Brands Biology

โครงสรา งของเซลล ทฤษฎเี ซลล (Cell Theory) ทฤษฎเี ซลลก ลาวไววา “สง่ิ มชี ีวิตประกอบดว ยเซลล 1 เซลล หรือมากกวา ซงึ่ เซลลเ ปนหนว ยท่เี ล็กท่ีสุด ของสง่ิ มชี ีวิต และเซลลท ีม่ ีอยูเดมิ จะเปนตน กําเนิดของเซลลท ี่จะเกิดขึน้ ใหม” เซลลทุกเซลล (All Cells) จะมีองคป ระกอบพื้นฐานดงั ตอไปนี้ 1. ....................................................... 2. ....................................................... 3. ....................................................... 4. ....................................................... สวนประกอบของเซลล สว นประกอบของเซลลมี 3 สวนสําคญั ดังนี้ 1. สวนท่หี อ หมุ เซลล แบงออกเปน 1.1 ผนงั เซลล (Cell Wall) 1.2 เยื่อหุมเซลล (Plasma Membrane) 2. ไซโทพลาซมึ (Cytoplasm) ประกอบดว ย 2.1 ไซโทซอล (Cytosol) 2.2 ออรแ กเนลล (Organelles) วทิ ยาศาสตร ชีววิทยา (2) ________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010

โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 ________________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (3) 3. นวิ เคลยี ส (Nucleus) ประกอบดว ย 3.1 เย่ือหมุ นิวเมคลียส (Nuclear Membrane) 3.2 นิวคลีโอพลาซึม (Nucleoplasm) 3.3 โครมาทนิ (Chromatin) 3.4 นิวคลีโอลัส (Nucleolus) ตารางโครงสรางเซลลข องส่ิงมีชวี ติ จาํ พวกยคู าริโอต และหนาที่ โครงสรา ง ขอ มลู ทค่ี วรทราบ หนา ที่ 1. ผนงั เซลล - อยถู ดั จากเยือ่ หุมเซลลอ อกไป (ผนังเซลลพ บที่ - ปกปอ งและค้าํ จุนเซลล เซลลของส่งิ มีชวี ติ บางประเภท เชน พืช สาหรา ย ผนังเซลล เหด็ รา และแบคทีเรีย) - ยอมใหส ารผา นไดห มด (ซง่ึ จะแตกตา งจากเยอื่ หมุ เซลล) 2. เย่อื หมุ เซลล - ประกอบดวยฟอสโฟลพิ ดิ (Phospholipid) - ควบคมุ การผานเขา -ออกของสารระหวาง เรียงตวั กัน 2 ชนั้ และมีโปรตนี แทรกตวั อยู เซลลก ับสิ่งแวดลอมภายนอก - มคี ณุ สมบตั เิ ปน เย่ือเลือกผาน - จดจําโครงสรา งของเซลลบ างชนดิ (Semipermeable Membrane) - สอ่ื สารระหวา งเซลล

วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (4) ________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010 โครงสรา ง ขอ มูลท่ีควรทราบ หนาที่ 3. นวิ เคลยี ส 4. โครโมโซม เปนโครงสรา งทมี่ เี ยื่อหุม 2 ชนั้ และมีโครโมโซม - ควบคมุ การสงั เคราะหโ ปรตีนและการสบื พันธุ อยูภายใน ของเซลล 5. นวิ คลีโอลสั - เปนแหลงเก็บโครโมโซม ประกอบดว ยดเี อน็ เอ (DNA) และโปรตีน - เปน แหลงเก็บขอ มลู ทางพันธุกรรมที่ใชเ ปนรหสั ในกระบวนการสงั เคราะหโ ปรตนี DNA นิวคลีโอลสั ควบคุมการสงั เคราะห rRNA - เปนแหลงสังเคราะห rRNA และไรโบโซม

โครงสรา ง ขอมลู ท่คี วรทราบ หนา ท่ี 6. ไรโบโซม - มขี นาดเล็ก ประกอบดว ยโปรตนี และ RNA - สรางสารประเภทโปรตนี สําหรบั ใชภายในเซลล - มีทัง้ ไรโบโซมอิสระ (ลอยอยูใ นไซโทพลาซึม) หนวยเลก็ และไรโบโซมยดึ เกาะ เชน เกาะอยูท่ีเอนโด- โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 ________________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (5) หนวยใหญ พลาสมิกเรติคลู ัม (ER) 7. เอนโดพลาส- - เปนระบบเยื่อหมุ ภายในเซลล มองดูคลา ย - RER สรา งสารประเภทโปรตนี สาํ หรับสง ออก มิกเรตคิ ลู ัม รา งแห ไปใชภ ายนอกเซลล (ER) - แบง ออกเปน 2 ชนดิ ดงั นี้ - SER สรางสารประเภทลิพิด (Lipid) และ 1) เอนโดพลาสมกิ เรติคูลมั ชนิดผิวขรุขระ กําจดั สารพิษ 8. กอลจคิ อม- (RER) เปน ER ทีม่ ไี รโบโซมมาเกาะ เพล็กซ 2) เอนโดพลาสมกิ เรติคูลมั ชนดิ ผิวเรยี บ (SER) RER เปน ER ที่ไมม ไี รโบโซมเกาะ SER - มลี ักษณะคลา ยถงุ แบนๆ เรียงซอ นกันเปน ชัน้ - สรา งเวสิเคลิ หมุ โปรตนี ที่ RER สรา งขน้ึ แลว ลําเลียงไปยงั เย่ือหุม เซลลเพอ่ื สง โปรตนี ออกไป นอกเซลล

วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (6) ________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010 โครงสรา ง ขอมลู ที่ควรทราบ หนา ที่ 9. ไลโซโซม 10. ไมโทคอน- ไลโซโซม - มลี กั ษณะเปนถุงกลมๆ เรียกวา เวสเิ คลิ ซง่ึ - ยอ ยสลายออรแ กเนลลแ ละเซลลท ี่เสื่อมสภาพ ภายในมเี อนไซมที่ใชส าํ หรับยอ ยสารตางๆ - ยอ ยสารตางๆ ทเี่ ซลลน าํ เขามาดว ยกระบวน เดรีย บรรจอุ ยู การเอนโดไซโทซิส (Endocytosis) 11. คลอโร- ไรโบโซม - มเี ย่อื หมุ 2 ชน้ั เปน แหลง สรางพลังงานใหแ กเ ซลล (ไมโทคอนเดรีย พลาสต DNA - มขี องเหลวอยูภายใน เรียกวา เมทรกิ ซ สรางพลงั งานจากกระบวนการสลายสารอาหาร (Matrix) ซึ่งมไี รโบโซม และ DNA ลอยอยูใ น ภายในเซลลแบบใชออกซเิ จน หรือท่ีเรียกกันวา ไรโบโซม DNA เมทริกซ การหายใจระดับเซลลแบบใชอ อกซิเจน) - นกั ชีววทิ ยาตงั้ สมมตฐิ านวา “ไมโทคอนเดรีย นาจะเปน แบคทีเรียทีเ่ ขามาอาศัยอยภู ายในเซลล ของสิ่งมีชวี ติ ในอดีตกาล แลว มีววิ ัฒนาการ รวมกนั มาจนถงึ ปจจุบัน” - มีเย่อื หุม 2 ชั้น เปน แหลงสรางอาหารกลูโคสใหแ กเซลล - มขี องเหลวอยภู ายใน เรยี กวา สโตรมา (คลอโรพลาสตสรา งอาหารจากกระบวนการ (Stroma) ซึ่งมีไรโบโซม และ DNA ลอยอยู สังเคราะหด ว ยแสง) ในสโตรมา - นักชวี วทิ ยาต้งั สมมตฐิ านวา “คลอโรพลาสต นาจะเปนแบคทีเรียทเี่ ขา มาอาศัยอยภู ายใน เซลลข องส่ิงมีชีวติ ในอดีตกาล แลวมี วิวัฒนาการรว มกันมาจนถึงปจ จุบนั ”

โครงสรา ง ขอ มูลท่ีควรทราบ หนา ที่ 12. แวคิวโอล แวควิ โอล - มีหลายชนิด หลายขนาด หลายรปู ราง และมี 1) ฟูดแวควิ โอล ทําหนาท่ีบรรจุอาหาร และทาํ งาน 13. เซนทริโอล หนาทีแ่ ตกตางกนั ออกไป เชน ฟดู แวควิ โอล รว มกับไลโซโซมเพ่อื ยอยอาหาร เซนทรัลแวควิ โอล และคอนแทรก็ ไทลแ วคิวโอล 2) เซนทรัลแวควิ โอล ทาํ หนา ท่ีเก็บสะสมสารตางๆ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 ________________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (7) 14. ไซโทสเก- เปน ตน เชน สารอาหาร สารสี สารพิษ เปน ตน เลตอน - แวคิวโอลแตละชนิดพบไดในเซลลข องสง่ิ มชี ีวติ 3) คอนแทร็กไทลแวควิ โอล ทําหนา ทก่ี าํ จัดนํ้า ทจี่ าํ เพาะเจาะจง สวนเกนิ ออกจากเซลลของส่ิงมีชวี ติ เซลลเดี่ยว ที่อาศัยอยูในนา้ํ เชน ยูกลีนา อะมบี า และ พารามีเซียม ประกอบดวยไมโครทบู ูลเรยี งตวั กนั อยา งเปน - สรา งเสนใยสปนเดลิ ในกระบวนการแบง เซลล ระเบยี บ มองดคู ลายทรงกระบอก 2 อัน เซนทริโอล - ชว ยค้าํ จนุ เซลล - ชว ยในการเคล่อื นที่ของเซลล มลี กั ษณะเปน รา งแหของเสน ใยโปรตนี - ชว ยในการเคลื่อนท่ขี องเวสเิ คลิ ภายในเซลล

10. เซนทริโอล 12. ไลโซโซม เยอ่ื หมุ นิวเคลยี ส 1. นิวเคลยี ส นิวคลีโอลสั 2. ไรโบโซม 9. ไมโทคอนเดรยี 11. แวควิ โอล โครมาทนิ รขู องนวิ เคลยี ส 8. เย่ือหุมเซลล 7. ไซโทพลาซึม 3. กอลจิคอมเพล็กซ 6. รางแหเอนโดพลาซึมชนิดผวิ เรียบ ไมโครฟล าเมนต 4. ไซโทสเกเลตอน 5. รา งแหเอนโดพลาซึมชนดิ ผิวขรุขระ ไมโครทบู ูล ภาพเซลลสัตว 12. ไซโทสเกเลตอน 13. รางแหเอนโดพลาซึม 1. นวิ เคลียส ไมโครทูบลู ชนิดผวิ เรยี บ นวิ คลโี อลสั 14. กอลจิคอมเพลก็ ซ เรยูขือ่ อหงมุ นนิวิวเคเคลลยี ยี สส อินเตอรม ิเดยี ทฟล าเมนต ไมโครฟล าเมนต 2. รา งแหเอนโดพลาซึมชนิดผิวขรุขระ 3. ไรโบโซม 11. ไซโทพลาซึม 4. ไมโทคอนเดรยี 10. คลอโรพลาสต 5. เย่อื หมุ เซลล 9. เพอรอกซโิ ซม 6. ผนงั เซลล 6.1 ผนงั เซลลข องเซลลขา งเคียง 8. แวคิวโอล 7. พลาสโมเดสมาตา 8.1 เยื่อหมุ แวคิวโอล ภาพเซลลพ ชื วิทยาศาสตร ชวี วทิ ยา (8) ________________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

ออรแ กเนลลแ บง ออกเปน 2 ประเภท ตามการมีเยอ่ื หมุ ดงั นี้ 1. ออรแ กเนลลท ี่ไมม เี ยอื่ หมุ ไดแ ก - ไรโบโซม - เซนทริโอล - ไซโทสเกเลตอน 2. ออรแ กเนลลท่ีมเี ยื่อหุม ซงึ่ แบง ออกเปน 2 ประเภท ดังนี้ 2.1 ออรแ กเนลลที่มเี ยอ่ื หมุ 2 ชนั้ ไดแ ก - นิวเคลียส - ไมโทคอนเดรยี - คลอโรพลาสต 2.2 ออรแ กเนลลท ่มี เี ยื่อหุมช้นั เดียว เชน - เอนโดพลาสมิกเรติคลู ัม (รา งแหเอนโดพลาซมึ ) - กอลจิคอมเพล็กซ - ไลโซโซม - แวคิวโอล ตารางเปรยี บเทยี บโครงสรางเซลลพชื และเซลลส ัตว โครงสรางภายนอก เซลลพ ืช เซลลสัตว 1. ผนังเซลล มี ไมมี 2. เยอื่ หมุ เซลล มี มี 3. แฟลเจลลมั หรือซิเลยี โครงสรา งภายใน ไมมี (ยกเวน สเปรมของพชื บางชนดิ ) มี (ในบางเซลล) 1. นวิ เคลยี ส มี มี 2. ไรโบโซม มี มี 3. ไลโซโซม ไมม ี มี 4. เอนโดพลาสมกิ เรติคลู มั มี มี 5. กอลจิคอมเพลก็ ซ มี มี 6. แวควิ โอล 7. เซนทริโอล มี (มขี นาดใหญกวานวิ เคลียส) ไมมหี รือมี (แตขนาดเล็ก) 8. ไซโทสเกเลตอน ไมม ี มี 9. ไมโทคอนเดรีย มี มี 10. คลอโรพลาสต มี มี มี ไมมี โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010 ________________________ วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (9)

