เซลล์และการทำงาน, เคลื่อนที่ได้ดียิ่งขึ้น, 4ความสามารถในการละลายของสารที่แ…
เซลล์และการทำงาน
กล้องจุลทรรศ์แบบใช้แสง
-
การใช้กล้องจุลทรรศน์
ขั้นที่ 1 วางสไลด์ที่ต้องการส่องบนแท่นวางสไลด์ เปิดไฟกล้องจุลทรรศน์ ควรให้จุดวงกลมของแสงอยู่ตรงกลางใกล้เคียงกับบริเวณที่ต้องการส่องมากที่สุด
ขั้นที่ 2 ปรับระยะห่างระหว่างตา สำหรับกล้องชนิด 2 ตา ปรับหาระยะห่างระหว่างตา (Interpupillary distance) และปรับ Diopter ที่ตาข้างใดข้างหนึ่ง เพื่อให้ระยะโฟกัสที่เท่ากัน
ในกรณีผู้ใช้งานสวมแว่นให้ทำการถอดแว่นออก กล้องจุลทรรศน์สามารถปรับหาโฟกัสโดยไม่ต้องส่วมแว่นได้
ขั้นที่ 3 ปรับโฟกัส หาระยะโฟกัสที่ชัดที่สุด โดยเริ่มจากเลนส์วัตถุที่ขนาดกำลังขยายต่ำสุดก่อน จากนั้นค่อยเพิ่มกำลังขยายให้สูงขึ้น โดยปรับปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment knob)
เนื่องจากเลนส์กำลังขยายต่ำสุดจะเป็นเลนส์ที่เห็นภาพกว้างที่สุด ทำให้ง่ายในการหาจุดที่จะส่อง การเริ่มที่กำลังขยายสูงทำให้มองเห็นไม่คลอบคลุมหรือทำให้ยากต่อการหาวัตถุที่จะส่อง
ขั้นที่ 4 ปรับละเอียด เมื่อปรับภาพหยาบจนพอมองเห็นภาพให้ทำการปรับด้วยปุ่มปรับภาพแบบละเอียด (Fine adjustment knob) ควบคู่กับการเลื่อนสไลด์
ขั้นที่ 5 ปรับปริมาณแสง โดยปรับที่ไดอะแฟรม (Diaphragm) ใต้แท่นวางสไลด์เพื่อควบคุมแสงในปริมาณที่พอเหมาะ การลดความกว้างของไดอะแฟรมลงเมื่อกำลังขยายสูงขึ้น
ขั้นที่ 6 ปรับกำลังขยายให้สูงขึ้น เมื่อไม่ขนาดของวัตถุที่ส่องมีขนาดเล็กจนไม่สามารถมองเห็นได้ให้ปรับกำลังขยายให้สูงขึ้น โดยเลนส์ 100X ควรใช้ Immersion Oil หยดลงบนกระจกปิดสไลด์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการมองเห็นด้วย โดยให้เลนส์สัมผัสกับ Immersion Oil และกระจกปิดสไลด์
สำหรับกำลังขยาย 40X และ 100X แนะนำให้ใช้การปรับโฟกัสเฉพาะปุ่มปรับละเอียดอย่างระมัดระวัง เพราะการกระทบกันของสไลด์และเลนส์สามารถสร้างความเสียหายให้กับเลนส์ได้
ขั้นที่ 7 เก็บทำความสะอาด เมื่อใช้งานเสร็จให้เก็บโดยใช้ถุงคลุมหรือเก็บไว้ในที่ที่ไม่มีฝุ่น และความชื้นต่ำ โดยเช็ดทำความสะอาดด้วยกระดาษเช็ดเลนส์หรือน้ำยาสำหรับเช็ดเลนส์
วิธีคำนวณกำลังขยายกล้องจุลทรรศน์กำลังขยายของกล้อง = กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา x กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ
-
โครงสร้างของเซลล์
ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์
1 ผนังเซลล์ (Cell wall)
เป็นส่วนที่อยู่ชั้นนอกสุดของเซลล์ จะพบใน เซลล์พืช แต่ไม่พบในเซลล์สัตว์ เป็นโครงสร้างที่กำหนดขอบเขต และรูปร่างของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรง ค้ำจุนโครงสร้างของเซลล์ ทำให้เซลล์คงรูป และป้องกันการสูญเสียน้ำของเซลล์พืช ในผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) และเพกติน (Pectin)
2เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane)
ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด (Phospholipid bilayer) และโปรตีนเป็นส่วนมาก ทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่เป็นของเหลวและออร์แกเนลล์ภายใน ทั้งยังเป็นเยื่อเลือกผ่าน ควบคุมการเข้าออกของสารต่าง ๆ จากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์
ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)เป็นของเหลวที่อยู่ภายในเซลล์ ประกอบด้วยออร์แกเนลล์ และสารประกอบต่าง ๆ เช่น น้ำตาล โปรตีน ไขมันเป็นส่วนที่ล้อมรอบนิวเคลียสอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ มีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วนคือ ออร์แกเนลล์ (organelle) เป็นส่วนที่มีชีวิต ทำหน้าที่คล้ายๆ กับเป็นอวัยวะของเซลล์ และไซโทพลาสมิก อินคลูชัน หมายถึง สารที่ไม่มีชีวิตที่อยู่ในไซโทพลาสมิก เช่น เม็ดแป้ง (starch grain) เม็ดโปรตีน หรือพวกของเสียที่เกิดจากกระบวนการแมแทบอลิซึม
ออร์แกแนล
เอนโดพลาสมิก เรติคูลัม (endoplasmic reticulum:ER) แบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ
2.1 เอนโดพลาสมิก เรติคูลัมชนิดขรุขระ (rough endoplasmic reticulum:RER) เป็นชนิดที่มีไรโบโซม มีหน้าที่สำคัญคือ การสังเคราะห์โปรตีนของไรโบโซมที่เกาะอยู่ และลำเลียงสารซึ่งได้แก่โปรตีนที่สร้างได้ และสารอื่นๆ
2.2 เอนโดพลาสมิก เรติคูลัมชนิดเรียบ (smooth endoplasmic reticulum:SER) เป็นชนิดที่ไม่มีไรโบโซม มีหน้าที่สำคัญคือ ลำเลียงสารต่างๆ เช่น RNA ลิพิดโปรตีนสังเคราะห์สารพวกไขมันและสเตอรอยด์ฮอร์โมน
ไลโซโซม (lysosome) เป็นออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนห่อหุ้มเพียงชั้นเดียว รูปร่างกลมรี พบเฉพาะในเซลล์สัตว์เท่านั้น มีหน้าที่ที่สำคัญคือ ย่อยสลายอนุภาคและโมเลกุลของสารอาหารภายในเซลล์ ย่อยหรือทำลายเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอมต่างๆ ที่เข้าสู่ร่างกายหรือเซลล์ ทำลายเซลล์ที่ตายแล้ว และย่อยสลายโครงสร้างต่างๆ ของเซลล์ในระยะที่เซลล์มีการเปลี่ยนแปลง
กอลจิบอดี (Golgi body) มีรูปร่างลักษณะเป็นถุงแบนๆ หรือเป็นท่อเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ มีหน้าที่สำคัญคือ เก็บสะสมสารที่เซลล์สร้างขึ้นก่อนที่จะปล่อยออกนอกเซลล์ ซึ่งสารส่วนใหญ่เป็นสารโปรตีน
แวคิวโอล (vacuole) แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเป็นถุง โดยทั่วไปจะพบได้ชัดเจนในเซลล์พืชและสัตว์ชั้นต่ำ
ไมโทคอนเดรีย (mitochondria) ส่วนใหญ่จะมีรูปร่างกลม ท่อนสั้น ท่อนยาว หรือกลมรีคล้ายรูปไข่ ประกอบด้วยสารโปรตีน ประมาณร้อยละ 60-65 และลิพิดประมาณร้อยละ 35-40 ภายในไมโทคอนเดรียมีของเหลวซึ่งประกอบด้วยสารหลายชนิดเรียกว่า มาทริกซ์ (matrix) มีเอนไซม์ที่สำคัญในการสร้างพลังงานจากการหายใจ นอกจากนี้ยังพบเอนไซม์ในการสังเคราะห์ DNA สังเคราะห์ RNA และโปรตีนด้วย หน้าที่ของไมโทคอนเดรียคือ เป็นแหล่งสร้างพลังงานของเซลล์โดยการหายใจ
ไรโบโซม (ribosome) เป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็ก พบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด มีทั้งที่อยู่เป็นอิสระในไซโทพลาซึม และเกาะอยู่บนเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน
เซนทริโอล (centriole) มีลักษณะคล้ายท่อทรงกระบอก 2 อันตั้งฉากกัน พบเฉพาะในสัตว์และโพรทิสต์บางชนิด มีหน้าที่เกี่ยวกับการแบ่งเซลล์ เซนทริโอลแต่ละอันจะประกอบด้วยชุดของไมโครทูบูล (microtubule) ซึ่งเป็นหลอดเล็กๆ มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการลำเลียงสารในเซลล์ ให้ความแข็งแรงแก่เซลล์และโครงสร้างอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ การเคลื่อนที่ของเซลล์
พลาสติด (Plastid) พลาสติดเป็นอวัยวะภายในเซลล์พืช ซึ่งแบ่งออกเป็นหลายชนิด เช่น คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) เป็นพลาสติดซึ่งมีรงควัตถุสีเขียว ซึ่ง เรียกว่า คลอโรฟิลล์ (Chlorophyll)โครโมพลาสต์ (Chromoplast) มีรงควัตถุสีเหลือง ส้ม และแดง ซึ่งเรียกว่า คาร์โรทีนอยส์ (Carotenoids) และอะมัยโลพลาสต์ (Amyloplast) ทำหน้าที่สะสมแป้ง เป็นต้น
เพอรอกซิโซม ( Peroxisome )โครงสร้าง คล้าย ไลโซโซม บรรจุเอมไซน์ catalase พบในเซลล์พืช เซลล์ตับและไต มีเยื่อหุ้มชั้นเดียวหน้าที่
– ช่วยย่อยสลาย H2O2 ซึ่งเป็นสารพิษให้กลายเป็น H2O และ O2 peroxisome
– ช่วยสลายกรดไขมันในกระบวนการ B-oxidation
– ช่วยเปลี่ยนไขมันที่สะสมในเมล็ดให้เป็นน้ำตาล
– ช่วยการสร้างฟอสโฟลิพิดในเยื่อหุ้มไมอีลิน
– ช่วย กำจัดแอลกฮอร์ส่วนในเกินในร่างกาย พบในตับ
– เกี่ยวข้องกับการเกิด photorespiration ในพืช C3
ไซโทสเกเลตอน (cytoskeleton) เป็นเส้นใยโปรตีนที่เชื่อมโยงกันเป็นร่างแหเพื่อค้ำจุลรูปร่างของเซลล์และเป็นที่ยึดเกาะของออร์แกเนลล์ เช่น ไมโทคอนเดรีย และยังทำหน้าที่ลำลเยงออร์แกเนลล์ให้เคลื่อนที่ภายในเซลล์ ไซโทสเกเลตอนในเซลล์พืชและสัตว์ แบ่งได้เป็น 3 ชนิด ตามชนิดของหน่วยย่อยที่เป็นองค์ประกอบได้แก่
- อินเทอร์มิเดียทฟิลาเมนท์ (intermediate filament) เป็นเส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8-10 นาโนเมตร ประกอบด้วยมีเส้นใยโปรตีนหน่วยย่อย ซึ่งเรียงตัวเป็นสายยาว ๆ 4 สาย 8 ชุด พันบิดกันเป็นเกลียว
2 สายพันบิดกันเป็นเกลียวคล้ายสายสร้อยไข่มุก ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเซลล์2. ไมโครทิวบูล(microtubules)เป็นหลอดกลวงมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 นาโนเมตร เกิดจากโปรตีนที่เรียกว่า ทูบูลิน (tubulin) เรียงต่อกันเป็นสาย ไมโครทิวบูล เป็นโครงสร้างของเส้นใยสปินเดิล ซิเลีย เซนทริโอด แฟลเลลัม และยังทำหน้าที่ยึดและลำเลียงออร์แกเนลล์ภายในเซลล์
- ไมโครฟิลาเมนท์ (microfilament) ประกอบด้วยเส้นใยโปรตีนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 7 นาโนเมตร เกิดจากโปรตีนแอกทินซึ่งมีรูปร่างกลมต่อกันเป็นสาย
-
การทำงานของเซลล์
การลำเลียงสารผ่านเซลล์
