การ รักษาดุลยภาพของ สิ่งมีชีวิต หน่วยการเรียนรู้ที่ 1

การรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิตหน่วยการเรียนรู้ที่ 1 มาตรฐานการเรียนรู้ที่ ว 1.1 เข้าใจหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ระบบต่างๆของสิ่งมีชีวิตที่ทำงานสัมพันธ์กันมีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ในการดำรงชีวิต ตัวชี้วัด : สิ่งที่ผู้เรียนพึงรู้และปฏิบัติได้ ว 1.1(1) ทดลองและอธิบายการรักษาดุลยภาพของเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ว 1.1(2) ทดลองและอธิบายกลไกลการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช ว 1.1(3)สืบค้นข้อมูลและอธิบายกลไกลควบคุมดุลยภาพของน้ำ แร่ธาตุ และอุณหภูมิของมนุษย์และสัตว์อื่นๆ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์

แนวคิด สิ่งมีชีวิตมีเชลล์เป็นหน่วยย่อยพื้นฐานในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เซลล์จะรับสารบางอย่างเข้าและกำจัด สารที่เซลล์ไม่ต้องการออก เพื่อให้เซลล์ทำงานได้เป็นปกติ สิ่งมีชีวิตมีกลไกในการรักษาดุลยภาพของเซลล์ และร่างกายให้อยู่ในภาวะเหมาะสมต่อการตำรงชีวิต เช่นการรักษาการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืชและ การรักษาดุลยภาพในสัตว์ เช่นเกลือแร่ กรด-เบส สารการเรียนรู้ 1.องค์ประกอบของเซลล์ 2.การลำเลียงสารผ่านเซลล์ 3.การรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช 4. การรักษาดุลยภาพของสัตว์ จุดประสงค์การเรียนรู้ 1.ทดลองและอธิบายการรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิต 2. ทดลองและอธิบายกลไกลการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช 3. สืบค้นข้อมูลและอธิบายกลไกลควบคุมดุลยภาพของน้ำ แร่ธาตุ และอุณหภูมิของมนุษย์และสัตว์อื่นๆ 4.นำความรู้เกี่ยวกับกลไกการรักษาดุลยภาพไปใช้ประโยชน์ในการดูแลสุขภาพของตนเองและสิ่งมีชีวิตอื่นได้

องค์ประกอบของเซลล์ รูปที่1.1 โครงสร้างของเซลล์พืช

รูปที่1.2 โครงสร้างของเซลล์สัตว์

กิจกรรมที่1.1 โครงสร้างของเซลล์สิ่งมีชีวิต จุดประสงค์การเรียนรู้ นักเรียนสามารถ 1.บอกรูปร่างลักษณะของเซลล์ 2.บันทึกรูป และชี้แสดงส่วนต่างๆของโครงสร้างเซลล์จากกล้องจุลทรรศน์ 3เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของเซลล์พืชกับเซลล์สัตว์ วิธีดำเนินกิจกรรม 1.ศึกษาเซลล์เยื่อหอม 1.1 หยดน้ำลงบนสไลด์ที่สะอาด 1 หยด 1.2 ผ่าหัวหอมออก แล้วใช้ปากคีบปากแหลมลอกเยื่อด้านในของกลีบหัวหอมตัดเยื่อหัวหอมออกเป็นชิ้นเล็กๆวางบนหยดน้ำบนสไลด์ 1.3 ย้อมสีเยื่อหอมโดยหยดสารละลายไอโอดีนลงบนเยื่อหอม 1 หยด 1.4 วางกระจกปิดสไลด์ โดยให้ขอบล่างทำมุม 30 องศากับสไลด์และขอบด้านซ้ายชิดกับหยดน้ำ ใช้เข็มเขี่ยรองใต้กระจกปิดสไลด์ด้านขวา ค่อยๆลดเข็มเขี่ยลงจนกระทั่งกระจกปิดสไลด์วางอยู่บนสไลด์ (ระวังอย่าให้มีฟองอากาศอยู่ใต้กระจกปิดสไลด์) 1.5 ใช้กระดาษเยื่อแตะข้างๆ กระจกปิดสไลด์ เพื่อซับน้ำส่วนเกินออกไป 1.6 วางแผนสไลด์ลงบนแท่นวางวัตถุของกล้องจุลทรรศน์ โดยใช้กำลังขยายต่ำและสูงตามลำดับ 1.7 บันทึกรูปที่เห็นจากกล้องจุลทรรศน์ และชี้ส่วนประกอบของเซลล์

2.ศึกษาสาหร่ายหางกระรอก2.ศึกษาสาหร่ายหางกระรอก 2.1 นำใบอ่อนบริเวณยอดสาหร่ายหางกระรอกวางบนหยดน้ำที่อยู่บนสไลด์ 2.2 ปิดทับด้วยกระจกปิดสไลด์ ดังวิธีเดียวกับข้อ 1.4 และ 1.5 2.3วางแผ่นสไลด์ลงบนกล้องจุลทรรศน์โดยปฏิบัติเช่นเดียวกับข้อ 1.6 และ 1.7 3.ศึกษาเซลล์เยื่อบุข้างแก้ม 3.1 หยดสารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ความเข้มข้น 0.85% ลงบนสไลด์ที่สะอาด 1 หยด 3.2 ใช้ไม้จิ้มฟันด้านป้านจุ่มเอทิลแอลกอฮอล์70% ทิ้งให้แห้งสักครู่ นำไปขูดเบาๆที่ผิวเยื่อบุข้างแก้มภายในปาก แล้วนำมาเกลี่ยให้กระจายในสายละลายโซเดียมคลอไรด์ที่หยดลงไว้บนสไลด์ 3.3 หยดสารละลายไอโอดีนลงไป1 หยด เพื่อย้อมสีให้เห็นเซลล์ชัดเจนยิ่งขึ้น 3.4 ปฏิบัติเช่นเดียวกับข้อ1.4ถึงข้อ1.7