การเคลอื่ นท่ีของสารผานเซลล การรกั ษาดุลยภาพของเซลลเ ปนหนา ทีส่ าํ คัญของเยอื่ หมุ เซลล โดยเยอ่ื หมุ เซลลจะควบคมุ การเคล่ือนที่ผาน เขา-ออกของสารระหวางภายในเซลลกบั สิ่งแวดลอ มภายนอก โครงสรา งของเยอื่ หมุ เซลล เยื่อหุม เซลลป ระกอบดวยสารหลัก 2 ชนดิ คือ ฟอสโฟลิพดิ และโปรตีน โดยฟอสโฟลพิ ดิ จะจดั เรยี งตวั เปน 2 ชน้ั ซง่ึ จะหันสวนทไี่ มชอบน้าํ (สว นหาง) เขาหากนั และหันสวนทชี่ อบนํา้ (สวนหัว) ออกจากกัน โดยมโี มเลกุล ของโปรตีนกระจายตวั แทรกอยรู ะหวางโมเลกลุ ของฟอสโฟลิพดิ นอกจากนย้ี งั มคี อเลสเทอรอล ไกลโคโปรตีน และ ไกลโคลิพิดเปน สวนประกอบของเยอ่ื หุมเซลลดวย ฟอสโฟลิพดิ ภาพโครงสรา งเยอื่ หุม เซลล เยื่อหมุ เซลลทําหนา ท่หี อ หมุ เซลล และรักษาสมดลุ ของสารภายในเซลลโดยควบคมุ การผา นเขา -ออกของ สารระหวา งเซลลกับส่งิ แวดลอ มภายนอก ดงั น้นั เยอื่ หมุ เซลลจึงมคี ุณสมบตั ิเปนเยอ่ื เลอื กผาน (Semipermeable Membrane) การเคล่ือนที่ของสารเขา -ออกเซลลม ี 2 รปู แบบ ไดแก 1. การเคลอื่ นท่แี บบผานเย่ือหุมเซลล เปนการเคลอื่ นทขี่ องสารผา นฟอสโฟลพิ ดิ หรือโปรตนี ของเย่อื - หมุ เซลล แบง ออกเปน 2 แบบดังน้ี 1.1 การเคลือ่ นท่แี บบพาสซฟี (Passive Transport) หมายถึง การเคลื่อนที่ของสารเขา -ออก เซลลโ ดยไมตองใชพลังงาน ซง่ึ ไอออน (Ion) และโมเลกลุ ของสารบางชนิดสามารถเคลอื่ นท่ผี า นเย่ือหมุ เซลลจ าก บรเิ วณทมี่ ีความเขม ขน มากไปยงั บรเิ วณทมี่ คี วามเขมขนนอย ซง่ึ มอี ยู 3 วธิ ดี ังนี้ 1. การแพร (Diffusion) 2. ออสโมซิส (Osmosis) 3. การแพรแ บบฟาซิลิเทต (Facilitated Diffusion) วิทยาศาสตร ชีววิทยา (10) _______________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (11) 1.2 การเคลื่อนทแี่ บบแอกทีฟ (Active Transport) หมายถงึ การเคลื่อนทีข่ องสารเขา-ออกเซลลจ ากบริเวณท่ีมคี วามเขม ขนนอยไปยังบริเวณท่ีมี ความเขม ขนมาก ซ่งึ ตองใชพลงั งานในการเคล่ือนที่ 2. การเคลอ่ื นทแ่ี บบไมผานเย่อื หมุ เซลล เปน กระบวนการลาํ เลยี งสารที่มีขนาดโมเลกลุ ใหญเ ขา-ออกเซลล โดยอาศัยโครงสรา งทเี่ รียกวา “เวสเิ คิล (Vesicle)” ซึง่ แบงออกเปน 2 แบบดงั น้ี 2.1 เอกโซไซโทซสิ (Exocytosis) 2.2 เอนโดไซโทซิส (Endocytosis) ซง่ึ มอี ยู 3 วธิ ีดังนี้ 1. ฟาโกไซโทซิส (Phagocytosis) 2. พิโนไซโทซสิ (Pinocytosis) 3. การนาํ สารเขา สเู ซลลโดยอาศัยตัวรับ (Receptor-Mediated Endocytosis) ตารางกระบวนการเคลือ่ นท่ขี องสารเขา-ออกเซลล กระบวนการ วิธีการทํางาน ตวั อยางการเคล่ือนท่ีของสาร การเคลือ่ นทข่ี องสารแบบผานเย่ือหมุ เซลลโ ดยไมใชพลงั งาน โมเลกุลของสาร(ไมมขี ว้ั ) เชน แกสออกซเิ จน - การเคล่ือนที่ของแกส ออกซเิ จนและ 1. การแพร จะเคล่ือนท่จี ากบรเิ วณทมี่ ีความเขม ขน มากไป คารบอนไดออกไซด 1.1 การแพรผา น ยงั บริเวณท่ีมีความเขม ขน นอ ย โดยเคลื่อนที่ - การเคลือ่ นทข่ี องแอลกอฮอล ฟอสโฟลิพิด ผานฟอสโฟลิพิดของเย่ือหุม เซลล 1.2 การแพรผ า นชอง สาร (มีข้วั ) เชน แคลเซียมไอออน (Ca2+) - การเคล่ือนท่ขี องไอออนบางชนดิ โปรตีน (Protein คลอไรดไ อออน (Cl-) จะเคลอ่ื นท่ีจากบริเวณที่มี เชน แคลเซียมไอออน (Ca2+), Channel) ความเขม ขน มากไปยงั บริเวณทม่ี ีความเขม ขน นอ ย คลอไรดไอออน (Cl-), โซเดยี ม- โดยเคลอ่ื นทีผ่ านชอ งโปรตนี (Protein Channel) ไอออน (Na+), และโพแทสเซียม- ของเยื่อหมุ เซลล ไอออน (K+)

วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (12) _______________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010 กระบวนการ วิธกี ารทาํ งาน ตัวอยา งการเคลอ่ื นท่ีของสาร 2. การแพรแ บบฟาซิลเิ ทต โมเลกุลของสารจะเคล่ือนท่จี ากบรเิ วณทม่ี ี - การเคลอื่ นทีข่ องกลูโคสเขา สเู ซลล : เปน การแพรท ีอ่ าศยั ความเขม ขนมากไปยงั บรเิ วณท่มี คี วามเขม ขน นอ ย โดยอาศยั โปรตนี เปน ตัวพา (Protein โปรตนี ตัวพา (Protein Carrier) ท่ีเย่ือหมุ เซลล Carrier) 3. ออสโมซสิ (การเคล่อื นที่ Aquaporin โมเลกุลน้ํา โมเลกุลของนํา้ จะเคลอ่ื นทผ่ี านเยอื่ หุมเซลลตรง - การเคล่อื นท่ีของน้าํ ของนา้ํ โดยอาศยั โปรตนี บรเิ วณโปรตีน Aquaporins เฉพาะที่ชอื่ วา Aquaporins) การเคลอ่ื นทข่ี องสารแบบผานเยือ่ หุมเซลลโดยใชพ ลังงาน โมเลกลุ ของสารจะเคลื่อนทจี่ ากบริเวณทม่ี ี - กระบวนการโซเดียมโพแทสเซียม แอกทีฟทรานสปอรต ความเขมขน นอ ยไปยงั บรเิ วณทม่ี คี วามเขมขน ปม ของเซลลประสาท มาก โดยผานโปรตนี ตวั พา (Protein Carrier) และมกี ารใชพลังงานจาก ATP การเคลือ่ นทข่ี องสารแบบไมผ า นเยอื่ หมุ เซลล เปน การเคลอื่ นท่ขี องสารท่มี ีขนาดโมเลกุลใหญ - การหล่งั เอนไซมข องเซลลตา งๆ 1. เอกโซไซโทซิส ออกจากเซลล โดยสารเหลานน้ั จะบรรจอุ ยใู น - การหลัง่ เมอื ก เวสิเคลิ (Vesicle) จากนัน้ เวสเิ คิลจะคอยๆ - การหลง่ั ฮอรโมน เคลอ่ื นเขา มาเชือ่ มรวมกบั เย่อื หมุ เซลล ทาํ ให - การหลง่ั สารสือ่ ประสาทของเซลล สารที่บรรจุอยูในเวสเิ คิลถกู ปลอ ยออกสนู อกเซลล ประสาท

กระบวนการ วธิ กี ารทํางาน ตัวอยา งการเคล่ือนที่ของสาร 2. เอนโดไซโทซิส เซลลจ ะย่ืนสว นของไซโทพลาซมึ ไปโอบลอม - การกินแบคทีเรียของเซลลเ มด็ 2.1 ฟาโกไซโทซสิ สารที่มโี มเลกุลใหญมีสถานะเปน ของแข็ง เลือดขาวบางชนดิ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (13) และสรางเวสเิ คลิ หมุ สารนน้ั แลวนําเขาสูเซลล - การกินอาหารของอะมีบา 2.2 พโิ นไซโทซิส เกิดการเวาของเย่อื หมุ เซลลเ พือ่ นาํ สารทีม่ ี - การนาํ สารอาหารเขาสเู ซลลไขข อง 2.3 การนาํ สารเขา สู สถานะเปนของเหลวเขาสูเซลลใ นรปู ของ มนุษย เซลลโดยอาศยั เวสิเคิล ตวั รับ เปน การเคลอ่ื นที่ของสารเขาสเู ซลล เกดิ ขน้ึ โดย - การนาํ คอเลสเทอรอลเขาสเู ซลล มีโปรตนี ทอี่ ยบู นเยอ่ื หมุ เซลลเ ปน ตวั รับ (สาร) ซ่งึ สารทเี่ คล่ือนทีเ่ ขา สเู ซลลด ว ยวิธีน้ีจะตองมี ความจําเพาะในการจับกับโปรตีนตวั รบั (Protein Receptor) ท่ีเยอ่ื หมุ เซลลจงึ จะ สามารถเขาสูเซลลไ ด

ไซโทพลาซึมของเซลลม ีสภาพเปน สารละลายโดยมนี ํ้าเปนตวั ทําละลาย (Solvent) สวนไอออนและโมเลกลุ ของสารตางๆ เชน กลโู คส กรดอะมิโน เปนตวั ละลาย (Solute) ในขณะเดยี วกันสง่ิ แวดลอ มทีอ่ ยรู อบๆ เซลลกม็ ี สภาพเปน สารละลายเชน เดียวกัน ดงั นนั้ โมเลกลุ ของน้าํ และสารท่เี ปน ตัวละลายมแี นวโนมท่จี ะเคลือ่ นที่จากบริเวณ ทมี่ ีความเขม ขนมากไปยงั บรเิ วณที่มคี วามเขมขนนอย ความเขม ขน ของตวั ละลาย (Solute) ทง้ั หมดในสารละลาย เรียกวา ความเขม ขน ออสโมติก (Osmotic Concentration) ของสารละลาย ดงั น้ันเราจึงแบงสารละลายออกเปน 3 ประเภท ตามความ เขมขนของตวั ละลาย 1. สารละลายไฮเพอรโทนิก (Hypertonic Solution) หมายถงึ สารละลายทีม่ ีความเขมขน ของ ตัวละลายมาก 2. สารละลายไฮโพโทนกิ (Hypotonic Solution) หมายถึง สารละลายท่ีมีความเขมขนของตวั ละลายนอย 3. สารละลายไอโซโทนิก (Isotonic Solution) หมายถงึ สารละลายทมี่ ีความเขม ขนของตวั ละลาย เทา กับความเขม ขนของสารละลายบริเวณขา งเคยี ง สารละลายเขม ขน 3% ระดับสารละลาย ณ จุดสมดลุ ของออสโมซิส เซลโลเฟน ระดบั สารละลาย (เย่อื เลอื กผาน) คอยๆ สงู ขน้ึ นาํ้ กลัน่ ภาพออสโมมเิ ตอรบรรจุสารละลายเขม ขน 3% ท่ีแชใ นน้ํากลัน่ แลวเกิดการออสโมซสิ ของนา้ํ แรงดนั ออสโมติก (Osmotic Pressure) คือ แรงดนั นํ้าสูงสดุ ของสารละลายใดๆ ณ จุดสมดุลของการ ออสโมซสิ โดยแรงดันออสโมตกิ จะแปรผันตรงกับความเขมขน ของสารละลาย กลา วคือ สารละลายที่มคี วาม เขมขนมากจะมแี รงดันออสโมตกิ สงู และสารละลายทีม่ คี วามเขม ขนนอ ยจะมแี รงดันออสโมติกตา่ํ วทิ ยาศาสตร ชีววิทยา (14) _______________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแคมป 2010

การเปลยี่ นแปลงของเซลลสตั วแ ละเซลลพชื เมอ่ื อยใู นสารละลายแตละประเภท Hypotonic Solution Isotonic Solution Hypertonic Solution ภาพการเปลย่ี นแปลงของเซลลส ตั วและเซลลพ ชื เมือ่ อยใู นสารละลายแตล ะประเภท จากภาพดา นบนสรุปไดด ังนี้ ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................... โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วิทยา (15)

การรกั ษาดุลยภาพของส่ิงมชี ีวติ กลไกการรกั ษาดลุ ยภาพ ส่ิงมชี ีวิตทกุ ชนดิ มกี ารรักษาดุลยภาพของสภาวะและสารตา งๆ ภายในรา งกาย ดังน้ี 1. การรกั ษาดลุ ยภาพของอุณหภมู ิ 2. การรกั ษาดลุ ยภาพของนํา้ 3. การรกั ษาดุลยภาพของกรด-เบส 4. การรักษาดุลยภาพของแรธ าตุ สาเหตทุ ีส่ ่งิ มชี วี ติ ตองมกี ลไกการรกั ษาดลุ ยภาพของรางกายเพราะวา สภาวะและสารตา งๆ ภายในรางกาย มีผลตอ การทํางานของเอนไซมซึง่ มหี นา ที่เรงปฏิกริ ยิ าชีวเคมตี า งๆ ทเี่ กิดขึ้นภายในเซลลแ ละรา งกาย ในท่ีนีจ้ ะนําเสนอตัวอยางการรกั ษาดุลยภาพของส่งิ มชี วี ติ ดงั ตอ ไปน้ี 1. การรักษาดุลยภาพของน้ําในพืช 2. การรกั ษาดลุ ยภาพของน้าํ และสารตา งๆ ในรางกายคน 3. การรักษาดลุ ยภาพของกรด-เบสในรางกายคน 4. การรักษาดลุ ยภาพของน้าํ และแรธาตุในสง่ิ มชี ีวิตอ่นื ๆ 5. การรักษาดลุ ยภาพของอณุ หภมู ริ างกายของสตั ว 1. การรกั ษาดลุ ยภาพของนาํ้ ในพืช การคายนา้ํ ถอื เปน กระบวนการสําคญั ในการรกั ษาดลุ ยภาพของนาํ้ ในพืช ซง่ึ เปนกระบวนการท่ีพชื กําจัดนํ้า ออกมาในรปู ของไอน้าํ หรือหยดน้าํ โดยไอน้ําจะออกมาทางปากใบ (Stoma) ซึง่ อยูที่ผิวใบ หรือออกมาตาม รอยแตกบริเวณลาํ ตน แตหยดน้าํ จะออกมาทางชองเปดบรเิ วณขอบใบหรอื ปลายไป ปจจัยท่มี ีผลตอการคายนา้ํ ของพืช 1. ลม 2. อุณหภมู ิ 3. ความช้นื ในอากาศ 4. ความกดอากาศ 5. ความเขมของแสงสวา ง 6. ปริมาณนํา้ ในดนิ ผลจากการคายน้ําของพชื ผลดี 1. ชว ยใหพ ืชมอี ณุ หภมู ิลดลง 2-3°C 2. ชวยใหพชื ดูดน้าํ และแรธ าตุในดินเขาสูร ากได 3. ชวยใหพ ชื ลาํ เลยี งนํา้ และแรธ าตุไปตามสวนตา งๆ ของพืชได ผลเสีย คอื พืชคายน้ําออกไปมากกวา ท่ีจะนําไปใชใ นการเจรญิ เติบโตและสรา งผลผลิต วิทยาศาสตร ชีววิทยา (16) _______________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010

