เซลล์ยูคาริโอต: ความหมาย โครงสร้าง และหน้าที่ (พร้อมแอนะล็อกและไดอะแกรม)

อย่างที่คุณได้เรียนรู้แล้ว เซลล์ เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต

และไม่ว่าคุณจะหวังที่จะทำการทดสอบทางชีววิทยาระดับมัธยมต้นหรือมัธยมปลายของคุณ หรือกำลังมองหาการทบทวนความรู้ก่อนชีววิทยาของวิทยาลัย โครงสร้างเซลล์ยูคาริโอตความรู้เป็นสิ่งที่ต้องมี

อ่านต่อไปเพื่อดูภาพรวมทั่วไปที่จะครอบคลุมทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้สำหรับ (ส่วนใหญ่) หลักสูตรชีววิทยาระดับมัธยมต้นและมัธยมปลาย ตามลิงก์เพื่อดูคำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับออร์แกเนลล์แต่ละเซลล์เพื่อพัฒนาหลักสูตรของคุณ

เซลล์ยูคาริโอตคืออะไรกันแน่? พวกมันเป็นหนึ่งในสองประเภทที่สำคัญของเซลล์ – ยูคาริโอตและ โปรคาริโอต. พวกเขายังซับซ้อนกว่าของทั้งสอง เซลล์ยูคาริโอต ได้แก่ เซลล์สัตว์ – รวมทั้งเซลล์มนุษย์ – เซลล์พืช เซลล์เชื้อรา และสาหร่าย

เซลล์ยูคาริโอตมีลักษณะเป็นนิวเคลียสที่จับกับเมมเบรน ซึ่งแตกต่างจากเซลล์โปรคาริโอตซึ่งมีนิวคลีออยด์ ซึ่งเป็นบริเวณที่มี DNA ของเซลล์หนาแน่น แต่ไม่มีส่วนแยกที่ยึดกับเมมเบรนเหมือนนิวเคลียส

เซลล์ยูคาริโอตยังมีออร์แกเนลล์ซึ่งเป็นโครงสร้างที่จับกับเมมเบรนภายในเซลล์ หากคุณดูเซลล์ยูคาริโอตด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณจะเห็นโครงสร้างที่แตกต่างกันของรูปร่างและขนาดทั้งหมด ในทางกลับกัน เซลล์โปรคาริโอตจะมีลักษณะเหมือนกันมากกว่าเพราะไม่มีโครงสร้างที่ยึดกับเมมเบรนเพื่อสลายเซลล์

เหตุใดออร์แกเนลล์จึงทำให้เซลล์ยูคาริโอตมีความพิเศษ?

คิดถึง ออร์แกเนลล์ เช่นห้องในบ้านของคุณ: ห้องนั่งเล่น ห้องนอน ห้องน้ำ และอื่นๆ พวกมันทั้งหมดถูกกั้นด้วยผนัง ในห้องขัง ซึ่งจะเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ และห้องแต่ละประเภทก็มีการใช้งานที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งโดยรวมแล้ว ทำให้บ้านของคุณเป็นสถานที่ที่น่าอยู่ ออร์แกเนลล์ทำงานในลักษณะเดียวกัน พวกเขาทั้งหมดมีบทบาทที่แตกต่างกันซึ่งช่วยให้เซลล์ของคุณทำงาน

ออร์แกเนลล์ทั้งหมดเหล่านี้ช่วยให้เซลล์ยูคาริโอตทำหน้าที่ที่ซับซ้อนมากขึ้น ดังนั้น สิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ยูคาริโอต เช่นเดียวกับมนุษย์ มีความซับซ้อนมากกว่าสิ่งมีชีวิตที่เป็นโปรคาริโอต เช่น แบคทีเรีย

มาคุยกันเรื่อง "สมอง" ของเซลล์: the นิวเคลียสซึ่งเก็บสารพันธุกรรมส่วนใหญ่ของเซลล์ไว้ DNA ของเซลล์ส่วนใหญ่ของคุณอยู่ในนิวเคลียส จัดเป็นโครโมโซม ในมนุษย์นั่นหมายถึง 23 คู่ของโครโมโซมสองตัวหรือ26 โครโมโซม โดยรวม

