ลักษณะสำคัญและตัวอย่างสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

ลักษณะสำคัญของสิ่งมีชีวิต 7 ประการ

• สิ่งมีชีวิตต้องการอาหารเพื่อการเจริญเติบโตและดำรงชีวิต
• สิ่งมีชีวิตต้องการออกซิเจน (O2) เพื่อเปลี่ยนอาหารเป็นพลังงาน
• สิ่งมีชีวิตมีการเจริญเติบโตเพื่อเพิ่มขนาดหรือเปลี่ยนแปลงรูปร่างให้สมบูรณ์
• ร่างกายจะคงที่เมื่อถึงช่วงอายุหนึ่ง
• สิ่งมีชีวิตมีการเคลื่อนไหวเพื่อหลบหลีกอันตราย
• สิ่งมีชีวิตมีการขับถ่ายเพื่อกำจัดของเสีย
• สิ่งมีชีวิตมีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า
• สิ่งมีชีวิตมีการสืบพันธุ์เพื่อดำรงเผ่าพันธุ์

ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

• ไดอะตอม
• สาหร่ายคลอเรลลา
• วอลวอกซ์
• ยูกลีนา
• แบคทีเรีย
• พารามีเซียม
• อะมีบา (พบในน้ำจืด)
• ยีสต์

โพรโทซัว (Protozoa)

• โพรโทซัวมีขนาดเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น และมีหลากหลายชนิด

พารามีเซียม (Paramecium)

• มีรูปร่างคล้ายรองเท้าแตะ
• ใช้ซิเลีย (cilia) ในการเคลื่อนที่

ยูกลีนา (Euglena)

• มีรูปร่างเป็นรูปกระสวย หน้าบ้านท้ายเรียว
• ใช้แฟลเจลลัม (flagellum) ในการเคลื่อนที่

อะมีบา (Amoeba)

• มีรูปร่างไม่แน่นอนและเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ
• ใช้เท้าเทียม (pseudopodium) ในการเคลื่อนที่

การจัดระบบของเซลล์

• เซลล์ (cell) รวมกันเป็นเนื้อเยื่อ (tissue), เนื้อเยื่อรวมกันเป็นอวัยวะ (organ)
• อวัยวะรวมกันเป็นระบบอวัยวะ (organ system)
• ระบบอวัยวะรวมกันเป็นสิ่งมีชีวิต (organism)

กิจกรรมลองทำดู: การจับคู่เซลล์กับหน้าที่

• เซลล์ผิวหนังปกคลุมร่างกายและป้องกันอันตราย; เซลล์ประสาทรับรู้และตอบสนอง
• เซลล์กล้ามเนื้อช่วยในการเคลื่อนไหว; เซลล์เม็ดเลือดแดงลำเลียงแก๊สออกซิเจน
• เซลล์เม็ดเลือดขาวกำจัดเชื้อโรค; เซลล์กระดูกสร้างโครงสร้างร่างกาย
• เซลล์อสุจิมีส่วนหัวและหางช่วยในการเคลื่อนที่ไปผสมกับเซลล์ไข่
• เซลล์ไข่เป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่มีอาหารสะสมอยู่ในไซโทพลาซึม

กล้องจุลทรรศน์ (Microscope)

• กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือที่ช่วยขยายขนาดของสิ่งที่มีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Light Microscope)

• ใช้แสงขาวและเลนส์แก้ว
• ให้ภาพเสมือนหัวกลับ
• เหมาะสำหรับส่องสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต
• กำลังขยายต่ำ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron Microscope)

• ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนและเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า
• ให้ภาพฉายปรากฏบนจอ
• กำลังขยายสูง
• ให้ภาพที่ชัดเจนกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