เซลลผ ิวใบดา นบนเสน ใบ ชนั้ เนือ้ เย่ือพาลิเสด ชัน้ เนือ้ เยอื่ สปนจี เซลลคมุ ปากใบ เซลลผวิ ใบดานลา ง เซลลคุม ปากใบ ภาพโครงสรา งใบของพชื สว นใหญ ภาพปากใบ 2. การรกั ษาดลุ ยภาพของน้ําและสารตา งๆ ในรางกายคน อวัยวะสําคัญในการรกั ษาดุลยภาพของนาํ้ และสารตางๆ ในรางกาย คือ ไต (Kidneys) ไต พบในสตั วม กี ระดกู สันหลงั • ไตคนมีลักษณะคลา ยเมลด็ ถ่ัวแดง 2 เมลด็ อยใู นชองทอ งดานหลังของลาํ ตวั เม่ือผาไตตามยาวจะ สังเกตเหน็ เนอ้ื ไต 2 ชน้ั คอื ช้ันนอกและช้ันใน ซง่ึ ในเนื้อไตแตละขางประกอบดว ยหนวยไต (Nephron) ประมาณ 1 ลานหนวย ทาํ หนาท่ีกําจัดของเสยี ในรูปของปส สาวะ หลอดเลือดอารเทอรี (เขา สไู ต) ไต หลอดเลือดเวน (ออกจากไต) ทอไต กระเพาะปส สาวะ ทอปสสาวะ ภาพลกั ษณะและตําแหนง ของไตในรา งกายคน โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (17)

เนื้อไต เนอื้ ไตช้นั นอก หนว ยไต เน้อื ไตชน้ั ใน (Nephron) ปร ามดิ ใน เนื้อไตช้ันใน ทอ รวม หลอดเลือดอารเ ทอรี กรวยไต (เขา สูไต) หลอดเลอื ดเวน (ออกจากไต) ทอ ไต ภาพภาคตดั ตามยาว (Long Section) ของไต โบวแมนแคปซูล โกลเมอรูลสั ทอ ขดสว นตน ทอ ขดสวนทาย ทอ รวม เฮนเลล ปู และหลอดเลอื ดฝอย ทีม่ าลอมรอบ ภาพโครงสรางของหนว ยไต วิทยาศาสตร ชีววิทยา (18) _______________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

หนว ยไตแตล ะหนวยประกอบดว ยโครงสรา งยอ ย ดังนี้ 1. โบวแมนส แคปซูล (Bowman’s Capsule) ลกั ษณะทรงกลมมีผนัง 2 ช้ัน หอ หุมกลุมหลอดเลอื ดฝอย 2. หลอดเลือดฝอย มี 2 สว น ไดแก • กลมุ หลอดเลอื ดฝอยทอ่ี ยูใน Bowman’s Capsule เรียกวา โกลเมอรูลสั (Glomerulus) • หลอดเลอื ดฝอยทีพ่ ันอยูตามทอของหนว ยไต 3. ทอหนวยไต (Convoluted Tubule) แบง ออกเปน 3 สว น ไดแ ก • ทอหนว ยไตสวนตน มีการดดู สารทม่ี ีประโยชนกลบั เขาสรู างกายมากทส่ี ุด เชน กลูโคส กรดอะมิโน วติ ามิน และนาํ้ • ทอหนว ยไตสวนกลาง มีขนาดเสนผา นศูนยก ลางของทอ นอ ยกวาทอหนวยไตสวนตนและสวนทา ย ลักษณะคลายอักษรตวั ยู (U) มชี อ่ื เรยี กเฉพาะวา เฮนเล ลปู (Loop of Henle) เปน อกี บริเวณหนง่ึ ทีม่ กี ารดดู นาํ้ กลบั เขา สูรา งกาย • ทอหนวยไตสว นทาย เปน บริเวณท่มี ีการดูดนํา้ กลบั เขา สรู างกายภายใตก ารควบคมุ ของฮอรโ มน ADH และดดู โซเดียมไอออน (Na+) ภายใตการควบคุมของฮอรโ มนแอลโดสเทอโรน (Aldosterone) 4. ทอรวม (Collecting Duct) เปนแหลงรวมของเหลวซึ่งมลี ักษณะคลายปสสาวะที่ไดจากการทาํ งาน ของหนว ยไตกอนทจี่ ะสง ตอ ไปยังกรวยไต ภาพการดดู สารกลับบรเิ วณทอหนว ยไตเขาสูหลอดเลอื ดฝอย โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (19)

กลไกการผลิตปสสาวะของหนวยไต ประกอบดวย 2 กระบวนการดงั นี้ (1) การกรองสารท่ีโกลเมอรลู สั (Glomerulus Filtration) ผนังของกลุมหลอดเลอื ดฝอย “โกลเมอรูลสั ” มีคณุ สมบัตพิ เิ ศษในการยอมใหส ารโมเลกลุ เลก็ ทมี่ อี ยู ในเลือด เชน นํ้า แรธ าตุ วติ ามิน ยูเรยี กรดยูริก กลโู คส และกรดอะมิโนผา น สว นสารโมเลกุลใหญโ ดยปกตแิ ลว จะไมส ามารถผานไปได เชน เมด็ เลอื ดแดง โปรตนี ขนาดใหญ และไขมนั การกรองสารบริเวณนี้จะอาศัยแรงดันเลอื ดเปนสําคัญ โดยวันหน่ึงๆ จะมีการกรองสารไดประมาณ 180 ลติ ร (180 ลกู บาศกเดซเิ มตร) (2) การดดู สารกลับเขาสูรางกาย (Reabsorption) บรเิ วณทอหนว ยไต การดูดสารกลบั เขาสกู ระแสเลือดเกิดขนึ้ ทท่ี อของหนว ยไตซ่งึ มหี ลอดเลือดฝอยพันลอมรอบทอ อยู โดย ใชว ิธแี อกทีฟทรานสปอรต (Active Transport) พาสซฟี ทรานสปอรต (Passive Transport) และพิโนไซโทซสิ (Pinocytosis) วันหนง่ึ ๆ รางกายจะมกี ารดูดสารกลับประมาณ 178.5 ลิตร (178.5 ลกู บาศกเ ดซิเมตร) ADH หรอื วาโซเพรสซิน (Vasopressin) เปน ฮอรโ มนสําคัญท่ีทําหนา ทกี่ ระตุนการดูดนา้ํ กลับเขา สู รา งกายบริเวณทอ รวมของหนวยไต 3. การรักษาดลุ ยภาพของกรด-เบสในรา งกายคน ถา รางกายมีการเปล่ยี นแปลงความเปนกรด-เบสมากๆ จะทาํ ใหเ อนไซม (Enzyme) ภายในเซลลหรือ รางกายไมส ามารถทาํ งานได ดังนัน้ รา งกายจงึ มกี ลไกการรกั ษาดลุ ยภาพความเปน กรด-เบสใหค งท่ี ซ่ึงมี 3 วธิ ี คอื 3.1. การเพม่ิ หรอื ลดอัตราการหายใจ ถา CO2 ในเลือดมปี รมิ าณมาก เชน หลังจากทีอ่ อกกําลังกายอยางหนักจะสง ผลใหศ นู ยค วบคมุ การหายใจ ซง่ึ คือ สมองสว นเมดลั ลาออบลองกาตา (Medulla Oblongata) สงกระแสประสาทไปควบคุมให กลามเนื้อกะบังลมและกลามเนอื้ ยดึ กระดกู ซ่โี ครงทํางานมากข้ึน เพอ่ื จะไดหายใจออกถ่ีข้ึน ทาํ ใหปริมาณ CO2 ในเลือดลดลง และเมื่อ CO2 ในเลอื ดมปี รมิ าณนอ ย จะไปยบั ยัง้ Medulla Oblongata ซ่งึ จะมีผลใหกลา มเน้ือ กะบังลมและกลา มเนือ้ ยึดกระดูกซโ่ี ครงทํางานนอยลง ไฮโพทาลามัส พอนส เมดัลลาออบลองกาตา ไขสนั หลงั ภาพโครงสรา งสมองของคน วทิ ยาศาสตร ชวี วิทยา (20) _______________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010

3.2 ระบบบัฟเฟอร (Buffer) คอื ระบบทที่ าํ ใหเ ลือดมีคา pH คงท่ี แมวา จะมกี ารเพม่ิ ของสารทีม่ ี ฤทธเิ์ ปนกรดหรือเบสก็ตาม สารที่เปน บฟั เฟอรในเลือด ไดแ ก 1. ฮโี มโกลบิน (Hemoglobin) ในเมด็ เลือดแดง 2. โปรตีน (Protein) ในพลาสมา เชน อัลบูมิน โกลบูลิน 3.3 การควบคมุ กรดและเบสของไต ไต (Kidneys) สามารถปรับระดับกรดหรือเบสออกทางปส สาวะไดมาก ระบบนจ้ี งึ มกี ารทํางานมาก สามารถแกไ ข pH ที่เปลยี่ นแปลงไปมากใหเขา สูภาวะปกติ (สมดุล) ได แตใชเวลานาน 4. การรกั ษาดลุ ยภาพของน้าํ และแรธาตใุ นส่ิงมชี ีวติ อน่ื ๆ การรักษาดุลยภาพของนาํ้ และแรธ าตุในรางกายของสิง่ มชี วี ิตเกี่ยวขอ งกับแรงดนั ออสโมติก (Osmotic Pressure) โดยสง่ิ มีชีวิตแตละชนดิ มีกลไกการรักษาสมดลุ ของน้ําและแรธ าตใุ นรางกาย ดงั นี้ 4.1 โพรทิสต (Protist) ใชค อนแทรก็ ไทลแ วควิ โอล (Contractile Vacuole) กําจัดน้ําสว นเกินออกจากเซลล คอนแทรก็ ไทลแ วคิวโอล แมโครนวิ เคลียส ไมโครนิวเคลยี ส รองปาก ชอ งขบั ถา ย ภาพคอนแทรก็ ไทลแ วคิวโอลในพารามีเซียม 4.2 ปลานํ้าจดื (Osmotic Pressure ของของเหลวในรางกายมากกวา น้าํ จืด) กลไกการรกั ษาสมดุล คือ • มผี ิวหนงั และเกล็ดปองกันนํา้ ซึมเขา • ขับปสสาวะมากและปสสาวะเจือจาง • มโี ครงสรา งพเิ ศษท่ีเหงือกทาํ หนาทด่ี ดู แรธ าตกุ ลบั คนื สูรา งกาย 4.3 ปลาน้ําเค็ม (Osmotic Pressure ของของเหลวในรา งกายนอยกวาน้ําทะเล) กลไกการรักษาสมดลุ คือ • มีผวิ หนังและเกลด็ ปองกันนาํ้ ซมึ ออก • ขบั ปส สาวะนอยและปส สาวะมีความเขมขนสูง • มีเซลลซึง่ อยบู ริเวณเหงอื กทําหนา ท่ขี ับแรธ าตุสว นเกินออกโดยวิธีแอกทฟี ทรานสปอรต (Active Transport) • ขบั แรธาตุสว นเกนิ ออกทางทวารหนกั โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (21)

น้าํ ไหลผา นเขาไปในเหงือกและบางบริเวณของผิวหนงั นํา้ และอาหารเคล่ือนท่ีผา นปากเขา สูรางกาย เหงอื กดดู ซึมเกลอื จากนํา้ ไตขับปสสาวะในปรมิ าณมากและเจือจาง ภาพกลไกการรกั ษาดลุ ยภาพของนาํ้ และแรธาตใุ นปลาน้าํ จดื น้าํ และอาหารเคล่อื นท่ีผานปากเขาสูรา งกาย นา้ํ ไหลออกจากรา งกายผา นทางเหงือก และบางบรเิ วณของผิวหนงั เหงือกขับเกลอื สว นเกนิ ออกจากรา งกาย ไตขับเกลือสวนเกินโดยปส สาวะ ในปรมิ าณนอ ยและเขม ขน ภาพกลไกการรกั ษาดลุ ยภาพของนา้ํ และแรธาตใุ นปลานํา้ เค็ม 4.4 สัตวท ะเลชนิดอืน่ ๆ (Osmotic Pressure ของของเหลวในรา งกายใกลเ คียงกับน้ําทะเล จงึ ไม ตองมีกลไกในการปรับสมดลุ เหมอื นปลาทะเล) 4.5 นกทะเล กลไกการรักษาสมดลุ คอื • มตี อ มนาซัล (Nasal Gland) หรอื ตอ มเกลอื (Salt Gland) ขับเกลอื สวนเกนิ ออกจากรางกาย ตอมนาซลั ชองจมูก ภาพตอ มนาซลั ของนกทะเล วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (22) _______________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

5. การรักษาดลุ ยภาพของอณุ หภมู ิรา งกายของสตั ว สัตวแ บง ออกเปน 2 ประเภท ตามการเปลี่ยนแปลงอณุ หภูมขิ องรางกาย ดงั น้ี 1. สัตวเลือดเย็น หมายถงึ สตั วทีม่ อี ุณหภูมิรา งกายไมค งท่ี เพราะจะเปล่ียนแปลงไปตามอณุ หภูมิของ ส่ิงแวดลอ มภายนอก ตวั อยางเชน ไสเดือนดนิ หอย แมลง ปลา สัตวส ะเทนิ นา้ํ สะเทินบก และสตั วเ ลือ้ ยคลาน 2. สตั วเลือดอุน หมายถงึ สัตวทมี่ ีกลไกรักษาอณุ หภมู ิรา งกายใหคงที่ ไมเ ปล่ยี นแปลงไปตามอุณหภูมิ ของสงิ่ แวดลอม ไดแ ก สตั วปก และสัตวเ ลี้ยงลกู ดวยนาํ้ นม กลไกการรกั ษาอณุ หภูมิรางกายของสตั วเ ลอื ดอุน ศนู ยควบคมุ อณุ หภมู ขิ องรา งกาย คอื สมองสว นไฮโพทาลามสั (Hypothalamus) ซงึ่ จะสง สัญญาณไปตาม ระบบประสาทและระบบตอมไรทอ ดงั นี้ อุณหภูมขิ องส่งิ แวดลอมภายนอก สง ผลตอ อุณหภูมขิ องรางกาย กระตนุ ไฮโพทาลามสั สงสญั ญาณไปควบคุม ระบบประสาท ระบบตอ มไรท อ ควบคมุ ควบคมุ หลอดเลือด ตอมเหงื่อ กลามเนือ้ อตั ราเมแทบอลิซึม แผนผังผลของอณุ หภมู ิสิง่ แวดลอมภายนอกทม่ี ตี อการทาํ งานของไฮโพทาลามัส โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (23)

