4.1 การติดต่อสื่อสารระหว่างเซลล์

การสื่อสารระดับเซลล์ระยะใกล้ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ใกล้กันมีโอกาสที่จะเกิดการติดต่อสื่อสารถึงกันและกันได้มากกว่าเซลล์ที่ อยู่ห่างไกลกันออกไป การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงกันพบทั้งใน โปรคาริโอต ยูคา-ริโอตเซลล์เดียว และยูคารีโอตหลายเซลล์ การสื่อสารของเซลล์ที่อยู่ใกล้แบ่งออกเป็นแบบต่างๆตาม ลักษณะความสัมพันธ์ของเซลล์ ได้แก่ 1. การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่อยู่ชิดติดกัน (cell communication by direct contact between cells) 2. การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่อยู่ในอาณาบริเวณใกล้เคียงกันแต่เซลล์ไม่ได้ชิดติดกัน (paracrine signaling) 1. การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกัน (cell communication by direct contact between cells) แบ่งรูปแบบย่อยได้เป็น 2 แบบคือ 1.1 การสื่อสารผ่านทางเชื่อมติดต่อระหว่างเซลล์ (communication through aqueous channel) การสื่อสารในรูปแบบนี้อาศัยช่องขนาดเล็กที่เป็นทางเชื่อมติดต่อระหว่างเซลล์ สำหรับในเซลล์สัตว์ ทางเชื่อมระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันนี้เรียกว่า gap junction(แกป จังชั่น) gap junction ประกอบด้วย โปรตีนหน่วยย่อย (protein subunit) หลายหน่วยพบอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อโปรตีนหน่วยย่อยที่เยื่อหุ้ม เซลล์ด้านที่ติดกันของทั้งสองเซลล์สามารถเชื่อมต่อกันได้ท าให้เกิด gap junction ขึ้น อย่างไรก็ดี gap junction จะสามารถเปิดให้สารผ่านได้หรือปิดไม่ให้สารผ่านนั้นขึ้นกับสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์ใน แต่ละด้าน การสื่อสารผ่านทาง gap junction มีลักษณะเฉพาะตรงที่โมเลกุลที่จะเคลื่อนที่ ผ่าน gap junction ต้องมีขนาดเล็กมาก ไม่เกิน 1.0 – 1.5 นาโนเมตร ดังนั้นโมเลกุลที่จะเคลื่อนผ่านทาง gap junction จึง ได้แก่ กลุ่ม ion (ไออน) ต่างๆ และสารโมเลกุลขนาดเล็กอื่นๆ การสื่อสารผ่านทาง gap junctionทำให้เกิด การประสานงานของกลุ่มเซลล์ที่อยู่ในบริเวณที่ต่อเนื่องกันเกิดขึ้นได้ในเวลาที่รวดเร็ว ตัวอย่างแสดงการสื่อสารผ่านทาง gap junction ได้แก่การทดลองในเซลล์แมลงที่น ามาเลี้ยงใน จานแก้วทดลอง เลือกเซลล์ 2 เซลล์ที่อยู่ติดกัน ใส่อุปกรณ์microelectrode (ไมโครอิเล็คโทรด) ขนาดเล็กมากที่สอดเข้าไปในเซลล์ได้ ซึ่ง microelectrode เชื่อมต่อกับอุปกรณ์แสดงการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ จากนั้นใช้ปิเปตต์ขนาดเล็กมาก (micropipette) ใส่สารละลายที่แตกตัวเป็น ion ได้ซึ่ง ion ดังกล่าวมีประจุ ไฟฟ้า ให้ ion ดังกล่าวกับเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง หากระหว่างทั้ง 2 เซลล์มี gap junction ที่เชื่อมต่อกันอยู่จะ สามารถตรวจพบการเปลี่ยนความต่างศักย์ได้จากทั้งสองเซลล์ แต่หากไม่มี gap junction เชื่อมต่อระหว่าง ทั้งสองเซลล์ จะตรวจพบการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์เฉพาะที่เซลล์ที่ได้รับ ion เท่านั้น
นอกจากนั้นยังตรวจสอบการสื่อสารผ่านทาง gap junction จากกล้องจุลทรรศน์ โดยการให้สาร เรืองแสงกับเซลล์ การทดลองทดสอบ gap junction ที่ท าให้เกิดการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่จอ ประสาทตา (retina) ท าโดยให้สารเรืองแสง Lucifer yellow (ลูซิเฟอร์ เยลโล) ที่จอประสาทตา ซึ่งจะทำให้ สามารถสังเกตโครงข่ายของเซลล์ประสาทที่จอประสาทตาได้ gap junction ระหว่างเซลล์ประสาทที่จอ ประสาทตาช่วยท าให้เกิดการสื่อสารเชื่อมต่อกระแสประสาทได้อย่างรวดเร็ว แต่หากใส่สาร Dopamine (โดปามีน) ซึ่งมีผลยับยั้งการท างานของ gap junction ไปที่จอประสาทตาก่อนที่จะให้สาร Lucifer yellow พบว่าไม่สามารถติดตามโครงข่ายเซลล์ประสาทในจอประสาทตาได้ตามปกติ จะพบการเรืองแสงของ Lucifer yellow ในเซลล์ประสาทบางเซลล์เท่านั้น และไม่เกิดการส่ง Lucifer yellow ต่อไปยังเซลล์ประสาท เซลล์อื่นๆ
สำหรับในเซลล์พืชการมีผนังเซลล์ (cell wall) เป็นข้อจำกัดสำหรับการประสานงานระหว่างเซลล์ที่ อยู่ใกล้เคียงกัน แต่เซลล์พืชมีช่องทางติดต่อระหว่างเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงกันผ่านทาง plasmodesmata (พลาสโมเดสมาทา) ซึ่งเป็นช่องทางของเยื่อ (membrane) แทรกอยู่ในชั้นผนังเซลล์ plasmodesmata เป็น ช่องที่มีขนาดใหญ่กว่า gap junction ในเซลล์สัตว์ โดยมีขนาดความกว้างประมาณ 30 – 60 นาโนเมตร ดังนั้นโมเลกุลที่สามารถเคลื่อนผ่านทาง plasmodesmata จึงมีขนาดใหญ่กว่าที่เคลื่อนผ่าน gap junction ซึ่งได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิกเช่น RNA หรือแม้แต่ไวรัสบางชนิด สามารถเคลื่อนผ่าน plasmodesmata ได้ plasmodesmata เป็นช่องทางหนึ่งของการสื่อสารระดับเซลล์ที่เกิดในพืช การทดสอบแสดงการสื่อสารผ่านทาง plasmodesmata ใช้รูปแบบการติดตามการเปลี่ยนแปลง กระแสไฟฟ้าเช่นเดียวกับที่ทำการศึกษาในเซลล์แมลง แต่เปลี่ยนเป็นเซลล์สาหร่าย 2 เซลล์ที่อยู่ติดกัน แทน และกระตุ้นที่เซลล์ใดเซลล์หนึ่งด้วยกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ ซึ่งผลที่ได้ก็เป็นแบบเดียวกัน คือถ้ามีทาง เชื่อมต่อระหว่างทั้ง 2 เซลล์จะสามารถตรวจพบการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าในทั้ง 2 เซลล์ แต่ถ้าทั้ง 2 เซลล์ไม่มีการเชื่อมต่อกัน ก็จะพบกระแสไฟฟ้าเฉพาะในเซลล์ที่ได้รับการกระตุ้นเท่านั้น

