หน่วยของสิ่งมีชีวิต: เซลล์และประเภท

หน่วยที่ 1: หน่วยของสิ่งมีชีวิต

• สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์ ซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่สุด
• เซลล์มีรูปร่างหลายแบบและจำนวนที่ไม่เท่ากันในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด
• สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลัก: สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (Unicellular Organisms)

• ร่างกายประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียวที่มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน
• เซลล์เดียวมีโครงสร้างและหน้าที่ครบถ้วน เช่น การย่อยอาหาร การขับถ่าย การสืบพันธุ์ และการหายใจ
• ตัวอย่าง: อะมีบา พารามีเซียม ยูกลีนา ยีสต์ และแบคทีเรีย

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (Multicellular Organisms)

• ประกอบด้วยเซลล์จำนวนมาก
• เซลล์ที่ทำหน้าที่อย่างเดียวกันจะรวมตัวกันเป็นเนื้อเยื่อ (tissues)
• เซลล์แต่ละชนิดมีรูปร่างและหน้าที่แตกต่างกัน แต่ทำงานประสานกัน
• กระบวนการแบ่งเซลล์มีการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากเซลล์เดิม
• ตัวอย่าง: สาหร่าย ไฮดรา แมงกะพรุน แมลง รา พืช สัตว์ และมนุษย์
• โครงสร้างมีความซับซ้อนและจัดระบบของเซลล์ โดยเริ่มต้นจากเซลล์ไปรวมกันเป็นร่างกาย

โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

• ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์
• ไซโทพลาซึม
• นิวเคลียส

ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์

• ผนังเซลล์ (Cell Wall): พบในแบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน เห็ด รา ยีสต์ สาหร่าย และพืช
• เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane): พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดยกเว้นไวรัส

ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)

• เป็นศูนย์กลางการทำงานของเซลล์ ประกอบด้วยสารละลายน้ำและหน่วยเล็ก ๆ ที่เรียกว่าออร์แกเนลล์ (Organelle) หลายชนิด
• ร่างแหเอนโดพลาซึมหรือเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (endoplasmic reticulum) ทำหน้าที่ขนส่งสารภายในเซลล์
• กอลจิคอมเพลกซ์ (Golgi complex) ทำหน้าที่สร้างสารคาร์โบไฮเดรตที่และโปรตีนส่งออกไปใช้ภายในเซลล์
• ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) ทำหน้าที่เผาผลาญอาหารเพื่อสร้างพลังงานให้แก่เซลล์
• คลอโรพลาสต์ (Chloroplast) พบเฉพาะในเซลล์พืช มีคลอโรฟิลล์ ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis)
• แวคิวโอ (Vacuole) มีขนาดใหญ่มากในเซลล์พืช ทำหน้าที่สะสมสารต่าง ๆ มีน้ำเป็นส่วนใหญ่เรียกว่า เซลล์แซพ (cell sap)
• ไรโบโซม (Ribosome) เป็นแหล่งสังเคราะห์โปรตีนเพื่อส่งออกไปใช้นอกเซลล์
• เซนทริโอล (Centriole) พบเฉพาะในเซลล์สัตว์และโพรติสต์บางชนิด มีหน้าที่เกี่ยวกับการแบ่งเซลล์

นิวเคลียส (Nucleus)

• ทำหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมกิจกรรมต่าง ๆ ภายในเซลล์
• ช่วยถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมและควบคุมการสังเคราะห์สารประกอบของเซลล์
• เซลล์ที่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า เซลล์ยูคาริโอต (eukaryotic cell): เซลล์พืช เซลล์สัตว์ โพรทิสต์
• เซลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เรียกว่า เซลล์โพรคาริโอต (prokaryotic cell): แบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน

หน่วยที่ 2: การดำรงชีวิตของพืช

การแพร่ (Diffusion)

• การเคลื่อนที่ของอนุภาคจากบริเวณที่มีความเข้มข้นมากไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยจนกว่าจะเท่ากัน
• การแพร่เกิดขึ้นกับสารทุกสถานะ (ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส) และเกิดได้ทุกทิศทาง
• การแพร่ที่พบในชีวิตประจำวัน: การแพร่ของกลิ่น การฉีดพ่นยากันยุง การแช่อิ่มผลไม้ การจุดธูปบูชาพระ และการแพร่แก๊สออกซิเจนเข้าสู่หลอดเลือด
• แก๊สออกซิเจนในดินแพร่เข้าสู่เซลล์ขนรากและใช้ในกระบวนการหายใจของพืช
• แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์แพร่เข้าสู่เซลล์เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง
• ธาตุอาหารในดินแพร่เข้าสู่เซลล์ขนราก

