วิทย์ ม.1 - หน่วยของสิ่งมีชีวิตและการดำรงชีวิตของพืช

• เซลล์ (Cell) เป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต มีรูปร่างและหน้าที่แตกต่างกัน
• กล้องจุลทรรศน์ใช้ในการศึกษาลักษณะของเซลล์ เนื่องจากเซลล์มีขนาดเล็กมาก ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

กล้องจุลทรรศน์ (Microscope)

• กล้องจุลทรรศน์มี 2 ประเภทหลัก: แบบใช้แสงขาว และแบบใช้ลำแสงอิเล็กตรอน

กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อนแบบใช้แสงขาว (Compound light microscope)

• ส่วนประกอบหลักของกล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อนแบบใช้แสงขาว:
• เลนส์ใกล้ตา (Eyepiece lens)
• ลำกล้อง (Body tube)
• แขน (Arm)
• จานหมุน (Revolving nosepiece)
• เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens)
• ที่หนีบสไลด์ (Slide clip)
• แท่นวางวัตถุ (Stage)
• ไดอะแฟรม (Diaphragm)
• หลอดไฟ (Light source)
• ปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment)
• ปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine adjustment)
• ฐานกล้อง (Base)

โครงสร้างและหน้าที่ของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

• ฐานกล้อง (Base): ส่วนฐานของกล้อง, มีหลอดไฟและสวิตช์เปิด-ปิด
• แขน (Arm): ยึดระหว่างลำกล้องกับฐาน, ใช้จับขณะเคลื่อนย้ายกล้อง
• ลำกล้อง (Body tube): ติดกับเลนส์ใกล้ตาและจานหมุน
• จานหมุน (Revolving nosepiece): แผ่นกลมหมุนได้, มีเลนส์ใกล้วัตถุ, ใช้หมุนเปลี่ยนกำลังขยาย
• เลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens): ติดกับจานหมุน, ขยายภาพ, กำลังขยายทั่วไป 4X, 10X, 40X, 100X
• เลนส์ใกล้ตา (Eyepiece lens): สวมบนลำกล้อง, ขยายภาพจากเลนส์ใกล้วัตถุ, กำลังขยายทั่วไป 10X
• ปุ่มปรับภาพหยาบ (Coarse adjustment): ปรับแท่นวางวัตถุหรือระยะห่างเลนส์, ทำให้เห็นภาพ
• ปุ่มปรับภาพละเอียด (Fine adjustment): ปรับภาพให้ชัดเจนมากขึ้น
• แท่นวางวัตถุ (Stage): วางสไลด์, มีช่องให้แสงผ่าน, เคลื่อนที่ได้, มีคลิปหนีบสไลด์
• ไดอะแฟรม (Diaphragm): ม่านปรับขนาดรู, ปรับปริมาณแสง
• แหล่งกำเนิดแสง (Light source): หลอดไฟที่ฐานกล้อง
• ข้อควรระวัง:
• กรณีใช้เลนส์ใกล้วัตถุ 100X ต้องหยอดน้ำมันระหว่างเลนส์กับวัตถุเพื่อแสงผ่านได้ตรง
• ภาพที่เห็นจากเลนส์ใกล้ตาเป็นภาพเสมือนหัวกลับ ขนาดขยาย

การใช้กล้องจุลทรรศน์

• ตั้งลำกล้องให้ตรง, เปิดไฟ
• หมุนเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำสุดalign
• วางสไลด์บนแท่นวางวัตถุ
• หมุนปุ่มปรับภาพหยาบเพื่อหาระยะภาพที่ชัดเจน
• ปรับภาพให้ชัดเจนด้วยปุ่มปรับภาพละเอียด
• ถ้าต้องการขยายใหญ่ขึ้น: หมุนเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายสูงกว่าเดิม, ปรับภาพด้วยปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น (ห้ามใช้ปุ่มปรับภาพหยาบ)

สูตรการหากำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์

• กำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ = กำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา × กำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ

โครงสร้างของเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

• เซลล์มีหลายชนิด, ส่วนใหญ่คล้ายกัน, แบ่งเป็น 2 ประเภทคือ เซลล์พืชและเซลล์สัตว์
• เซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีลักษณะและสมบัติบางอย่างแตกต่างกัน

เซลล์พืช

• มีรูปร่างเป็นเหลี่ยม, มีผนังเซลล์, มีคลอโรพลาสต์, มีแวคิวโอลขนาดใหญ่

เซลล์สัตว์

• มีรูปร่างไม่แน่นอน, ไม่มีผนังเซลล์, ไม่มีคลอโรพลาสต์, มีแวคิวโอลขนาดเล็กหรือไม่มีเลย, มีเซนทริโอล

สรุปโครงสร้างและหน้าที่ของส่วนประกอบภายในเซลล์

• ไซโทพลาซึม (Cytoplasm): สารของเหลวในเซลล์, ที่อยู่ของออร์แกเนลล์ต่างๆ
• ร่างแหเอนโดพลาซึม (Endoplasmic reticulum): ท่อแบนเรียงซ้อน, สังเคราะห์โปรตีนและเอนไซม์, มี 2 ชนิด:
• RER (Rough endoplasmic reticulum): ขรุขระ, มีไรโบโซม, สังเคราะห์โปรตีนส่งออกนอกเซลล์
• SER (Smooth endoplasmic reticulum): ผิวเรียบ, สร้างสเตอรอยด์และกำจัดสารพิษ
• ไรโบโซม (Ribosome): ไม่มีเยื่อหุ้ม, เล็ก, สร้างโปรตีน
• ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria): เยื่อหุ้ม 2 ชั้น, เยื่อหุ้มชั้นในพับทบ, สร้างพลังงานให้เซลล์
• แวคิวโอล (Vacuole): ใสกว่าส่วนอื่น, ในพืชเป็นแหล่งสะสมน้ำและสารสี
• กอลจิบอดี (Golgi body)/กอลจิแอพพาราตัส (Golgi apparatus): ถุงเยื่อบางเรียงซ้อน, เก็บสารที่ ER สร้าง
• คลอโรพลาสต์ (Chloroplast): พบเฉพาะในพืช, เยื่อหุ้ม 2 ชั้น, มีรงควัตถุสีเขียว (คลอโรฟิลล์), สังเคราะห์ด้วยแสง
• เซนทริโอล (Centriole): ท่อทรงกระบอก 2 อันตั้งฉากกัน, ทำให้โครมาทิดแยก
• นิวเคลียส (Nucleus): สำคัญที่สุด, รูปร่างค่อนข้างกลม, มีสารพันธุกรรม, ควบคุมการทำงาน
• เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane): เยื่อบางๆ ห่อหุ้มส่วนต่างๆ, ยอมให้สารบางชนิดผ่านได้ (เยื่อเลือกผ่าน)
• ผนังเซลล์ (Cell wall): พบเฉพาะในพืช, ห่อหุ้มรอบนอก, ทำจากเซลลูโลส, ให้ความแข็งแรงและคงรูป

ข้อมูลเพิ่มเติม

• รอเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke) ค้นพบเซลล์สิ่งมีชีวิต และเป็นผู้ใช้คำว่า เซลล์ขึ้นเป็นครั้งแรก
• มัตทิอัส ชไลเดน (Matthias Schleiden) และ ทีโอดอร์ ชวาน (Theodor Schwann) รวบรวมความรู้และจัดตั้ง ทฤษฎีเซลล์ (Cell theory)
• ใจความสำคัญของทฤษฎีเซลล์
• สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบไปด้วยเชลล์
• เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
• เซลล์เกิดจากการแบ่งตัวของเซลล์ที่มีอยู่ก่อน

กระบวนการแพร่ (Diffusion)