1.2 การสื่อสารโดยการยึดเกาะระหว่างเซลล์ผู้ส่งสัญญาณกับเซลล์เป้าหมาย (contact dependent signaling) การสื่อสารแบบนี้ทั้งโมเลกุลสัญญาณและโมเลกุลตัวรับอยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์และมีส่วนที่ยื่นออกมา จากเยื่อหุ้มเซลล์ การสื่อสารแบบนี้เซลล์ผู้ส่งสัญญาณและเซลล์เป้าหมายต้องเคลื่อนเข้ามาใกล้ชิดกันเพื่อที่ โมเลกุลสัญญาณและโมเลกุลตัวรับสามารถจับกันได้ (ดังภาพที่ 4) การสื่อสารแบบนี้จึงพบในเซลล์สัตว์ โดยเฉพาะกลุ่มเซลล์ในระบบภูมิคุ้มกันที่สามารถเคลื่อนที่ได้ เซลล์ macrophage (มาโครฝาจ) ซึ่งเป็น เซลล์ที่เคลื่อนที่ได้ เมื่อจับกินสิ่งแปลกปลอมของร่างกายเช่นแบคทีเรีย จะนำโปรตีน หรือเปปไทด์ที่ได้จาก การย่อยแบคทีเรียออกสู่เยื่อหุ้มเซลล์โดยอยู่ร่วมกับโมเลกุลอื่นที่เยื่อหุ้มเซลล์ ในกรณีของการสื่อสารระดับ เซลล์ เซลล์macrophage ทำหน้าที่เป็นเซลล์ผู้ส่งสัญญาณ (signaling cell) ในขณะที่โปรตีนหรือเปปไทด์ ของแบคทีเรียที่ถูกนำมาที่เยื่อหุ้มเซลล์นั้นทำหน้าที่เป็น โมเลกุลสัญญาณ (signal molecule) ในทางระบบ ภูมิคุ้มกัน เซลล์macrophage ท าหน้าที่เป็นเซลล์ผู้น าเสนอแอนติเจน (antigen presenting cell) ต่อเซลล์ เม็ดเลือดขาวชนิด Helper T cell เมื่อเซลล์macrophage เกิดการนำเสนอแอนติเจนที่เยื่อหุ้มเซลล์แล้ว จะท าให้ Helper T cell ซึ่งเป็นเซลล์เป้าหมายที่โมเลกุลตัวรับที่สามารถจับโมเลกุลแอนติเจนที่เซลล์ macrophage นำเสนอได้อย่างจำเพาะเจาะจงเคลื่อนเข้ามาจับกับแอนติเจนดังกล่าว (ดังภาพที่ 5) จากนั้น ทั้งเซลล์macrophage และ Helper T cell จะผลิตและหลั่งสารที่ไปกระตุ้นการทำงานของเซลล์ในระบบ ภูมิคุ้มกันชนิดอื่นๆให้ทำการกำจัดแอนติเจนและแบคทีเรียต่อไป

2.2 การสื่อสารระหว่างเซลล์ที่ไม่ได้อยู่ติดกัน (paracrine communication) เซลล์ที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกันแต่เซลล์ไม่ได้ติดกันสามารถสื่อสารถึงกันได้ โดยเซลล์ส่ง สัญญาณ หลั่งโมเลกุลสัญญาณ ซึ่งจะเคลื่อนผ่านตัวกลาง(medium) ที่อยู่ระหว่างเซลล์ต่างๆ ไปยังเซลล์ เป้าหมาย ตัวกลางดังกล่าวมักเป็นของเหลว หรือเป็นพื้นที่ๆมีความชื้นสูง ในเนื้อเยื่อของสัตว์หลายเซลล์ ตัวกลางดังกล่าวได้แก่ สารที่แทรกอยู่ระหว่างเซลล์ หรือเรียกว่าสารนอกเซลล์ (extracellular material) สารนอกเซลล์ดังกล่าวในเนื้อเยื่อชนิดต่างๆส่วนใหญ่มักมีความสามารถในการดูดซับน้ำและความชื้นได้ดี โมเลกุลสัญญาณที่เคลื่อนไปตามสารนอกเซลล์จะไปจับกับโมเลกุลตัวรับที่อยู่บนผิวของเซลล์เป้าหมายที่ อยู่ใกล้เคียงกันได้อย่างจำเพาะเจาะจง ในการสื่อสารระดับเซลล์แบบนี้โมเลกุลสัญญาณทำหน้าที่เป็นผู้ประสานงานระหว่างกลุ่มเซลล์ที่มีการส่งและรับสัญญาณ เรียกได้ว่าโมเลกุลสัญญาณทำหน้าที่เป็น local mediator ท าให้เซลล์ทั้งกลุ่มสามารถประสานการทำงานกันได้ดี ตัวอย่างของการสื่อสารแบบ paracrine communication ได้แก่การสื่อสารระหว่างเซลล์ของ Myxobacteria เมื่อสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม การสื่อสารระหว่างเซลล์ยีสต์Saccharomyces cerevesiae ต่าง mating type และการสื่อสารระหว่างเซลล์สเปิร์มกับเซลล์ไข่ของเม่นทะเลสปีชี่ส์เดียวกัน ( ศึกษาจาก สื่อการสอนเรื่อง การสื่อสารระดับเซลล์คืออะไร ) เห็นได้ว่าการสื่อสารระดับเซลล์ในรูปแบบนี้ เซลล์ส่ง สัญญาณกับเซลล์เป้าหมายอาจเป็นเซลล์ชนิดเดียวกัน หรือเป็นเซลล์ต่างชนิดกันก็ได