สภาพแวดลอมมีอุณหภูมิตํา่ กวา ภายในรางกายมากๆ สงผลให ความรอ นในรางกายจะระบายออกสภู ายนอกอยางรวดเร็ว ทาํ ให อณุ หภมู ิของรา งกายลดลง ซ่ึงจะไปกระตนุ ให ไฮโพทาลามสั (Hypothalamus) สง สญั ญาณให ไฮโพทาลามสั (Hypothalamus) สง สญั ญาณ หลอดเลอื ดบริเวณผิวหนงั หดตวั ไปกระตุน ใหเซลลทัว่ รางกายเพิ่มอตั ราเมแทบอลซิ ึม จึงทาํ ใหอ ุณหภมู ริ างกายเพิ่มข้นึ แลวเขา สภู าวะปกติ สงผลให เลอื ดที่จะไปยงั ผิวหนงั มีปรมิ าณลดลง เพอื่ ลดการระบายความรอนออกจากรางกาย ในขณะเดยี วกัน กลามเนื้อท่ีผิวหนงั จะหดตวั ทาํ ใหข นตง้ั ชัน แผนผงั กลไกการรักษาดุลยภาพอุณหภูมิในรา งกายคน เมอ่ื สภาพแวดลอมมีอณุ หภมู ิต่าํ กวาภายในรางกาย สภาพแวดลอ มมีอณุ หภูมสิ งู กวาภายในรา งกายมากๆ ซึง่ จะไปกระตนุ ให ไฮโพทาลามสั (Hypothalamus) สง สัญญาณให ไฮโพทาลามัส Hypothalamus) สงสญั ญาณ หลอดเลอื ดบริเวณผิวหนังขยายตวั ไปกระตนุ ใหเ ซลลท่วั รา งกายลดอัตราเมแทบอลิซึม จงึ ทําใหอณุ หภูมิรางกายลดลงแลว เขา สูภ าวะปกติ สง ผลให เลือดท่จี ะไปยังผิวหนังมีปริมาณเพ่มิ ขึน้ ทาํ ให ความรอนภายในรางกายระบายออกสภู ายนอกมากขน้ึ แผนผงั กลไกการรกั ษาดลุ ยภาพของอณุ หภูมิในรางกายคน เม่อื สภาพแวดลอ มมีอุณหภมู ิสูงกวาภายในรา งกาย วทิ ยาศาสตร ชีววิทยา (24) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010

โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (25) ศนู ยค วบคุมอุณหภูมิ หลอดเลอื ดบริเวณผวิ หนังขยายตัวเพ่ือ อุณหภูมริ างกาย ในไฮโพทาลามสั กระตุน เพมิ่ การระบายความรอนออกนอกรางกาย ลดลงเปน ปกติ : อวยั วะตางๆ ทเี่ กี่ยวของ ศูนยควบคมุ อุณหภมู ิ ตอ มเหงอ่ื ขับเหงือ่ มากขนึ้ เพ่อื เริ่มตนท่นี ่ี ระบายความรอนออกนอกรางกาย หยดุ สั่งการ ส่งิ เรา : อณุ หภูมขิ องรางกายเพิม่ ขน้ึ การรักษาดุลยภาพของอุณหภมู ริ า งกาย เริ่มตน ท่ีนี่ เม่ือออกกําลังกายอยางหนกั ส่ิงเรา : อุณหภูมขิ องรางกายลดลง หรืออยใู นสภาพอากาศรอ น เม่อื อยูในสภาพอากาศหนาวเย็น อณุ หภูมริ า งกายเพมิ่ ข้ึน หลอดเลอื ดบรเิ วณผวิ หนังหดตวั เพ่อื ศูนยควบคมุ อุณหภูมิ เปน ปกติ : ศนู ยควบคมุ ลดการระบายความรอ นออกนอกรา งกาย ในไฮโพทาลามสั กระตนุ อณุ หภูมิ หยุดส่ังการ อวัยวะตางๆ ทเี่ ก่ยี วของ กลา มเน้ือเกิดอาการสน่ั เพอ่ื ผลติ ความรอ นใหมากขน้ึ ภาพกลไกการรกั ษาดุลยภาพของอณุ หภมู ิรา งกายของสตั วเลอื ดอุน

ภมู คิ ุม กนั รา งกาย ภมู ิคุมกัน (Immunity) คอื ความสามารถของรางกายในการตอตานและกาํ จดั จุลินทรยี  เชน แบคทเี รีย หรอื สงิ่ แปลกปลอมอน่ื ๆ ที่เขา สรู า งกาย ภูมคิ ุมกนั รา งกายแบง ออกเปน 2 ประเภท ดงั นี้ 1. ภมู คิ ุม กันทมี่ ีมาแตกําเนิด (Innate Immunity) ซึง่ ประกอบดว ยกลไกภมู คิ มุ กนั รางกาย 2 ดาน ตามลาํ ดับ ดังน้ี 1.1 ระบบปกคลมุ รางกาย (ผวิ หนัง) จัดเปน ภมู คิ ุมกนั ดา นแรกสดุ ของรางกาย 1.2 ภมู ิคุม กนั แบบไมจาํ เพาะ (Nonspecific Immunity) เปน ภมู คิ ุมกันดานทส่ี องของรา งกาย 2. ภมู คิ มุ กันทเ่ี กิดข้ึนหลังกําเนดิ (Acquired Immunity) ซ่งึ เปนภมู คิ มุ กันดา นที่สาม (ดานสุดทาย) ของรา งกาย และจัดเปน ภมู คิ ุมกนั แบบจาํ เพาะ (Specific Immunity) 1. ภูมิคุม กนั ทมี่ มี าแตกําเนดิ (Innate Immunity) 1.1 ระบบปกคลมุ รางกาย (ผวิ หนัง) - ตอมผลติ น้ํามนั และตอ มเหงอื่ จะหลั่งสารชว ยทําใหผ วิ หนงั มคี า pH 3-5 ซ่งึ สามารถยับย้ัง การเจริญเติบโตของจลุ นิ ทรยี หลายชนดิ ได - เหงอ่ื น้าํ ตา และน้าํ ลายมไี ลโซไซม (Lysozyme) ซง่ึ สามารถทาํ ลายแบคทีเรยี บางชนิดได - ผวิ หนังเปนแหลง ทอ่ี ยขู องแบคทีเรยี และเชื้อราที่ไมกอใหเกดิ โรค ซึ่งชว ยปอ งกันไมใ หแ บคทเี รีย ที่กอ ใหเกิดโรคเขา ไปในรางกายไดงา ย - ผนังดานในของอวยั วะทางเดินอาหาร อวยั วะหายใจ และอวยั วะขับถาย (ปสสาวะ) ประกอบดว ย เซลลท ส่ี ามารถสรา งเมือก (Mucus) เพ่ือดักจับจลุ นิ ทรียได รวมถงึ กรดไฮโดรคลอรกิ ในกระเพาะอาหารกส็ ามารถ ทาํ ลายแบคทีเรียบางชนดิ ได 1.2 ภูมคิ ุมกันแบบไมจ าํ เพาะ (Nonspecific Immunity) - เมด็ เลอื ดขาว 3 ชนิด ทเี่ กยี่ วขอ งกบั ระบบภูมิคมุ กนั แบบไมจาํ เพาะ มดี ังนี้ 1. นิวโทรฟล (Neutrophil) 2. แมโครฟาจ (Macrophage) 3. Natural Killer Cell (NK Cell) - การอักเสบ เกิดโดยการหล่ังสารฮสิ ตามีน (Histamine) ซึ่งจะทาํ ใหเลอื ดไหลไปยังบริเวณที่ อักเสบมากขนึ้ รวมทั้งหลอดเลือดฝอยบรเิ วณดังกลาวจะยอมใหส ารตางๆ ผานเขาออกไดมากขนึ้ - การเปน ไข (Fever) จะไปกระตนุ การทาํ งานของเม็ดเลือดขาวกลมุ ฟาโกไซต (Phagocyte) เพ่ือไปยบั ยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรยี น ัน้ ๆ - อินเทอรเฟอรอน (Interferon) จะปองกนั การติดเชอื้ จากไวรสั โดยการทําลาย RNA ของ ไวรัสชนดิ นัน้ ๆ วิทยาศาสตร ชวี วทิ ยา (26) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010

แบคทีเรยี บาดแผล ผวิ หนัง ฟาโกไซต ฟาโกไซตกาํ ลงั กินแบคทเี รีย Phagocyte ภาพการกินแบคทีเรยี ของเซลลเ ม็ดเลอื ดขาวกลุมฟาโกไซต 2. ภมู ิคมุ กนั ทีเ่ กดิ ขน้ึ หลังกําเนดิ (Acquired Immunity) ภมู ิคมุ กนั แบบจาํ เพาะ (Specific Immunity) - เปน การทํางานของเมด็ เลอื ดขาวกลมุ ลมิ โฟไซต (Lymphocyte) โดยการสรา งแอนติบอดี (Antibody) ซ่ึงเปน สารประเภทโปรตีนข้ึนมาตอตา นเชอื้ โรคหรอื ส่งิ แปลกปลอม (Antigen) ทเ่ี ขาสรู างกาย - เม็ดเลอื ดขาวกลุมลมิ โฟไซต (Lymphocyte) มตี วั รบั อยูบรเิ วณเยื่อหมุ เซลลซ ่งึ สามารถจดจําชนิด ของแอนติเจนไดและทําใหเกิดภมู ิคุมกันแบบจาํ เพาะ - อวยั วะท่ีสง เสรมิ ระบบภมู ิคุม กันแบบจําเพาะประกอบดวย อวยั วะนา้ํ เหลอื งปฐมภูมิ และอวยั วะ นา้ํ เหลอื งทุติยภมู ิ อวัยวะนํา้ เหลอื งปฐมภูมิ ทําหนาทส่ี รา งเซลลเม็ดเลอื ดขาว ไดแ ก • ไขกระดูก (Bone Marrow) • ตอมไทมสั (Thymus) อวยั วะน้ําเหลอื งทุติยภมู ิ ทาํ หนาที่กรองแอนตเิ จน (จลุ ินทรยี ตางๆ เชน แบคทีเรยี ) ไดแก • มา ม (Spleen) • ตอมน้ําเหลอื ง (Lymph Node) • เนือ้ เยอ่ื น้ําเหลืองท่เี กยี่ วขอ งกับการสรา งเมือก (Mucosal-Associated Lymphoid Tissue ; MALT) ไดแ ก ตอมทอนซิล ไสต่งิ และกลมุ เซลลฟ อลลเิ คิลในชนั้ เนอ้ื เยอื่ เก่ียวพันท่ีอยดู านใตของชน้ั เนื้อเยื่อ สรา งเมือก โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชีววิทยา (27)

คหู .ู ..ดโู อ...เรอ่ื งภูมคิ มุ กัน คูหู...ดโู อ...คทู ี่ 1 ไดแ ก แอนติเจน (Antigen) และ แอนติบอดี (Antibody) แอนติเจน (Antigen) คอื สารหรอื สง่ิ แปลกปลอมท่เี ขาสูห รือเกดิ ขน้ึ ในรา งกาย แลว ไปกระตนุ การทาํ งานของ ระบบภมู ิคุม กัน เชน ละอองเรณขู องดอกไม แบคทีเรีย ไวรสั เซลลม ะเรง็ แมแ ตวคั ซีนทีฉ่ ดี เขาไปในรา งกายก็ถือวาเปน แอนตเิ จน...นะจา แอนตบิ อดี (Antibody) คอื โปรตีนทีเ่ มด็ เลือดขาวสรางข้ึน ทําหนาทีต่ อ ตา นและทาํ ลายเชอ้ื โรคหรือส่ิงแปลกปลอม ท่ีเขา สูรา งกาย คหู ู...ดูโอ...คทู ี่ 2 ไดแ ก วัคซนี (Vaccine) และ เซรมุ (Serum) วัคซนี (Vaccine) คือ เช้ือโรคท่ถี กู ทําใหอ อ นกําลังหรอื ตายลง สารสกัดจากเชือ้ โรครวมท้ังสารพิษซง่ึ หมดสภาพ ความเปน พิษแลวทฉี่ ดี เขาไปในรางกายของคนหรอื สัตวเ พอื่ กระตุนใหรา งกายสรางแอนติบอดี (Antibody) ข้ึนมาตอตา น เซรมุ (Serum) คอื นํา้ เลอื ดของสัตวท่มี ีแอนตบิ อดีเปน องคป ระกอบ ซ่งึ ฉดี เขาไปในรางกายเพ่อื ใหม ีภมู คิ มุ กนั ทนั ที โดยจะใชสาํ หรบั รักษาโรคบางชนิดทอี่ าการรนุ แรงเฉียบพลนั ภมู ิคมุ กันแบบจาํ เพาะแบงออกเปน 2 ประเภท ตามแหลงท่มี าของแอนติบอดี ไดแก 1. ภูมิคมุ กันกอเอง หมายถึง ภูมคิ ุม กันทเ่ี กดิ จากรางกายสรา งแอนติบอดี (Antibody) ข้ึนมาเอง โดย เปนภมู ิคมุ กนั ระยะยาว ซง่ึ ถูกกระตนุ จากปจจยั ตอ ไปนี้ - การฉีดวัคซนี ปองกันโรคตา งๆ - การฉกี ทอกซอยด (Toxoid) ปองกันโรคบางชนิด - การคลุกคลีหรือใกลชดิ กับบุคคลท่เี ปนโรคนนั้ ๆ ประเภทของวคั ซนี วคั ซีนแบง ออกเปน 3 ประเภท ตามวตั ถดุ ิบ ดงั นี้ 1) เชอื้ โรคทตี่ ายแลว 2) เชอ้ื โรคท่ีถกู ทาํ ใหออนฤทธ์ิลง 3) สารพิษจากเชอ้ื โรค (Toxoid) ซึ่งถูกทําใหหมดสภาพความเปนพิษแลว 2. ภมู ิคมุ กนั รับมา หมายถงึ ภมู ิคมุ กันท่ีเกดิ จากรางกายรบั แอนตบิ อดี (Antibody) จากภายนอกเขามา เพ่ือตอตา นเชือ้ โรคทเี่ ขาสูรา งกายไดทนั ที และเปน ภมู ิคมุ กันในระยะส้นั ตัวอยา งภูมคิ ุมกันรับมา เชน - การฉีดเซรุม เพ่อื รักษาโรคบางชนิด เชน เซรุมปองกนั โรคพิษสุนัขบา - การดม่ื น้าํ นมแมของทารก - การไดร ับภูมคิ มุ กันจากแมข องทารกทีอ่ ยใู นครรภ ความผดิ ปกติของระบบภูมคิ ุม กนั ในรา งกาย เมอื่ ใดกต็ ามที่ภาวะภูมิคมุ กันมนี อยหรือมากเกนิ ไป จะมีผล ทาํ ใหรา งกายเกิดโรคตางๆ ได ตัวอยางโรคทเ่ี กดิ จากความผดิ ปกติของระบบภมู ิคุมกนั ของรางกาย มีดงั น้ี 1. โรคภมู แิ พ (Allergy) สาเหตุ : เกิดจากปฏิกิรยิ าท่ผี ิดปกตขิ องรางกายในการสรา ง Antibody เพอื่ ตอตา น Antigen ทําใหเ กดิ การแพสิ่งตา งๆ ทั้งนโี้ รคภมู ิแพมกั จะมีความเก่ยี วขอ งกบั พันธกุ รรม ตวั อยา งโรค : โรคภมู แิ พล ะอองเกสรดอกไม ภมู แิ พยา ภมู ิแพสารเคมี ฯลฯ วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (28) _______________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

