โครงสร้างของเซลล์พืช 

เซลล์พืชแตกต่างกันทั้งในด้านรูปร่างและหน้าที่ตลอดจนโครงสร้าง แต่จะประกอบด้วยส่วนใหญ่ๆ 2 ส่วน คือ

1  ผนังเซลล์ (cell wall) เป็นโครงสร้างที่อยู่ด้านนอกสุด มีทั้งสิ่งที่มีชีวิตและสิ่งที่ไม่มีชีวิตอยู่ภายใน
 
2  โปรโตพลาสซึม (protoplasm) ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) หรือพลาสมาเมมเบรน (plasma membrane) ซึ่งอยู่ถัดจากผนังเซลล์เข้าไป ทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่อยู่ภายในส่วนที่เรียกว่า ไซโตพลาสซึม (cytoplasm) ที่รวมถึง ออร์กาเนล (organelles) ที่มีชีวิต เช่น พลาสมิด (plasmid) ไมโตครอนเดรีย (mitochondria) กอลใจ (golgi apparatus) และเอ็นโด- พลาสมิค เรติคูลัม (endoplasmic reticulum) รวมทั้งองค์ประกอบที่เรียกว่า inclusion หรือ ergastic substance ซึ่งได้แก่สารจำพวก รงควัตถุ (pigments) สารผลึก (crystallites) เม็ดแป้ง (starch grains) และหยดน้ำ (deposites) เป็นต้น ส่วนที่เรียกว่า นิวเคลียส (nucleus) ซึ่งเป็นศูนย์กลางของการควบ คุมและถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ


เนื่องจากพืชมีวิวัฒนาการมาค่อนข้างมากและยาวนาน จึงมีรูปร่างและอวัยวะที่ซับซ้อน และประกอบ ด้วยเซลล์หลายชนิดที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน การจำแนกเซลล์พืชเป็นชนิดต่างๆ ทำได้หลายแบบโดยอาศัย ลักษณะที่แตกต่างกันทาง ได้แก่ รูปร่าง ตำแหน่งที่อยู่ และสารที่สะสมอยู่บนผนังเซลล์ (ชนิดและปริมาณสาร) ทำให้ผนังเซลล์มีความหนาบางแตกต่างกัน สามารถแบ่งขนาดชนิดของเซลล์เป็นชนิดต่างๆ ได้แก่ meristematic cell, cork cell, parenchyma cell และ vessel member เป็นต้น

ผนังเซลล์ (cell wall)

เซลล์พืชแต่ละชนิดสามารถคงรูปอยู่ได้เนื่องจากมีผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ในพืชจะมีการสร้างขอบ เขตที่ชัดเจนยิ่งขึ้นด้วยการสร้างผนังเซลล์ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สำคัญสำหรับพืช ล้อมรอบเยื่อหุ้มเซลล์อีก ทีหนึ่ง องค์ประกอบทางเคมีของผนังเซลล์ประกอบด้วยสารจำพวก เซลลูโลส (cellulose) เฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) เพคติน (pectin) ลิกนิน (lignin) และสารประกอบอื่นๆ ทำให้ผนังเซลล์ยืดหยุ่นและ แข็งแรงคงรูปอยู่ได้ ผนังเซลล์ทำหน้าที่ป้องกันอันตรายที่จะเกิด และห่อหุ้มสิ่งต่างๆ ที่อยู่ภายในเซลล์ ผนังเซลล์ประกอบด้วยโครงสร้างของส่วนที่สำคัญ คือ

1  middle lamella หรือ intercellular layer
 
2  primary wall เป็นผนังเซลล์ชั้นแรกที่โปรโตพลาสซึมสร้างขึ้น
 
3  secondary wall เป็นผนังชั้นในสุด เกิดหลังจากที่เซลล์หยุดการขยายขนาด มีการสะสมเซลลูโลส ลิกนิน ซูเบอริน (suberin) และคิวติน (cutin) ทำให้ผนังมีความหนาและแข็งแรงมากกว่า primary wall