การแพร่ (Diffusion) เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลหรือไอออนของสารจากบริเวณที่มีโมเลกุลหรือไอออนของสารหนาแน่นมากไปยังบริเวณที่มีโมเลกุลหรือไอออนของสารหนาแน่นน้อยกว่า โดยการเคลื่อนที่นั้นจะอาศัยพลังงานจลน์ในโมเลกุลหรือไอออนของสารนั้น สารที่มีการแพร่อาจอยู่ในสถานะแก๊ส ของเหลว หรืออนุภาคของแข็งซึ่งแขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวก็ได้ การเคลื่อนที่กระทบกันของโมเลกุล จะเป็นผลให้โมเลกุลของสารกระจายออกไปทุกทิศทางในตัวกลาง เรียกว่า การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน ปัจจัยที่ควบคุมอัตราการแพร่ของสารขึ้นอยู่กับ. 1ความเข้มข้นของสารที่แพร่ สารที่มีความเข้มข้นสูงจะแพร่ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารต่ำกว่า
- อุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้อัตราการแพร่ของสารรวดเร็วยิ่งขึ้น
- ความดัน การเพิ่มความดันจะทำให้โมเลกุลหรือไอออนของสารเคลื่อนที่ได้ดียิ่งขึ้น
4 ความสามารถในการละลายของสารที่แพร่ สารที่ละลายได้ดีจะมีอัตราการแพร่เร็วกว่าสารที่ละลายได้ไม่ดี
ออสโมซิส (Osmosis)เป็นการแพร่ของโมเลกุลของน้ำจากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ (มีโมเลกุลของน้ำมาก) ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงกว่า (มีโมเลกุลของน้ำน้อยกว่า) โดยผ่านเยื่อบางๆ ซึ่งมีสมบัติพิเศษ คือยอมให้โมเลกุลของน้ำผ่านได้สะดวก ส่วนสารอื่นที่ละลายปนอยู่ในน้ำและมีโมเลกุลขนาดใหญ่จะไม่สามารถผ่านได้สำหรับสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็กจะสามารถผ่านได้แต่ไม่สะดวก เยื่อบางๆ ที่มีสมบัติยอมให้สารผ่านเข้าออกได้มากน้อยต่างกันเช่นนี้ เรียกว่า “Differentially Permeable Membrane” หรือ “Semipermeable Membrane”
เปรียบเทียบความเข้มข้นของสารละลายที่อยู่ภายนอกเซลล์กับความเข้มข้นของของเหลว จำแนกได้เป็น 3 แบบ คือ
1 Hypotonic Solution หมายถึง สภาพที่สารละลายภายนอกเซลล์มีความเข้มข้นน้อยกว่าสารละลายภายในเซลล์ ทำให้น้ำที่อยู่ภายนอกเซลล์ออสโมซิสเข้าไปภายในเซลล์ ตัวอย่างเช่น เมื่อนำเซลล์เม็ดเลือดแดงไปใส่ในน้ำกลั่น น้ำก็จะออสโมซิสเข้าไปในเซลล์เม็ดเลือดแดง ทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงเต่งและแตกในที่สุด เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “Hemolysis
2 Hypertonic Solution หมายถึง สภาพที่สารละลายภายนอกเซลล์มีความเข้มข้นมากกว่าสารละลายภายในเซลล์ ทำให้น้ำภายในเซลล์ออสโมซิสออกมาภายนอกเซลล์ ตัวอย่างเช่น เมื่อนำเซลล์เม็ดเลือดแดงไปใส่น้ำเกลือที่มีความเข้มข้นสูงกว่า 0.85 เปอร์เซ็นต์ น้ำภายในเซลล์เม็ดเลือดแดงจะออสโมซิสออกจากเซลล์เม็ดเลือดแดง ทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงแฟบหรือเหี่ยวลง เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “Plasmolysis”
3 Isotonic Solution หมายถึง สภาพที่สารละลายภายนอกเซลล์มีความเข้มข้นเท่ากับสารละลายภาย-ในเซลล์ ทำให้การออสโมซิสของน้ำจากภายในเซลล์และภายนอกเซลล์ไม่แตกต่างกัน รูปร่างเซลล์จึงไม่เปลี่ยนแปลงตัวอย่างเช่น การนำเซลล์เม็ดเลือดแดงแช่ในสารละลายที่มีความเข้มข้น 0.85 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งมีความเข้มข้นเท่ากับของเหลวภายในเซลล์เม็ดเลือดแดงพอดี จึงทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงอยู่ในสภาพปกติ