นิวเคลียสเป็นที่ที่เซลล์ของคุณทำการตัดสินใจว่ายีนใดจะทำงานมากกว่า (หรือ "แสดงออก") และยีนใดจะทำงานน้อยลง (หรือ "ถูกยับยั้ง") เป็นที่ตั้งของการถอดรหัสซึ่งเป็นขั้นตอนแรกสู่การสังเคราะห์โปรตีนและการแสดงออกของ ยีน ให้เป็นโปรตีน

นิวเคลียสล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสแบบสองชั้นที่เรียกว่าซองจดหมายนิวเคลียร์ ซองจดหมายมีรูพรุนนิวเคลียร์หลายรู ซึ่งยอมให้สารต่างๆ รวมทั้งสารพันธุกรรมและ RNA ของผู้ส่งสารหรือ mRNAเพื่อผ่านเข้าและออกจากนิวเคลียส

และในที่สุด นิวเคลียสก็เป็นที่ตั้งของนิวเคลียส ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในนิวเคลียส นิวเคลียสช่วยให้เซลล์ของคุณผลิตไรโบโซม – มากขึ้นในวินาที – และยังมีบทบาทในการตอบสนองต่อความเครียดของเซลล์

ในชีววิทยาของเซลล์ แต่ละเซลล์ของยูคาริโอตถูกแบ่งออกเป็นสองประเภท: นิวเคลียสที่เราเพิ่งอธิบายไว้ข้างต้น และไซโตพลาสซึม ซึ่งเป็นอย่างอื่น

ไซโตพลาสซึม ในเซลล์ยูคาริโอตมีออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรนที่เราจะพูดถึงด้านล่าง นอกจากนี้ยังมีสารคล้ายเจลที่เรียกว่า cytosol ซึ่งเป็นส่วนผสมของน้ำ สารที่ละลาย และโปรตีนโครงสร้าง ซึ่งคิดเป็นประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของปริมาตรของเซลล์

ทุกเซลล์ยูคาริโอต ไม่ว่าจะเป็นเซลล์สัตว์ เซลล์พืช ถูกห่อหุ้มด้วยพลาสมาเมมเบรน โครงสร้างเมมเบรนพลาสม่า ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง ขึ้นอยู่กับประเภทของเซลล์ที่คุณกำลังดู แต่ส่วนประกอบทั้งหมดมีองค์ประกอบหลักเพียงส่วนเดียว: ฟอสโฟลิปิด bilayer.

โมเลกุลฟอสโฟลิปิดแต่ละโมเลกุลประกอบด้วย a ชอบน้ำ (หรือชอบน้ำ) หัวฟอสเฟตบวกสอง ไม่ชอบน้ำ (หรือเกลียดน้ำ) กรดไขมัน เมมเบรนสองชั้นเกิดขึ้นเมื่อฟอสโฟลิปิดสองชั้นเรียงกันตั้งแต่หางถึงหาง โดยกรดไขมันจะสร้างชั้นในของเมมเบรนและกลุ่มฟอสเฟตที่ด้านนอก

การจัดเรียงนี้จะสร้างเส้นขอบที่ชัดเจนสำหรับเซลล์ ทำให้เซลล์ยูคาริโอตแต่ละเซลล์มีหน่วยที่แตกต่างกันออกไป

ยังมีส่วนประกอบอื่นๆ ของพลาสมาเมมเบรนด้วย โปรตีนภายในพลาสมาเมมเบรนช่วยขนส่งวัสดุเข้าและออกจากเซลล์ และยังรับสัญญาณทางเคมีจากสภาพแวดล้อมที่เซลล์ของคุณสามารถทำปฏิกิริยาได้

โปรตีนบางชนิดในพลาสมาเมมเบรน (กลุ่มที่เรียกว่า ไกลโคโปรตีน) มีคาร์โบไฮเดรดติดมาด้วย ไกลโคโปรตีนทำหน้าที่เป็น "การระบุ" เซลล์ของคุณ และมีบทบาทสำคัญในการสร้างภูมิคุ้มกัน