บันทึกการทดลอง สรุปผลการทดลอง ....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

คำถามหลังทำกิจกรรม 1.ขนาดและรูปร่างของเซลล์ที่ศึกษาเป็นอย่างไร 2.จงบอกโครงสร้างของเซลล์ที่พบ ทั้งในเซลล์เยื่อหอม เซลล์สาหร่ายหางกระรอกและเซลล์เยื่อบุข้างแก้ม 3.โครงสร้างใดของเซลล์ที่พบในเซลล์เยื่อหอม และเซลล์สาหร่ายหางกระรอกแต่ไม่พบในเซลล์เยื่อบุข้างแก้ม 4.เซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่นำมาศึกษา มีโครงสร้างใดที่เหมือนกันและมีโครงสร้างใดที่แตกต่างกัน

1.1 ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ ส่วนที่ห่อหุ้มเซลล์ หมายถึง โครงสร้างที่ห่อหุ้มเซลล์และไซโทพลาซึมของเซลล์ให้คงรูปร่างและแสดงขอบเขตได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ 1.เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) เป็นเยื่อบางๆรอมรอบไซโทพลาซึมพบในเซลล์ทุกชนิดมีความหนาประมาณ 8.5 - 10 นาโนเมตร โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดจัดเรียงตัวกัน 2 ชั้น โดยหันปลายที่มีขั้ว(polar head)มีสมบัติชอบน้ำออกด้านนอก และ ปลายที่ไม่มีขั้ว(non polar tait) มีสมบัติไม่ชอบน้ำเข้าด้านใน โดยมีโปรตีนแทรกอยู่ นอกจากนี่ยังมี คอเลสเทอรอล ไกลโคลิพิดและไกคโคโปรตีน ประกอบด้วย เรียกลักษณะการจัดเรียงตัวแบบนี้ว่า ฟลูอิดโมเซอิกโมเดล (fluid mosaic model) รูปที่ 1.3โครสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์เซลล์

2.ผนังเซลล์ (cell wall) เป็นส่วนที่อยู่ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ มีหน้าที่ เพิ่มความแข็งแรงให้แก่เซลล์ ผนังเซลล์ของพืชเป็นเส้นใยที่ประกอบด้วยเซลลูโลสเส้นใยเหล่านี้เรียงตัวกันเป็นชั้นๆ นอกจากนี้ถ้าเซลล์มีอายุมากๆอาจมีสารอื่นมาสะสมบนเส้นใยเซลลูโลสเพิ่มมากขึ้น เช่น เฮมิเซลลูโลส เพกทินซูเบอริน คิวทินและลิกนิน ผนังเซลล์บางชิดมีช่องเล็กๆ เป็นทางสำหรับไซโทพลาซึมจากเซลล์หนึ่งไปติดต่อกับ ไซโทพลาซึมอีกเซลล์ใกล้เคียง เรียกบริเวณนี้ว่า พลาสโมเดสมาตา รูปที่ 1.4 โครสร้างของผนังเซลล์

1.2 นิวเคลียส(nucleus) นิวเคลียส (nucleus) เป็นโครงสร้างที่มักพบอยู่กลางเซลล์เมื่อย้อมสีจะติดสีเข้มทึบ มีลักษณะเป็นก้อนทึบแสงเด่นชัดอยู่บริเวณกลางๆ เซลล์โดยทั่วๆ ไปจะมี 1 นิวเคลียส เซลล์พารามีเซียม มี 2 นิวเคลียส นิวเคลียสมีความสำคัญเนื่องจากเป็นที่อยู่ของสารพันธุกรรม จึงมีหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ โดยทำงานร่วมกับไซโทพลาซึม สารประกอบทางเคมีของนิวเคลียส ประกอบด้วย ดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid) หรือ DNA เป็นส่วนประกอบของโครโมโซมนิวเคลียส ไรโบนิวคลีอิก แอซิด (ribonucleic acid) หรือ RNA เป็นส่วนที่พบในนิวเคลียสโดยเป็นส่วนประกอบของนิวคลีโอลัสโปรตีน ที่สำคัญคือโปรตีนฮีสโตน (histone) โปรตีนโพรตามีน(protamine) ทำหน้าที่เชื่อมเกาะอยู่กับ DNA ส่วนโปรตีนเอนไซม์ส่วนใหญ่จะเป็นเอนไซม์ในกระบวนการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก และเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิก รูปที่ 1.5 โครงสร้างของนิวเคลียส

1.3 ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm) ไซโทพลาสซึม (Cytoplasm)เป็นของเหลวภายในเซลล์ที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียสประกอบด้วย คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน และแร่ธาตุต่าง ๆ ไซโทพลาซึมมี ออร์แกแนลล์ (Organelle) หลายชนิด ทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน1. ไรโบโซม (Ribosome)- มีลักษณะเป็นทรงกลมขนาดเล็กประมาณ 20 nm ประกอบด้วย rRNAและโปรตีน- เซลล์ยูแคริโอตมีไรโบโซม ชนิด 80 S ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือ 40 S และ 60 S ส่วนเซลล์โพรแคริโอต มีไรโบโซมชนิด 70 S ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อย คือ 30 S และ 50 S- พบทั่วไปในไซโทพลาสซึม ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาสต์ หรือเกาะอยู่บนร่างแหเอนโด พลาสซึม- มีหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนสำหรับใช้ภายในเซลล์และส่งออกไปใช้นอกเซลล์