ส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์

• เลนส์ใกล้ตา (eyepiece)
• ลำกล้อง (body tube)
• เลนส์ใกล้วัตถุ (objective lens)
• แท่นวางวัตถุ (stage)
• ไดอะแฟรม (diaphragm)
• แหล่งกำเนิดแสง (light)
• จานหมุน (revolving nosepiece)
• แขน (arm)
• ที่หนีบสไลด์ (stage clips)
• ปุ่มปรับภาพหยาบ (coarse adjustment knob)
• ปุ่มปรับภาพละเอียด (fine adjustment knob)
• ฐาน (base)

หน้าที่ของส่วนประกอบของกล้องจุลทรรศน์

• ฐาน: รองรับน้ำหนักของตัวกล้อง

• แขน: เชื่อมระหว่างตัวกล้องกับฐาน

• แท่นวางวัตถุ: วางสไลด์, มีช่องให้แสงส่องผ่าน

• ที่หนีบสไลด์: หนีบสไลด์ให้อยู่กับที่

• ลำกล้อง: เชื่อมเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ

• เลนส์ใกล้ตา: ขยายภาพวัตถุ, เปลี่ยนกำลังขยายได้

• เลนส์ใกล้วัตถุ: ขยายภาพวัตถุให้เลนส์ใกล้ตา, มีกำลังขยายหลายขนาด

• จานหมุน: เปลี่ยนกำลังขยายของเลนส์ใกล้วัตถุ

• แหล่งกำเนิดแสง: ให้แสงส่องไปที่วัตถุ

• ไดอะแฟรม: ปรับปริมาณแสงให้เหมาะสม

• ปุ่มปรับภาพหยาบ: ปรับหาภาพของวัตถุ

• ปุ่มปรับภาพละเอียด: ปรับภาพของวัตถุให้ชัดเจนขึ้น

วิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์

1. เคลื่อนย้ายโดยจับแขนกล้องและประคองฐานของกล้องบนโต๊ะที่มั่นคง
2. ตรวจสอบแท่นวางวัตถุให้อยู่ในตำแหน่งต่ำสุด, หมุนเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำสุด, เปิดสวิตช์
3. วางสไลด์บนแท่นวางวัตถุโดยใช้ที่หนีบสไลด์, เลื่อนวัตถุไว้กลางบริเวณที่แสงส่องผ่าน
4. มองผ่านเลนส์ใกล้ตา, หมุนปุ่มปรับภาพหยาบเพื่อให้แท่นวางวัตถุเลื่อนลงจนเห็นภาพ, ใช้ปุ่มปรับภาพละเอียดเพื่อปรับภาพ
5. เพิ่มกำลังขยายโดยหมุนจานหมุน, ปรับภาพให้ชัดเจนโดยใช้ปุ่มปรับภาพละเอียด
6. เมื่อใช้งานเสร็จ หมุนเลนส์ใกล้วัตถุให้มีกำลังขยายต่ำสุด, ปรับแท่นวางวัตถุให้อยู่ในตำแหน่งต่ำสุด, เก็บสไลด์, ลดความเข้มแสง, ปิดสวิตช์, และเก็บกล้องให้เรียบร้อย

ภาพที่เห็นจากกล้องจุลทรรศน์

• ภาพที่เห็นจากกล้องจุลทรรศน์จะกลับด้านจากวัตถุจริง

วิธีการเตรียมสไลด์

1. หยดน้ำหรือน้ำเกลือ (ตามชนิดตัวอย่าง) ลงบนกระจกสไลด์
2. ใช้ใบมีดโกนตัดตัวอย่างเป็นชิ้นบาง ๆ แล้ววางบนกระจกสไลด์
3. ใช้นิ้วจับแผ่นปิดสไลด์ วางขอบด้านหนึ่งลงที่หยดน้ำให้เอียง 45 องศา จากนั้นใช้เข็มหมุดค่อย ๆ วางกระจกปิดสไลด์ลงมา
4. ใช้กระดาษทิชชูซับน้ำส่วนเกิน