ชั้นของผนังเซลล์มีโครงสร้างและส่วนประกอบทางเคมีแตกต่างกัน มีการจัดเรียงตัวของ ไมโครไฟบริล (microfibrils) ซึ่งเป็นโมเลกุลของเซลลูโลสที่มีลักษณะเป็นเส้นใยอยู่กันเป็นมัด หรือเป็นกลุ่ม เส้นใยม้วนเข้าหากัน ผนังเซลล์ชั้นแรกของไมโครไฟบริลมีการจัดเรียงตัวไม่เป็น ระเบียบ ขณะที่ผนังชั้นที่สองมีการเรียงตัวขนานกันอย่างมีระเบียบ ผนังเซลล์มีการสะสมสารไม่ สม่ำเสมอทำให้มีความหนาไม่เท่ากัน บริเวณที่มีผนังบางเป็นช่องหรือรู เรียกว่า pit ซึ่งในผนังเซลล์ ชั้นแรกเรียกว่า primary pit field หรือ primordial pit และบริเวณ pit มีรูเล็กๆ ที่ให้ไซโตพลาส ซึมของเซลล์ที่ติดกันมาเชื่อมกันได้เรียกว่า พลาสโมเดสมา (plasmodesma - เอกพจน์หรือ plasmodesmata - พหูพจน์ ) (ภาพที่ 2.1.2)  

โปรโตพลาสซึม (protoplasm)

โปรโตพลาสซึมของเซลล์พืชประกอบขึ้นด้วยส่วนสำคัญ คือ

1  เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane หรือ plasma membrane) (ภาพที่ 2.1.3)   เป็นผนังที่อยู่ถัดจากผนังเซลล์เข้าไปด้านใน ทำหน้าที่ห่อหุ้มโปรโตพลาสซึม เยื่อหุ้มเซลล์เป็นส่วนที่มีชีวิต ยืดหยุ่น Singer และ Nicolson สรุปได้ว่าเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลของฟอสฟอลิปิดเรียงตัวกันเป็น 2 ชั้น โดยปลายด้านที่มีประจุอยู่ด้านนอก และปลายด้านที่ไม่มีประจุอยู่ด้านในหันเข้าหากันทั้งสองชั้น โมเลกุลของโปรตีนจะแทรกอยู่ระหว่างโมเลกุลของฟอสฟอลิปิด และห่อหุ้มอยู่ด้านนอก ดังนั้นโมเลกุลของโปรตีนและไขมันที่ผนังเยื่อหุ้มเซลล์อาจทำปฏิกริยาต่อกัน เกิดการเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ความหนาของผนังเซลล์ประมาณ 8 nm เยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่แบ่งขอบเขตระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ และควบคุมการผ่านเข้าออกของสารหรือโมเลกุลต่างๆ มีลักษณะเป็น semi-permeable membrane คือ เลือกให้สารหรืออิออนบางชนิดผ่านเข้าไปได้ การผ่านเข้าไปของสารทางเยื่อหุ้ม เซลล์โดยไม่ต้องอาศัยพลังงานเรียกว่า passive transport แต่ถ้าต้องอาศัยพลังงานช่วยเรียกว่า active transport เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์มีส่วนสำคัญในการเคลื่อนย้ายสิ่งต่างๆ จึงมีการศึกษาวิจัย กันอย่างมากจนถึงปัจจุบัน
 