2. โรคการสรา งภมู ิตานทานเน้อื เย่ือตนเอง (Autoimmune Disease) สาเหตุ : เกิดจากความผิดปกติในการสรา งภูมคิ ุมกันที่ไมสามารถแยกแยะความแตกตางระหวาง เซลลของตนเองและสง่ิ แปลกปลอมท่เี ขาสรู างกายออกจากกนั ได ตัวอยา งโรค : โรคเอสแอลอี (SLE) ซึ่งเกดิ จาก Antibody ไปจับและทําลายอวัยวะสว นใดสว นหนง่ึ ของรา งกาย จงึ ทาํ ใหเกดิ การอักเสบของอวยั วะนน้ั 3. เอดส (AIDS : Acquired Immune Deficiency Syndrome) สาเหตุ : เกดิ จากเช้ือไวรัส HIV (Human Immunodeficiency Virus) เขาไปทาํ ลายเมด็ เลือดขาว ชนิดเซลลทผี ูช ว ย (Helper T-cells) จงึ ทําใหภ ูมคิ ุมกนั ของรางกายบกพรอง ไมส ามารถสราง Antibody เพ่อื ตอตา นเชอื้ โรคตา งๆ ได ลกั ษณะพิเศษของไวรัส HIV 1. ทําลายเมด็ เลือดขาวชนิดเซลลท ผี ชู ว ย 2. เพ่มิ จาํ นวนและกลายพันธไุ ดงาย 3. เจริญและเพ่มิ จํานวนอยูในเซลลทผี ูชว ย โดยใชองคป ระกอบตา งๆ ภายในเซลลข องเซลลทีผชู วยใน การเพิม่ จํานวน 4. มสี ารพนั ธกุ รรมเปน RNA แตเ มอื่ เขาสเู ซลลจะสรางสารพนั ธุกรรมในรปู DNA และแทรกเขาไป อยูใน DNA ของเซลล ระบบน้ําเหลอื ง (Lymphatic System) หนา ทข่ี องระบบนํา้ เหลือง 1. นําของเหลวทีอ่ ยรู ะหวางเซลลก ลับเขา สรู ะบบหมุนเวียนเลอื ด 2. ดดู ซึมสารอาหารประเภทไขมนั บริเวณลําไสเ ลก็ 3. เปน สวนหนึง่ ของระบบภมู คิ ุม กนั รา งกาย สวนประกอบของระบบนํ้าเหลอื ง ไดแ ก 1. น้าํ เหลือง 2. หลอดนาํ้ เหลอื ง 3. อวัยวะนํ้าเหลอื ง แบง ออกเปน 2 ประเภท ดงั น้ี 3.1 อวยั วะนํา้ เหลืองปฐมภูมิ ไดแ ก ไขกระดูก และตอ มไทมสั 3.2 อวัยวะน้ําเหลอื งทตุ ยิ ภมู ิ ไดแ ก มา ม ตอ มน้ําเหลอื ง และตอมทอนซลิ 1. นํา้ เหลอื ง (Lymph) คือ ของเหลวไมม สี ที ซ่ี ึมผา นผนังหลอดเลือดฝอยออกมาอยูบริเวณชองวา ง ระหวา งเซลล ซ่ึงของเหลวดงั กลา วจะเคลอื่ นท่ีเขาสูหลอดนํ้าเหลอื งตอ ไป นํ้าเหลอื งมสี ว นประกอบคลายคลึง กับเลือด แตมีจํานวนและปริมาณโปรตีนนอ ยกวา รวมทัง้ ไมมเี ม็ดเลอื ดแดงและเกล็ดเลือด ทิศทางของนํา้ เหลือง นา้ํ เหลืองจะเขาสูหัวใจหอ งบนขวารว มกบั เลือดเสยี จากสวนตางๆ ของรางกาย ซ่ึงการไหลเวยี นของ น้าํ เหลืองภายในหลอดนาํ้ เหลอื งจะอาศัยการหดตัวของกลามเน้ือทอ่ี ยูร อบๆ โดยภายในหลอดนาํ้ เหลืองจะมีล้นิ กัน้ เพือ่ ควบคุมทศิ ทางการเคลอ่ื นที่ของน้าํ เหลืองใหไปในทศิ ทางเดียวกัน โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (29)

ตอมทอนซิล ตอ มไทมสั ตอมน้าํ เหลือง หลอดน้ําเหลอื ง มา ม ไขกระดูก ภาพระบบน้าํ เหลอื งของมนษุ ย 2. หลอดน้าํ เหลือง (Lymphatic Vessels) หลอดนาํ้ เหลืองมีหลายขนาด เปนหลอดทมี่ ีปลายดา นหนง่ึ ตนั หลอดนาํ้ เหลอื งบริเวณอก (Thoracic Duct) จะมขี นาดใหญท่สี ุด ทําหนา ทล่ี าํ เลยี งน้าํ เหลืองไปยงั หลอดเลอื ดดําบริเวณไหปลารา (Subclavian Vein) เพอ่ื สง เขาสูห ลอดเลอื ดดําใหญ (Vena Cava) ตอไป เซลลผนงั หลอดน้ําเหลอื ง ชอ งเปด เขาสหู ลอดนํ้าเหลือง เซลล ของเหลวในชอ งวางระหวางเซลล ภาพโครงสรา งหลอดน้าํ เหลืองและทศิ ทางการไหลของนํ้าเหลอื ง 3. อวัยวะนา้ํ เหลือง (Lymphoid Organs) แบง ออกเปน 2 ประเภท ดงั น้ี 3.1 อวัยวะนาํ้ เหลืองปฐมภูมิ ไดแ ก ไขกระดูก และตอมไทมัส 1. ไขกระดกู (Bone Marrow) เปนเน้ือเยอ่ื ที่อยใู นโพรงกระดกู ทําหนาที่สรา งเซลลเ มด็ เลอื ด ขาวและเม็ดเลือดแดง รวมทั้งเกลด็ เลอื ดดวย 2. ตอ มไทมัส (Thymus) เปน อวยั วะน้ําเหลอื งท่เี ปนตอ มไรทอ (สรา งฮอรโมนได) อยูต รง ทรวงอกรอบหลอดเลอื ดเอออรต า (Aorta) ตอ มไทมสั มีหนาทด่ี งั น้ี - สรา งและพัฒนาเซลลเ มด็ เลอื ดขาวชนิดลิมโฟไซต (Lymphocyte) : ลิมโฟไซตท่ไี ทมสั ไม สามารถตอ สูก บั เช้อื โรคทเ่ี ขาสรู า งกายได แตเ ม่อื โตเตม็ ท่จี ะเขา สรู ะบบหมุนเวียนเลือดเพือ่ ไปยงั อวัยวะน้ําเหลอื ง อืน่ ๆ และสามารถตอสกู ับเชอื้ โรคได วิทยาศาสตร ชีววทิ ยา (30) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010

3.2 อวยั วะนํา้ เหลอื งทุติยภูมิ ไดแ ก มา ม ตอมนํา้ เหลือง และตอ มทอนซิล 1. มา ม (Spleen) เปน อวยั วะน้ําเหลืองท่มี ีขนาดใหญท สี่ ดุ มลี กั ษณะนุม สีมวง อยใู นชอ งทอ ง ดานซา ยใตก ะบังลมติดกับดานหลงั ของกระเพาะอาหาร ภายในมามมีแมโครฟาจ (Macrophage) และเมด็ เลอื ดแดง อยเู ปน จํานวนมาก ตอ มไทมสั มาม ภาพตอมไทมัสและมามของคน มามมหี นา ทีด่ งั น้ี - กรองจลุ นิ ทรยี  (แบคทีเรยี ) และสงิ่ แปลกปลอมออกจากเลอื ด - สรางและทําลายเซลลเ มด็ เลอื ดขาว - ทาํ ลายเซลลเมด็ เลือดแดงที่หมดอายแุ ลว - เปน อวยั วะเก็บสํารองเลอื ดไวใชในยามฉุกเฉนิ เชน ภาวะทร่ี างกายสญู เสียเลือดมาก 2. ตอ มนา้ํ เหลือง (Lymph Node) มีลกั ษณะคอ นขางกลม มีหลากหลายขนาด กระจายตวั อยู ภายในหลอดนํา้ เหลืองท่ัวรางกาย พบมากตามบรเิ วณคอ รักแร และขาหนบี เปน ตน ซึ่งภายในตอ มน้าํ เหลือง จะพบเซลลเมด็ เลือดขาวอยรู วมกันเปน กระจุก มีลักษณะคลา ยฟองนํา้ ตอ มนา้ํ เหลืองมหี นาทีด่ งั น้ี - กรองเชอ้ื โรคหรอื สง่ิ แปลกปลอมออกจากน้ําเหลอื ง - ทาํ ลายแบคทเี รยี และไวรสั 3. ตอ มทอนซิล (Tonsils) มีหนาท่ปี กปองไมใ หเ ช้อื โรคหรือสิง่ แปลกปลอมเขา สูห ลอดอาหาร และกลอ งเสียง ซง่ึ มอี ยู 3 บรเิ วณ ดงั น้ี 3.1 ตอ มทอนซลิ บรเิ วณเพดานปาก 3.2 ตอมทอนซลิ บรเิ วณคอหอย 3.3 ตอ มทอนซลิ บรเิ วณลน้ิ ทอนซลิ ที่เพดานปาก ทอนซลิ บรเิ วณคอหอย ทอนซลิ ทโี่ คนลน้ิ ภาพตอมทอนซลิ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (31)

การแบงเซลล ความรูแ ละคําศัพทพ ้ืนฐานท่ีควรรูกอ นเรียนเรอ่ื งการแบงเซลล 1. เซลลในรางกายของเราแบง ออกเปน 2 ประเภท ดังนี้ 1.1 เซลลร า งกาย (Somatic Cell) 1.2 เซลลสืบพันธุ (Sex Cell) 2. โครโมโซมในเซลลแ ตล ะประเภท แบงออกเปน 2 ชนดิ ดังน้ี 2.1 โครโมโซมรา งกาย หรือออโตโซม (Autosome) 2.2 โครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) 3. เซลลท่มี โี ครโมโซม 2 ชุด เรยี กวา ดพิ ลอยดเซลล (Diploid Cell) 4. เซลลท่ีมีโครโมโซม 1 ชุด เรียกวา แฮพลอยดเซลล (Haploid Cell) 5. เซลลเร่ิมตน ในการแบงเซลล เรียกวา เซลลแ ม 6. เซลลใ หมที่เกดิ จากการแบงเซลล เรยี กวา เซลลล กู 7. การแบง เซลลประกอบดวย 2 ขนั้ ตอน ตามลาํ ดบั ดังนี้ 7.1 การแบง นวิ เคลยี ส (Karyokinesis) 7.2 การแบง ไซโทพลาซึม (Cytokinesis) 8. คาํ ศพั ทท่ีควรรู 8.1 โครมาทิน (Chromatin) 8.2 เซนโทรเมยี ร (Centromere) 8.3 โครมาทดิ (Chromatid) 8.4 โครโมโซม (Chromosome) 8.5 โฮโมโลกัสโครโมโซม (Homologous Chromosome) วัฏจกั รของเซลล (Cell Cycle) วฏั จกั รของเซลล คอื วงจรการเจรญิ เตบิ โตและการแบงเซลลเ พ่ือสรางเซลลร นุ ใหมข ึน้ มาทดแทนเซลล รุนเกา ทหี่ มดอายุขัยหรอื เสยี หายไป ซง่ึ พบในการแบงเซลลแ บบไมโทซสิ เทา น้ัน วฏั จักรของเซลลประกอบดว ย 3 ระยะใหญ ไดแก 1. ระยะอนิ เตอรเฟส (Interphase) มี 3 ระยะยอยตามลําดับ ดังน้ี 1.1 G1 1.2 S 1.3 G2 2. ระยะไมโทซิส (Mitosis) มี 4 ระยะยอ ยตามลําดบั ดังน้ี 2.1 โพรเฟส (Prophase) 2.2 เมทาเฟส (Metaphase) 2.3 แอนาเฟส (Anaphase) 2.4 เทโลเฟส (Telophase) 3. ระยะแบงไซโทพลาซึม (Cytokinesis) ภาพวฏั จักรของเซลล วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (32) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010

วฏั จกั รของเซลลส ัตว (การแบงเซลลแบบไมโทซิสของเซลลส ัตว) นิวคลโี อลัส เซนทริโอล โครมาทนิ เยือ่ หมุ นวิ เคลยี ส ระยะอนิ เตอรเ ฟส - โครมาทิน (แตละหนว ย) จําลองตัวเองข้นึ มาอีก 1 copy ทําใหโ ครมาทนิ แตละหนว ยประกอบดวย 2 โครมาทดิ - เซนทรโิ อล (ในเซลลสัตว) จําลองตวั เองขนึ้ มาอีก 1 คู เสน ใยสปน เดิล โพรเฟส - โครมาทนิ ขดสัน้ อัดแนน เห็นเปนแทงชดั เจน เรียกวา โครโมโซม - เยอ่ื หมุ นวิ เคลียส และนิวคลีโอลสั สลายไป ไมปรากฏใหเหน็ - เซนทริโอลเคลอ่ื นท่อี อกจากกนั เพื่อไปยงั ขั้วเซลล และมกี ารสรา งเสน ใยสปนเดิล เมทาเฟส - โครโมโซมแตละแทง มาเรียงตวั ในแนวกงึ่ กลางเซลล โดยมีเสน ใยสปนเดิลยึดจบั ตรงตําแหนง เซนโทรเมยี ร ของโครโมโซม แอนาเฟส - โครมาทดิ ของโครโมโซมแตล ะแทงถูกเสนใยสปน เดลิ ดงึ ใหแ ยกออกจากกันเพ่อื ไปยงั ขัว้ เซลล โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชวี วทิ ยา (33)