• การเคลื่อนที่ของอนุภาคของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นมาก ไปบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อย จนกระทั่งความเข้มข้นเท่ากัน เรียกว่า สภาวะสมดุลของการแพร่
• การแพร่เกิดได้ใน 2 สถานะ: ของเหลว และแก๊ส

ตัวอย่างกระบวนการแพร่

• การแพร่ของน้ำตาลทรายในน้ำ
• การแพร่ของน้ำหอมในอากาศ
• การแพร่ของแก๊สออกซิเจนเข้าสู่เซลล์ของพืชและเซลล์สัตว์ (ใช้ในกระบวนการหายใจ)
• การแพร่ของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ใบไม้ (ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง)

ปัจจัยที่ควบคุมอัตราการแพร่ของสาร

• ความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของอนุภาคของสารในที่สองบริเวณ
• ขนาดและน้ำหนักของอนุภาคของสาร
• อุณหภูมิและความดัน
• ความสามารถในการละลายของสาร
• ความเข้มข้นของสารที่แพร่

กระบวนการออสโมซิส (Osmosis)

• การเคลื่อนที่ของน้ำผ่านเยื่อเลือกผ่านจากบริเวณที่มีอนุภาคของน้ำมาก ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคของน้ำน้อย
• กล่าวได้ว่า น้ำจะเคลื่อนที่จากสารละลายที่มีความเข้มข้นน้อย (น้ำมาก) ไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นของสารละลายสูง (น้ำน้อย)
• แรงดันที่เกี่ยวข้อง: แรงดันออสโมติก (ต้านการเคลื่อนที่ของน้ำ) และแรงดันเต่ง (ทำห้เซลล์เต่ง, น้ำออสโมซิสมากว่าปกติ)

ตัวอย่างการออสโมซิส

• การแช่ผักในน้ำก่อนรับประทาน (ทำให้ผักกรอบ สด และอร่อย)
• การพรมน้ำที่ผักหรือรดน้ำผักให้ชุ่มชื้น
• การออสโมซิสของน้ำเข้าสู่ขนราก
• การปลูกพืชให้เจริญเติบโต (ใส่ปุ๋ยคราวละมากๆ จะเป็นผลเสีย เพราะปุ๋ยในดินทำให้ความเข้มข้นของสารละลายในดินสูงกว่า ทำให้พืชขาดน้ำและเหี่ยวเฉา)

ปัจจัยที่ควบคุมการออสโมซิส

• ความเข้มข้นของสารที่เกิดการออสโมซิส
• อุณหภูมิ

สภาวะของเซลล์ เมื่อแช่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกัน

• สารละลายมีความเข้มข้น มากกว่า สารละลายภายในเซลล์: เรียกว่า Hypertonic Solution (เซลล์เหี่ยว)
• สารละลายมีความเข้มข้น เท่ากับ สารละลายภายในเซลล์: เรียกว่า Isotonic Solution (เซลล์ปกติ)
• สารละลายมีความเข้มข้น น้อยกว่า สารละลายภายในเซลล์: เรียกว่า Hypotonic Solution (เซลล์เต่ง/แตก)

การลำเลียงน้ำและอาหารของพืช

• พืชดูดน้ำและแร่ธาตุที่บริเวณปลายราก และลำเลียงไปโดยท่อลำเลียง
• เนื้อเยื่อลำเลียงมี 2 กลุ่ม:
• ไซเล็ม (Xylem) ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ
• โฟลเอ็ม (Phloem) ลำเลียงอาหาร
• เนื้อเยื่อทั้งสองจะประกอบกันเป็นกลุ่มเนื้อเยื่อลำเลียง ที่พบทั้งในราก ลำต้น และใบ

การลำเลียงน้ำในพืช

• น้ำในดินเคลื่อนที่เข้าสู่รากโดยกระบวนการออสโมซิส
• น้ำออสโมซิสจากเซลล์ขนรากไปยังเซลล์รากที่อยู่ติดกันไปเรื่อยๆ จนถึงท่อลำเลียง Xylem

ขนราก (Root Hair)