2  ไซโตพลาสซึม (cytoplasm) มีลักษณะเป็นกึ่งของแข็งกึ่งเหลว ประกอบด้วยโปรตีน 15-20% น้ำ 70-80% ที่เหลือเป็นพวกเกลือแร่ กรดไขมัน และกรดนิวคลีอิค สารต่างๆ เหล่านี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการเมตาบอลิซึม (metabolism) ของเซลล์ เช่น ในการสังเคราะห์แสง หรือการหายใจ เป็นต้น ไซโตพลาสซึมมีทั้งส่วนที่เป็น ออร์กาเนล (organelles) เช่น Endoplasmic reticulum (ER) ไรโบโซม (ribosome) Golgi apparatus (Goligi body หรือ Dictyosome) พลาสติด (plastids) ไมโครทูบูลล์ (microtubules) และ แวคิวโอล (vacuoles) สำหรับรายละเอียดของออร์กาเนลชนิดต่างๆนั้น นักศึกษาได้เรียนมาแล้วในหลักชีววิทยา


สำหรับออร์กาเนลที่สำคัญของเซลล์พืชที่จะกล่าวถึง คือ พลาสติด (plastids) ซึ่งประกอบด้วย พลาสติดที่มีสี (pigmented plastids) และ พลาสติดที่มีสี (pigmented plastids) สำหรับ พลาสติดที่มีสี ได้แก่

1  คลอโรพลาส (chloroplast) เป็นพลาสติดที่มีอยู่ทั่วไปในเซลล์ที่มีสีเขียว สีเขียวของคลอโรพลาส เกิดจากรงควัตถุสีเขียวที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) ซึ่งมีหลายชนิด คลอโรพลาสเป็นแหล่งที่ ดำเนินการเกี่ยวกับการสังเคราะห์แสง ในพืชชั้นสูงคลอโรพลาสมีลักษณะเป็นเม็ดรูปร่างยาวรี มีเยื่อบางๆ 2 ชั้น เยื่อหุ้มดังกล่าวประกอบด้วยลิปิดและโปรตีน รวมเรียกว่า lipoprotein คลอโรพลาสที่เจริญเต็มที่ภายในจะมีเยื่อ เป็นแผ่นเรียกว่า lamella เรียงซ้อนกันตามความยาวเป็นชั้นๆ เรียกว่า granum (พหูพจน์ - grana) (ภาพที่ 2.1.4)   ส่วนที่เหลือรอบๆ grana เป็นของเหลวใสเรียกว่า stroma granum มีลักษณะเป็นถุงแบน แต่ละถุงซึ่งมีผนัง 2 ชั้น เรียกว่า thylakoid (ภาพที่ 2.1.5)   ผนังของ thylakoid นี้เป็นที่อยู่ของคลอโรฟิลล์และรงควัตุอื่นๆ ดังนั้นจึงเป็นส่วนที่สำคัญ ในกระบวนการแรกเริ่มของการสังเคราะห์แสงของพืช ส่วน stroma เป็นส่วนที่บรรจุของ เหลวที่เกี่ยวข้องกับปฏิกริยาในการสังเคราะห์แสง การสร้าง DNA, RNA และหยดน้ำมัน (oil deposites) ทั้ง grana และ stroma มีส่วนสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช โดยปฏิกริยาช่วงที่ต้องการแสง (light reaction) เกิดขึ้นในส่วนของ granum ขณะที่ปฏิกริยา ในช่วงมืด (dark reaction) เกิดขึ้นที่ stroma
 
2  โครโมพลาส (chromoplast) เป็นพลาสติดที่มีสีต่างๆ ยกเว้นสีเขียว เช่น สีแดงเหลือง ทำหน้าที่ดูดพลังงานแสงและถ่ายทอดให้คลอโรฟิลล์เอ เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง โครโมพลาสเกิดจากรงควัตถุ 2 ชนิด แคโรทีน (carotene) และ แซนโธฟิลล์ (xanthophyll) ส่วนพลาสติดที่ไม่มีสี ได้แก่ elaioplast, aleuroneplast หรือ proteinoplast และ amyloplast นอกจากนิ้ภายในเซลล์ในไซโตพลาสซึมยังมีสารที่เรียกว่า Inclusion หรือ Ergastic substance ซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการเมตาโบลิซึมที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ มีทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว ที่พบมากที่สุด ได้แก่ เม็ดแป้ง (starch grain) (ภาพที่ 2.1.6)   ผลึก (crystal) (ภาพที่ 2.1.7)   โปรตีน (protein) ไขมัน (lipid) แทนนิน (tannin) กรด (acid) อัลคาลอยด์ (alkaloids)
 ส่วนประกอบที่สำคัญของดอก