1.3.1ร่างแหเอนโดพลาซึม (Endoplasmic reticulum) - เป็นเมมเบรนที่เชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มนิวเคลียสได้ มองดูคล้ายท่อหรือช่องแคบ ๆ เรียงตัวทบไปทบมากระจายทั่วไปในไซโทพลาซึม- ไม่พบในเซลล์ของโพรแคริโอต (แบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน)- แบ่งออกเป็น 2 รูปแบบ ร่างแหเอนโดพลาซึม

1.3.2 ไรโบโซม (ribosome) ไรโบโซม เป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็กที่ไม่มีเยื่อหุ้ม รูปร่างเป็นก้อนประกอบด้วยโปรตีนและ RNA สัดส่วนเท่ากันโดยน้ำหนัก ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน ประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วย คือ หน่วยย่อยขนาดเล็กและหน่วยย่อยขนาดใหญ่ หน่วยย่อยทั้งสองชนิดของไรโบโซมอยู่แยกกันและจะประกบติดกันขณะที่มีการสังเคราะห์โปรตีน ไรโบโซมที่เกาะติดอยู่ที่ผิวนอกของ RER ทำหน้าที่เป็นแหล่งสร้างโปรตีนที่ใช้องค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์และส่งออกนอกเซลล์ นอกจากนี้ยังมีไรโบโซมอิสระที่ไม่เกาะอยู่กับ ER กระจายอยู่ในไซโทซอล ทำหน้าที่สร้างโปรตีนใช้ภายในเซลล์ พบมากในเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีอายุน้อย ทำหน้าที่สร้างฮีโมโกลบิน

1.3.3 กอลไจ แอพพาราตัส (Golgi Apparatus) • กอลไจ แอพพาราตัส (Golgi Apparatus)อวัยวะชนิดนี้ประกอบด้วยหน่วยย่อยเรียกว่ากอลไจ บอดีส์ (Golgi Bodies) หรือดิ๊กตีโอโซมส์ (Dictyosomes) ซึ่งแต่ละหน่วยย่อยนี้เป็นถุงของเยื่อ เมมเบรนแบน ๆ เรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ แต่ละชั้นเรียกว่า ซีสเตอนี่ (Cisternae) ซึ่งมักจะมี 4-8 ชั้น แต่ละชั้นจะมีลักษณะคล้ายจานและมีเวสซิเคิล (Vesicle) อยู่ ปลายซีสเตอล่างสุดของดิ๊กตีโอโซมจะเรียงขนานอยู่กับเอนโดพลาสมิค เรตติคิวลัม จึงเป็นที่คาดกันว่าซีสตีนี่แต่ละชั้นเกิดมาจากเอนโดพลาสมิค เรตติคิวลัมและชั้นที่อยู่บนสุดจะมีอายุมากที่สุด ซึ่งในที่สุดจะกลายเป็น เวสซิเคิลจนหมด เวสซิเคิลของซีสเตอชั้นบนจะเคลื่อนไปรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มแวคคิวโอ

1.3.4 ไมโทรคอนเดรีย (Mitochondria)- เป็นแท่งหรือก้อนกลมรี เยื่อหุ้มชั้นนอกควบคุมการผ่านเข้าออกของสาร เยื่อชั้นในพับย่นไปมายื่นเข้าข้างใน เรียกว่า คริสตี (Cristae) มีของเหลวภายใน เรียกว่า แมทริกซ์ (matrix)- มีหน้าที่สร้างพลังงานให้แก่เซลล์ (ส่วนใหญ่อยู่ในรูป ATP)- เชื่อกันว่าไมโทรคอนเดรียเป็นโพรแคริโอตที่เข้าไปอาศัยในเซลล์ยูแคริโอตแบบ Symbiosis จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ ไมโทรคอนเดรีย

1.3.5 คลอโรพลาสต์ ( chloroplaast) คลอโรพลาสต์ ( chloroplaast) เป็นพลาสติด ที่มีสีเขียว พบเฉพาะในเซลล์พืช และสาหร่าย เกือบทุกชนิด พลาสติคมีเยื่อหุ้มสองชั้น ภายในโครงสร้างพลาสติค จะมีเม็ดสี หรือรงควัตถุบรรจุอยู่ ถ้ามีเม็ดสีคลอโรฟิลล์ ( chlorophyll) เรียกว่า คลอโรพลาสต์ ถ้ามีเม็ดสีชนิดอื่นๆ เช่น แคโรทีนอยด์ เรียกว่า โครโมพลาสถ้าพลาสติคนั้นไม่มีเม็ดสี เรียกว่า ลิวโคพลาสต์ ( leucoplast) ทำหน้าที่ เป็นแหล่งเก็บสะสมโปรตีน หรือเก็บสะสมแป้ง ที่เรียกว่า เม็ดสี ( starch grains) เรียกว่า amyloplast ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารคลอโรฟิลล์ ภายในคลอโรพลาสต์ประกอบด้วย ส่วนที่เป็นของเหลว เรียกว่า สโตรมา ( stroma) มีเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง กับการสังเคราะห์ด้วยแสง แบบที่ไม่ต้องใช้แสง ( dark reaction) มี DNA RNA และไรโบโซม และเอนไซม์อีกหลายชนิด ปะปนกันอยู่ ในของเหลวเป็นเยื่อลักษณะคล้ายเหรียญ ที่เรียงซ้อนกันอยู่ เรียกว่า กรานา (grana) ระหว่างกรานา จะมีเยื่อเมมเบรน เชื่อมให้กรานาติดต่อถึงกัน เรียกว่า อิกเตอร์กรานา ( intergrana) หน่วยย่อย ซึ่งเปรียบเสมือน เหรียญแต่ละอัน เรียกเหรียญแต่ละอันว่า กรานาลาเมลลา ( grana lamella) หรือ กรานาไทลาคอยด์ ( granathylakoid) ไทลาคอยด์ในตั้งเดียวกัน ส่วนที่เชื่อมติดกัน เรียกว่า สโตรมา ไทลาคอยด์ (stromathylakoid) ไม่มีทางติดต่อกันได้ แต่อาจติดกับไทลาคอยด์ในตั้งอื่น หรือกรานาอื่นได้