• อยู่เหนือปลายรากเล็กน้อย
• ลักษณะเป็นขนเส้นเล็กฝอยจำนวนมากอยู่รอบปลายราก
• เป็นโครงสร้างที่เปลี่ยนแปลงมาจากเซลล์ผิวนอกสุดของราก
• มีจำนวนมาก ช่วยให้ดูดซึมน้ำและแร่ธาตุได้มากขึ้น

การลำเลียงอาหารในพืช

• พืชสังเคราะห์ด้วยแสงได้น้ำตาลกลูโคส, น้ำตาลกลูโคสจะถูกลำเลียงไปตามส่วนต่างๆ
• ผ่านทางกลุ่มเซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นท่อลำเลียงอาหาร คือ โฟลเอ็ม (Phloem) จากใบไปสู่ส่วนต่างๆ ของพืช เพื่อเก็บสะสมไว้ที่รากและลำต้น

โฟลเอ็มมีลักษณะต่างกับไซเล็ม

• อัตราการลำเลียงในโฟลเอ็มช้ากว่าไซเล็ม
• ทิศการลำเลียง: โฟลเอ็มเกิดได้ทั้งในแนวขึ้นและแนวลงในเวลาเดียวกัน, ไซเล็มเกิดในแนวขึ้นเพียงทิศทางเดียว
• เซลล์ต้องมีชีวิต: เซลล์ที่ทำหน้าที่ลำเลียงอาหารต้องเป็นเซลล์ที่ยังมีชีวิต, ลำเลียงจึงจะเกิดขึ้นได้

ข้อมูลเพิ่มเติม

• โดยทั่วไปพบว่าเนื้อเยื่อโฟลเอ็มจะเรียงอยู่ด้านนอก, ไซเล็มจะอยู่ด้านในทั้งในลำต้นและรากของพืช
• ในพืชใบเลี้ยงคู่จะพบแคมเบียม ที่เป็นเนื้อเยื่อเจริญอยู่ระหว่างโฟลเอ็มและไซเล็ม
• การเรียงตัวของวาสคิวลาร์บันเดิล จะเรียงเป็นวงอย่างเป็นระเบียบ
• ในลำต้นและรากของพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะไม่มีเนื้อเยื่อแคมเบียม, การเรียงตัวของวาสคิวลาร์บันเดิลจะกระจัดกระจาย

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis)

• เป็นกระบวนการทางเคมีที่สำคัญในการสร้างอาหารของพืช
• เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี เพื่อใช้ในการเจริญเติบโต
• ใบของพืชจะนำพลังงานแสงและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ มาสร้างอาหารเก็บไว้ในรูปของสารอินทรีย์
• โดยการทำงานของคลอโรพลาสต์ (Chloroplast) คลอโรพลาสต์ของพืชส่วนใหญ่จะมีรูปร่างกลมรี
• ภายในคลอโรพลาสต์มีรงควัตถุ หรือสารสี (Pigment) ทำหน้าที่รับพลังงานแสงมาใช้ในการสร้างอาหาร มีหลายชนิด ที่สำคัญคือ คลอโรฟิลล์ (Chlorophyll)