เทโลเฟส - เย่ือหมุ เซลล (สัตว) จะคอดเขา หากัน - เย่ือหุมนิวเคลยี สปรากฏใหเ ห็น ระยะแบงไซโทพลาซมึ (Cytokinesis) - การแบง เซลลเสร็จสมบูรณ โดยเกดิ 2 เซลลลูก ตอ 1 เซลลแม และจาํ นวนโครโมโซมในเซลลล ูก เทา กบั เซลลแม ซ่ึงโครโมโซมจะคลายตัวกลายเปนเสน ใยโครมาทนิ ดงั เดมิ ภาพวัฏจกั รของเซลลพืช (การแบงเซลลแ บบไมโทซสิ ของเซลลพ ชื ) การแบงเซลลแบบไมโอซสิ (Meiosis) การแบงแบบไมโอซิสมวี ัตถุประสงคเ พอ่ื ลดจํานวนโครโมโซมของเซลลใหมท่ีจะเกิดขึ้นใหเหลือเปนคร่ึงหน่ึง ของจํานวนโครโมโซมในเซลลเร่ิมตน ในสัตวจะพบการแบงเซลลแบบไมโอซิสท่ีอัณฑะและรังไข สวนในพืชดอก จะพบการแบงเซลลแ บบไมโอซิสทีอ่ บั เรณูและรงั ไข การแบง เซลลแ บบไมโอซิสมกี ารแบง นวิ เคลยี ส 2 ครั้งตอ เนอื่ งกัน คอื ไมโอซสิ I และ ไมโอซิส II ไมโอซิส I เปนข้นั ตอนของการแลกเปลี่ยนสารพนั ธุกรรม (ยนี ) ระหวางโฮโมโลกัสโครโมโซม (Homologous Chromosome) และในระยะทา ยสดุ ของไมโอซิส I จะไดเ ซลลลกู 2 เซลล ตอ 1 เซลลแ ม ซงึ่ จาํ นวนโครโมโซมในเซลลล กู จะลดลงเหลอื เปน คร่ึงหน่งึ ของจาํ นวนโครโมโซมในเซลลแ ม ไมโอซสิ II เปนขน้ั ตอนตอ เนอ่ื งจากไมโอซสิ I โดยเซลลล กู ทเ่ี กิดขึ้นในระยะไมโอซสิ I จะเขาสกู ารแบง นิวเคลยี สครัง้ ท่ี 2 ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของนวิ เคลียสและโครโมโซมในระยะนี้จะคลา ยคลึงกบั การแบง เซลลแ บบ ไมโทซิส แตตางกันตรงท่โี ครโมโซมในแตล ะเซลลจะไมมคี ูเ หมือน (Homologous) อยู และเมื่อสิ้นสดุ การแบง เซลล ในระยะไมโอซิส II จะไดเซลลล กู ทัง้ หมด 4 เซลล วิทยาศาสตร ชีววทิ ยา (34) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010

ลักษณะของเซลลแมกอนท่ีจะมีการ ไคแอสมา จาํ ลองตัวเองของโครโมโซม โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (35) โพรเฟส การจาํ ลองตัวเอง การจําลองตวั เอง โพรเฟส I ของโครโมโซม ของโครโมโซม โฮโมโลกสั โครโมโซมมาเขา คูกนั 1 โครโมโซมประกอบดวย 2 โครมาทดิ โครโมโซมมาเรยี งตวั กนั โฮโมโลกสั โครโมโซม เมทาเฟส I ในแนวกึง่ กลางเซลล มาเรียงตัวกัน แอนาเฟส I และ เทโลเฟส I เมทาเฟส ในแนวกง่ึ กลางเซลล แอนาเฟส และ เทโลเฟส เซลลลกู ท่ีเกดิ ขึ้น ในไมโอซิส I เซลลล ูก เซลลล กู ท่เี กิดขน้ึ ในไมโอซสิ II การแบงเซลลแบบไมโทซิส และไมโอซิสของเซลลส ตั ว

ไมโอซิส I ไมโอซิส II Spermatocyte (Diploid) Spermatids Sperm Cells (Haploid) (Haploid) ภาพการแบง เซลลแ บบไมโอซสิ เพอ่ื สรา งอสุจขิ องสตั ว ตารางเปรยี บเทยี บการแบงเซลลแ บบไมโทซิสและไมโอซิส ลักษณะเปรียบเทยี บ ไมโทซสิ ไมโอซสิ เพ่อื เพม่ิ จาํ นวนเซลล เพ่อื ลดจํานวนโครโมโซม 1. วัตถปุ ระสงคข องการแบง 2. จาํ นวนครัง้ ในการแบง นวิ เคลียส 1 ครง้ั 2 คร้งั 3. จํานวนเซลลล ูกทไ่ี ดตอ 1 เซลลแม 2 เซลล 4 เซลล 4. จํานวนโครโมโซมในนวิ เคลยี สของ เปน 12 ของเซลลแ ม เทา เซลลแม เซลลล กู แตกตางจากเซลลแม 5. ขอ มลู ทางพันธกุ รรมของเซลลล กู เหมอื นกบั เซลลแมทกุ ประการ 6. ตัวอยา งแหลง ท่พี บ ผวิ หนัง, กระเพาะอาหาร, อัณฑะ, รังไขของคน, อบั เรณู ไขกระดกู , บรเิ วณปลายยอด และรงั ไขข องพืชดอก และปลายรากของพืช วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (36) _______________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010

การถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ความรูพ นื้ ฐานในการเรยี นเรื่องการถายทอดลักษณะทางพันธุกรรม 1. เซลลท่เี ปนสวนประกอบของสิ่งมชี ีวิตจําพวกยูคารโิ อตสามารถแบง ออกเปน 2 ประเภท ตามหนา ท่ี ดงั น้ี 1. เซลลรางกาย (Somatic Cells) หมายถึง เซลลที่เปนสว นประกอบของเนือ้ เยอ่ื และอวยั วะตา งๆ ภายในรา งกาย (ยกเวน เซลลสืบพันธุ) เชน เซลลหัวใจ เซลลตับ เซลลเม็ดเลอื ดขาว เปนตน ซ่ึงโดยทว่ั ไปเปน เซลลทีม่ จี าํ นวนโครโมโซมภายในนวิ เคลียสเทา กับ 2n (2 ชุดโครโมโซม) 2. เซลลสืบพนั ธุ (Sex Cells) หมายถงึ เซลลท ่ีจะเกดิ การปฏสิ นธใิ นกระบวนการสืบพนั ธุ เชน อสุจิ (Sperm) ไข (Egg Cell) เปนตน ซึ่งเปนเซลลท่ีมีจํานวนโครโมโซมเปน ครงึ่ หน่ึงของจาํ นวนโครโมโซมในเซลล รา งกายของส่งิ มชี วี ติ ชนดิ นั้นๆ หรอื กลาวอีกนัยหน่ึงวา มีโครโมโซมเทากบั n (1 ชดุ โครโมโซม) 2. โครโมโซม 2.1 รูปรา ง ลกั ษณะ และจํานวนโครโมโซม ¾ โครโมโซมของเซลลท ย่ี ังไมม ีการแบงเซลล จะมีลกั ษณะเปน เสน เลก็ ยาวขดพนั กนั อยูภ ายใน นวิ เคลยี ส เรียกวา โครมาทิน (Chromatin) ¾ โครโมโซมของเซลลท ี่กําลังแบง ตัว จะมีลักษณะขดสน้ั อดั แนน เห็นเปนแทง ชัดเจน ¾ สิง่ มชี ีวติ ทมี่ ีโครโมโซม 2 ชุด เรียกวา ดิพลอยด (Diploid) เชน คน โดยโครโมโซมชดุ หนึง่ ไดร บั มาจากพอ อีกชดุ หนึง่ ไดรับมาจากแม ซึง่ เมอื่ มีการแบง เซลลแบบไมโอซิส โครโมโซมทเี่ ปน คเู หมือน (Homologous Chromosome) จะมาเขาคูก ัน เกดิ การแลกเปลย่ี นสารพันธกุ รรมซงึ่ กนั และกัน แลว แยกออกจากกัน ไปยังเซลลลกู ทีถ่ ูกสรา งขน้ึ เมอ่ื เสร็จสิน้ การแบงเซลลแ บบไมโอซิสโครโมโซมในเซลลล ูกจะเหลอื เปน ครง่ึ หนงึ่ ของ เซลลแ ม เรียกวา แฮพลอยด (Haploid) 2.2 สว นประกอบของโครโมโซม โครโมโซม หมายถึง โครงสรางท่ีอยภู ายในนวิ เคลียสประกอบดวย DNA และโปรตีน เซนโทรเมียร นิวคลโี อโซม (Centromere) (Nucleosome) DNA โปรตนี ซิสเตอร โครมาทิด (Sister Chromatids) ภาพโครงสรางของโครโมโซม โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (37)

¾ โครโมโซมของสิ่งมีชีวติ จําพวกยูคาริโอต (ส่งิ มชี ีวิตที่เซลลม นี ิวเคลยี ส) โครโมโซมจะประกอบดวย DNA 1 ใน 3 และอีก 2 ใน 3 เปนโปรตนี ซึ่งประกอบดว ยฮสิ โตนโปรตีน (Histone Protein) และนอนฮิสโตนโปรตีน (Non-Histone Protein) ¾ นวิ คลโี อโซม (Nucleosome) คือ โครงสรา งของโครโมโซมทม่ี ลี กั ษณะคลายเม็ดลกู ปด ประกอบดวยโปรตีนฮิสโตน 8 โมเลกลุ พันรอบดวยสายเกลยี วของ DNA ยาวประมาณ 150 คูเบส ¾ โครโมโซมของส่งิ มีชวี ิตจําพวกโพรคารโิ อต (แบคทีเรยี ) มีจาํ นวนโครโมโซมชุดเดียว และมีเพยี ง โครโมโซมเดยี วเปน รปู วงแหวน ลอยอยูใ นไซโทพลาซมึ ประกอบดวย DNA 1 โมเลกุล และไมม ีฮิสโตนเปน องคประกอบ ¾ จโี นม (Genome) หมายถงึ สารพันธกุ รรมทงั้ หมดของโครโมโซม 1 ชุด ของสิง่ มีชีวิตชนิดหน่งึ ๆ 2.3 โครโมโซมทอี่ ยูใ นเซลลแตละประเภท แบงออกเปน 2 ชนิด ตามบทบาทหนาที่ ดังน้ี 1. โครโมโซมรา งกาย หรอื ออโตโซม (Autosome) เปนโครโมโซมทีเ่ ก่ียวของกบั การควบคุม ลักษณะทวั่ ไปของรางกายซึ่งไมเก่ียวของกับเพศ 2. โครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) เปน โครโมโซมทีก่ าํ หนดเพศ และเก่ียวขอ งกบั การ ควบคมุ ลักษณะที่เก่ียวเน่อื งกับเพศ มนษุ ยมีโครโมโซมทง้ั หมด 46 แทง (2n = 46) หรือ 23 คู โดย 44 แทง แรก (22 คูแรก) เปน ออโตโซม และ 2 แทง สุดทา ย (คสู ุดทา ย) เปนโครโมโซมเพศ เพศชายและเพศหญิงมีจาํ นวนโครโมโซมเทากันแตไ ม เหมือนกนั ดังนี้ เพศชายมีโครโมโซม 46 แทง เปน แบบ 44 + XY หรอื 46, XY เพศหญงิ มโี ครโมโซม 46 แทง เปนแบบ 44 + XX หรอื 46, XX 3. องคป ระกอบทางเคมีของ DNA ภาพโครงสรา งของ DNA วทิ ยาศาสตร ชวี วิทยา (38) _______________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010

DNA ทําหนา ทีเ่ ปน สารพันธกุ รรมของส่งิ มชี วี ิต และบางสว นของ DNA แตล ะโมเลกลุ ทาํ หนาทเ่ี ปนยนี (Gene) คอื สามารถควบคุมลกั ษณะทางพันธุกรรมของสงิ่ มีชวี ิตได DNA เปน กรดนวิ คลอี ิกชนิดหนึ่ง มโี ครงสรา งเปนพอลิเมอร (Polymer) สายยาวประกอบดว ยมอนอเมอร (Monomer) ท่ีเรยี กวา นวิ คลโี อไทด ซ่ึงแตล ะนวิ คลีโอไทดข องดีเอ็นเอ ประกอบดว ยสาร 3 ชนดิ ดงั ตอไปน้ี pentose sugar ภาพองคป ระกอบของนวิ คลีโอไทด 1. นํา้ ตาลเพนโทส (Pentose) ท่ีมชี ือ่ วา นา้ํ ตาลดีออกซีไรโบส (Deoxyribose) 2. ไนโตรจนี ัสเบส (Nitrogenous Base) มโี ครงสรา งเปน วงแหวน (Ring) แบงออกเปน 2 ประเภท ดงั น้ี 2.1 เบสเพียวรนี (Purine) มี 2 ชนิด คือ กวานีน(Guanine) และอะดีนนี (Adenine) 2.2 เบสไพริมิดนี (Pyrimidine) มี 2 ชนิด คือ ไซโทซนี (Cytosine) และไทมนี (Thymine) 3. หมฟู อสเฟต ( PO34- ) พอลนิ วิ คลีโอไทด หรือ กรดนวิ คลิอิก เบสไพริมิดนี นวิ คลโี อไทด เบสเพียวรีน องคป ระกอบของนวิ คลโี อไซด ภาพพอลินวิ คลโี อไทดของ DNA โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชีววทิ ยา (39)