1.3.6 เซนทริโอล (Centriole)- เป็นท่อกลวง ประกอบด้วยไมโครทิวบูล9 กลุ่ม กลุ่มละ 3 ท่อ เรียงกันเป็นวงกลม เรียกว่า 9 + 0 (ตรงกลางไม่มีไมโครทิวบูล)- มีหน้าที่สร้างเส้นใยสปินเดิล (Spindle fiber) ดึงโครโมโซมในขณะที่มีการแบ่งเซลล์- ควบคุมการเคลื่อนที่ของซิเลีย (Cilia) และ แฟลเจลลัม (Flagellum) ซึ่งมีไมโครทิวบูล 9 กลุ่ม กลุ่มละ 2 ท่อ เรียงเป็นวงกลม และตรงกลางมีไมโครทิวบูลอีก2 ท่อ จึงเรียกว่า 9 + 2 เซนทริโอล

1.3.7 ไลโซโซม (Lysosome)- พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ มีกำเนิดจากกอลจิคอมเพลกซ์- มีเอนไซม์สำหรับการย่อยสลายสารต่าง ๆ ภายในเซลล์- ย่อยสลายเนื้อเยื่อหรือเซลล์ที่หมดอายุ เช่น การย่อยสลายคอร์พัสลูเทียมหลังตกไข่ การย่อยสลายหางลูกอ๊อดก่อนกลายเป็นกบ เรียกกระบวนการนี้ว่า ออโตลิซิส (Autolysis) ไลโซโซม

1.3.8 แวคิวโอล (Vacuole)- มีลักษณะเป็นถุงมีเยื่อหุ้มบาง ๆ เรียกว่า โทโนพลาสต์ (Tonoplast)- ภายใต้มีของเหลวหรือสารหลายชนิดบรรจุอยู่ แบ่งออกเป็น 3 แบบ คือฟูดแวคิวโอล (Food vacuole) เป็นแวคิวโอลที่มีอาหารอยู่ภายใน พบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิด เช่น อะมีบาคอนแทร็กไทล์แวคิวโอล (Contractile vacuole) เป็นแวคิวโอลที่ทำหน้าที่กำจัดของเสียหรือน้ำออกจากเซลล์ เพื่อควบคุมสมดุลของสารละลายภายในเซลล์ พบในโพรโทซัวบางชนิด เช่น พารามีเซียมแซปแวคิวโอล (Sap vacuole) เป็นแวคิวโอลที่สะสมสารละลายต่าง ๆ เช่น โปรตีน น้ำตาล เกลือ และรงควัตถุที่ทำให้เกิดสีต่าง ๆ ได้แก่ แอนโทไซยานิน ซึ่งทำให้เซลล์กลีบดอกมีสีฟ้า ม่วงหรือแดง แวคิวโอล

การลำเลียงผ่านเซลล์ 2.1การแพร่ (Diffusion)เป็นปรากฏการณ์ที่มีโมเลกุลหรือไอออนของสารมีการเคลื่อนที่ จากที่ที่มีโมเลกุลไออนที่หนาแน่น ไปยัง ที่ที่มีโมเลกุลไออนของสารน้อยกว่า สารที่แพร่ได้อาจอยู่ในสถาวะของก๊าซ ของเหลว หรืออนุภาคของของแข็งซึ่งแขวนลอย การแผ่ของสาร

2.2ออสโมซิส (Osmosis) เป็นแบบหนึ่งของการแพร่ ซึ่งมีความหมายเฉพาะการแพร่ของโมเลกุลของน้ำจากที่ที่มีโมเลกุลของน้ำมากกว่าไปยังที่ที่มีโมเลกุลของน้ำน้อยกว่า โดยผ่านเยื่อบางๆ มีคุณสมบัติพิเศษคือ ยอมให้โมเลกุลของน้ำผ่านได้อย่างสะดวก ส่วนสารอื่นไม่ยอมให้ผ่านเลยสำหรับ สารที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก ยอมให้ผ่านแต่ไม่สะดวก

2.3 การแพร่แบบฟาซิลิเทต (facilitated diffusion) คือ การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารผ่านเยื่อเลือกผ่านจากบริเวณที่มีความเข้มข้น ของสารสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารตํ่า โดยอาศัยโมเลกุลของโปรตีน ที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวพา (carrier protein)ตัวพาจะจับกับสารที่ถูกลำเลียงแล้วพาผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อผ่านไปแล้วจึงสลายตัวปล่อยสารที่ลำเลียงไว้ แล้วตัวพาก็กลับมาทำหน้าที่ลำเลียงสารใหม่ การลำเลียงวิธีนี้ไม่ต้องใช้พลังงาน การแพร่แบบฟาซิลิเทต

2.4การลำเลียงแบบใช้พลังงาน(active transport) เป็นการแพร่ของสารโดยใช้โปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นตัวพาและใช้พลังงานจาก ATP (adenosine triphosphate) ซึ่งสามารถทําให้อนุภาคของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของสารน้อยแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์สู่บริเวณที่มีความเข้มข้นของสารมากกว่าได้ การลำเลียงแบบใช้พลังงาน