4.2 อายุของเซลล์

การเปลี่ยนสภาพของเซลล์และการชราภาพของเซลล์

เซลล์เมื่อแบ่งตัวแล้วก็จะเปลี่ยนสภาพไป เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ทำให้ได้จำนวนเซลล์เพิ่มมากขึ้น และเป็นผลให้เกิดการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ซึ่งตามปกติแล้วจะเกิดกระบวนการต่าง ๆ 4 กระบวนการ ดังนี้

1. การเพิ่มจำนวนเซลล์ (cell multiplication)  ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว เมื่อมีการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำรนวนเซลล์ก็จะทำให้เกิดการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศขึ้น ส่วนในพวกสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เมื่อเกิดปฏิสนธิแล้ว เซลล์ที่ได้ก็ คือ ไซโกต ซึ่งจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ให้มากขึ้น ผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ทำให้ได้เซลล์ใหม่มากขึ้น และมีขนาดเพิ่มขึ้น การจะมีเซลล์มากน้อยแค่ไหนก็แล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิตนั้นว่ามีขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่เท่าใด

2. การเจริญเติบโต (growth)  ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว การเพิ่มของโพรโทพลาซึมก็จัดว่า เป็นการเจริญเติบโต เมื่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแบ่งเซลล์ในตอนแรกเซลล์ใหม่ที่ได้จะมีขนาดเล็กกว่าเซลล์เดิม ในเวลาต่อมาเซลล์ใหม่ที่ได้จะสร้างสารต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้นทำให้ขนาดของเซลล์ใหม่นั้นขยายขนาดขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วย ในสิ่งมีชีวิตพวกที่เป็นหลายเซลล์ ผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ก็คือ การขยายขนาดให้ใหญ่โตขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วยเช่นกัน

3. การเปลี่ยนแปลงของเซลล์  เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ (cell differentiation) สิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียวก็มีการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ เหมือนกัน เช่น มีการสร้างเซลล์ที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ดี เช่น การสร้าง เอนโดสปอร์ (endospore) ของแบคทีเรียในพวกสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินก็มี เช่น การสร้างเซลล์พิเศษซึ่งเรียกว่า เฮเทอโรซิสต์ (heterocyst) มีผนังหนาและสามารถจับก๊าซไนโตรเจนในอากาศเปลี่ยนเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่มีประโยชน์ต่อเซลล์ของสาหร่ายชนิดนั้น ๆ ได้
ในสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบมีเพศ เมื่อไข่และสเปิร์มผสมกันก็จะได้เซลล์ใหม่ คือ ไซโกต ซึ่งมีเพียงเซลล์เดียว ต่อมาไซโกตจะแบ่งตัวเพิ่มจำนวนเซลล์ให้มากขึ้น เซลล์ใหม่ ๆ ที่ได้จะเปลี่ยนแปลงไป เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ ทำหน้าที่ในการหดตัว ทำให้เกิดการเคลื่อนที่หรือเคลื่อนไหว เซลล์เม็ดเลือดแดง ทำหน้าที่ลำเลียงก๊าซออกซิเจน เซลล์ประสาททำหน้าที่ในการนำกระแสประสาทเกี่ยวกับความรู้สึก และคำสั่งต่าง ๆ เซลล์ต่อมไร้ท่อ ทำหน้าที่สร้างฮอร์โมน เป็นต้น จะเห็นได้ว่าเซลล์ภายในร่างการของเราจะเริ่มต้นมาจากเซลล์เซลล์เดียวกัน แต่มีการเปลี่ยนแปลงไป เพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ กันไป เพื่อให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ สามารถดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ กันได้

4. การเกิดรูปร่างที่แน่นอน (morphogenesis)  เป็นผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์การเจริญเติบโต การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ ขบวนการเหล่านี้จะเกิดขึ้นในระยะเอมบริโออยู่ตลอดเวลาที่มีการสร้างอวัยวะต่าง ๆ ขึ้น อัตราเร็วของการสร้างในแต่ละแห่งบนร่างกายจะไม่เท่ากัน ทำให้เกิดรูปร่างของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดขึ้น โดยที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีแบบแผนและลักษณะต่าง ๆ เป็นแบบที่เฉพาะตัว และไม่เหมือนกับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ลักษณะต่าง ๆ เหล่านี้จะเป็นลักษณะทางพันธุกรรม ซึ่งถูกควบคุมโดยจีนบนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ

3.1 การแพร่

การแพร่ของสารเข้าสู้เซลล์ สารนั้นต้องมีโมเลกุลขนาดเล็ก โดยผ่านเข้าทางชั้นฟอสโฟลิพิดเท่านั้น เป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคสารจากบริเวณสารที่มีความเข้มข้นสูง คือ มีอนุภาคสารนั้นเป็นจำนวนมากไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารต่ำกว่อนุภาคของสาจะกระจายไปจนบริเวณนั้นมีความเข้มข้นของสารนั้นเท่ากันหมด จนถึงจุดสมดุลของการแพร่ แต่อนุภาคก็ไม่หยุดนิ่ง ยังมีการเคลื่อนที่เพราะอนุภาคมีพลังงานจลน์ภาพแสดงการแพร่ของแก๊สออกซิเจนจากถุงลมเข้าสู้เซลล์เม็ดเลือดแดงในหลอดเลือดฝอย

3.2 ออสโมซิส

ร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีน้ำร้อยละ 65-70 น้ำจึงมีความสำคัญต่อการดำลงชีวิต น้ำสามารถแพร่เข้าและออกจากเซลล์ได้ทางเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์จึงมีกลไกในการควบคุมการแพร่ของน้ำที่เข้าหรือออกจากเซลล์การแพร่เข้าหรือออกของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เป็นการแพร่ของอนุภาคน้ำจากบริเวณที่มีอนุภาคของน้ำมากหรือบริเวณที่สารละลายมีความเข้มข้นน้อยกว่าไปสู่บริเวณที่มีอนุภาคของน้ำน้อย หรือบริเวณที่สารละลายมีความเข้มข้นมากกว่า