การย้อมสีตัวอย่าง

• หากตัวอย่างมีขนาดเล็กมากและใส อาจต้องย้อมสี เพื่อให้เห็นรายละเอียดได้ชัดเจนขึ้น

เซลล์พืชและเซลล์สัตว์

• เซลล์พืชมีรูปร่างเหลี่ยมแน่นอน
• เซลล์สัตว์มีรูปร่างไม่แน่นอน
• เซลล์คุม
• เซลล์เม็ดเลือดแดง
• เซลล์สาหร่ายหางกระรอก
• เซลล์สาหร่ายสไปโรไจรา
• เซลล์เยื่อบุข้างแก้ม
• เซลล์เยื่อหอม

ส่วนประกอบของเซลล์พืช (Plant Cell)

• ผนังเซลล์ (Cell Wall)
• เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane)
• ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)
• ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria)
• คลอโรพลาสต์ (Chloroplast)
• แวคิวโอล (Vacuole)
• ไรโบโซม (Ribosome)
• กอลจิบอดี (Golgi Body)
• ร่างแหเอนโดพลาซึม (Endoplasmic Reticulum)
• นิวเคลียส (Nucleus)
• นิวคลีโอลัส (Nucleolus)

ส่วนประกอบของเซลล์สัตว์ (Animal Cell)

• เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell Membrane)
• ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)
• ไรโบโซม (Ribosome)
• ร่างแหเอนโดพลาซึม (Endoplasmic Reticulum)
• นิวเคลียส (Nucleus)
• นิวคลีโอลัส (Nucleolus)
• ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria)
• เซนทริโอล (Centriole)
• ไลโซโซม (Lysosome)
• แวคิวโอล (Vacuole)
• กอลจิบอดี (Golgi Body)

หน้าที่ของส่วนต่างๆ ของเซลล์

ผนังเซลล์ (Cell wall)

• พบเฉพาะในเซลล์พืชเท่านั้น
• ช่วยให้เซลล์คงรูปร่าง, ป้องกันเซลล์แตกในสภาวะ Hypotonic
• สารสามารถผ่านได้อย่างอิสระ
• มีองค์ประกอบเป็น cellulose, pectin

เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane)

• มีคุณสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน
• มี Phospholipid bilayers เป็นโครงสร้างหลัก
• มี cholesterol ทำให้เกิดความไหลลื่น

นิวเคลียส (Nucleus)

• ควบคุมการทำงานของเซลล์และการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
• ตรงกลางมีนิวคลีโอลัส

นิวคลีโอลัส (Nucleolus)

• สังเคราะห์ RNA และสร้างไรโบโซม ส่งออกทาง nuclear pores มายังไซโทพลาซึม

ร่างแหเอนโดพลาซึม (Endoplasmic reticulum)

• SER (smoot endoplasmic reticulum): แบบเรียบ (ไม่มีไรโบโซม), สังเคราะห์ไขมันและ steroid, กำจัดสารพิษ, กระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อ
• rER (rough endoplasmic reticulum): แบบขรุขระ (มีไรโบโซม), อยู่ติดกับนิวเคลียส, สร้างโปรตีนส่งออกนอกเซลล์, พบในเซลล์ที่หลั่งเอนไซม์ (เช่น ตับอ่อน เยื่อบุกระเพาะ เซลล์ต่อมใต้สมอง)

กอลจิบอดี (Golgi body)

• เก็บสะสมสารที่เซลล์สร้างขึ้นก่อนลำเลียงออกนอกเซลล์ (ส่วนใหญ่เป็นโปรตีนที่สร้างจาก ER)
• สร้างถุงเวสิเคิล (vesicle)

ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria)

• เป็นแหล่งสร้างพลังงานของเซลล์

แวคิวโอล (Vacuole)

• Contractile vacuole: กำจัดน้ำส่วนเกินและของเสีย (พบในโพรโทซัวน้ำจืด)
• Central vacuole: เก็บของเหลวและควบคุมสมดุลของน้ำ (พบในเซลล์พืช)
• Food vacuole: เก็บอาหาร (พบในเซลล์เม็ดเลือดขาวและสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว)