”
การแพร่แบบฟาซิลิเทต (Facilitated Diffusion) เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารบางชนิดที่ไม่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง จึงต้องอาศัยตัวพา (Carier) ซึ่งเป็นโมเลกุลของโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำหน้าที่จับกับโมเลกุลของสารเพื่อให้เคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในไซโทพลาซึมได้การแพร่แบบนี้เกิดขึ้นเมื่อมีความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของสาร 2 บริเวณ โดยจะมีทิศทางการเคลื่อนที่ของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าโดยไม่ต้องอาศัยพลังงาน การแพร่จะเกิดขึ้นจนกว่าความเข้มข้นของสารทั้งสองบริเวณจะเท่ากันและเกิดสภาวะสมดุลของการแพร่ จากการศึกษาพบว่าการแพร่แบบนี้มีความจำเพาะในการลำเลียงสารบางชนิดและมีอัตราเร็วมากกว่าการแพร่แบบธรรมดาหลายเท่าตัวตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่ของน้ำตาลกลูโคสเข้าสู่เซลล์กล้ามเนื้อ เป็นต้น
การลำเลียงแบบใช้พลังงาน (Active Transport) เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารผ่านเยื่อหุ้ม-เซลล์จากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงโดยใช้พลังงานจากเซลล์และต้องอาศัยตัวพาซึ่งเป็นโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่เป็นตัวลำเลียงสารเช่นเดียวกับการแพร่แบบฟาซิลิเทต การลำเลียงสารแบบนี้จะมีทิศทางการลำเลียงตรงข้ามกับการแพร่ จึงต้องใช้พลังงานจากการสลายพันธะสารเคมีที่มีพลังงานสูง คือATP ช่วยเป็นแรงผลักดันในการเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น การดูดซึมกลูโคสที่ย่อยแล้วเข้าสู่เส้นเลือด การเกิดSodium-Potassium Pump ที่เยื่อหุ้มเซลล์ประสาท การดูดแร่ธาตุจากดินเข้าสู่ราก เป็นต้นสารบางชนิดมีโมเลกุลขนาดใหญ่ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านเยื้อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง โดยการแพร่ การแพร่แบบฟาซิลิเทตหรือการลำเลียงแบบใช้พลังงาน แต่เซลล์ก็มีวิธีการนำสารเหล่านี้เข้าสู่เซลล์ได้โดยการสร้างเวสิเคิล(Vesicle) จากการยื่นหรือคอดเว้าของเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และสามารถลำเลียงสารเหล่านั้นเข้าและออกจากเซลล์ได้ การลำเลียงสารโดยวิธีนี้แบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ ตามทิศทางการลำเลียง คือ
- เอนโดไซโทซิส (Endocytosis) เป็นการลำเลียงสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์ มีกลไกแตกต่างกัน 3 วิธี คือ
1.1 พิโนไซโทซิส (Pinocytosis หรือ Cell Drinking) เป็นการนำสารโมเลกุลใหญ่ที่มีสภาพเป็นของเหลวเข้าสู่เซลล์ โดยการทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เว้าเข้าไปในไซโทพลาซึมทีละน้อยๆ จนกระทั่งกลายเป็นถุงเล็กๆหลุดเข้าไปอยู่ในไซโทพลาซึมกลายเป็นเวสิเคิล เรียกว่า “Pinosome” จากการศึกษาพบว่าสารที่ลำเลียงโดยวิธีนี้นั้นอาจจะเป็นสารละลายหรือหยดน้ำมันก็ได้ ตัวอย่างเช่น การลำเลียงสารละลายเข้าสู่เซลล์ลำไส้ และเซลล์ไตเป็นต้น