ออสโมซิส (Osmosis)

• การแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีอนุภาคของน้ำมากไปน้อย โดยผ่านเยื่อเลือกผ่าน
• ตัวอย่าง: การแช่ผักในน้ำ การปักดอกไม้ในแจกัน การดูดน้ำเข้าสู่รากพืช
• พืชดูดน้ำเข้าสู่เซลล์ขนรากด้วยกระบวนการออสโมซิส โดยน้ำจะออสโมซิสไปยังเซลล์ข้างเคียงต่อๆ ไปจนถึงเนื้อเยื่อลำเลียงน้ำ
• สารละลายที่เกี่ยวข้องกับออสโมซิส:
  • สารละลายไฮเปอร์โทนิก (Hypertonic solution)
  • สารละลายไฮโปโทนิก (Hypotonic solution)
  • สารละลายไอโซโทนิก (Isotonic solution)

การสร้างอาหารของพืช (Photosynthesis)

• กระบวนการสร้างอาหารของพืชสีเขียวในเซลล์พืชที่มีชีวิต
• ใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ (H2O) เป็นวัตถุดิบ
• มีแสงและคลอโรฟิลล์ช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมี
• ผลที่ได้: น้ำตาลกลูโคส (C6H12O6), น้ำ (H2O) และแก๊สออกซิเจน (O2)
• ปัจจัยที่จำเป็น:
  • คาร์บอนไดออกไซด์: มาจากการหายใจของคน สัตว์ พืช หรือการเผาไหม้
  • แสง: แหล่งพลังงานช่วยให้เกิดปฏิกิริยา
  • คลอโรฟิลล์: สารสีเขียว ทำหน้าที่ดูดพลังงานแสง
  • น้ำ: ดูดขึ้นมาจากดินโดยกระบวนการออสโมซิส
• ผลที่ได้:
  • น้ำตาลกลูโคส: ใช้เป็นพลังงานหรือเปลี่ยนเป็นแป้งสะสมในพืช
  • แก๊สออกซิเจน: ใช้ในการหายใจ

ระบบลำเลียงในพืช

• พืชดูดน้ำและแร่ธาตุเข้าสู่เซลล์โดยผ่านทางราก (root) ที่มีขนราก (root hair) ทำหน้าที่ดูดน้ำผ่านกระบวนการออสโมซิส
• เนื้อเยื่อลำเลียงมี 2 กลุ่ม:
  • ไซเล็ม (Xylem): ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากรากไปยังส่วนต่างๆ ของพืช
  • โฟลเอ็ม (Phloem): ลำเลียงอาหารที่สร้างจากกระบวนการสังเคราะห์แสงไปยังส่วนต่างๆ ที่ต้องการ
• การลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ: พืชดูดน้ำและแร่ธาตุทางขนรากด้วยการออสโมซิสและการแพร่ และจะถูกส่งผ่านไปยังท่อลำเลียงน้ำที่เรียกว่า ไซเล็ม (Xylem)
• การลำเลียงอาหารของพืช: อาหารที่พืชสร้างขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกลำเลียงไปโดยกลุ่มเซลล์ที่ทำหน้าที่ลำเลียงอาหารที่เรียกว่า โฟลเอ็ม (Phloem) จากใบไปยังส่วนต่าง ๆ

