โครงสร้างเซลล์

เซลล์มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถมองเห็นมันได้ด้วยตาเปล่า คุณต้องใช้ กล้องจุลทรรศน์ เพื่อขยายภาพให้ใหญ่ขึ้น ประเภทแรกที่คุณจะพบคือ กล้องจุลทรรศน์แสง它将光线穿过薄薄的 สเปซิมิน (วัสดุที่คุณกำลังสังเกต) และใช้เลนส์แก้วเพื่อขยายมุมมอง

การเตรียมสไลด์และการวาดสิ่งที่เห็น

สำหรับการสังเกตสิ่งมีชีวิต คุณต้องทำ การเตรียมชั่วคราว โดยวางชิ้นส่วนบางๆ ของวัสดุบน สไลด์ แก้ว เพิ่มหยด สไทน์ (ของเหลวที่มีสีช่วยให้เห็นส่วนต่างๆ ชัดเจนขึ้น) แล้วลด เคवरสลิป บางๆ ลงไปด้านบนเพื่อแบนเรียบและป้องกันอากาศ

เมื่อคุณวาดเซลล์จากสไลด์หรือภาพถ่าย ให้ปฏิบัติตามกฎง่ายๆ ดังนี้:

• ใช้ดินสอปลายแหลมและเส้นที่ชัดเจน (ไม่มีการระบายเงา)
• วาดเฉพาะสิ่งที่คุณเห็นจริงๆ ด้วยขนาดส่วนต่างๆ ที่ถูกต้อง
• ติดป้ายชื่อส่วนต่างๆ ด้วยเส้นตรงที่ไม่ตัดกัน

การขยายและขนาดจริง

การขยาย (Magnification) บอกว่าภาพมีขนาดใหญ่กว่าวัตถุจริงกี่เท่า ไม่มีหน่วยวัด คุณหาได้โดยใช้สมการเดียว:

คุณสามารถจัดรูปสมการนี้ใหม่เพื่อหาค่าใดค่าหนึ่งจากอีกสองค่าได้:

ส่วนบนและส่วนล่างของเศษส่วน ต้องใช้หน่วยเดียวกัน เซลล์มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นคุณจึงใช้หน่วยเล็ก:

• $1\ \text{mm} = 1000\ \text{micrometre}$ (µm)
• $1\ \text{µm} = 1000\ \text{nanometre}$ (nm)
• ดังนั้น $1\ \text{mm} = 1\,000\,000\ \text{nm}$

ตัวอย่างวิธีทำ ในภาพไมโครกราฟที่ขยาย $5000$ เท่า คลอโรพลาสต์ มีขนาด $25\ \text{mm}$ จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง ขนาดจริงของมันคือ

สมการเดียวกันนี้ใช้ได้กับภาพวาด ภาพไมโครกราฟ (ภาพถ่ายที่ถ่ายผ่านกล้องจุลทรรศน์แสง) และ ภาพอิเล็กตรอนไมโครกราฟ (ภาพถ่ายที่ละเอียดที่สุด อธิบายด้านล่าง) ต้องแปลงเป็นหน่วยเดียวกันก่อนเสมอ แล้วจึงหาร

สเกลในตาและสเกลบนแท่น

สำหรับการวัดเซลล์จริงภายใต้กล้องจุลทรรศน์ คุณต้องใช้ สเกลในตา (eyepiece graticule) — ซึ่งเป็นสเกลเล็กๆ ภายในเลนส์ตา ส่วนแบ่งของมันไม่มีขนาดตายตัว ดังนั้นคุณต้อง **ปรับเทียบ (calibrate)**它们ก่อน (คำนวณว่าหนึ่งส่วนแบ่งมีค่าเท่ากับเท่าไหร่)

คุณใช้การปรับเทียบด้วย stage micrometer — สไลด์พิเศษที่มีสเกลที่แม่นยำ (มัก $1\ \text{mm}$ แบ่งเป็น $100$ ส่วน ดังนั้นแต่ละส่วนคือ $10\ \text{µm}$) จัดเรียงสเกลทั้งสองให้ซ้อนกัน นับจำนวนช่วง graticule ที่พอดีกับความยาวที่กำหนด แล้วหาร เมื่อปรับเทียบเสร็จแล้ว สามารถเปลี่ยนเป็นสเปซิเมนและวัด它以格尺的

ความละเอียดและความขยาย

คำสองคำนี้สับสนง่าย ผู้สอบจะให้คะแนนตามความแตกต่างของทั้งสองคำ

• ความขยาย (Magnification) คือจำนวนเท่าที่ภาพมีขนาดใหญ่กว่าวัตถุต้นแบบ
• ความละเอียด (Resolution) คือระยะทางน้อยที่สุดระหว่างจุดสองจุดที่ยังทำให้คุณมองเห็นเป็น สอง จุดแยกต่างหากได้

การทำให้ภาพใหญ่ขึ้นไม่จำเป็นต้องแสดงรายละเอียดมากขึ้นเสมอไป เมื่อผ่านจุดหนึ่งไป คุณจะได้เพียงภาพที่ใหญ่ขึ้นแต่เบลอ ความละเอียดคือตัวกำหนดขีดจำกัดจริงของรายละเอียด