จากภาพพอลนิ วิ คลีโอไทดข อง DNA จะไดวา ¾ การเช่อื มตอกันของนวิ คลีโอไทดแตละโมเลกลุ ใน DNA เกดิ จากการสรางพันธะโคเวเลนซ ระหวา งหมูฟอสเฟตของนิวคลโี อไทดห นึง่ กับหมไู ฮดรอกซิลซ่ึงอยูท ค่ี ารบ อนตาํ แหนงที่ 3 ของโมเลกลุ น้าํ ตาลในอีก นิวคลโี อไทดห นึง่ ¾ การเรยี กตาํ แหนงปลายของพอลินวิ คลีโอไทดแ ตล ะสายของ DNA มรี ายละเอยี ดดงั นี้ • เรยี กปลายดานท่ีมหี มูฟอสเฟตซง่ึ เกาะอยูก ับนา้ํ ตาลดีออกซไี รโบสตรงคารบอนตาํ แหนงที่ 5 วา ปลาย 5' (5 ไพรม) • เรียกปลายดา นท่มี ีหมไู ฮดรอกซลิ ตรงคารบอนตาํ แหนงที่ 3 ของน้ําตาลดีออกซไี รโบสวา ปลาย 3' (3 ไพรม) รไู ว...Hiso กรดนวิ คลอี ิก (Nucleic Acid) มี 2 ชนิด ไดแก 1. RNA (RiboNucleic Acid) Hiso 1 : 2. DNA (DeoxyriboNucleic Acid) หนว ยยอ ย (Monomer) ของกรดนวิ คลอี ิกคือ นวิ คลีโอไทด (Nucleotide) Hiso 2 : ตารางเปรียบเทยี บองคป ระกอบของ RNA nucleotide และ DNA nucleotide Hiso 3 : ชนิดของนวิ คลีโอไทด RNA nucleotide DNA nucleotide หมายเหตุ องคประกอบของนิวคลโี อไทด PO34- PO34- เหมอื นกนั 1. หมฟู อสเฟต A, U, C, G A, T, C, G ตางกัน 2. ไนโตรจีนัสเบส Ribose sugar Deoxyribose sugar ตา งชนิดกนั (C5H10O5) (C5H10O4) 3. น้ําตาลคารบอน 5 อะตอม (เพนโทส) Hiso 4 : ไนโตรจีนสั เบสท่ีเปนองคประกอบของนิวคลโี อไทด 1 โมเลกุล มเี พยี ง 1 ชนดิ เทา นัน้ หมายความวา 1 นิวคลโี อไทด : 1 ไนโตรจนี สั เบส Hiso 5 : เบสทง้ั 4 ชนิดท่ีพบในสายเกลียวคู DNA จะอยูกนั เปนคๆู โดยมพี ันธะไฮโดรเจนยึดเหนยี่ วกันไว ดงั นี้ A คู T ยึดกันดวย 2 พนั ธะไฮโดรเจน A T C คู G ยึดกนั ดวย 3 พนั ธะไฮโดรเจน C G พันธะไฮโดรเจน Hiso 6 : นาํ้ ตาลไรโบสทพี่ บใน RNA และน้ําตาลดอี อกซไี รโบสท่พี บใน DNA เปน น้ําตาลที่มคี ารบ อน 5 อะตอม แตตา งกันทีโ่ ครงสรา ง ดังภาพดานลา งจา ... วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (40) _______________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

Hiso 7 : ถา เปรยี บสายเกลียวคูของ DNA เปนบันไดเวียน จะไดวา คูเบส (complementary basepair) = ขนั้ บันได หมูฟอสเฟตและน้าํ ตาล = ราวบนั ได Hiso 8 : ลาํ ดบั ของเบสบนสาย DNA จะเปนตวั กาํ หนดลกั ษณะทางพันธกุ รรมของสิ่งมีชีวติ แตละชนดิ ดังนัน้ ลักษณะทแี่ ตกตา งกันของสิ่งมชี วี ติ เกิดจากลําดับหรือการเรียงตัวของเบสบนสาย DNA ตา งกันนน่ั เอง คาํ ศัพททเี่ กยี่ วของกบั การศึกษาการถา ยทอดลักษณะทางพันธุกรรม 1. เซลลสืบพนั ธุ (Gamete) หมายถึง อสุจิ (Sperm) เซลลไ ข (Egg Cell) และรวมถงึ โครงสรา งอ่ืนๆ ที่ ทาํ หนาทเ่ี ชนเดยี วกันซ่ึงจะพบในพืช 2. ยีน (Gene) หมายถงึ หนว ยควบคมุ ลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมตา งๆ ของสงิ่ มีชีวิตซ่ึงอยเู ปนคู และจะ ถายทอดจากพอ แมไ ปสลู ูก โดยในทางพันธศุ าสตรไดม ีการกําหนดสญั ลักษณแทนยีนไวห ลายแบบ แตที่นยิ มใช คือ อกั ษรภาษาองั กฤษชนิดตัวพมิ พ เชน อกั ษรภาษาอังกฤษตวั พิมพใ หญ แทน ยนี เดน และตวั พมิ พเ ลก็ แทน ยีนดอ ย 3. แอลลีล (Allele) หมายถงึ แบบของยนี แตล ะยีนทีค่ วบคุมลกั ษณะทางพนั ธุกรรม เชน ยนี เอ เปนยีนควบคุมลกั ษณะผวิ ของคน ซึ่งมอี ยู 2 แบบ คือ A และ a (กลา วไดว ายีนเอมี 2 แอลลลี ) โดยแอลลลี A ควบคมุ ผิวปกติ และแอลลลี a ควบคมุ ผวิ เผอื ก ยนี ไอ เปนยนี ควบคุมหมเู ลอื ดระบบ ABO ซึ่งมีอยู 3 แบบ คอื IA, IB และ i (กลา วไดวายีนไอมี 3 แอลลีล) 4. โฮโมไซกสั ยนี (Homozygous Gene) หมายถึง คขู องยีนท่ีเหมอื นกนั อยูในตาํ แหนงเดียวกันบน โฮโมโลกัสโครโมโซมเพือ่ ควบคมุ ลกั ษณะของสง่ิ มชี ีวิต เชน TT, tt, IAIA เปน ตน โฮโมไซกสั ยีน เรยี กอกี อยางหนึ่งวา พนั ธุแท โฮโมไซกสั ยนี แบงออกเปน 2 แบบ ดังนี้ 4.1 โฮโมไซกัส โดมแิ นนท (Homozygous Dominance) หมายถงึ คขู องยนี เดน ทเ่ี หมือนกันอยู ดวยกัน หรือเรยี กวา เปน พนั ธแุ ทของลักษณะเดน เชน AA, TT เปนตนั 4.2 โฮโมไซกสั รีเซสซฟี (Homozygous Recessive) หมายถึง คขู องยีนดอยทเ่ี หมอื นกันอยดู ว ยกนั หรือเรียกวา เปนพันธุแทข องลักษณะดอย เชน aa, tt เปนตน 5. เฮเทอโรไซกสั ยีน (Heterozygous Gene) หมายถงึ คขู องยีนทีต่ างกันอยูในตําแหนง เดียวกนั บน โฮโมโลกสั โครโมโซมเพอื่ ควบคมุ ลักษณะของส่ิงมีชีวิต เชน Tt, Rr, IAi IAIB เปนตน เฮเทอโรไซกสั ยีน เรียกอกี อยา งหนึ่งวา พันธทุ าง 6. ลกั ษณะเดน (Dominance หรอื Dominant Trait) หมายถงึ ลักษณะท่ีแสดงออกมาเม่ือมีแอลลีล เดนเพียง 1 แอลลลี ซึ่งจะพบในเฮเทอโรไซกัส หรือเมื่อมแี อลลลี เดน 2 แอลลลี ซ่งึ จะพบในโฮโมไซกัสโดมิแนนท (Homozygous Dominance) 7. ลกั ษณะดอย (Recessive Trait) หมายถงึ ลกั ษณะทถี่ กู ขมเมื่ออยูในรปู ของเฮเทอโรไซกสั แตจะ แสดงออกเมือ่ อยใู นรูปของโฮโมไซกสั รีเซสซฟี (Homozygous Recessive) โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชวี วทิ ยา (41)

8. ฟโ นไทป (Phenotype) หมายถงึ ลักษณะของส่ิงมีชีวติ ท่สี ามารถสงั เกตไดดวยประสาทสัมผสั (ตา หู จมูก ลน้ิ และผิวหนัง) เชน สีของดอกถั่ว สีผิวของคน จาํ นวนชน้ั ของหนังตา ลักษณะของเสน ผม หมูเลอื ด กล่ินของดอกกุหลาบ รสขมของบอระเพ็ด เปน ตน 9. จโี นไทป (Genotype) หมายถึง รูปแบบของคูย ีน (คูแอลลีล) หรือกลุมยีนที่ควบคมุ ฟโนไทปต า งๆ เชน จีโนไทปทค่ี วบคมุ ความยาวของลําตน ถวั่ มไี ด 3 แบบ ไดแ ก TT, Tt, และ tt ยนี (Gene) ยนี คอื สว นของโมเลกลุ ดเี อ็นเอ (DNA) ทําหนาท่ีเปนหนวยควบคุมลกั ษณะทางพันธกุ รรมของส่ิงมชี วี ติ เน่อื งจาก DNA เปนสวนประกอบของโครโมโซม ดังนั้นยีนจงึ มตี าํ แหนง อยบู นโครโมโซม จํานวนโครโมโซมของ ส่ิงมชี วี ิตสว นใหญจ ะเปน จาํ นวนคู และมคี ูเหมอื น (Homologous) ดงั นัน้ ยนี จึงอยูกันเปนคๆู บนโครโมโซมทีเ่ ปน คเู หมอื น (Homologous Chromosome) ภาพคูยีนท่ีอยูบนโครโมโซมคูเ หมือน (Homologous Chromosome) สาย DNA การถอดรหสั การแปลรหัส โคดอน (Codon) พอลิเพปไทด กรดอะมิโน ภาพการทาํ งานของยีน วิทยาศาสตร ชีววิทยา (42) _______________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010

การถา ยทอดลกั ษณะทางพันธกุ รรม ภาพวงจรชวี ิตของมนษุ ย กฎของเมนเดล เมนเดลทาํ การศกึ ษาการถายทอดลกั ษณะทางพันธุกรรมของสิง่ มีชีวติ จนสามารถสรปุ เปน กฎ (Law) ที่ใช อธบิ ายกระบวนการถา ยทอดลกั ษณะทางพนั ธุกรรมได 2 ขอ ดังน้ี กฎขอ ที่ 1 กฎแหง การแยกตัว (Law of Segregation) กฎแหงการแยกตวั มีใจความสําคญั สรปุ ไดด ังนี้ ยีนที่อยกู ันเปนคูจะแยกออกจากกนั ในระหวา งกระบวนการ สรางเซลลส บื พันธุ (เกิดขึน้ ในระยะแอนาเฟส I ของไมโอซสิ ) จึงทาํ ใหเซลลสืบพนั ธุแตละเซลลม ยี ีนควบคุม ลักษณะน้ันๆ เพยี ง 1 หนวย ซึ่งจะกลับมาเขาคกู นั อีกเม่อื เซลลสืบพันธมุ าปฏสิ นธิกนั กฎขอท่ี 2 กฎแหงการรวมกลมุ อยา งอสิ ระ (Law of Independent Assortment) กฎแหง การรวมกลุมอยา งอสิ ระ มใี จความสําคญั สรุปไดดงั น้ี เซลลส ืบพันธเุ พศผูและเพศเมยี จะมีการ รวมกลุมของยนี ทีค่ วบคมุ ลักษณะตา งๆ อยางอิสระ จงึ ทาํ ใหส ามารถทํานายผลทจ่ี ะเกิดขึน้ ในรนุ ลกู รนุ หลานได โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชวี วทิ ยา (43)

ระดบั การแสดงลกั ษณะเดน 1. ลกั ษณะเดน สมบรู ณ (Complete Dominance) หมายถึง การแสดงออกของลักษณะเดนทเ่ี กดิ จาก การทย่ี ีนเดนสามารถขม การแสดงออกของยีนดอ ยได 100% ทําใหจีโนไทปทเี่ ปนโฮโมไซกสั ยีนของลักษณะเดน (Homozygous Dominance) และเฮเทอโรไซกสั ยนี มีการแสดงออกของฟโ นไทปท ี่เหมอื นกนั เชน TT และ Tt ควบคมุ ลักษณะถัว่ ตน สูงเหมอื นกนั เปน ตน รนุ พอแม (รนุ P) ดอกสมี ว ง (WW) ดอกสขี าว (ww) รนุ ลูก (รนุ F1) ดอกสีมวง ดอกสมี วง ดอกสีมวง ดอกสมี ว ง ภาพการถา ยทอดลักษณะเดนแบบสมบูรณ 2. ลกั ษณะเดน ไมส มบูรณ (Incomplete Dominance) หมายถึง การแสดงออกของลักษณะเดน เปน ไป ไมเตม็ 100% ทง้ั น้ีเกิดจากการทาํ งานของยีนเดน รวมกบั ยนี ดอย เพราะยีนเดนไมสามารถขมการแสดงออกของ ยนี ดอ ยได 100% จึงทําใหจ โี นไทปท ่เี ปน เฮเทอโรไซกสั มีลกั ษณะคอนไปทางโฮโมไซกสั ของลักษณะเดน เชน ดอกลิ้นมงั กร สชี มพู ท่ีเกดิ จากการผสมพันธุระหวางดอกลิน้ มงั กรสแี ดงและดอกลน้ิ มังกรสขี าว เปนตน RR Rr rr (ดอกสีแดง) (ดอกสชี มพ)ู (ดอกสขี าว) ภาพการถายทอดลกั ษณะเดน แบบไมส มบูรณ 3. ลกั ษณะเดน รวมกนั (Co-Dominance) หมายถงึ การแสดงออกของลกั ษณะใดลกั ษณะหนงึ่ ของ สงิ่ มชี ีวติ ท่ีเกดิ จากการทํางานรว มกันของยนี ทคี่ วบคุมลักษณะเดนท้ังคู เน่ืองจากไมส ามารถขม กันและกนั ได เชน หมเู ลือด AB ในคน ทีถ่ กู ควบคุมโดยจีโนไทป IAIB เปนตน วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (44) _______________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010