การสืบพันธุ์ของพืช

• การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (sexual reproduction)
• โครงสร้างของดอก: ดอกเป็นอวัยวะสืบพันธุ์ของพืช ประกอบด้วย:
  • กลีบเลี้ยง (sepal): ชั้นนอกสุด สีเขียว ทำหน้าที่ห่อหุ้มและป้องกันอันตรายให้แก่ส่วนของดอกที่อยู่ภายใน วงของกลีบเลี้ยงเรียกว่า calyx
  • กลีบดอก (petal): ถัดจากกลีบเลี้ยงเข้ามา มีสีสันสวยงาม เพื่อล่อแมลง วงกลีบดอกเรียกว่า corolla
  • เกสรตัวผู้ (stamen): ทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ เรียกว่า androecium ประกอบด้วย ก้านชูเกสรตัวผู้ (filament) และอับเกสรตัวผู้ (anther)
  • เกสรตัวเมีย (pistil): ทำหน้าที่สร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศเมีย เรียกว่า gynaecium ประกอบด้วย ยอดเกสรตัวเมีย (stigma) ก้านชูเกสรตัวเมีย (style) และรังไข่ (ovary)
• ประเภทของดอกไม้
  • ใช้จำนวนดอกบนก้านชูดอกเป็นเกณฑ์: ดอกเดี่ยว และดอกช่อ
  • ใช้ส่วนประกอบของดอกเป็นเกณฑ์: ดอกครบส่วน และดอกไม่ครบส่วน
  • ใช้เกสรตัวผู้และเกสรตัวเมียเป็นเกณฑ์: ดอกสมบูรณ์เพศ และดอกไม่สมบูรณ์เพศ
• การผสมพันธุ์มี 2 ขั้นตอน:
  • การถ่ายละอองเรณู (Pollination): อับเรณู (Ather) แตกออก ทำให้ละอองเรณูปลิวไปตกบนยอดเกสรตัวเมีย (Stigma)
  • การปฏิสนธิ (Fertilization): ละอองเรณู ตกลงสู่ยอดเกสรตัวเมีย ละอองเรณูจะงอกท่อยาว เรียกว่า พอลเลนทิวบ์ (Pollen tube) ลงสู่ก้านเกสรตัวเมีย

การเปลี่ยนแปลงหลังการปฏิสนธิของพืชดอก

• รังไข่ (ovary) จะเจริญเป็นผล (fruit)
• ผนังรังไข่ (ovary wall) จะเจริญเป็นเปลือกและเนื้อของผล
• ออวุล (ovule) จะเจริญเป็นเมล็ด (seed)
• ไข่ (egg) จะเจริญเป็นต้นอ่อน (embryo)
• โพลาร์นิวเคลียส (polar nucleus) จะเจริญเป็นเอนโดสเปิร์ม (endosperm) ซึ่งเป็นอาหารสำหรับเลี้ยงต้นอ่อน

การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ (Asexual reproduction)

• การแตกหน่อ (budding)
• การสร้างสปอร์ (spore formation)
• การตอนกิ่ง (marcotting)
• การติดตา (budding)
• การทาบกิ่ง (grafting)
• การปักชำ (cutting)
• การแตกต้นใหม่จากส่วนต่างๆ ของพืช

การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของพืช

• การตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก (stimulus movement):
  • แบบที่มีความสัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า (tropism หรือ tropic movement): การเคลื่อนไหวส่วนประกอบของพืชตามทิศทางของสิ่งเร้า (positive tropism) หรือในทิศตรงข้าม (negative tropism)
    • แสง: ปลายยอดพืช (ลำต้น) เจริญเติบโตตามทิศทางของแสง (positive phototropism) และส่วนปลายรากเจริญเติบโตในทิศตรงข้ามกับทิศทางของแสง (negative phototropism)
    • น้ำ: ส่วนของปลายรากมีทิศทางการเจริญเติบโตตามทิศทางของน้ำ (positive hydrotropism) และส่วนปลายยอดพืช(ลำต้น) มีทิศทางการเจริญเติบโตในทิศตรงข้ามกับทิศทางของน้ำ (negative hydrotropism)
    • การสัมผัส: การเจริญเติบโตของมือเกาะ (tendril) ซึ่งยื่นออกไปพันหลัก
    • แรงโน้มถ่วง: รากเจริญเข้าหาแรงโน้มถ่วง และยอดหนีแรงโน้มถ่วง
  • แบบที่ไม่มีความสัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า (nasty หรือ nastic movement): การเคลื่อนไหวส่วนประกอบของพืชขึ้นหรือลงเท่านั้น ไม่ขึ้นกับทิศทางของสิ่งเร้า
    • แสง (Photonasty): การบานและหุบของดอกไม้
    • น้ำ (Hydrotropism): การอ่อนตัวของเปลือกหุ้มเมล็ดเมื่อได้รับความชื้น
• การตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายใน (autonomic movement): การเคลื่อนไหวโดยอัตโนมัติ เช่น
  • การเอนหรือโยกไปมาของปลายยอดพืชตระกูลถั่ว
  • การหุบของใบไมยราบเนื่องจากกลุ่มเซลล์บริเวณโคนใบมีความไวสูงต่อการสัมผัส
  • ใบของต้นก้ามปูที่หุบในเวลากลางคืนและบานในเวลากลางวันเนื่องจากความเข้มของแสงสว่าง
  • การปิด-เปิดของปากใบเนื่องจากปริมาณน้ำ