ดอก (flower) คือส่วนของยอดหรือลำต้น ที่เปลี่ยนแปลงไปเพื่อทำหน้าที่สืบพันธุ์ โครงสร้างของดอกมีทั้งส่วนที่ไม่จำเป็นต่อการสืบพันธุ์ ได้แก่ กลีบเลี้ยง (sepal) และกลีบดอก (petal) กับโครงสร้างที่จำเป็นต่อการสืบพันธุ์ ได้แก่ เกสรเพศผู้ (stamen) และ เกสรตัวเมีย (carpel และ pistil) โครงสร้างเหล่านี้จะเรียงตัวรอบแกนประกอบกันเป็นดอก นอกจากนี้ยังประกอบด้วยฐานรองดอก (receptacle) ซึ่งเป็นส่วนที่ทำหน้าที่รองรับส่วนต่างๆ ของดอก โดยมีก้านดอกเรียกว่า peduncle และในกรณีดอกเกิดเป็นช่อมีก้านดอกย่อยเรียกว่า pedicel ทำหน้าที่เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างฐานรองดอกและกิ่งของลำต้น โครงสร้างของก้านดอกและก้านดอกย่อยจะมีลักษณะเหมือนกับลำต้น พืชบางชนิดอาจไม่มีก้านดอก เรียกดอกชนิดนี้ว่า sessile flower ดอกที่พบทั่วไปมีทั้งที่เป็น ดอกเดี่ยว (solitary flower) และดอกช่อ (inflorescence) ซึ่งอาจเกิดบริเวณปลายกิ่งหรือต้น หรือจากซอกใบ (leaf axil) ส่วนประกอบที่สำคัญของดอก มีด้วยกัน 4 ส่วนคือ

1  กลีบเลี้ยง (sepal) เป็นส่วนที่อยู่ด้านนอกสุดของดอก ทำหน้าที่ห่อหุ้มและป้องกันอันตรายให้กับดอกที่กำลังเจริญเติบโต กลีบเลี้ยงเป็นส่วนที่เจริญและเปลี่ยนแปลงมาจากใบ กลีบเลี้ยงของดอกจะเรียงกันเป็นวงรอบดอก เรียกว่า วงกลีบเลี้ยง (calyx) ซึ่งอาจแยกกัน หรือเชื่อมติดกัน (เรียกว่า calyx tube) พืชบางใต้ กลีบเลี้ยงอาจมีกลีบสีเขียวเล็ดกๆ เรียกว่า ริ้วประดับ (epicalyx) เช่นพู่ระหง ชบา
 
2  กลีบดอก (petal) เป็นส่วนที่อยู่ถัดจากกลีบเลี้ยงเข้าไปด้านในเป็นวงที่สอง เรียกว่า วงกลีบดอก (corolla) ซึ่งในกรณีที่เชื่อมติดกันเรียกว่า corolla tube ทำหน้าที่ล่อแมลงให้มาช่วยถ่ายละอองเกสร ส่วนของวงกลีบเลี้ยงและวงกลีบดอกรวมกันมีชื่อเรียกว่า perianth พืชบางชนิดมี perianth ที่เหมือนกันและแยกไม่ออกว่าเป็นกลีบเลี้ยงหรือกลีบดอก แต่ละกลีบของ perianth นี้จึงมีชื่อเรียกว่า tepal รูปร่างของทั้งกลีบเลี้ยงและกลีบดอกในพืชจะมีลักษณะแตกต่างกันออกไป กลีบดอกมักมีสีต่างๆ เนื่องจากมีการสะสมสารสี (pigment) ภายในเซลล์ เช่น สีเหลืองและสีแสด เกิดจากการสะสมของสารพวกคาโรทีนอยด์ (carotenoids) ในโครโมพลาส หรือสีแดง น้ำเงิน และม่วง จากการสะสมสารแอนโธไซยานิน (anthocyanin) ใน cell sap ของแวคิวโอล กลีบดอกของพืชบางชนิดสามารถเปลี่ยนสีได้ เช่น ดอกพุดตาน และดอกไฮเดรนเยีย
 