1.2 ฟาโกไซโทซิส (Phagocytosis หรือ Cell Eating) เป็นการนำสารโมเลกุลใหญ่ที่เป็นของแข็งหรือสารที่ไม่ละลายน้ำเข้าสู่เซลล์โดยการยื่นเท้าเทียม (Pseudopodium) ออกไปโอบล้อมสารเหล่านั้นไว้จนกลายเป็นถุงเล็กๆ หรือเวสิเคิลในไซโทพลาซึม เรียกว่า “Phagosome” จากนั้นถุงเล็กๆ เหล่านี้ก็อาจรวมตัวกับไลโซ-โซมภายในเซลล์และมีการย่อยสลายสารเหล่านี้เกิดขึ้น การลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์โดยวิธีนี้พบในเซลล์บางชนิดเช่น เซลล์เม็ดเลือดขาว เซลล์อะมีบา เป็นต้น 1.3 การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ (Receptor-Mediated Endocytosis) เป็นการลำเลียงสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าสู่เซลล์โดยการใช้โปรตีนตัวรับ (Receptor) บนเยื่อหุ้มเซลล์จับกับสารที่มีความจำเพาะ จากนั้นเยื่อหุ้มเซลล์จึงคอดเว้าหลุดเข้าไปเป็นเวสิเคิลในไซโทพลาซึม
- เอกโซไซโทซิส (Exocytosis) เป็นการนำสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์โดยสารที่ต้องการกำจัดออกจากเซลล์จะอยู่ในเวสิเคิลในไซโทพลาซึม เมื่อเวสิเคิลเคลื่อนที่ไปอยู่ชิดและเชื่อมกับเยื่อหุ้มเซลล์ก็จะทำให้สารภายในเวสิเคิลเคลื่อนที่ออกจากเซลล์ได้ ตัวอย่างเช่น การกำจัดของเสียออกจากเซลล์อะมีบา การหลั่งเอนไซม์ออกจากเยื่อบุกระเพราะอาหาร เป็นต้น
การหายใจระดับเซลล์
แบบใช้ออกซิเจน
1) ไกลโคลิซิส (Glycolysis)กระบวนการนี้เป็นกระบวนการแรกในการหายใจระดับเซลล์ เกิดขึ้นที่บริเวณไซโทซอล (ส่วนที่เป็นของกึ่งเหลวในไซโทพลาซึม) โดยจะมีออกซิเจนหรือไม่มีออกซิเจนในกระบวนการก็ได้ เป็นการสลายกลูโคส 1 โมเลกุล ซึ่งมีคาร์บอน 6 อะตอม ให้อยู่ในรูปของกรดไพรูวิก (Pyruvic Acid) ซึ่งมีคาร์บอนอยู่ 3 อะตอม จำนวน 2 โมเลกุล และในกระบวนการนี้ยังได้เป็น 2 ATP กับ 2 NADH ออกมาด้วย
2) ไพรเวทออกซิเดชัน (Pyruvate oxidation)กรดไพรูวิกจากกระบวนการไกลโคลิซิส จำนวน 2 โมเลกุล จะเข้าสู่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย และทำปฏิกิริยากับโคเอนไซม์เอ (Coenzyme A, Co.A) ได้เป็นแอซิทิลโคเอนไซม์เอ (Acetyl Coenzyme A) 2 โมเลกุล NADH 2 โมเลกุล และคาร์บอนไดออกไซด์ 2 โมเลกุล อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งกระบวนการนี้อาจถูกจัดอยู่ในกระบวนการไกลโคลิซิสหรือวัฏจักรเครบส์ได้
3) วัฏจักรเครบส์ (Krebs Cycle)เกิดขึ้นที่บริเวณเมทริกซ์ซึ่งเป็นของเหลวที่อยู่ในไมโทคอนเดรีย เริ่มต้นจากแอซิทิลโคเอนไซม์เอรวมกับสารประกอบกรดออกซาโลแอซิติก ได้เป็นกรดซิตริก จากนั้นยังมีขั้นตอนย่อย ๆ เกิดขึ้นอีกหลายขั้นตอนในวัฏจักรนี้ โดยแอซิทิลโคเอนไซม์เอ 2 โมเลกุล จะได้เป็น 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2 และคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา
4) กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron Transport Chain)เกิดขึ้นในคริสตี (Cristae) ซึ่งเป็นเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย กระบวนการนี้เริ่มจาก NADH และ FADH2 ในวัฏจักรเครบส์ซึ่งเป็นสมมูลย์รีดิวซ์ มีการให้หรือส่งต่ออิเล็กตรอนแก่ตัวรับอิเล็กตรอนที่แทรกอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย และปลดปล่อยพลังงานออกมา เป็นพลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายโปรตอน (H+) ออกไปอยู่ด้านนอกของเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรีย ทำให้ด้านนอกมีความเป็นกรดมากขึ้น ดังนั้น เซลล์จึงพยายามรักษาสมดุลโดยการย้ายโปรตอนเข้าสู่ด้านในอีกครั้งผ่านการทำงานของเอนไซม์ ATP Synthase และทำให้โปรตอนเหล่านั้นกลายเป็น ATP 34 โมเลกุล
ทั้งนี้ น้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุลที่เรารับประทานเข้าไป สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ถึง 38 ATP ขณะที่ 1 ATP ให้พลังงานประมาณ 7.3 kcal ซึ่งเกิดขึ้นในเซลล์ตับ ไต และหัวใจ แต่สำหรับเซลล์บางชนิดอาจมีการสูญเสียพลังงานไประหว่างกระบวนการต่าง ๆ พลังงานรวมท้ายสุดที่ได้ออกมาจึงน้อยกว่า 38 ATP เช่น เซลล์ผิวหนัง เซลล์สมอง
แบบไม่ใช้ออกซิเจน
การสลายกลูโคสในเซลล์กล้ามเนื้อจะไม่สมบูรณ์ โดยไม่เข้าสู่วัฏจักรเครบส์ และระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน แต่จะสลายเป็นกรดแลกติกโดยตรงด้วยกระบวนการไกลโคไลซีสทำให้ได้พลังงานเพียง 2 ATP ต่อกลูโคส 1โมเลกุล แต่กรดแลกติกสามารถจะเปลี่ยนไปเป็นกรดไพรูวิกได้ ดังนั้นเมื่อมีออกซิเจนมากเพียงพอ กรดแลกติกก็จะเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิกแล้วเข้าสู่วัฏจักรเครบส์ต่อไป กรดแลกติกที่เกิดขึ้นในตับจะเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิกและสร้างเป็นกลูโคสปล่อยออกสู่กระแสเลือดหากมีการสะสมของกรดแลกติกในกล้ามเนื้อมากๆ จะทำให้กล้ามเนื้อล้าจนกระทั่งทำงานไม่ได้จะต้องรับออกซิเจนมาชดเชย เพื่อสลายกรดแลกติกต่อไป โดยได้น้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งกำจัดออกสู่ภายนอกได้
กลูโคส + 2ADP +2Pi ---> กรดแลกติก + 2ATP +2H2O
กระบวนการหายใจโดยไม่ใช้ออกซิเจนให้พลังงาน 2 ATP ต่อกลูโคส 1 โมเลกุล ดังนั้นการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนสิ่งมีชีวิตได้พลังงานน้อยมากและน้อยกว่าการหายใจแบบใช้ออกซิเจน 18-19 เท่า การหายใจแบบใช้ออกซิเจนจึงมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมาก เพราะเป็นตัวให้พลังงานส่วนใหญ่ที่นำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆของเซลล์สิ่งมีชีวิต
การแบ่งเซลล์
แบบไมโทซิส (Mitosis)
การเพิ่มจำนวนของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organism)และเป็นการแบ่งเซลล์เพื่อการสืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organism) และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในพืช ซึ่งการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จาก 1 เซลล์ดั้งเดิมเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 2 เซลล์ โดยที่เซลล์เกิดใหม่ยังคงมีคุณสมบัติเหมือนเซลล์ต้นแบบทุกประการ ทั้งชนิดและจำนวนของโครโมโซม (Chromosome) ซึ่งการแบ่งตัวแบบไมโทซิสนี้ สามารถจำแนกออกเป็น 5 ระยะหรือที่เรียกกันว่า “วัฏจักรเซลล์” (Cell Cycle)