3.3 การแพร่โดยอาศัยโปรตีนตัวพา

ปรากฏการณ์แบบนี้เรียกว่าการแพร่แบบฟาซิลิเทต
สารบางชนิดมีโมเลกุลใหญ่ไม่สามารถแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยตรง เช่น น้ำตาลกลูโคส กรดอะมิโน และไอออนสารต่างๆเป็นต้น แต่พบว่าสารเหล่านี้ก็สามารถผ่านเข้าสู่เซลล์ได้ โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดและมีโปรตีนแทรกอยู่ สารเหล่านี้แพร่ผ่านเซลล์โดยมีโปรตีนเป็นตัวพา ซึ่งจะจับกับสารที่เซลล์จะลำเลียงเข้าหรือออกจากเซลล์อย่างเฉพาะเจาะจง แล้วลำเลียงสารนั้นเข้าหรือออกจากเซลล์เรียกการลำเลียงหรือการแพร่แบบนี้ว่า การแพร่แบบฟาซิลิเทต(facilitated diffusion) ซึ่งมีหลักการลำเลียงคล้ายกับการแพร่ คือ อนุภาคของสารแพร่จากบริเวณที่สารมีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่สารมีความเข้มข้นต่ำกว่า การแพร่แบบฟาซิลิเทตจะมีอัตราการแพร่เร็วกว่าแบบธรรมดามาก และมีความเฉพาะเจาะจงต่อสารที่ลำเลียงด้วย การแพร่ของน้ำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ก็เป็นการแพร่แบบฟาซิลิเทตเช่นกัน

3.4 การลำเรียงแบบใช้พลังงาน

การลำเลียงสารโดยใช้พลังงาน

      โดยทั่วไปเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์จะมีความเข้มข้นภายในเซลล์สูงกว่าภายนอกเซลล์เช่น เซลล์ของรากพืช แม้ในขณะที่ภายในเซลล์มีความเข้มข้นของสารละลายแร่ธาตุสูงกว่าภายนอก แต่เซลล์รากพืชก็ยังสามารถดูดซึมลำเลียงแร่ธาตุซึ่งละลายอยู่ในดินเข้าสู่เซลล์ได้อีก เป็นต้น เซลล์สามารถลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารนั้นต่ำเข้าสู่ภายในเซลล์ซึ่งมีความเข้มข้นของสารนั้นสูงกว่าได้ ก็เพราะเซลล์ใช้พลังงานที่ได้จากการสลายสารอาหารมาใช้ในการลำเลียงสารนั่นเอง การลำเลียงโดยใช้พลังงานนี้ต้องอาศัยโปรตีนตัวพาที่มีความจำเพาะต่อสารนั้นซึ่งอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ด้วยการลำเลียงสารขนาดใหญ่ ในกรณีที่สารขนาดใหญ่ เช่น โปรตีน หรือคาร์โบไฮเดรต เป็นต้น เป็นสารที่มีความจำเป็นต้องลำเลียงเข้าและออกจากเซลล์แต่ไม่สารมารถผ่านชั้นไขมันหรือช่องทางโปรตีนตัวพาได้ เซลล์จึงต้องมีวิธีการที่จะจับสารเหล่านี้เข้าและออกเซลล์ โดยเยื่อหุ้มเซลล์จะเว้าเข้าไปในไซโทพลาสซึมแล้วโอบล้อมสารนั้นไว้ จนกลายเป็นถุงเล็กๆแล้วถุงนั้นก็จะเคลื่อนที่เข้าสู้ภายในเซลล์ เรียกวิธีนำสารเข้าสู้เซลล์แบบนี้ว่า กระบวนการ เอนโดไซโทซิส(endocytosis) ส่วนการลำเลียงสารขนาดใหญ่ออกจากเซลล์เรียกว่า กระบวนการเอกโซไซโทซิส(exocytosis) สารที่ถูกขับออกจากเซลล์จะอยู่ภายในถุงที่หุ้มไว้โดยเยื่อหุ้มเซลล์ ถุงนี้จะเคลื่อนที่ไปจนชิดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วเชื่อมเป็นเนื้อเดียวกับเยื่อหุ้มเซลล์แล้วจึงเปิดเป็นช่อง ผลักดันสารนั้นออกนอกเซลล์

การลำเลียงของสารผ่านเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์มีสมบัติสามารถรวมตัวกับเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์หรือแยกตัวออกเพื่อสร้างเวสิเคิล ทำให้เซลล์สามารถใช้เยื่อหุ้มเซลล์ล้อมรอบสารโมเลกุลใหญ่ได้  การลำเลียงแบ่งได้เป็น 2 ชนิด ตามทิศทางการลำเลียงออกหรือเข้าเซลล์ คือ เอกโซไซโทซิส (exocytosis) และ เอนโดไซโทซิส (endocytosis)เอกโซไซโทซิส (exocytosis)  เป็นการลําเลียงสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากเซลล์ เช่น สารพวกเอนไซม์ หรือ ฮอร์โมน จะถูกสังเคราะห์ขึ้นจากเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมชนิดขรุขระ ซึ่งเป็นเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ชนิดที่มีไรโบโซมเกาะอยู่ด้วย สารที่สังเคราะห์ได้จะถูกส่งไปยัง กอลจิบอดี เพื่อเก็บรวบรวมและ สร้างเป็นถุงเล็ก ๆ เรียกว่า เวสิเคิล  เวสิเคิลจะเคลื่อนที่มาที่ผิวเซลล์ เมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ เยื่อของเวสิเคิลจะรวมตัวกับ เยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้สารที่อยู่ภายในเวสิเคิลถูกปล่อยออกไปนอกเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ ของสารนั้นๆ การลำเลียงสารออกนอกเซลล์ พบได้หลายลักษณะ เช่น เยื่อบุผนังกระเพาะอาหาร และ ลำไส้หลั่งเอนไซม์ ต่อมไร้ท่อต่าง ๆ หลั่งฮอร์โมน การกำจัดของเสียที่ย่อยไม่ได้ออกจากเซลล์เอนโดไซโทซิส ( endocytosis )  เป็นการลําเลียงสารตรงกันข้ามกับ เอกโซไซโทซิส คือ เป็นการลำเลียงสารขนาดใหญ่ เข้าสู่เซลล์ เอนโดไซโทซิสในสิ่งมีชีวิต มีชื่อเรียกแตกต่างกันไปตามกลไกการลำเลียง  เช่น ฟาโกไซโทซิส (phagocytosis) พิโนไซโทซิส (pinocytosis) และ การนำสารเข้าสู่เซลล์โดยอาศัยตัวรับ(receptor-mediated endocytosisฟาโกไซโทซิส (phagocytosis)  คือ การลำเลียงสารเข้าสู่เซลล์ที่พบได้ในเซลล์จำพวก อะมีบาและเซลล์เม็ดเลือดขาว โดยเซลล์สามารถยื่นไซโทพลาซึม ออกมาล้อมอนุภาคของสารที่มีขนาดใหญ่ที่เป็นของแข็งก่อนที่จะนำเข้าสู่เซลล์ในรูปของเวสิเคิล จากนั้นอาจรวมตัวกับไลโซโซมภายในเซลล์เพื่อย่อยสลายสารอาหารในเวสิเคิลด้วยเอนไซม์ภายในไลโซโซม ฟาโกไซโทซิสเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การกินของเซลล์ (cell eating)