กิจกรรมทดสอบ 1.การแพร่มีกระบวนการใด 2.กระบวนการแพร่มีความสำคัญต่อเซลล์อย่างไร 3.การทำปลาเค็มเกี่ยวข้องกับกระบวนการแพร่หรือไม่ เพระเหตุใด 4.ตัวอย่างการแพร่ที่พบในชีวิตประจำวัน ได้แก่อะไรบ้าง 5.กระบวนการออสโมซิสจัดเป็นการแพร่หรือไม่ เพราะเหตุใด 6.เยื้อชั้นในของเปลือกไข่มีสมบัติอย่างไร 7.การที่เซลล์เม็ดเลือดแดงไหลเวียนอยู่ในน้ำเลือดโดยไม่เหี่ยวแฟบหรือขยายใหญ่ขึ้นจนเซลล์แตก เนื่องจากสาเหตุใด 8.ถ้านำเซลล์เม็ดเลือดแดงไปแช่น้ำกลั่น การเปลี่ยนแปลงสภาพของเซลล์ที่เกิดขึ้นจะเป็นอย่างไร เพราะเหตุใด และเรียกสภาพเช่นนี้ว่าอย่างไร 9.เซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะอยู่ในสภาพปกติ เมื่ออยู่ในความเข้มข้นของสารแบบใด 10.ถ้านำเซลล์พืชไปแช่ในสารละลายไฮโพทอนิกการเปลี่ยนปลงสภาพของเซลล์ที่เกิดขึ้นเป็นอย่างไร เรียกสภาพเช่นนี้ว่าอย่างไร

การรักษาดุลยภาพของน้ำในพืชการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช กลไกสำคัญในการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช คือ ควบคุมสมดุลระหว่างการคายน้ำผ่านปากใบและการดูดน้ำที่ ราก ถ้าคายน้ำมากก็ต้องดูดน้ำเข้าทางรากมากเช่นกัน ส่วนมากจะคายน้ำที่ปากใบ การคายน้ำทางปากใบ เรียกว่า สโตมาทอลทรานสพิเรชัน ( stomatal transpiration ) เป็นการคายน้ำที่เกิดขึ้นมากถึง 90 % ลักษณะของปากใบ ปากใบของพืชประกอบด้วยช่องเล็กๆ ในเนื้อเยื่อชั้นนอกสุดของใบ เรียกว่าชั้นเอพิเดอร์มีส เซลล์ชั้นนี้เป็นชั้น ที่อยู๋นอกสุดปกคลุมส่วนที่อยู่ข้างในที้งทางด้านบน คือ เอพิเดอร์มิสด้านบน และทางด้านล่าง คือ เดพิเดอร์มิสด้านล่าง ( lower epidermis ) เซลล์ชั้นนี้ไม่มีคลอโรฟีลล์อยู่ด้วย จึงทำให้สังเคราะห์ด้วย แสงไม่ได้เซลล์เอพิเดอร์มิสบางเซลล์เปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เป็น เซลล์ ( gusrd cell ) อยู่ด้วยกันเป็นคู่ มีรูปร่างคล้ายเมล็ดถั่วแดงประกบกัน ผนังด้านในของเซลล์คุมหนากว่าผนังเซลล์ด้านนอกระหว่างเซลล์คุมเป็น ปากใบ ( stomata ) พบว่าทางด้านล่างของใบมีปากใบอยู่มากกว่าทางด้านบน

เซลล์คุม ( guard cell ) ทำหน้าที่ปิดและเปิดปากใบ เซลล์คุมแตกต่างจากเซลล์เอพิเดอร์มิสอื่น คือ เซลล์คุมมีคลอโรฟีลล์อยู่ด้วย จึงสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้และการสังเคราะห์ด้วยแสงนี้เป็นกลไกสำคัญที่ทำให้เกิดการเปิดมิดของปากใบ ผิวของเซลล์ชั้นเอพิเดอร์มิสมีสารพวกขึ้ผึ้ง เรียกว่า คิวทิน ฉาบอยู่ช่วงป้องกันการระเหยของน้ำ ออกจากผิวใบปากใบพืช ปากใบของพืชเปิด-ปิด

ปัจจัยที่มีผลต่อการคายน้ำปัจจัยที่มีผลต่อการคายน้ำ อุณหภูมิขณะที่ปากใบเปิดถ้าอุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น อากาศจะแห้ง น้ำจะแพร่ออกจากปากใบมากขึ้น ทำให้พืชขาดน้ำมากขึ้น ความชื้นถ้าความชื้นในอากาศลดลงปริมาณน้ำในใบและในอากาศแตกต่างกันมากขึ้น จึงทำให้ไอน้ำแพร่ออกจากปากใบมากขึ้น เกิดการคายน้ำเพิ่มมากขึ้น ลมลมที่พัดผ่านใบไม้จะทำให้ความกดอากาศที่บริเวณผิวใบลดลง ไอน้ำบริเวณปากใบจะแพร่ออกสู่อากาศได้มากขึ้น และขณะที่ลมเคลื่อนผ่านผิวใบจะนำความชื้นไปกับอากาศด้วย ไอน้ำจากปากใบก็จะแพร่ได้มากขึ้นเช่นกัน แต่ถ้าลมพัดแรงเกินไปปากใบก็จะปิด สภาพน้ำในดินการเปิดปิดของปากใบมีความสัมพันธ์กับสภาพของน้ำในดินมากกว่าสภาพของน้ำในใบพืช เมื่อดินมีน้ำน้อยลงและพืชเริ่มขาดแคลนน้ำ พืชจะสังเคราะห์กรดแอบไซซิก (abscisic acid) หรือ ABA มีผลทำให้ปากใบปิดการคายน้ำจึงลดลง ความเข้มของแสงขณะที่พืชได้รับน้ำอย่างเพียงพอ ปากใบจะเปิดมากเมื่อความเข้มแสงสูงขึ้น และปากใบจะเปิดน้อยลงเมื่อความเข้มของแสงลดลง เนื่องจากความเข้มของแสงเกี่ยวข้องกับอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำตาล ไอออน และสารอินทรีย์บางชนิดที่อยู่ในเซลล์คุม ดังนั้นเมื่อความเข้มข้นของแสงมากขึ้น จะเป็นผลให้การคายน้ำในใบมาก แต่ในบางกรณีถึงแม้ความเข้มของแสงมากแต่น้ำในดินน้อย พืชเริ่มขาดน้ำปากใบจะปิด