ถ้าเยื่อหุ้มเซลล์ไม่มีเสียง ทั้งหมด ที่แข็งแกร่งและปลอดภัย คุณพูดถูก ไม่ใช่! ดังนั้นเซลล์ของคุณจำเป็นต้องมีโครงร่างไซโตเพื่อช่วยรักษารูปร่างของเซลล์ โครงร่างของเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนโครงสร้างที่แข็งแรงพอที่จะรองรับเซลล์ และสามารถช่วยให้เซลล์เติบโตและเคลื่อนไหวได้

มีเส้นใยหลักสามประเภทที่ประกอบขึ้นเป็นโครงร่างโครงร่างเซลล์ยูคาริโอต:

• ไมโครทูบูล: เหล่านี้เป็นเส้นใยที่ใหญ่ที่สุดในโครงร่างโครงร่างและทำจากโปรตีนที่เรียกว่าทูบูลิน พวกมันแข็งแกร่งมากและทนทานต่อการบีบอัด ดังนั้นพวกมันจึงเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาเซลล์ของคุณให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสม พวกเขายังมีบทบาทใน การเคลื่อนที่หรือการเคลื่อนที่ของเซลล์และยังช่วยขนส่งวัสดุภายในเซลล์อีกด้วย

• เส้นใยระดับกลาง: เส้นใยขนาดกลางเหล่านี้ทำจากเคราติน (ซึ่ง FYI ยังเป็นโปรตีนหลักที่พบในผิวหนัง เล็บ และผมของคุณ) พวกมันทำงานร่วมกับไมโครทูบูลเพื่อช่วยรักษารูปร่างของเซลล์

• ไมโครฟิลาเมนต์: เส้นใยขนาดเล็กที่สุดในโครงร่างโครงร่าง ไมโครฟิลาเมนต์ทำจากโปรตีนที่เรียกว่า แอคติน. แอคตินมีไดนามิกสูง – เส้นใยแอคตินสามารถสั้นลงหรือยาวขึ้นได้ง่ายขึ้นอยู่กับสิ่งที่เซลล์ของคุณต้องการ เส้นใยแอคตินมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อไซโตไคเนซิส (เมื่อเซลล์หนึ่งแยกออกเป็นสองเซลล์เมื่อสิ้นสุดไมโทซิส) และยังมีบทบาทสำคัญในการขนส่งเซลล์และการเคลื่อนไหว

โครงร่างของเซลล์เป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์ยูคาริโอตมีรูปร่างที่ซับซ้อนมาก (ตรวจสอบรูปร่างเส้นประสาทที่บ้าคลั่งนี้!) โดยไม่ต้องยุบตัวเอง

ดูเซลล์สัตว์ด้วยกล้องจุลทรรศน์และคุณจะพบออร์แกเนลล์อื่น centrosomeซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงร่างโครงร่าง

เซนโทรโซมทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการจัดระเบียบไมโครทูบูลหลัก (หรือ MTOC) ของเซลล์ centrosome มีบทบาทสำคัญในการแบ่งเซลล์ - ข้อบกพร่องใน centrosome นั้นเชื่อมโยงกับโรคที่เกิดจากการเติบโตของเซลล์ เช่น มะเร็ง

คุณจะพบเซนโทรโซมเฉพาะในเซลล์สัตว์เท่านั้น เซลล์พืชและเชื้อราใช้กลไกต่างๆ ในการจัดระเบียบไมโครทูบูล

แม้ว่าเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดจะมีโครงร่างเซลล์ แต่เซลล์บางชนิด เช่น เซลล์พืช มีผนังเซลล์เพื่อการปกป้องที่ดียิ่งขึ้น ต่างจากเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งค่อนข้างเหลว ผนังเซลล์ เป็นโครงสร้างแข็งที่ช่วยรักษารูปร่างของเซลล์

การสร้างผนังเซลล์ที่แน่นอนนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตที่คุณกำลังมองหา (เซลล์สาหร่าย เชื้อรา และพืชล้วนมีผนังเซลล์ที่แตกต่างกัน) แต่โดยทั่วไปแล้วพวกมันทำมาจาก พอลิแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน เช่นเดียวกับโปรตีนโครงสร้างเพื่อรองรับ

ผนังเซลล์พืชเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ช่วยให้พืชยืนตัวตรง (อย่างน้อยก็จนกว่าพวกมันจะขาดน้ำจนเริ่มเหี่ยว) และทนต่อปัจจัยแวดล้อม เช่น ลม นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ ทำให้สารบางชนิดผ่านเข้าและออกจากเซลล์ได้

ไรโบโซมที่ผลิตในนิวเคลียส?