2.1 เซลล์โปรคาริโอต

• 

โพรแคริโอต ( prokaryote) เป็นสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยออร์แกเนลที่ไม่มีเยื่อหุ้ม ไม่มีนิวเคลียส มักเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว คำว่า prokaryotes มาจาก ภาษากรีกโบราณ pro- ก่อน + karyon เมล็ด ซึ่งหมายถึงนิวเคลียส + ปัจจัย -otos, พหูพจน์ -otes^[1] ตัวอย่างของเซลล์กลุ่มนี้ได้แก่

• แบคทีเรีย ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ และไซโทพลาสซึม โดยในไซโทพลาสซึมจะมีไรโบโซม (ribosom) ไม่มีนิวเคลียส ส่วน DNA จะเป็นรูปวงแหวนพันอยู่กับโปรตีน อยู่ในไซโทพลาสซึมเรียกว่านิวคลีออยด์ (neucleoid) ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ จะมีผนังเซลล์ประกอบด้วยเปบทิโดไกลแคน แบคทีเรียแกรมลบจะมีเยื่อหุ้มด้านนอกผนังเซลล์ (outer membrane) อีกชั้น แต่แบคทีเรียแกรมบวกไม่มี ทำให้ย้อมติดสีแกรมต่างกัน
• อาร์เคีย เป็นแบคทีเรียที่พบในสภาพแวดล้อมที่ผิดธรรมชาติเช่น เป็นกรดจัด อุณหภูมิสูง องค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ต่างจากแบคทีเรียทั่วไป
• ไซยาโนแบคทีเรีย เป็นโพรแคริโอตที่สังเคราะห์แสงได้

2.2 เซลล์ยูคาริโอต

ยูแคริโอต ( eukaryote) คือ สิ่งมีชีวิตที่เซลล์มีนิวเคลียสและโครงสร้างอื่น (ออร์แกเนลล์) อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ ยูแคริโอตเป็นหน่วยอนุกรมวิธาน ยูคาร์ยาหรือยูแคริโอตา อย่างเป็นทางการ เยื่อหุ้มนิวเคลียสเป็นโครงสร้างที่นิยามเซลล์ยูแคริโอตแยกจากเซลล์โปรแคริโอต โดยภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียสมีสารพันธุกรรม การมีนิวเคลียสเป็นที่มาของชื่อยูแคริโอต ซึ่งมาจากภาษากรีก ευ (eu, “ดี”) และ κάρυον (karyon, “ผลมีเมล็ดเดียว” หรือ “เมล็ด”) เซลล์ยูแคริโอตส่วนใหญ่ยังมีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มอื่นด้วย เช่น ไมโทคอนเดรียหรือกอลจิแอพพาราตัส นอกเหนือจากนี้ พืชและสาหร่ายยังมีคลอโรพลาสต์สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวหลายชนิดเป็นยูแคริโอต เช่น โปรโตซัว แต่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ทุกชนิดเป็นยูแคริโอต ซึ่งได้แก่ สัตว์ พืชและเห็ดราการแบ่งเซลล์ในยูแคริโอตแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีนิวเคลียส (โพรแคริโอต) มีกระบวนการแบ่งตัวสองประเภท คือ ไมโทซิสและไมโอซิส ไมโทซิสเป็นการที่เซลล์หนึ่งแบ่งตัวได้เซลล์ที่มีพันธุกรรมเหมือนกันสองเซลล์ ในไมโอซิสซึ่งจำเป็นในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เซลล์ดิพลอยด์หนึ่ง (ซึ่งมีโครโมโซมสองชุด ชุดหนึ่งมาจากพ่อ อีกชุดหนึ่งมาจากแม่) มีการจับคู่โครโมโซมจากพ่อแม่แต่ละคู่ใหม่ แล้วผ่านการแบ่งเซลล์อีกสองขั้นตอน จนได้เซลล์แฮพลอยด์สี่เซลล์ (เซลล์สืบพันธุ์) เซลล์สืบพันธุ์แต่ละเซลล์มีโครโมโซมชุดเดียว ซึ่งเป็นการผสมโครโมโซมจากพ่อแม่คู่เดียวกันโดเมนยูแคริโอตาดูเหมือนมาจากชาติพันธุ์เดียว (monophyletic) จึงเป็นหนึ่งในสามโดเมนของสิ่งมีชีวิต อีกสองโดเมน ได้แก่ แบคทีเรียและอาร์เคียเป็นโปรแคริโอตและไม่มีคุณสมบัติที่กล่าวมาข้างต้น ยูแคริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตส่วนน้อยมาก อย่างไรก็ดี เนื่องจากยูแคริโอตมีขนาดใหญ่กว่ามาก มวลชีวภาพรวมทั่วโลกจึงประมาณว่าเท่ากับมวลชีวภาพของโปรแคริโอต^[1] ยูแคริโอตอุบัติขึ้นครั้งแรกเมื่อประมาณ 1.6–2.1 พันล้านปีก่อน