ไรโบโซม (Ribosome)

• สร้างโปรตีนไว้ใช้ภายในเซลล์

คลอโรพลาสต์ (Chloroplast)

• มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

ไลโซโซม (Lysosome)

• กำจัดเชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอม, พบเฉพาะในเซลล์สัตว์

เซนทริโอล (Centriole)

• สร้าง spindle fiber ในการแยกโครโมโซมในการแบ่งเซลล์, พบในเซลล์สัตว์

ไซโทพลาซึม (Cytoplasm)

• อยู่ระหว่างนิวเคลียสและเยื่อหุ้มเซลล์, เป็นตำแหน่งที่เกิดกระบวนการต่างๆ ของเซลล์
• ประกอบด้วย:
  • Cytosol: ของเหลวที่ประกอบด้วยเอนไซม์และสารอาหารต่างๆ
  • Organelles: ส่วนประกอบที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน

การเคลื่อนที่ของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

• สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องรับสารที่จำเป็นและขับสารที่ไม่ต้องการออกจากเซลล์ผ่านกระบวนการแพร่ (diffusion) และออสโมซิส (osmosis)

การแพร่ (Diffusion)

• การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคของสารมากไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของอนุภาคของสารน้อยกว่า จนกระทั่งมีการกระจายตัวของโมเลกุลของสารสม่ำเสมอเป็นเนื้อเดียวกัน (สมดุลการแพร่)
• ตัวอย่าง: การฟุ้งกระจายของกลิ่นน้ำหอม, การละลายน้ำตาลในน้ำ
• ในสิ่งมีชีวิต: การแพร่ของแร่ธาตุจากดินเข้าสู่ราก

ปัจจัยที่ควบคุมการแพร่ (Diffusion)

1. ความเข้มข้นของสาร: สารที่มีความเข้มข้นมากจะแพร่ได้เร็วกว่าสารที่มีความเข้มข้นน้อย
2. อุณหภูมิ: การเพิ่มอุณหภูมิเป็นการเพิ่มพลังงานจลน์ ให้อนุภาคของสารแพร่ได้ดีขึ้น
3. ขนาดของอนุภาค: อนุภาคเล็กแพร่ได้ดีกว่าอนุภาคใหญ่
4. การละลายของสาร: สารที่ละลายได้ดีกว่าจะมีอัตราการแพร่สูง

ออสโมซิส (Osmosis)

• การแพร่ของน้ำผ่านเยื่อเลือกผ่านจากบริเวณที่มีปริมาณโมเลกุลของน้ำมาก (สารละลายเจือจาง) ไปสู่บริเวณที่มีปริมาณโมเลกุลของน้ำน้อยกว่า (สารละลายเข้มข้น)
• ตัวอย่าง: การเคลื่อนที่ของน้ำจากดินเข้าสู่ราก

ปัจจัยที่ควบคุมออสโมซิส

1. ความเข้มข้นของสาร: ความแตกต่างของความเข้มข้นของสารละลายส่งผลต่ออัตราการออสโมซิส
2. อุณหภูมิ: อุณหภูมิสูงขึ้นจะเพิ่มการเคลื่อนที่ของอนุภาค ทำให้ออสโมซิสเร็วขึ้น

ประเภทของสารละลาย

• สารละลาย Isotonic: สารละลายภายนอกมีความเข้มข้นเท่ากับสารละลายภายในเซลล์ (เซลล์ปกติ)
• สารละลาย Hypotonic: สารละลายภายนอกมีความเข้มข้นน้อยกว่าสารละลายภายในเซลล์ (เซลล์เต่ง)
• สารละลาย Hypertonic: สารละลายภายนอกมีความเข้มข้นมากกว่าสารละลายภายในเซลล์ (เซลล์เหี่ยว)