กล้องจุลทรรศน์แสงมีความละเอียดต่ำกว่าเพราะแสงมี ความยาวคลื่น ค่อนข้างยาว กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ใช้ลำแสงของ อิเล็กตรอน แทนแสง อิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นสั้นกว่ามาก ความละเอียดจึงสูงกว่ามากและสามารถมองเห็นโครงสร้างขนาดเล็กมากภายในเซลล์ได้ มีสองประเภทคือ แบบสแกน (scanning) ซึ่งแสดงพื้นผิวใน 3D และ แบบส่งผ่าน (transmission) ซึ่งส่งอิเล็กตรอนผ่านแผ่นบางเพื่อแสดงรายละเอียดภายใน

เซลล์พืชและสัตว์เป็น เซลล์ยูเคยาริโอต: DNA ของพวกมันถูกเก็บรักษาอยู่ภายใน นิวเคลียส ภายในเซลล์ประกอบด้วยส่วนย่อยๆ หลายส่วนเรียกว่า ออร์แกเนลล์ ซึ่งแต่ละส่วนมีหน้าที่ของตัวเอง ของเหลวคล้ายเจลลี่รอบๆ คือ ไซโตพลาซึม

*เซลล์พืชยังมีผนังเซลล์, คลอโรพลาสต์ และ vacuole ขนาดใหญ่

ในภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์หรือภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน คุณระบุออร์แกเนลล์ได้จากรูปร่าง ขนาด และตำแหน่ง; ในภาพวาดคุณแสดงขอบ轮廓และติดฉลาก

เซลล์ใช้ ATP ที่ผลิตจากการหายใจเป็นแหล่งพลังงานสำหรับทุกงานที่ต้องใช้พลังงาน เช่น การสร้างโปรตีน การเคลื่อนย้ายสิ่งของ และการแบ่งเซลล์

เปรียบเทียบเซลล์พืชและสัตว์

ทั้งสองมีเยื่อหุ้มเซลล์, ไซโตพลาซึม, นิวเคลียส, ไมโทคอนเดรีย, ไรโบโซม, ER และกอลจิบอดี

เซลล์โปรคาริโอต, เช่น แบคทีเรีย, มีขนาดเล็กและเรียบง่ายกว่าเซลล์ยูเคยาริโอตมาก คุณสมบัติสำคัญคือ:

• เซลล์เดียว (unicellular) — เป็นเซลล์เดียว
• โดยทั่วไปขนาด $1$–$5\ \text{µm}$
• ผนังเซลล์ทำจาก เพปทิโดไกลแคน (peptidoglycan) (ไม่ใช่เซลลูโลส)
• DNA วงกลมลอยอิสระในไซโตพลาซึม — ไม่มีนิวเคลียส
• $70\text{S}$ ไรโบโซม (เล็กกว่า $80\text{S}$ ones ในไซโตพลาซึมของยูเคยาริโอต)
• ไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น — ดังนั้นไม่มีนิวเคลียส ไม่มีไมโทคอนเดรีย และไม่มีคลอโรพลาสต์

*เซลล์โปรคาริโอต: DNA วงกลม (nucleoid) ลอยอิสระ, ไม่มีนิวเคลียสและไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น

เปรียบเทียบเซลล์โปรคาริโอตและยูเคยาริโอต

ไวรัสทั้งหมดเป็น non-cellular ——they are not made of cells at all. Each virus is built from just two or three parts:

• แกนกลางของ กรดนิวเคลียม ซึ่งเป็น DNA หรือ RNA อย่างใดอย่างหนึ่ง (ไม่อาจเป็นทั้งสองพร้อมกัน).
• เปลือกโปรตีนหุ้มรอบแกนกลางเรียกว่า แคปซิด.
• ในบางชนิดมี เอนVELOPE ด้านนอกทำจาก ฟอสโฟลิพิด.

*ไวรัสแบบทั่วไป: กรดนิวเคลียมภายในแคปซิดโปรตีน และมีเอนVELOPE ไขมันในบางชนิด

ไวรัสไม่มีไซโทพลาซึม ไม่มีออร์แกเนลล์ และไม่มีไรโบโซม ไม่สามารถหายใจหรือสร้างโปรตีนเองได้ สามารถISTRUE only copy itself inside a living host cell, so it sits at the edge of what we call "living". ดังนั้นจึงอยู่ที่ขอบเขตของสิ่งที่เราเรียกว่า "มีชีวิต"

• การขยาย $=$ = ขนาดภาพ $\div$ / ขนาดจริง — แปลงหน่วยก่อน ($\text{mm} \leftrightarrow \mu\text{m} \leftrightarrow \text{nm}$), แล้วจัดรูปสมการเพื่อหาตัวที่ต้องการ.
• แยกความแตกต่างระหว่าง การขยาย (ใหญ่ขึ้นกี่เท่า) กับ ความละเอียด (ระยะใกล้ที่สุดที่ยังมองเห็นเป็นจุดแยกสองจุดได้); กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีความละเอียดสูงกว่าเพราะคลื่นของอิเล็กตรอนสั้นกว่า.
• ระบุคู่ โครงสร้าง + หน้าที่ ของออร์แกเนลล์แต่ละชนิด (เช่น ไมโทคอนเดรีย: เมมเบรนภายในพับ → การหายใจแบบใช้ออกซิเจน).
• ระบุความแตกต่างระหว่าง โปรคาริโอตกับยูคาริโอต ให้ชัดเจน: ไม่มีนิวเคลียส, ไรโบโซมเล็ก (70S), ไม่มีออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรน, DNA แบบวงกลม.
• ไวรัสเป็น สิ่งไม่มีชีวิต — อธิบายโดยอ้างอิงแคปซิด วัสดุพันธุกรรม และ (บางครั้ง) เอนVELOPE เท่านั้น.