คุณจะพบพวงของพวกเขาใน in เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมหรือER. โดยเฉพาะคุณจะพบพวกเขาใน เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมหยาบ (หรือ RER) ซึ่งได้ชื่อมาจากลักษณะที่ "หยาบ" ซึ่งต้องขอบคุณไรโบโซมเหล่านั้นทั้งหมด

โดยทั่วไป ER คือโรงงานผลิตของเซลล์ และมีหน้าที่ในการผลิตสารที่เซลล์ของคุณต้องการเจริญเติบโต ใน RER ไรโบโซมทำงานอย่างหนักเพื่อช่วยให้เซลล์ของคุณผลิตโปรตีนต่างๆ นับพันชนิดที่เซลล์ของคุณต้องการเพื่อความอยู่รอด

นอกจากนี้ยังมีส่วนหนึ่งของER ไม่ ปกคลุมด้วยไรโบโซมที่เรียกว่า เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมเรียบ (หรือ SER) SER ช่วยให้เซลล์ของคุณผลิตลิพิด รวมถึงลิพิดที่สร้างพลาสมาเมมเบรนและออร์แกเนลล์ ยังช่วยสร้างฮอร์โมนบางชนิด เช่น เอสโตรเจนและเทสโทสเตอโรน

ในขณะที่ ER เป็นโรงงานผลิตเซลล์ เครื่องมือกอลจิซึ่งบางครั้งเรียกว่า Golgi body เป็นโรงงานบรรจุเซลล์

เครื่องมือ Golgi นำโปรตีนที่ผลิตขึ้นใหม่ใน ER และ "บรรจุ" โปรตีนเหล่านี้เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องในเซลล์ นอกจากนี้ยังบรรจุสารลงในหน่วยที่ยึดกับเมมเบรนขนาดเล็กที่เรียกว่าถุงน้ำ จากนั้นพวกมันจะถูกส่งไปที่ตำแหน่งที่เหมาะสมในเซลล์

เครื่องมือกลจิประกอบด้วยถุงเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ถังน้ำ (ดูเหมือนแพนเค้กกองอยู่ใต้กล้องจุลทรรศน์) ที่ช่วยแปรรูปวัสดุ ซิส หน้าเครื่องกอลจิเป็นด้านขาเข้าที่รับวัสดุใหม่ และ ทรานส์ ใบหน้าคือด้านขาออกที่ปลดปล่อยพวกเขา

ไลโซโซม ยังมีบทบาทสำคัญในการแปรรูปโปรตีน ไขมัน และสารอื่นๆ พวกมันมีขนาดเล็ก ออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน และมีกรดสูง ซึ่งช่วยให้พวกมันทำหน้าที่เหมือน "กระเพาะอาหาร" ของเซลล์ของคุณ

หน้าที่ของไลโซโซมคือการย่อยวัสดุ ทำลายโปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันที่ไม่ต้องการ เพื่อให้สามารถขับออกจากเซลล์ได้ ไลโซโซมเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในเซลล์ภูมิคุ้มกันของคุณ เนื่องจากพวกมันสามารถย่อยเชื้อโรคได้ และป้องกันไม่ให้เซลล์เหล่านี้ทำร้ายคุณโดยรวม

เซลล์ของคุณได้รับพลังงานจากการผลิตและการขนส่งทั้งหมดจากที่ใด ไมโตคอนเดรียซึ่งบางครั้งเรียกว่าโรงไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ของเซลล์ เอกพจน์ของ mitochondria คือ mitochondrion

อย่างที่คุณอาจเดาได้ ไมโทคอนเดรียเป็นแหล่งผลิตพลังงานหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันคือที่ซึ่งสองขั้นตอนสุดท้ายของ การหายใจระดับเซลล์ เกิดขึ้น – และตำแหน่งที่เซลล์ผลิตพลังงานที่ใช้ได้มากที่สุด ในรูปของ ATP.