คลอโรฟิลล์

• เป็นสารประกอบสีเขียว, อยู่ในพลาสติก (คลอโรพลาสต์)
• ทำหน้าที่ดูดพลังงานแสงแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี
• มีทั้งคลอโรฟิลล์ A และคลอโรฟิลล์ B
• เป็นสารประกอบพวกโปรตีน มีแมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบ
• ไม่ละลายน้ำ, ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น เอทานอล, อะซิโตน)
• โครงสร้างของคลอโรพลาสต์
• มีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น, ชั้นในจะพับซ้อนกันเป็นถุง (ไทลาคอยด์ Thylakoid), แต่ละถุงจะเรียงซ้อนกันเป็นชั้นๆ (กรานุม Granum)
• ส่วนที่เชื่อมกันระหว่างกรานุม (สโตรมาลาเมลลา Stroma lamella)
• จะมีสารสีคลอโรฟิลล์อยู่บนเยื่อไทลาคอยด์ ทำหน้าที่ดูดรับพลังงานแสงมาใช้
• ส่วนที่เป็นของเหลวในคลอโรพลาสต์เรียกว่า สโตรมา (Stroma): มีเอนไซม์เกี่ยวข้องกับการตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มาสร้างน้ำตาล
• อาหารที่ได้จากการสังเคราะห์แสงของพืชนั้น คือ น้ำตาลกลูโคส (น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว) และพืชจะเปลี่ยนน้ำตาลที่ได้เป็นแป้งเก็บสะสมไว้ยังส่วนต่างๆ
• จากสมการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชจำเป็นต้องใช้คลอโรฟิลล์, แสง, แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำเป็นวัตถุดิบ, และได้น้ำตาลกลูโคส, แก๊สออกซิเจน, และน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
• พืชจะเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสไว้ในส่วนต่างๆ ของพืชในรูปของแป้ง, ส่วนออกซิเจนและน้ำอยู่ในรูปของแก๊สจะถูกปล่อยออกทางปากใบไปสู่อากาศ

การสืบพันธุ์ของพืช

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของพืช (Sexual Reproduction)

• เกิดขึ้นภายในอวัยวะสืบพันธุ์ของพืชคือ ดอก, เป็นการสืบพันธุ์ที่เกิดจากการผสมระหว่างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ (สเปิร์ม Sperm) กับเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย (เซลล์ไข่ Egg cell)
• แล้วได้ไซโกตที่เจริญไปเป็นเอ็มบริโอ (Embryo) หรือต้นอ่อน, ซึ่งจะเจริญเป็นพืชต้นใหม่
• ที่ได้ลักษณะพันธุกรรมจากต้นพ่อและต้นแม่, การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอาจได้ต้นพืชที่กลายพันธุ์ได้#### โครงสร้างของดอก
• ดอก (Flower) เป็นอวัยวะที่ทำหน้าที่ในการสืบพันธุ์ มีองค์ประกอบที่สำคัญ 4 ส่วน:
• กลีบเลี้ยง (Sepal)
• กลีบดอก (Petal)
• เกสรเพศผู้ (Stamen)
• เกสรเพศเมีย (Pistil)

โครงสร้างของดอก

กลีบเลี้ยง (Sepal):

• เป็นส่วนนอกสุด, ซึ่งเปลี่ยนแปลงมาจากใบเป็นกลีบเล็กๆ มักมีสีเขียว
• ทำหน้าที่ห่อหุ้มป้องกันอันตรายให้กับส่วนประกอบต่างๆ ของดอกที่ยังตูมอยู่
• กลีบดอก (Petal):
• อยู่ถัดจากกลีบเลี้ยงเข้าไป มักมีขนาดใหญ่กว่ากลีบเลี้ยง และมักมีสีสวยงาม มีกลิ่นหอม หรือมีต่อมน้ำหวานบริเวณโคนกลีบดอก
• ทำหน้าที่ล่อแมลงให้มาผสมเกสรส่วนประกอบของเกสรเพศผู้ (Stamen):
• มีอับเรณู (Anther): ภายในของอับเรณูมีถุง (pollen sac) ซึ่งภายในถุงแต่ละใบจะมีละอองเรณูจำนวนมากบรรจุอยู่
• ก้านชูอับเรณู (Filament): ทำหน้าที่ชูอับเรณูให้อยู่สูง เพื่อประโยชน์ในการผสมพันธุ์ (ถ่ายละอองเรณู)
• เกสรเพศเมีย (Pistil): เป็นส่วนที่อยู่ในสุด ทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียหรือไข่ (Egg), ประกอบด้วย
• ยอดเกสรเพศเมีย (Stigma): มีน้ำหวานเหนียวๆ และขนเส้นเล็กๆ คอยดักจับละอองเรณู, และน้ำหวานใช้เป็นอาหารสำหรับการงอกของละอองเรณู