3  เกสรเพศผู้ (stamen) เป็นส่วนที่อยู่ถัดจากกลีบดอกเข้าไปข้างใน วงของเกสรเพศผู้มีชื่อเรียกว่า androecium เกสรเพศผู้นี้เจริญและเปลี่ยนแปลงมาจากเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด (apical meristem) เพื่อทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้จึงเป็น essential organ ส่วนประกอบของเกสรเพศผู้คือ ก้านชูเกสรตัวผู้ (filament) และอับเกสรตัวผู้หรืออับเรณู (anther) ในพืชบางชนิด เกสรเพศผู้อาจทำหน้าที่อื่นเช่น สร้างน้ำหวานล่อแมลง หรือเป็นอาหารให้กับแมลงที่ช่วยการถ่ายละอองเกสร
3.1  ก้านชูเกสรเพศผู้ (filament) อาจมีขนาดยาว หรือสั้น หรือพืชบางชนิดไม่มีเลย หรือบางชนิดเชื่อมรวมกัน
3.2  อับเกสรเพศผู้หรืออับเรณู (anther) ซึ่งภายในมีถุงเกสรตัวผู้ (pollen sac หรือ microsporangium) บรรจุกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า microspore mother cell ซึ่งพัฒนาต่อไปเป็นเกสรตัวผู้หรือละอองเรณู (pollen grain) ที่เป็นเม็ดละเอียดคล้ายผง เมื่อดอกเจริญเติบโตเต็มที่หรือแก่ ถุงเรณูจะแตก ละอองเรณูที่อยู่ภายในก็จะปลิวกระจายออกไป และเกิดการถ่ายละอองเกสรขึ้น
 
4  เกสรตัวเมีย (pistil หรือ carpel) เป็นส่วนของวงดอกชั้นในสุด วงของเกสรตัวเมียเรียกว่า gynoecium เกสรตัวเมียแต่ละอันเรียกว่า pistil หรือ carpel เกสรตัวเมียเจริญและเปลี่ยนแปลงมาจากใบ เพื่อทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์ตัวเมียซึ่งประกอบด้วย รังไข่ (ovary) ก้านชูเกสรตัวเมีย (style) และยอดเกสรตัวเมีย (stigma) เนื่องจาก carpel เกิดมาจากการเปลี่ยนแปลงของใบโดยเกิดการโอบเข้าหากันของขอบใบทั้งสองด้านมาชิดกันแล้วเชื่อมติดกันจนเกิดเป็นห้องที่เรียกว่า locule เกสรตัวเมียอาจแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ คือ

1  simple pistil คือ เกสรตัวเมียที่ประกอบขึ้นด้วย 1 carpel
 
2  compound pistil คือ เกสรตัวเมียที่ประกอบด้วยหลาย carpel มาอยู่ด้วยกัน ซึ่งแต่ละอันอาจแยกเป็นอิสระต่อกัน เรียกว่า apocarpous pistil หรือมีส่วนใดส่วนหนึ่งที่เชื่อมติดกัน เรียกว่า syncarpous pistil เช่น