กิจกรรมทดสอบ 1.ส่วนใดของพืชที่เกิดการคายน้ำ 2.เซลล์คุมมีลักษณะอย่างไร 3.โครงสร้างใดของพืชเกิดการคายน้ำมากที่สุด 4.โดยทั่วไปปากใบของพืชจะเปิด และปิด เวลาใด 5.ต้นพืชที่ได้รับน้ำตลอดเวลา ปากใบจะมีลักษณะอย่างไร

การรักษาดุลยภาพของสัตว์การรักษาดุลยภาพของสัตว์ 4.1 การรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว จากการนำสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น อะบีบา พารามีเซียม มาใส่ในสารละลายที่ความเข้มข้นต่ำกว่าสารละลายภายในเซลล์พบว่าโครงสร้างภายในเซลล์ที่เรียกว่า คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล (contractile vacuole) มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่าง

พารามีเซียมกินอาหารแบบกลืนกิน (holozoic) โดยการโบกพักของ cilia ทำให้เกิดการหมุนเวียนของน้ำนำเอาจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กต่างๆเข้าไปในปาก แล้วถูกล้อมรอบ กลายเป็น foodvacuole เข้าไปในเซลล์ การเคลื่อนที่ พารามีเซียมจัดเป็นโปรโตซัวที่เคลื่อนที่ไปมาอย่างรวดเร็วและชอบเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา โดยอาศัยการโบกพักของ ciliaภายในเซลล์(endoplasm) ประกอบด้วยนิวเคลียสขนาดใหญ่ (macronucleus) รูปไข่อยู่เกือบกลางเซลล์ ทำหน้าที่ควบคุมการเจริญและการทำงานของเซลล์ มีนิวเคลียสเม็ดเล็ก (micronucleus) อยู่ใกล้ๆ ทำหน้าที่ควบคุมการสืบพันธุ์แบบใช้เพศ มี contractilevacuole ทั้งทางด้านหน้าและท้ายลำตัว ทำหน้าที่ในการขับถ่ายของเสียคล้ายไต และมี foodvacuole ที่เกิดจากการกินอาหารอยู่จำนวนมาก ลักษณะของพารามีเซียม

สัตว์น้ำเค็ม จะมีวิธีการควบคุมสมดุลน้ำและแร่ธาตุในร่างกายที่แตกต่างไปจากสัตว์บก เนื่องจากสัตว์น้ำเค็มจะต้องมีการปรับความเข้มข้นของเกลือแร่ในร่างกายให้ใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อม เรียกระดับความเข้มข้นเกลือแร่ภายในร่างกายให้ใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมว่า ไอโซทอนิก (isotonic)ซึ่งจะช่วยทำให้ร่างกายกับสภาพแวดล้อมมีความสมดุลกันจึงไม่มีการสูญเสียน้ำหรือรับน้ำเข้าสู่ร่างกาย โดยสัตว์น้ำเค็มแต่ละชนิดจะมีกลไกในการรักษาดุลยภาพที่แตกต่างกัน ดังนี้ ในปลากระดูกอ่อน เช่น ปลาฉลาม จะมีระบบการรักษาสมดุลโดยการพัฒนาให้มียูเรียสะสมในกระแสเลือดในปริมาณสูง จนมีความเข้มข้นใกล้เคียงกับน้ำทะเลจึงไม่มีการรับน้ำเพิ่มหรือสูญเสียน้ำไปโดยไม่จำเป็น ส่วนในปลากระดูกแข็งจะมีเกล็ดตามลำตัว เพื่อใช้ป้องกันการสูญเสียน้ำภายในร่างกายออกสู่สภาพแวดล้อมเนื่องจากสภาพแวดล้อมมีความเข้มข้นของสารละลายมากกว่าในร่างกาย และมีการขับเกลือแร่ออกทางทวารหนัก และในลักษณะปัสสาวะที่มีความเข้มข้นสูงและมีกลุ่มเซลล์ที่เหงือกทำหน้าที่ลำเลียงแร่ธาตุออกนอกร่างกายด้วยวิธีการลำเลียงแบบใช้พลังงาน สัตว์น้ำจืด ระบบการรักษาดุลยภาพของสัตว์น้ำจืดมีความแตกต่างจากสัตว์น้ำเค็ม เนื่องจากสัตว์น้ำจืดอาศัยอยู่ในน้ำที่มีความเข้มของสารละลายต่ำกว่าภายในร่างกาย ทำให้น้ำจากภายนอกร่างกายสามารถออสโมซิสเข้าสู่ภายในร่างกายได้มาก ปลาน้ำจืดจึงต้องมีผิวหนังและเกล็ดป้องกันการซึมเข้าของน้ำ มีการขับปัสสาวะบ่อยและเจือจาง และมีอวัยวะพิเศษที่เหงือกคอยดูดเกลือแร่ที่จำเป็นคืนสู่ร่างกาย

