B.2.2 · ออร์แกเนลล์และการแบ่งพื้นที่ภายในเซลล์

เอกสารนี้ครอบคลุมหัวข้อ SL ที่เลือกสำหรับหลักสูตรที่ประเมินเป็นครั้งแรกใน 2025; ไม่ใช่หลักสูตรทั้งหมด

ความรู้พื้นฐาน: โครงสร้างเซลล์จาก A.2.2 และการขนส่งผ่านเมมเบรนจาก B.2.1.

The examples are original and fictional: they are not real measurements or real student investigations.

อะไรจะเป็นคำอธิบายสำหรับการสังเกตนี้?

• เซลล์ตับอ่อนที่หลั่งเอนไซม์เต็มไปด้วย rough endoplasmic reticulum และ Golgi bodies, ในขณะที่เซลล์ผิวหนังมีน้อยมาก ทำไมเนื้อหาเซลล์ควรสะท้อนงานของมัน?

สร้างโมเดล

• เซลล์ eukaryotic แบ่งงานระหว่าง organelles ที่มีเยื่อหุ้ม: นิวเคลียสเก็บคำสั่ง DNA, rough endoplasmic reticulum สังเคราะห์โปรตีนสำหรับการส่งออก, Golgi body ปรับแต่งและบรรจุ, vesicles ขนส่ง, และ mitochondria ปล่อยพลังงานโดยการหายใจ
• การจัดแบ่งช่อง compartments ทำให้แต่ละกระบวนการทำงานภายใต้สภาวะของตนเอง: เอนไซม์และสารตั้งต้นถูกจัดรวมอยู่ในที่เดียวกัน ปฏิกิริยาที่ทำลายเซลล์ถูกควบคุมไว้ และค่า pH หรือเคมีที่ไม่เข้ากันสามารถอยู่ร่วมกันได้ในเซลล์เดียว เช่น ไลโซโซมจะเก็บเอนไซม์ย่อยอาหารไว้ห่างจากไซโทพลาซึม
• ออร์แกเนลล์: โครงสร้างพิเศษภายในเซลล์ที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจง; ออร์แกเนลล์จำนวนมากหุ้มด้วยเมมเบรน; การแบ่งห้อง: การแบ่งเซลล์ออกเป็นบริเวณที่หุ้มด้วยเมมเบรน แต่ละแห่งมีสภาวะของตัวเอง

เลือกหลักฐานที่นำมาทดสอบได้

• เปรียบเทียบภาพจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเซลล์หลั่งสารกับเซลล์ที่ไม่หลั่งสาร: โมเดลทำนายว่าเซลล์ที่หลั่งสารจะมี ER แบบหยาบและกอลจิบอดีมากกว่ามาก ระบุออร์แกเนลล์แต่ละชนิดจากลักษณะเยื่อและรูปร่าง ไม่ใช่สี — ภาพจุลทรรศน์เป็นโทนสีเทา
• ใช้สเกลบาร์หรือการขยายภาพที่ระบุไว้เพื่อวัดขนาดออร์แกเนลล์: แปลงความยาวในภาพและความยาวจริงให้เป็นหน่วยเดียวกันก่อนทำการหาร เพื่อให้เปรียบเทียบขนาดจริงได้ถูกต้อง

เริ่มจากปริมาณที่ทราบแล้ว

• Known: ภาพของ mitochondria ยาว 30 mm และข้อมูล scale บอกระยะจริงคือ 50 µm. ใช้ magnification = ขนาดภาพ / ขนาดจริง. แปลง: 30 mm = 30,000 µm. แทนค่า: M = 30,000 / 50 = ×600. ภาพใหญ่กว่า organelle จริง 600 เท่า; อัตราส่วนไม่มีหน่วย

ตัวอย่าง:

บนจุลภาพถ่ายเดียวกัน โวลุคเกิลมีขนาดภาพเป็น 4 มม. หาเส้นผ่านศูนย์กลางจริงโดยใช้ขั้นตอนเดิม: ข้อมูลที่ทราบ → โมเดล → ความสัมพันธ์ → แทนค่า → หน่วยและการตีความ (คำตอบ: ขนาดจริง = ขนาดภาพ / ขนาดการขยาย = 4 มม. / 600 = 0.0067 มม. ≈ 6.7 ไมโครเมตร รักษาหน่วยไว้กับทุกค่า)

ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต

• ภาพจุลทรรศน์นิ่งแสดงเพียงโครงสร้าง ไม่ใช่การเคลื่อนไหว: เส้นทางของเวสิเคิลถูกสรุปจากภาพหลายภาพและการทดลองทำเครื่องหมาย ไม่ใช่สังเกตได้จากเฟรมเดียว การคำนวณการขยายภาพสมมติว่าสเกลที่กำหนดไว้ถูกต้อง หากอ่านค่าสเกลบาร์ผิดพลาด จะทำให้ทุกการวัดจากภาพนั้นคลาดเคลื่อน

เตือน:

เซลล์ทุกชนิดมีออร์แกเนลล์เหมือนกันทั้งจำนวน ข้อกล่าวนี้ไม่ถูกต้อง: เซลล์มีความจำเพาะ — เซลล์หลั่งสารลงทุนใน ER แบบหยาบและกอลจิบอดี ในขณะที่เซลล์เม็ดเลือดแดงละทิ้งนิวเคลียสทั้งหมดไปเพื่อให้พกพาฮีโมโกลบินได้มากขึ้น เนื้อหาออร์แกเนลล์ขึ้นอยู่กับบทบาทของเซลล์

จุดสำคัญ:

ออร์แกเนลล์และการแบ่งห้อง: ออร์แกเนลล์แบ่งงานของเซลล์ และการแบ่งห้องทำให้แต่ละกระบวนการดำเนินภายใต้สภาวะของตนเอง เส้นทางสังเคราะห์และหลั่งเริ่มจากนิวเคลียส → ER ขรุขระ → Vesicle → กอลจี้ → เมมเบรน; วัดโครงสร้างโดยใช้ภาพ ÷ จริง ในหน่วยเดียวกัน

เขียนจากขนาดการขยาย 200 เท่า

• ออร์แกเนลล์ปรากฏขนาด 24 มม.; ความยาวจริงคือ 120 ไมโครเมตร
• หาขนาดการขยาย: 24 มม. = 24,000 ไมโครเมตร; 24,000 ÷ 120 = ×200 — ก่อนหารให้เปลี่ยนหน่วยก่อนหนึ่งขั้น

เขียนจากภาพขนาด 30 มม.

• โครงสร้างที่ยาว 2 ไมโครเมตร ถูกวาดด้วยขนาดการขยาย ×15,000
• หาขนาดภาพ: 2 × 15,000 = 30,000 ไมโครเมตร = 30 มม.

เขียนจากความอุดมสมบูรณ์ของออร์แกเนลล์

• เซลล์ตับอ่อนส่งออกเอนไซม์; เซลล์กล้ามเนื้อหดตัวซ้ำๆ อย่างต่อเนื่อง
• ชื่อ organelle หลักในแต่ละ: rough ER และ Golgi ใน secretory cell; mitochondria ในกล้ามเนื้อ — organelle content ตามบทบาทของเซลล์