2.1  รังไข่ ก้านเกสรตัวเมีย และยอดเกสรตัวเมีย เชื่อมติดกันทุกส่วน ได้แก่ คำแสด ส้ม
2.2  รังไข่และก้านเกสรตัวเมียติดกัน แต่ยอดเกสรตัวเมียแยกกัน ได้แก่ ชบา แตง
2.3  รังไข่ติดกัน ก้านเกสรตัวเมียและยอดเกสรตัวเมียแยกกัน ได้แก่ ละหุ่ง บานเช้า
2.4  รังไข่แยกกัน ส่วนก้านเกสรตัวเมียและยอดเกสรตัวเมียติดกัน ได้แก่ โมก บานบุรี
2.5  รังไข่และก้านเกสรตัวเมียแยกกัน แต่ ยอดเกสรตัวเมียติดกัน ได้แก่ ขจร รัก


สำหรับส่วนประกอบของเกสรตัวเมียประกอบด้วย

4.1  ก้านชูเกสรตัวเมีย (style) และ ยอดเกสรตัวเมีย (stigma) โดยทั่วไปแล้ว ก้านชูเกสรตัวเมียจะเป็นก้านเดี่ยว บางชนิดอาจเป็นก้านประกอบที่มีหลายก้าน
 
4.2  รังไข่ (ovary) ประกอบด้วยผนังรังไข่ (ovary wall) ภายในเป็นห้อง (locule) ซึ่งอาจมีเพียง 1 locule หรือมากกว่าก็ได้ ถ้ามีมากกว่า 1 ห้อง จะมีผนังกั้น เรียกว่า septum ภายในรังไข่มีโอวุล (ovule) โดยโอวุลจะเชื่อมติดกับผนังรังไข่ด้วยก้านเล็กๆ ที่เรียกว่า funiculus และบริเวณของผนังรังไข่ที่ก้าน funiculus เชื่อมติดอยู่เรียกว่า placenta ชนิดของ placentation หรือการติดของโอวุลบนผนังรังไข่บริเวณ placenta มีลักษณะที่แตกต่างกันหลายแบบ
1  axile placentation พบในรังไข่ที่เกิดมาจาก compund pistil ขนิด syncarppous มีผนัง (septum) กั้น ภายในรังไข่เป็นช่อง (locule) มี placcenta อยู่ตรงกลาง มี โอวุลในแต่ละช่อง จำนวนช่องจะเท่ากับจำนวน carpel เช่น ส้ม มะนาว มะเขือเทศ พริก กล้วย (ภาพที่ 4.2.3)

2  laminar placentation ลักษณะคล้ายกับ axile placentation แต่โอวุลติดผนัง (septum) โดยรอบภายในแต่ละช่อง (locule) เช่น บัวสาย
3  parietal placentation placentation พบในรังไข่ที่เกิดจากมาจากหลาย carpel และเป็นรังไข่ชนิด syncarpous โดยขอบของ carpel ที่เชื่อมติดกันจะไม่โค้งเข้าด้านใน หรือไม่เชื่อมติดกันตรงกลาง มี locule เดียว placenta อยู่ที่ผนังของรังไข่ตรงรอยที่ carpel มาเชื่อมกัน จำนวน carpel เท่ากับจำนวน ของ placenta เมื่อตัดตามขวาง เช่น แตง ฝักท
4  marginal placentation ลักษณะคล้ายกับ parietal placentation แต่รังไข่เกิดมาจาก carpel เดียว และเป็น apocarpous หรือ simple pistil เช่น ถั่ว ถั่วลันเตา (ภาพที่ 4.2.5)
 
5  free central placentation ลักษณะคล้ายกับ axile placentation แต่มีช่อง (locule) เดียว placenta อยู่ที่แกนกลางของรังไข่ เช่น ดอกผีเสื้อ
6  basal placentation พบในรังไข่ที่มีโอวุลน้อยตรงกลาง เกาะกับplacenta ที่ฐานของรังไข่ เช่น พริกไทย องุ่น (ภาพที่ 4.2.7)

7  apical placentation ลักษณะคล้ายกับ basal placentation แต่มี ออวุลเดียวที่ติดปลายรังไข่ เช่น บัวหลวง