ตารางที่ 1 แสดงความแตกต่างของเซลล์โพรคาริโอต และเซลล์ยูคาริโอต

ส่วนประกอบของเซลล์	เซลล์โพรคาริโอต	เซลล์ยูคาริโอต
1. ขนาดเซลล์ (ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง)	1-10 ไมโครเมตร	10-100 ไมโครเมตร
2. นิวเคลียร์บอดี (nuclear body )	เรียก “นิวคลีออยด์”	เรียก “นิวเคลียส”
3. นิวเคลียร์เมมเบรน(nuclear membrane)	ไม่มี	มี
4. โครโมโซม	เป็นวงกลมประกอบด้วยDNA และโปรตีนที่คล้ายฮีสโตน (histone)	เป็นแท่งประกอบด้วย DNAและโปรตีนฮีสโตน
5. จำนวนโครโมโซม	1	>1
6. นิวคลีโอลัส	ไม่มี	มี
7. การแบ่งเซลล์	แบ่งตัวจาก 1 เป็น2 (binary fission) และไม่มีไมโอซิส (meiosis) เพราะสิ่งมีชีวิตเป็นชนิดแฮพลอยด์ (haploid)	ไมโทซิส (mitosis) และ มี ไมโอซิส สำหรับสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (sex cell) เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเป็นชนิดดิพลอยด์ (diploid)
8. เยื่อหุ้มเซลล์	ประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิพิด 2 ชั้น (phospholipid bilayer)ที่ไม่มีคาร์โบไฮเดรต และ สเตอรอล (sterol) ไม่สามารถเกิดเอนโดไซโทซิส(endocytosis) และเอกโซไซโทซิส (exocytosis)	ประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิพิด 2 ชั้น (phospholipid bilayer )ที่มีคาร์โบไฮเดรต และสเตอรอล  สามารถเกิด เอนโดไซโทซิสและเอกโซไซโทซิส
5. ไรโบโซม	70 S(50 S และ 30 S)	80 S(60 S และ 40 S)
6. ออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม (ไมโทคอนเดรีย, คลอโรพลาสต์ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม, กอลจิแอพพาราตัส , แวคิวโอล และ ไลโซโซม)	ไม่มี	มี
7. การสังเคราะห์แสง	เกิดที่เยื่อหุ้มเซลล์	เกิดที่คลอโรพลาสต์
8. สายใยไมโทติก(mitotic spindle)	ไม่มี	มี
9.ไซโทสเกลเลตอน	ไม่มี	มี
10. เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหายใจและระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน	อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์	อยู่ที่ไมโทคอนเดรีย
11.ผนังเซลล์	ยูแบคทีเรีย(Eubacteria) มีผนังเซลล์ ประกอบด้วยเพปติโดไกลแคน(Peptidoglycan) อาร์เคียแบคทีเรีย (Archaebacteria) มีผนังเซลล์ ประกอบด้วยโปรตีน คาร์โบไฮเดรตที่ซับซ้อน หรือโมเลกุลที่คล้ายเพปติโดไกลแคน	เซลล์พืช  สาหร่าย และรา มีผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส (cellulose) หรือไคติน (chitin)เซลล์สัตว์และโปรโตซัว ไม่มีผนังเซลล์
12. ออร์แกเนลล์ที่ใช้สำหรับ การเคลื่อนที่	มีแฟลเจลลา ซึ่งแต่ละอันไม่ถูก หุ้มด้วยเยื่อหุ้มไม่มีซีเลีย	มีแฟลเจลลา และซิเลีย ที่ประกอบด้วยไมโครทูบูล โดยไมโครทูบูลมีการจัดเรียงตัวในรูปแบบจำเพาะและถูกหุ้มด้วยเยื่อหุ้ม
13. ชนิดของสิ่งมีชีวิต	แบคทีเรีย (ยูแบคทีเรีย และอาร์เคียแบคทีเรีย)	เซลล์สัตว์ เซลล์พืชเซลล์สาหร่ายเซลล์โปรโตซัว และเซลล์รา

1.1 ทฤษฎีเซลล์

ทฤษฎีเซลล์

สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า เดิมใช้เพียงแว่นขยายและเลนส์อันเดียวส่องดู คงเช่นเดียวกับการใช้แว่นขยายส่องดูลายมือ ในระยะต่อมา กาลิเลอิ กาลิเลโอ ได้สร้างแว่นขยายส่องดูสิ่งมีชีวิตเล็กๆในราวปี พ.ศ. 2153 ในช่วงปี พ.ศ. 2133 ช่างทำแว่นตาชาวฮอลันดาชื่อ แจนเสน (Zaccharias Janssen ) ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบ ประกอบด้วยแว่นขยายสองอัน แต่ยังไม่สามารถส่องดูอะไรได้ ในปี พ.ศ. 2208 โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke) ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบที่มีลำกล้องรูปร่างสวยงาม ป้องกันการรบกวนจากแสงภายนอกได้และไม่ต้องถือเลนส์ให้ซ้อนกัน เขาส่องดูไม้คอร์กฝานบางๆ แล้วพบช่องเล็กๆ มากมาย เขาเรียกช่องเหล่านั้นว่า เซลล์ ซึ่งหมายถึงห้องว่างๆ หรือห้องขัง เซลล์ที่ฮุคเห็นเป็นเซลล์ที่ตายแล้วเหลือแต่ผนังเซลล์ของพืชซึ่งแข็งแรงกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ในสัตว์จึงทำให้คงรูปร่างอยู่ได้ ฮุคจึงได้ชื่อว่าเป็นผู้ตั้งชื่อเซลล์
ในปี พ.ศ. 2215 แอนโทนี แวน ลิวเวนฮุค (Antony Van Leeuwenhoek) ชาวฮอลันดา สร้ากล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์เดียวจากแว่นขยายที่เขาฝนเอง แว่นขยายบางอันขยายได้ถึง 270 เท่า เขาใช้กล้องจุลทรรศน์ตรวจดูหยดน้ำจากบึง แม่น้ำและจากน้ำฝนที่รองไว้ในหม้อ เห็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆมากมายนอกจากนั้นเขายังส่องดูสิ่งมีชีวิตต่างๆ เช่น เม็ดเลือดแดง เซลล์สืบพันธุ์สัตว์ตัวผู้ กล้ามเนื้อ เป็นต้น เมื่อเขาพบสิ่งเหล่านี้เขารายงานไปยังราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์

ปี พ.ศ. 2367 ดูโธรเชต์ นักพฤกษศาสตร์ชาวฝรั่งเศสศึกษาเนื้อเยื่อพืชและสัตว์พบว่า ประกอบด้วยเซลล์

ปี พ.ศ. 2376 โรเบิร์ต บราวน์ นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ เป็นค้นแรกที่พบว่า เซลล์พืชมีนิวเคลียสเป็นก้อนกลมๆ อยู่ภายในเซลล์