มลั ติเปลแอลลีล (Multiple Allele) มลั ตเิ ปลแอลลีล คือ ยีนทม่ี แี อลลลี มากกวา 2 แบบขนึ้ ไป ซึ่งควบคมุ ลักษณะพนั ธุกรรมเดียวกนั ตวั อยา งเชน หมเู ลอื ดระบบ ABO มยี นี ควบคมุ อยู 3 แอลลีล หมูเลอื ดระบบ ABO แอลลลี (Allele) ท่คี วบคมุ การแสดงออกของหมเู ลือดระบบ ABO มที ง้ั หมด 3 แบบ ดังน้ี IA, IB, และ i ซง่ึ หนาทข่ี องแอลลลี แตล ะแบบ คือ ควบคุมการสรางแอนตเิ จนทเี่ ยือ่ หุมเซลลเม็ดเลือดแดง ดังน้ี แอลลลี IA ควบคมุ การสรางแอนติเจน A แอลลีล IB ควบคุมการสรา งแอนติเจน B แอลลลี i ควบคุมไมใ หมีการสรางแอนติเจนทัง้ 2 ชนิด แอลลีล i เปน แอลลีลดอย สว นแอลลีล IA และ IB เปนแอลลีลเดน ซึ่งแอลลลี เดนทง้ั 2 แบบ สามารถ ขม แอลลีล i ไมใ หแสดงออกได แตไ มสามารถขม ซง่ึ กนั และกนั ได และจากทก่ี ลา วมาขางตน แลววา ยีนท่ีควบคุม การแสดงออกของหมูเลอื ดระบบ ABO จะอยกู นั เปน คู ซง่ึ รูปแบบของคูยีน (จีโนไทป) มที ง้ั หมดดงั นี้ จโี นไทป ผลท่ีเกดิ ขน้ึ กับเซลลเ ม็ดเลือดแดง ชนดิ หมเู ลือด (ฟโ นไทป) 1. IAIA มกี ารสรา งแอนตเิ จน A ท่ีผวิ เมด็ เลอื ดแดง หมเู ลือด A 2. IAi มกี ารสรา งแอนตเิ จน A ทผ่ี วิ เม็ดเลือดแดง หมเู ลือด A 3. IBIB มกี ารสรางแอนติเจน B ทผ่ี วิ เมด็ เลือดแดง หมเู ลอื ด B 4. IBi มกี ารสรา งแอนตเิ จน B ท่ผี ิวเม็ดเลือดแดง หมูเ ลือด B 5. IAIB มีการสรางท้งั แอนตเิ จน A และ แอนตเิ จน B หมูเลือด AB 6. ii ทผ่ี ิวเมด็ เลอื ดแดง ไมมีการสรา งแอนตเิ จนทผ่ี ิวเมด็ เลือดแดง หมูเ ลอื ด O จากตารางจะเห็นวา ชนิดหมเู ลือดจะตรงกับชนิดของแอนติเจนทถ่ี ูกสรา งข้ึนท่ีผวิ เม็ดเลอื ดแดง กลาวคือ บุคคลทีม่ ีหมู A จะมแี อนตเิ จน A ทีผ่ ิวเมด็ เลือดแดง บุคคลทมี่ ีเลือดหมู AB จะมีท้ังแอนตเิ จน A และแอนตเิ จน B ท่ีผวิ เม็ดเลอื ดแดง สวนบุคคลท่มี หี มูเ ลอื ด O ไมมีแอนตเิ จนทีผ่ ิวเม็ดเลอื ดแดง จากการศกึ ษาพบวา ในพลาสมา (น้ําเลือด) มีแอนติบอดี (Antibody) ที่จาํ เพาะตอ หมเู ลอื ด ซึ่งมีอยู 2 ชนดิ คือ แอนติบอดี A และแอนติบอดี B โดยชนดิ ของแอนตบิ อดีในพลาสมาของบุคคลใดบคุ คลหนึ่งจะตรงขามกบั ชนดิ ของแอนตเิ จนท่ผี ิวเมด็ เลอื ดแดง เชน บุคคลทม่ี ีเลอื ดหมู A จะมีแอนติเจน A ท่ีผิวเมด็ เลอื ดแดง และมี แอนติบอดี B ในพลาสมา สว นบคุ คลท่มี หี มูเ ลือด O ไมมแี อนตเิ จนท่ีผวิ เม็ดเลือดแดง แตม ีแอนติบอดี A และ แอนติบอดี B ในพลาสมา โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (45)

ตารางแสดงความสมั พันธระหวา งหมเู ลือด แอนติเจนทผี่ วิ เม็ดเลือดแดง และแอนติบอดีในพลาสมา ของหมูเ ลอื ดระบบ ABO หมูเลือด แอนติเจนทผี่ วิ เม็ดเลอื ดแดง แอนติบอดีในพลาสมา A A B B B A AB ไมม ี O A และ B ไมม ี A และ B ตารางชนิดของแอนตเิ จนและแอนตบิ อดขี องแตละหมเู ลือดในระบบ ABO (เมด็ เลอื ดแดง) (นํา้ เลอื ด) (หมูเ ลอื ด) A B AB O การใหเ ลอื ด บุคคลทเ่ี กีย่ วขอ งกบั การใหเ ลอื ด คอื ผูให (เลอื ด) และผรู บั (เลือด) ซ่ึงในการใหเลือด ผทู ีม่ ีความเสยี่ งตอ ชีวิต คอื ผรู บั เพราะถาเลอื ดของผูรบั ไมส ามารถเขา กับเลือดของผใู หไ ดจะทาํ ใหเซลลเ มด็ เลอื ดแดงของผูรับจบั ตวั กนั เปนกลุม แลวตกตะกอนอุดตนั หลอดเลอื ด ซง่ึ จะนาํ ไปสกู ารเสยี ชวี ิตไดใ นที่สุด ดงั นน้ั ผใู หและผูรับควรมีเลอื ดหมู เดียวกันจงึ จะปลอดภัยทีส่ ุด หลักการสาํ คญั ในการใหแ ละรับเลือดอยา งปลอดภยั คือ แอนติเจน (Antigen) ของผูใ หต อ งไมต รงกบั แอนตบิ อดี (Antibody) ของผูรับ วิทยาศาสตร ชีววิทยา (46) _______________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแคมป 2010

ตารางแสดงหมูเลอื ดของผใู หแ ละผูรบั ท่สี ามารถใหและรบั เลือดกันได โดยไมเกดิ อันตราย หมูเ ลือดของผใู ห หมูเลอื ดของผรู ับ หมายเหตุ : A B AB O 9 หมายถงึ ใหแ ละรับเลือดกันได A 8 หมายถึง ใหและรบั เลอื ดกนั ไมไ ด B 9898 AB 8 99 8 O 8898 9999 พอลยิ นี (Polygene) พอลยิ นี คอื กลมุ ของยีนหรอื ยีนหลายๆ คู ทีอ่ ยูบนโครโมโซมคเู ดียวกนั หรือตางคกู ัน (ก็ได) ทําหนาท่ี รวมกันในการควบคมุ ลักษณะพันธุกรรมหนงึ่ ๆ ของสง่ิ มชี ีวิต ซ่งึ เปน ลักษณะทไี่ มสามารถสังเกตเห็นความแตกตาง ไดอ ยา งชัดเจน เชน ลกั ษณะสผี วิ ของคน ความสงู สตปิ ญ ญา โดยการแสดงออกของลักษณะเหลานจ้ี ะขึ้นอยูก บั อิทธิพลของสง่ิ แวดลอมดว ย ตัวอยางพอลยิ ีน มีดังน้ี ¾ การถายทอดลักษณะสีของเมลด็ ขาวสาลี แบง ออกเปน 2 กรณี ดงั นี้ 1. กรณีถูกควบคุมโดยยนี 2 ตําแหนง A, B ควบคุมเมล็ดสีแดง (Red) a, b ควบคมุ เมลด็ สขี าว (White) 2. กรณีท่ถี กู ควบคุมโดยยนี 3 ตาํ แหนง A, B, C ควบคุมเมลด็ สีแดง (Red) a, b, c ควบคุมเมล็ดสขี าว (White) ¾ การถา ยทอดลักษณะสตี าของคน ประเภทของลักษณะทางพนั ธุกรรม การแปรผันของลักษณะทางพนั ธกุ รรมแบงออกเปน 2 ประเภท 1. ลกั ษณะทางพันธกุ รรมท่มี ีความแปรผนั ตอ เนือ่ ง (Continuous Variation Trait) คอื ลกั ษณะทาง พนั ธกุ รรมทมี่ ีปรมิ าณลดหลั่นกันและไมสามารถบอกความแตกตา งออกเปนกลมุ ๆ ไดอ ยางชดั เจน ถกู ควบคมุ โดย ยีนหลายคู และสง่ิ แวดลอ มมีอทิ ธพิ ลตอ การแสดงออกของยีน เชน ความสงู สติปญ ญา สผี ิว เปนตน ลกั ษณะเหลา นีส้ ามารถตรวจวดั เชงิ ปริมาณได จึงเรยี กไดอ กี ชื่อหน่งึ วา ลักษณะเชงิ ปริมาณ (Quantitative Trait) 2. ลักษณะทางพันธุกรรมที่มคี วามแปรผันไมต อเนือ่ ง (Discontinuous Variation Trait) คือ ลักษณะทางพนั ธุกรรมท่สี ามารถบอกความแตกตา งเปนกลมุ ๆ ไดอยางชดั เจน ถกู ควบคมุ โดยยีน 1 คู (1 ตําแหนง ) ส่ิงแวดลอมไมม ีอทิ ธิพลตอ การแสดงออกของยีน เชน หมเู ลือด ลกั ษณะหอ ลนิ้ ไดและหอล้นิ ไมได ลักษณะผวิ เผือก และผิวปกติ เปนตน โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (47)

การถายทอดลักษณะทางพนั ธกุ รรมท่ีถกู ควบคมุ โดยยีนดอ ยบนออโตโซม (Autosome) และโครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) ตัวอยา งลักษณะทางพันธุกรรมท่ถี ูกควบคมุ โดยยีนดอ ยบนออโตโซม 1. อาการผิวเผอื ก (Albino) 2. โรคทาลัสซเี มีย (Thalassemia) 3. โรคโลหติ จางชนดิ ซกิ เคิลเซลล (Sickle Cell Anemia) ตัวอยา งลกั ษณะทางพนั ธุกรรมทถ่ี ูกควบคมุ โดยยีนดอยบนโครโมโซม X 1. โรคฮโี มฟเลยี (Hemophilia) 2. โรคตาบอดสี (Color Blindness) 3. โรคกลามเน้อื แขนขาลบี 4. โรค G-6-PD เพดิกรีหรอื พนั ธุประวตั ิ (Pedigree) เพดิกรี คือ แผนภาพแสดงความสมั พนั ธในการถา ยทอดลักษณะทางพันธกุ รรมของครอบครัวหรอื ตระกูลหนึง่ ๆ ตวั อยา งเชน ภาพเพดกิ รีการถา ยทอดลักษณะทีถ่ ูกควบคมุ โดยยนี เดน บนออโตโซม มิวเทชัน (Mutation) มวิ เทชัน คือ การเปลีย่ นแปลงที่เกดิ ขน้ึ กบั ยีนหรือโครโมโซม ซ่ึงจะกอ ใหเกิดลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมท่ีดี หรอื ไมด ีก็ได มิวเทชนั ท่ีเกิดข้นึ กับยีน (Gene Mutation หรือ DNA Mutation) คอื การเปลี่ยนแปลงของยนี ใน DNA อยางถาวร ซ่งึ จะสง ผลตอ การทํางานของยนี พันธวุ ศิ วกรรม (Genetic Engineering) พันธวุ ิศวกรรม เปน เทคนคิ การสรา ง DNA สายผสม หรอื รคี อมบิแนนท ดีเอ็นเอ (Recombinant DNA) เพื่อใหไ ดส ง่ิ มีชวี ิตท่ีมีลักษณะตามตองการ ซึง่ เทคนิควธิ ดี ังกลาวจะตอ งอาศัยเอนไซมพ ื้นฐานสําคัญ 2 ชนิด คือ เอนไซมต ดั จาํ เพาะ (Restriction Enzyme) และเอนไซมดีเอ็นเอไลเกส (DNA Ligase Enzyme) วิทยาศาสตร ชวี วิทยา (48) _______________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

จเี อม็ โอ (GMOs) จเี อ็มโอ หมายถึง สิง่ มชี ีวิตที่ผา นกระบวนการตดั ตอยนี แลว หรืออาจกลา วไดวาเปนสงิ่ มีชีวติ ท่ีมีดีเอน็ เอ สายผสม (Recombinant DNA) อยภู ายในเซลล ซง่ึ ยีนท่ีถูกใสเ ขาไปใน DNA ของสิ่งมีชีวิตเจา บา น (Host) น้นั จะทําใหส ิง่ มชี ีวิตชนดิ นั้นๆ มีลกั ษณะตามทมี่ นุษยต องการ เซลลของมนุษย โครโมโซม เซลลของแบคทเี รยี พลาสมิด พลาสมดิ ถูกนําออกมาจากเซลลแ บคทีเรีย การตัดชิน้ สว นยนี บนโครโมโซม พลาสมิดถกู ตดั ยีนสวนหน่งึ ออกไป ยนี ทค่ี วบคุมการสังเคราะหอนิ ซลู ิน ยนี ควบคุมการสงั เคราะหอนิ ซลู ินถูกใสเขา ไปในพลาสมดิ แบคทเี รยี ทจ่ี ะใชใ นการทดลอง พลาสมิดที่มียนี ควบคมุ การสงั เคราะห อินซูลิน ใ ไใ การเพม่ิ จํานวนของแบคทเี รีย ทม่ี พี ลาสมดิ ลกู ผสม สามารถ สงั เคราะหอ ินซูลนิ ได ภาพการสรา งแบคทเี รยี GMO ทีส่ ามารถผลิตฮอรโ มนอินซูลนิ ได การโคลน (Cloning) การโคลน หมายถึง การสรา งส่งิ มีชวี ติ (ตวั หรอื ตน ) ใหม ซงึ่ มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนสง่ิ มชี ีวติ ตน แบบทกุ ประการ เชน การปก ชาํ การตอก่งิ การทาบกิ่ง การเพาะเลยี้ งเนือ้ เยื่อ เปนตน วธิ ีการโคลนสตั ว คอื การนาํ นิวเคลียสของเซลลรางกาย (Somatic Cell) ใสเ ขา ไปในเซลลไ ขท ีถ่ กู ดูดเอา นวิ เคลียสออกแลว โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 _______________________ วิทยาศาสตร ชีววิทยา (49)

เซลลเ ตานม เซลลเ ตา นมและเซลลไ ข ของแกะหนา ขาว รวมตัวกันโดยใชไ ฟฟากระตนุ เซลลไ ข การแบงเซลลเ พ่อื ของแกะหนาดําเพศเมีย เพ่มิ จํานวนตัวเอง ลูกที่คลอดออกมา เอ็มบรโิ อถกู ใส เปนแกะหนา ขาว เขาไปในมดลกู ของแกะหนาดาํ ภาพการโคลนแกะ ลายพิมพด ีเอ็นเอ (DNA Fingerprint) ลายพิมพด ีเอ็นเอ คือ รูปแบบของแถบดเี อ็นเอ ซง่ึ แสดงความแตกตา งของขนาดโมเลกลุ ดเี อ็นเอใน สิ่งมชี วี ิตแตล ะตวั หรอื แตล ะบคุ คลได ดงั นั้นลายพมิ พดเี อน็ เอจงึ เปนเอกลกั ษณของแตละบุคคล ลายพมิ พ DNA ตัวอยา ง ภาพการเปรยี บเทยี บลายพิมพดีเอ็นเอของผตู องสงสยั กับลายพิมพด ีเอ็นเอตัวอยา ง วทิ ยาศาสตร ชีววทิ ยา (50) _______________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010