-
แบบไมโอซิส (Meiosis)
การเพิ่มจำนวนเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีความซับซ้อนและมีขั้นตอนมากขึ้น เพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ เป็นการเพิ่มจำนวนเซลล์จากเซลล์ดั้งเดิม 1 เซลล์ ก่อกำเนิดเซลล์ใหม่ 4 เซลล์ โดยภายในเซลล์เหลือจำนวนโครโมโซมเพียงครึ่งเดียว ซึ่งเซลล์เหล่านี้ เมื่อเกิดการปฏิสนธิหรือเข้ากระบวนการผสมพันธุ์ จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในสารพันธุกรรม หรือ การแปรผันทางพันธุกรรม (Gene Variation) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของการพัฒนาความหลากหลายทางชีวภาพ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต โดยขั้นตอนของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถจำแนกออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในแต่ละขั้นตอนมีด้วยกัน 5 ระยะเช่นเดียวกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase) โพรเฟส (Prophase) เมทาเฟส (Metaphase) แอนนาเฟส (Anaphase) และเทโลเฟส (Telophase)
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 1 (Meiosis I) : จะมีปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นต่างไปจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส คือ ในระยะโพรเฟส หลังการจำลองตัวของดีเอ็นเอ โครโมโซมที่เป็นคู่เหมือน (Homologous Chromosome) จะเคลื่อนที่เข้าหากัน หรือที่เรียกว่า “การเกิดไซแนปซิส” (Synapsis) ซึ่งโครโมโซมคู่เหมือนที่แนบชิดติดกัน จะมีช่วงบริเวณปลายไขว้สลับกัน เป็นปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนของโครมาทิด (Crossing Over) ระหว่างโครโมโซมคู่เหมือนในบริเวณดังกล่าว ซึ่งทำให้เกิดการผันแปรของยีนในสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป การแบ่งเซลล์จะดำเนินต่อไป โดยไม่สิ้นสุดลงเมื่อเสร็จการให้กำเนิดเซลล์ใหม่ 2 เซลล์เหมือนการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส แต่จะเริ่มการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสในขั้นที่ 2 ต่อไปเลยทันที
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสขั้นที่ 2 (Meiosis II) : โดยก่อนจะเริ่มการแบ่งเซลล์ในขั้นที่ 2 นี้ เซลล์บางชนิดจะเกิดระยะอินเตอร์เฟสขึ้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ แต่จะไม่มีการจำลองตัวของดีเอ็นเอขึ้นอีก ส่งผลให้การแบ่งเซลล์ในขั้นตอนนี้ มีความคล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสเป็นอย่างมาก ดังนั้น จากการแบ่งเซลล์ทั้งหมด 2 ครั้ง ทำให้เมื่อสิ้นสุดกระบวนการทั้งหมด จะได้เซลล์ใหม่จำนวน 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์จะมีจำนวนโครโมโซมลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ดั้งเดิม
-
-