ปี พ.ศ. 2378 เฟ-ลิกซ์ ดือจาร์แดง นักสัตวศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ศึกษาจุลินทรีย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ พบว่า ภายในประกอบด้วยของเหลวใสๆ จึงเรียกว่า ซาร์โคด ซึ่งเป็นภาษาฝรั่งเศสมาจากศัพท์กรีกว่า ซารค์ (Sarx) ซึ่งแปลว่าเนื้อ

ปี พ.ศ. 2381 ชไลเดน (Matthias Jacob Schleiden) นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน ศึกษาเนื้อเยื่อพืชชนิดต่างๆ พบว่าพืชทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์

พ.ศ.2382 ชวันน์ (Theodor Schwann) นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน ศึกษาเนื้อเยื่อของสัตว์หลายๆ ชนิด แล้วสรุปได้ว่า เนื้อเยื่อสัตว์ทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์ ดังนั้น ชวันน์และชไลเดน จึงร่วมกันตั้งทฤษฎีเซลล์ (Cell theory) มีใจความสำคัญคือ “สิ่งมีชีวิตทั้งหลาย ประกอบด้วยเซลล์และผลิตภัณฑ์ของเซลล์” (All animals andplants are composed of cells and products)
พ.ศ.2382 พัวกินเย (Johannes Purkinje) นักสัตววิทยาชาวเชคโกสโลวาเกีย ศึกษาไข่และตัวอ่อนของสัตว์ชนิดต่างๆ พบว่าภายในมีของเหลวใส เหนียวและอ่อนนุ่ม คล้ายวุ้น เรียกของเหลวนี้ว่า โพรโทพลาสซึม
พ.ศ.2389 ฮิวโก ฟอน โมล (Hugo Von Mohl) นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน ศึกษาเนื้อเยื่อพืชพบว่าในเซลล์พืชมีของเหลวใสๆ จึงเรียกว่า ชไลม์ (schleim) หรือโพรโทพลาสซึม
พ.ศ.2404 แมกซ์ ชุลซ์ (Max Schltze) นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน พิสูจน์ว่า ชาร์โคด หรือโพรโทพลาสซึม ที่พบในเซลล์สัตว์และเซลล์พืชเป็นของเหลวชนิดเดียวกัน
พ.ศ.2411 โทมัส เฮนรี ฮักเลย์ (Thomas Henry Huxley) แพทย์ชาวอังกฤษ ศึกษาคุณสมบัติของโพรโทพลาสซึม พบว่า โพรโทพลาสซึมเป็นรากฐานของสิ่งมีชีวิต (Protoplasm called the physical of life)
พ.ศ.2423 วอลเทอร์ เฟลมมิง (Walther Flemming) ศึกษานิวเคลียสของเซลล์พบว่า ประกอบด้วยโครโมโซมต่อจากนั้นมีนักวิทยาศาสตร์อีกมากมายทำการศึกษาเกี่ยวกับเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ชนิดเลนส์ประกอบ และได้พัฒนาให้ดียิ่งขึ้น จนกระทั่งปี พ.ศ. 2475 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน คือ อี รุสกา (E.Ruska) และแมกซ์นอลล์ (Max Knoll) ได้เปลี่ยนแปลงกระบวนการของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงและเลนส์มาใช้ลำอิเล็กตรอน ทำให้เกิดกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นในระยะต่อๆมา ปัจจุบันมีกำลังขยายกว่า 5 แสนเท่า ทำให้สามารถศึกษาส่วนประกอบต่างๆของเซลล์ได้ละเอียดมากยิ่งขึ้น  

1.2 โครงสร้างเซลล์

เซลล์ (Cell)  หมายถึง หน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต มีรูปร่างลักษณะและขนาดแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตและหน้าที่ของเซลล์เหล่านั้นเซลล์ที่มีขนาดเล็กที่สุดคือ ไมโครพลาสมา (Mycoplasma) หรือ PPLO (Pleuropneumonia – like organism) มีขนาดประมาณ 0.1 – 0.25 mขนาดและรูปร่างของเซลล์
เซลล์มีขนาดแตกต่างกันมาก เซลล์ส่วนใหญ่มีขนาดเล็กไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดู ซึ่งสามารถเห็นเซลล์แบคทีเรีย ,โพรโทซัว ,เซลล์ร่างกายทั่วไป แต่ก็มีเซลล์บางชนิดที่มีขนาดใหญ่ สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน เช่นเซลล์ไข่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ไข่ของสัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ปีกซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเซนติเมตร หน่วยที่ใช้วัดเซลล์จึงต้องมีขนาดเล็กด้วยรูปร่างของเซลล์แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามชนิด หน้าที่ ตำแหน่งที่อยู่ของเซลล์ ดังนั้นจึงพบเซลล์ที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เช่น เซลล์อะมีบา เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิด เซลล์ที่มีรูปร่างยาว เช่นเซลล์ประสาท เซลล์อสุจิ เซลล์ที่มีรูปร่างแหลมหัวแหลมท้าย เช่น เซลล์กล้ามเนื้อเรียบ เซลล์ที่มีรูปร่างแบน เช่นเซลล์เยื่อบุผิว  เซลล์เม็ดเลือดแดง เป็นต้น

องค์ประกอบของเซลล์ประกอบด้วย

1. เยื่อหุ้มเซลล์

2. นิวเคลียส

3. ไรโบโซม

4. เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

5. กอลจิแอพพาราตัส (golgi apparatus)

6. ไลโซโซม (lysosome)

7. เพอโรซิโซม (peroxisome)

8. แวคิวโอล (vacuole)

9. ไมโทคอนเดรีย (mitochondria)

10. คลอโรพลาสต์ (chloroplasts)

11. สารโครงร่างของเซลล์ (cytoskeleton)

12. โครงสร้างผิวเซลล์ (cell surface structure)

13.โครงสร้างเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ (junction between cells)

เยื่อหุ้มเซลล์

   โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์

เซลล์มีโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ 3 ส่วน คือ

   1. ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ แบ่งออกเป็น

   1.1 ผนังเซลล์ (Cell Wall)

   1.2 เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane)

   2. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) ประกอบด้วย

   2.1 ไซโทซอล (Cytosol)

   2.2 ออร์แกเนลล์ (Organelles)

   3. นิวเคลียส (Nucleus) ประกอบด้วย

   3.1 เยื่อหุ้มนิวเคลียส (Nuclear Membrane)

   3.2 นิวคลีโอพลาซึม (Nucleoplasm) ประกอบด้วย

         – โครมาทิน (Chromatin)

         – นิวคลีโอลัส (Nucleolus)