กิจกรรมทดสอบ 1.สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มีโครงสร้างใดใช้ในการรักษาดุลยภาพของน้ำ 2.ถ้าอะมีบาอยู่ในสารละลายที่มีความเร็วสูง ความถี่ของการบีบตัวของคอนแทร็กไทล์ แวคิวโอลจะเป็นอย่างไร เนื่องจากสาเหตุใด 3.สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีโครงสร้างใดใช้ในการรักษาดุลยภาพของน้ำ 4.ปลามีโครงสร้างใดใช้ในการป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปในร่างกายอย่างไร 5.ปลาน้ำจืดมีการรักษาดุลยภาพของน้ำอย่างไร

4.2 การรักษาดุลยภาพของนำและสารต่างๆ ในร่างกาย หน่วยไต (Nephron)แต่ละหน่วยเป็นท่อ มีปลายข้างหนึ่งเป็นกระเปาะที่ ประกอบด้วยเยื่อบาง ๆ สองชั้น คือ โบวแมนส์แคปซูล (Bowman’s Capsule) ภายในโบวแมนส์แคปซูล จะมีกลุ่มเส้นเลือดฝอย เรียกว่า โกลเมอรูลัส (Glomerulus) โบวแมนส์ แคปซูล อยู่ในชั้นคอร์เทกซ์ ท่อส่วนใหญ่จะอยู่ในชั้นของเมดุลลา ท่อที่ติดต่อกับโบวแมนส์ แคปซูล ทำหน้าที่ดูดน้ำและสารที่ร่างกายกลับคืนการกรองจะเกิดขึ้นที่โกลเมอรูลัส โดยผนังเส้นเลือดฝอยทำหน้าที่เป็นเยื่อกรองการลำเลียงน้ำหรือสารอาหารต่าง ๆ เข้าออกจากเซลล์

ไตกับการรักษาสมดุลของน้ำไตกับการรักษาสมดุลของน้ำ ในสภาพที่ร่างกายสูญเสียน้ำมากเกินไปหรือร่างกายขาดน้ำจะมีผลทำให้น้ำในเลือดน้อยหรือแรงดันออสโมติกของเลือดสูง(เลือดมีความเข้มข้นสูง) เลือดที่มีแรงดันออสโมติกสูงนี้เมื่อผ่านเข้าไปที่ไฮโปทาลามัส จะไปกระตุ้นต่อมใต้สมองส่วนท้ายให้หลั่งฮอร์โมน ADH หรือฮอร์โมนแอนติไดยูเรติก(antidiuretic hormone) เข้าสู่กระแสเลือด แล้วไปกระตุ้นท่อของหน่วยไตให้ดูดน้ำกลับคืนเข้าสู่กระแสเลือดทำให้ปริมาณของน้ำในเลือดสูงขึ้น และร่างกายมีการขับถ่ายน้ำปัสสาวะลดลงและเข้มข้นขึ้น ในทางตรงข้าม ถ้าเลือดมีปริมาณน้ำมากหรือแรงดันออสโมติกของเลือดต่ำ (เลือดมีความเข้มข้นต่ำ) จะไปยับยั้งการหลั่งฮอร์โมน ADH ออกมา ท่อของหน่วยไตและท่อรวมจะดูดน้ำกลับคืนน้อยลง ปริมาณน้ำปัสสาวะย่อมมีมากขึ้น ร่างกายจึงขับถ่ายปัสสาวะมากและเจือจางนอกจากนี้ร่างกายมีกลไกที่จะลดการสูญเสียน้ำด้วยกระบวนการดูดกลับที่ท่อของหน่วยไตและมีกลไกที่จะกระตุ้นให้ร่างกายเกิดความต้องการน้ำเพื่อรักษาสมดุลของน้ำในร่างกายโดยเมื่อร่างกายมีการสูญเสียน้ำออกจากร่างกายมากๆและภาวะขาดน้ำของร่างกายจะไปกระตุ้นศูนย์ควบคุมการกระหายน้ำที่ไฮโพทาลามัส ซึ่งทำให้เกิดความรู้สึกหรืออาการกระหายน้ำขึ้นมาความรู้สึกกระหายน้ำจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ตราบเท่าที่ร่างกายยังมีการสูญเสียน้ำออกจากร่างกายเรื่อยๆ