เช่นเดียวกับออร์แกเนลล์ส่วนใหญ่ พวกมันถูกล้อมรอบด้วยไขมันสองชั้น แต่ไมโตคอนเดรียจริงๆ แล้วมีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น (เยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอก) เยื่อหุ้มชั้นในจะพับเข้าหากันอย่างใกล้ชิดเพื่อให้มีพื้นที่ผิวมากขึ้น ซึ่งทำให้ไมโทคอนเดรียแต่ละตัวมีพื้นที่มากขึ้นในการทำปฏิกิริยาเคมีและผลิตเชื้อเพลิงให้กับเซลล์มากขึ้น

เซลล์ประเภทต่าง ๆ มีจำนวนไมโตคอนเดรียต่างกัน ตัวอย่างเช่น เซลล์ตับและกล้ามเนื้อมีมากเป็นพิเศษ

ในขณะที่ไมโตคอนเดรียอาจเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์ เพอรอกซิโซม เป็นส่วนสำคัญของการเผาผลาญของเซลล์

นั่นเป็นเพราะเปอร์รอกซิโซมช่วยดูดซับสารอาหารภายในเซลล์ของคุณและเต็มไปด้วยเอนไซม์ย่อยอาหารเพื่อทำลายพวกมัน เปอร์ออกไซด์ยังมีและทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นกลางซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อ DNA หรือเยื่อหุ้มเซลล์ของคุณเพื่อส่งเสริมสุขภาพในระยะยาวของเซลล์ของคุณ

ไม่ใช่ทุกเซลล์ที่มีคลอโรพลาสต์ ซึ่งไม่พบในเซลล์พืชหรือเชื้อรา แต่จะพบในเซลล์พืชและสาหร่ายบางชนิด แต่จะมีประโยชน์ในเซลล์เหล่านั้น คลอโรพลาสต์ เป็นแหล่งสังเคราะห์แสง ซึ่งเป็นชุดของปฏิกิริยาเคมีที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดผลิตพลังงานที่ใช้งานได้จากแสงแดด และยังช่วยขจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศอีกด้วย

คลอโรพลาสต์นั้นเต็มไปด้วยเม็ดสีเขียวที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ ซึ่งจับความยาวคลื่นของแสงและทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ประกอบขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสง มองเข้าไปในคลอโรพลาสต์แล้วคุณจะพบกองวัสดุคล้ายแพนเค้กที่เรียกว่า ไทลาคอยด์ล้อมรอบด้วยพื้นที่เปิดโล่ง (เรียกว่า สโตรมา).

ไทลาคอยด์แต่ละตัวมีเมมเบรนของตัวเอง - เมมเบรนไทลาคอยด์ - เช่นกัน

ตรวจสอบเซลล์พืชภายใต้กล้องจุลทรรศน์และคุณมีแนวโน้มที่จะเห็น ใหญ่ ฟองสบู่กินเนื้อที่มาก นั่นคือแวคิวโอลส่วนกลาง

ในพืช แวคิวโอลส่วนกลางจะเติมน้ำและสารที่ละลายในน้ำ และอาจมีขนาดใหญ่มากจนใช้พื้นที่สามในสี่ของเซลล์ ใช้แรงดัน turgor กับผนังเซลล์เพื่อช่วย "ขยาย" เซลล์เพื่อให้พืชสามารถยืนตัวตรงได้

เซลล์ยูคาริโอตประเภทอื่นๆ เช่น เซลล์สัตว์ มีแวคิวโอลที่เล็กกว่า แวคิวโอลต่างๆ ช่วยเก็บสารอาหารและของเสีย ดังนั้นจึงมีระเบียบอยู่ภายในเซลล์

ต้องการการทบทวนเรื่องที่ใหญ่ที่สุด ความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์? เรามีให้คุณ:

• แวคิวโอล: เซลล์พืชมีแวคิวโอลขนาดใหญ่อย่างน้อยหนึ่งอันเพื่อรักษารูปร่างของเซลล์ ในขณะที่แวคิวโอลของสัตว์จะมีขนาดเล็กกว่า
• เซนทริโอล: เซลล์สัตว์มีหนึ่งเซลล์ เซลล์พืชไม่ได้
• คลอโรพลาสต์: เซลล์พืชมีพวกมัน เซลล์สัตว์ไม่ได้
  
• ผนังเซลล์: เซลล์พืชมีผนังเซลล์ชั้นนอก เซลล์สัตว์มีเยื่อหุ้มพลาสมา