      หน้าที่ของโครงสร้างพื้นฐานของเซลล์

• 

ผนังเซลล์ ( Cell Wall ) เป็นส่วนประกอบชั้นนอกสุดของเซลล์พืช และเป็นส่วนที่ไม่มีชีวิต ประกอบด้วยสารหลายชนิด เช่น เซลลูโลส, คิวติน, เพกติน ลิกนิน , ซูเบอริน ผนังเซลล์มีลักษณะเป็นรูพรุน  ทำหน้าที่เสริมสร้างความแข็งแรงให้แก่เซลล์ ทำให้เซลล์คงรูปร่างได้ ผนังเซลล์มีสมบัติยอมให้สารแทบ ทุกชนิด ผ่านเข้าออกได้และมีเฉพาะในเซลล์พืชเท่านั้นเยื่อหุ้มเซลล์ ( Cell membrane หรือ plasma membrane )    มีลักษณะเป็นเยื่อบางๆ เป็นโครงสร้างที่พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ยกเว้นไวรัส เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยสารหลัก  2 ชนิด คือ ฟอสโฟลิพิดและโปรตีน โดยฟอสโฟลิพิดจะจัดเรียงตัวเป็น 2 ชั้น ซึ่งจะหันส่วนที่ไม่ชอบน้ำ (ส่วนหาง)เข้าหากัน และหันส่วนที่ชอบน้ำ (ส่วนหัว) ออกจากกัน โดยมีโมเลกุลของโปรตีนกระจายตัวแทรกอยู่ระหว่างโมเลกุลของฟอสโฟลิพิด นอกจากนี้ยังมีคอเลสเตอรอล ไกลโคโปรตีน และไกลโคลิพิดเป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ด้วย  เยื่อหุ้มเซลล์มีหน้าที่

1) ห่อหุ้มส่วนประกอบภายในเซลล์ให้คงรูปอยู่ได้

2) ควบคุมปริมาณและชนิดของสารที่ผ่านเข้าและออกจากเซลล์ทำให้ปริมาณของสารต่างๆพอเหมาะ

3) เป็นตำแหน่งที่มีการติดต่อระหว่างเซลล์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก

ไซโทพลาซึม  ( Cytoplasm )  มีลักษณะเป็นของเหลว ประกอบด้วยสารที่สำคัญปนอยู่ คือ โปรตีน ไขมัน  คาร์โบไฮเดรต และเกลือแร่ต่างๆ รวมทั้งของเสียที่เกิดขึ้น ไซโทพลาซึมเป็นศูนย์กลางการทำงานของเซลล์ เกี่ยวกับเมตาโบลิซึม ทั้งกระบวนการสร้างและสลายอินทรียสาร ทั้งกระบวนการสร้างและสลายอินทรียสาร ไซโทพลาซึมประกอบด้วยส่วนประกอบภายในที่อาจเรียกว่า อวัยวะของเซลล์ (organelle) มีหน้าที่แตกต่างกัน ได้แก่
1)      ร่างแหเอนโดพลาซึมหรือเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (endoplasmic reticulum) มีทั้งชนิดเรียบ (smooth endoplasmic reticulum) และชนิดขรุขระ (rough endoplasmic reticulum) ทำหน้าที่ขนส่งสารภายในเซลล์
2)  กอลจิคอมเพลกซ์ ( golgi complex หรือ golgi bodies หรือ golgi apparatus)                                              เป็นที่สะสมโปรตีนเพื่อส่งออกนอกเซลล์
3) ไมโทคอนเดรีย ( mitochondria ) มีลักษณะเป็นก้อนกลมๆ มีผนังหุ้มหนาที่ประกอบด้วยเยื่อ 2 ชั้น มีหน้าที่เผาผลาญอาหารเพื่อสร้างพลังงานให้แก่เซลล์
4) คลอโรพลาสต์ ( chloroplast) พบเฉพาะในเซลล์พืชมีหน้าที่ดูดพลังงานแสง เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ( กระบวนการสร้างอาหารของพืช )
5) แวคิวโอ ( vacuole )  มีขนาดใหญ่มากในเซลล์พืช มีลักษณะเป็นถุงมีเยื่อหุ้มบางๆ และเป็นที่สะสมสารต่างๆ มีน้ำเป็นส่วนใหญ่ เรียกว่า เซลล์แซพ ( cell sap ) มีเกลือ น้ำตาล และสารเคมีอื่นๆ ละลายอยู่ภายใน

นิวเคลียส ( Nucleus ) มีลักษณะค่อนข้างกลม เป็นโครงสร้างของเซลล์ที่เห็นชัดอยู่ตรงกลางเซลล์ ทำหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมกิจกรรมต่างๆ  ภายในเซลล์ ถูกควบคุมโดยคำสั่งจากนิวเคลียสมีสารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส ประกอบด้วย
1. ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบของโครโมโซมนิวเคลียส
2. ไรโบนิวคลีอิก แอซิด (ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียสโดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัส
  3. โปรตีน ที่สำคัญคือโปรตีนฮีสโตน (histone) โปรตีนโพรตามีน (protamine) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNAส่วนโปรตีนเอนไซม์ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก
โครงสร้างของนิวเคลียส ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ
1) เยื่อหุ้มนิวเคลียส ( nuclear membrane) เซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า   เซลล์ยูคาริโอต (eukaryotic cell) ได้แก่เซลล์ของพืช สัตว์ โพรทิสตเซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่าเซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell) ได้แก่แบคทีเรีย  สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
2) โครมาทิน (chromatin) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่ย้อมติดสี เป็นเส้นใยเล็กๆ พันกันเป็นร่างแห ประกอบด้วย โปรตีนหลายชนิด และ DNA มีหน้าที่ควบคุมกิจกรรมต่างๆ ของเซลล์และควบคุมการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั่วไป
3) นิวคลีโอลัส (nucleolus) เป็นส่วนของนิวเคลียสที่มีลักษณะเป็นก้อนอนุภาคหนาทึบ ประกอบด้วย โปรตีน และ RNA โดยโปรตีนเป็นชนิดฟอสโฟโปรตีน (phosphoprotein) และไม่พบโปรตีนฮีสโตนเลย นิวคลีโอลัสมีหน้าที่ในการสังเคราะห์ RNA ชนิดต่างๆ ดังนั้นนิวคลีโอลัสจึงมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีนเป็นอย่างมาก เนื่องจากไรโบโซมทำหน้าที่สร้างโปรตีน