4.3 กลไกการรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิในร่างกาย สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด จะมีอุณหภูมิในร่างกายไม่เท่ากัน การจำแนกสัตว์โดยอาศัยอุณหภูมิของร่างกายเป็นเกณฑ์ สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ สัตว์เลือดอุ่น และสัตว์เลือดเย็น สัตว์เลือดอุ่น คือ สัตว์ที่มีอุณหภูมิของร่างกายอยู่ในระดับค่อนข้างคงที่ อุณหภูมิของร่างกายจะไม่เปลี่ยนแปลงไป ตามสภาพแวดล้อม แม้ว่าอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจะเปลี่ยนแปลงมากเท่าใดก็ตาม ได้แก่ สัตว์จำพวกนก สัตว์เลือดเย็น คือ สัตว์ที่มีอุณหภูมิของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพของสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิในร่างกายจึงอยู่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่สัตว์อาศัยอยู่ ได้แก่ สัตว์เลื้อยคลาน ปลา สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ สัตว์มีกลไกในการรักษาอุณหภูมิของร่างกาย คือ 1. โครงสร้างของร่างกาย เช่น สัตว์ที่อยู่ในเขตหนาวจะมีขนยาวกว่าสัตว์ที่อยู่ในเขตร้อน 2. กลไกทางสรีรวิทยา ไฮโปทาลามัส (HYPOTHALAMUS) จะไวต่ออากาศหนาว เมื่อได้รับการกระตุ้น ไฮโปทาลามัสจะไปกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้ - ทำให้เส้นเลือดที่นำเลือดมาเลี้ยงผิวหนังหดตัว ทำให้เลือดที่มาเลี้ยงผิวหนังลดปริมาณลง ร่างกายจะสูญเสียความร้อนน้อยลง - กระตุ้นเส้นประสาทควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อโคนขนทำให้ขนลุกชัน และกล้ามเนื้อให้หดตัวจนเกิดอาการสั่น - กระตุ้นให้ต่อมไร้ท่อหลั่งฮอร์โมนไปกระตุ้นปฏิกิริยาการสลายอาหารให้ปล่อยพลังงานออกมาเพิ่ม เพื่อชดเชยความร้อนที่ร่างกายสูญเสียไป

แผนภาพแสดงกลไกการรักษาอุณหภูมิของร่างกายแผนภาพแสดงกลไกการรักษาอุณหภูมิของร่างกาย

การหอบ ในพวกสุนัข วัว ควาย จะมีต่อมเหงื่ออยู่ที่ลิ้น เมื่ออากาศร้อนมากๆสัตว์พวกนี้จะหอบเพื่อทำให้น้ำระเหยออกจาก ลิ้นน้ำจะพาความร้อนในร่างกายไปด้วย ทำให้อุณหภูมิของร่างกายลดลง การเลีย ในพวกแมว กระต่าย หนู จิงโจ้ เมื่ออากาศร้อนมากๆ พวกนี้จะเลียขนให้เปียกชื้นและเลียอุ้งเท้า ทำให้น้ำลายที่บริเวณเท้าที่ไม่มีขนระเหยเป็นการระบายความร้อนออกจากร่างกายทางหนึ่ง การใช้ถุงลม สัตว์จำพวกนกจะมีถุงลมช่วยในการระบายความร้อนออกจากร่างกาย การจำศีลจริง ลักษณะการจำศีลของสัตว์พวกที่จำศีลจริงนี้จะมีลักษณะคล้ายคลึงกับการตายมากเพราะว่าจังหวะการเต้นของหัวใจของพวกเขาจะเต้นช้าลงๆ และอุณหภูมิในร่างกายของพวกเขาก็จะลดลงใกล้เคียงกับอุณหภูมิภายนอกอย่างมาก การหายใจก็จะเป็นไปอย่างช้าๆแผ่วเบา สัตว์เหล่านั้นต้องการใช้เวลานานมากในการตื่นขึ้นและขยับตัวเพื่อกลับคืนสู่สภาวะปกติ สัตว์บางจำพวกเช่น หมี ไม่มีการจำศีลแบบ True Hybernatorนี้

กิจกรรมทดสอบ 1.สารที่ร่างกายจำเป็นต้องกำจัดออกจากร่ายกายเรียกว่าอย่างไร 2.ของเสียที่ร่างกายกำจัดออกได้แก่สารใด 3.สัตว์มีกระดูกสันหลังมีโครงสร้างใดเป็นอวัยวะขับของเสีย 4.กระเพาะปัสสาวะทำหน้าที่อย่างไร 5.หน่วยไตประกอบด้วยโครงสร้างส่วนใด 6.ส่วนใดทำหน้าที่ตรวจสารก่อนเข้าสู่ผนังของโบว์แมนส์แคปซูล 7.ปัสสาวะคือสิ่งใด 8.สารที่พบในของเหลวที่กรองผ่านโมลเมอรูลัสแต่ไม่พบในน้ำปัสสาวะคือสารใด 9.สารใดที่พบในปัสสาวะ 10.เหตุใดจึงไม่พบโปรตีนและกลูโคสในน้ำ

11.สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มีโครงสร้างใดใช้ในการรักษาดุลยภาพของน้ำ 12. ถ้าอะมีบาอยู่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูง ความถี่ของการบีบตัวของคอนแทร็กไทล์แวคิวโอลจะเป็นอย่างไร เนื่องจากสาเหตุใด 13. สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีโครงสร้างใดใช้ในการรักษาดุลยภาพของน้ำ 14. ปลามีโครงสร้างใดใช้ในการป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปในร่างกายอย่างไร 15. ปลาน้ำจืดมีการรักษาดุลยภาพของน้ำอย่างไร 16. ปลาน้ำจืดมีการรักษาดุลยภาพของน้ำเกลือแร่อย่างไร 17. ปลาทะเลมีการรักษาดุลยภาพของน้ำเกลือแร่ โดยบริเวณเหงือมีกลุ่มเซลล์ทำหน้าที่อย่างไร 18. ฮอร์โมนใดที่ช่วยควบคุมการดูดน้ำกลับเข้าสู่กระแสเลือด และสร้างจากบริเวณใด 19.ปัจจัยใดที่มีผลต่อการทำงานของฮอร์โมน ADH 20.ถ้าออกแรงดันออสโมซิสในเลือดสูงจะมีผลต่อการทำงานของฮอร์โมน ADHอย่างไร

การ รักษาดุลยภาพของ สิ่งมีชีวิต หน่วยการเรียนรู้ที่ 1

การ รักษาดุลยภาพของ สิ่งมีชีวิต หน่วยการเรียนรู้ที่ 1

Presentation Transcript